C++20协程是可挂起、可恢复的函数执行机制,核心由协程关键字、promise对象和awaiter对象组成,支持异步非阻塞编程但不自带并发,需调度器配合实现高效异步逻辑。

C++20协程不是线程,也不是简单的函数调用,而是一种**可挂起、可恢复的函数执行机制**——它让函数能在中途暂停(保存当前栈状态),等某个异步事件(比如I/O完成、定时器触发)就绪后再从暂停处继续执行,且整个过程不阻塞线程。
协程的核心:三个关键组件
每个C++20协程由三部分组成,缺一不可:
-
协程关键字:函数声明中出现
co_await、co_yield或co_return,编译器就将其识别为协程;普通函数加了这些关键字会编译失败。 -
promise对象:协程内部自动创建一个
promise_type实例,负责管理协程生命周期、返回值、异常处理和挂起点逻辑;你可以自定义它来控制行为(比如把协程调度到线程池)。 -
awaiter对象:被
co_await等待的对象,必须提供await_ready()、await_suspend()和await_resume()三个成员函数;它决定“什么时候恢复”以及“恢复前做什么”(例如注册回调、切线程、记录日志)。
写一个最简协程:理解执行流
下面是一个返回 int 的协程示例(使用 cppcoro 或 C++23 标准库中的 std::generator 类似思路):
taskget_value_async() { co_await delay(100ms); // 挂起:等待100毫秒(不阻塞线程) co_return 42; // 恢复后返回结果 }
调用它不会立刻得到 int,而是得到一个 task 对象(即协程句柄)。真正执行要靠驱动器(如 event loop 或 executor)启动。关键点:
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- 挂起时,局部变量(包括参数)仍保留在协程帧(coroutine frame)中,不是栈上临时销毁;
- 协程帧通常堆分配(可定制),生命周期独立于调用栈;
-
co_await不是“等待”,而是“注册后续动作并交出控制权”。
协程 ≠ 并发,但能高效支撑异步编程
协程本身不引入并发,它只是让单线程也能优雅表达异步逻辑(类似 Python 的 async/await)。实际并发靠外部调度器实现:
- 一个线程 + 事件循环 + 协程,可同时管理成千上万个 I/O 等待任务;
- 多个线程 + 协程调度器,可实现工作窃取或亲和性调度;
- 与传统回调地狱相比,协程代码是顺序书写的,调试更直观,错误传播更自然(
try/catch有效)。
入门建议:从标准库支持开始
C++20 标准只定义了协程语法和底层机制,没提供现成的 task 或 executor。建议按这个路径起步:
- 先用
std::generator(C++23)练手,它是协程的轻量封装,适合生成序列; - 再尝试 cppcoro 库,它提供了
task、when_all、timer等实用类型; - 避免一开始自己写
promise_type—— 先读懂 cppcoro 或 libunifex 的实现,再定制; - 编译需开启支持:
g++-11+ -std=c++20 -fcoroutines(Clang 类似)。
基本上就这些。协程不是银弹,但它让 C++ 异步代码从“推回调”变成“写逻辑”,结构清晰、资源可控、性能友好。入门门槛略高,但一旦掌握,写网络服务、游戏逻辑、嵌入式事件驱动程序都会轻松不少。











