Coroutines 协程基础（C++20）

一句话

让函数可以在中途挂起（suspend）并稍后恢复（resume）的语言机制——实现惰性生成器、异步 I/O、状态机等模式的基础设施。

头文件

#include <coroutine>（协程支持库）

核心 API 速查

操作	签名	说明
协程句柄	coroutine_handle<promise_type>	类型擦除的协程句柄，用于恢复/销毁
挂起	co_await expr;	挂起当前协程，等待 expr 完成
产值	co_yield expr;	挂起并向调用者返回一个值
返回	co_return expr;	协程最终返回
Promise 类型	struct promise_type	定制协程行为的类型（必须定义在返回类型中）
初始挂起点	suspend_always initial_suspend()	协程启动时是否立即挂起
最终挂起点	suspend_always final_suspend() noexcept	协程结束时是否挂起（noexcept 必须）
返回对象	get_return_object()	创建返回给调用者的对象

最小示例

// Standard: C++20
#include <coroutine>
#include <iostream>

struct Generator {
    struct promise_type {
        int current_value;
        auto get_return_object() { return Generator{handle::from_promise(*this)}; }
        auto initial_suspend() { return std::suspend_always{}; }
        auto final_suspend() noexcept { return std::suspend_always{}; }
        auto yield_value(int v) { current_value = v; return std::suspend_always{}; }
        void return_void() {}
        void unhandled_exception() {}
    };
    using handle = std::coroutine_handle<promise_type>;
    handle coro;
    ~Generator() { if (coro) coro.destroy(); }
    bool next() { coro.resume(); return !coro.done(); }
    int value() { return coro.promise().current_value; }
};

Generator counter() {
    for (int i = 0; i < 3; ++i)
        co_yield i;
}

int main() {
    auto gen = counter();
    while (gen.next())
        std::cout << gen.value() << " "; // 0 1 2
}

嵌入式适用性：中

• 无栈协程：挂起时状态存储在堆分配的协程帧中，内存开销可控
• 适合实现嵌入式异步 I/O、事件循环、状态机等模式，替代回调地狱
• 协程帧默认堆分配，可通过自定义 operator new 改为静态内存池
• C++20 仅提供语言机制和最小库支持，实用的高层抽象（如 std::generator）需 C++23
• 编译器支持仍存在已知 ICE（内部编译器错误），生产使用需充分测试

编译器支持

GCC	Clang	MSVC
12	14	19.28

另见

• cppreference: Coroutines
• cppreference: std::coroutine_handle

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