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c++协程中的awaitable是什么 c++自定义可等待对象【进阶】

尼克

尼克

发布时间:2026-01-05 15:51:08

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来源于php中文网

原创

awaitable 是 C++20 中满足 await_ready()、await_suspend()、await_resume() 三函数约定的类型统称,用于协程挂起/恢复,支撑异步 I/O、延迟执行等;其 suspend 返回值决定控制权移交方式。

c++协程中的awaitable是什么 c++自定义可等待对象【进阶】

awaitable 是 C++20 协程中表示“可被 co_await 操作的对象”的统称,不是某个具体类型,而是一类满足特定约定(concept)的类型。它让对象能参与协程挂起与恢复流程,是实现异步 I/O、延迟执行、任务调度等的关键抽象。

awaitable 的核心约定

一个类型 T 要成为合法的 awaitable,必须提供三个关键成员函数(或 ADL 可见的非成员函数):

  • await_ready():返回 bool,决定是否需要挂起。若返回 true,协程立即继续,不挂起;返回 false 则进入挂起逻辑。
  • await_suspend(std::coroutine_handle h):在挂起时调用,传入当前协程句柄 h。可在此保存句柄、注册回调、提交到线程池,或直接恢复另一个协程(如尾调用优化)。
  • await_resume():协程恢复后调用,负责返回 co_await 表达式的最终结果(类型任意,可为 void)。

自定义 awaitable 的典型场景

你不需要继承某个基类,只需让类型满足上述接口即可。常见用途包括:

  • 延迟等待:比如封装 std::this_thread::sleep_for 的定时器 awaitable,挂起后启动后台定时器,到期再恢复协程。
  • 异步 I/O 封装:将 POSIX aio_read 或 Windows OVERLAPPED I/O 包装成 awaitable,await_suspend 中发起操作,完成例程中调用 resume()
  • 任务链式等待:例如 task 类型本身是 awaitable,await_suspend 可将当前协程句柄存入 task 内部,待其就绪时自动恢复。
  • 条件等待:封装自旋/等待队列逻辑,如 async_mutex::scoped_lockawait_ready 检查锁是否空闲,否则挂起并加入等待队列。

注意 suspend 和 resume 的所有权语义

await_suspend 的返回值决定了协程控制权如何移交:

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  • 返回 voidboolfalse):协程挂起,需外部显式调用 handle.resume() 恢复。
  • 返回 std::coroutine_handle:协程立即转移控制权给该 handle(即“挂起当前、恢复另一个”),原协程不再自动恢复,常用于无协程链或尾调用优化。
  • 返回 std::suspend_always / std::suspend_never标准库提供的便捷字面量类型,分别等价于返回 bool{true}bool{false}

一个极简自定义 awaitable 示例

实现一个等待固定毫秒数的 sleep_ms

struct sleep_ms {
    int ms_;
    sleep_ms(int ms) : ms_(ms) {}

    bool await_ready() const noexcept { return ms_ <= 0; }

    void await_suspend(std::coroutine_handle<> h) const {
        // 实际项目中应使用异步定时器(如 io_context.post_after)
        // 此处仅示意:新线程延时后恢复
        std::thread([h]{
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(ms_));
            h.resume();
        }).detach();
    }

    void await_resume() const noexcept {}
};
// 使用:co_await sleep_ms(100);

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