C++20协程通过co_await、co_yield、co_return实现暂停与恢复，提升异步代码可读性。1. 协程需定义promise_type控制行为；2. 使用coroutine_handle管理生命周期；3. 通过suspend_always/suspend_never控制执行时机；4. 示例展示协程暂停、手动resume恢复的完整流程。
C++20协程是现代C++中一项重要的异步编程特性，它允许函数在执行过程中暂停并恢复，而无需阻塞线程。与传统回调或基于Future/Promise的异步模型相比，协程让异步代码看起来更像同步代码，提升可读性和维护性。要入门C++20协程，关键不是一开始就理解所有机制，而是先掌握基本语法结构和一个可运行的简单示例。
协程的基本概念与特征
C++20中的协程并不是语言层面新增的一种函数类型，而是通过特定关键字和接口约定实现的。一个函数只要使用了以下三个关键字之一：co_await、co_yield 或 co_return，就会被编译器识别为协程。
协程的核心特点是：
- 可以暂停（suspend）执行，并保存当前状态
- 之后能从中断点恢复（resume）继续执行
- 不阻塞调用它的线程（适合I/O等待、定时任务等场景）
但C++20协程是无栈协程（stackless），这意味着局部变量在挂起期间必须由运行时或框架管理，不能像有栈协程那样直接保存整个调用栈。
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必需组件：promise_type 与 awaitable
C++20协程需要用户定义一些底层类型来控制其行为，主要包括 promise_type 和满足Awaitable要求的对象。
每一个协程返回类型（比如 Task<T>）都必须有一个嵌套的 promise_type，用于定义协程内部如何初始化、返回值处理以及最终结果获取。
下面是一个最简化的 Task 类型定义：
struct Task { struct promise_type { Task get_return_object() { return {}; } std::suspend_never initial_suspend() { return {}; } std::suspend_never final_suspend() noexcept { return {}; } void return_void() {} void unhandled_exception() {} }; };
解释一下每个部分的作用：
- get_return_object()：协程启动时被调用，返回供外部使用的对象（这里是Task实例）
- initial_suspend()：决定协程开始是否立即挂起。返回 std::suspend_never 表示直接运行
- final_suspend()：协程结束时是否挂起。通常设为永不挂起以便清理资源
- return_void()：用于没有返回值的协程（void类型）
- unhandled_exception()：处理协程内未捕获异常
编写第一个协程示例
现在我们写一个简单的协程函数，演示如何使用 co_return 返回结果：
#include <iostream> #include <coroutine> <p>struct Task { struct promise_type { Task get_return_object() { return {}; } std::suspend_never initial_suspend() { return {}; } std::suspend_never final_suspend() noexcept { return {}; } void return_void() {} void unhandled_exception() {} }; };</p><p>Task hello_coroutine() { std::cout << "Hello from coroutine!n"; co_return; // 触发 return_void() }</p><p>int main() { auto t = hello_coroutine(); std::cout << "Coroutine was executed.n"; return 0; }</p>
这个程序输出：
Hello from coroutine!
Coroutine was executed.
说明协程立即执行，并未真正“异步”运行。这是因为我们设置了 initial_suspend 为 suspend_never。如果想延迟执行，可以改为 std::suspend_always，然后手动 resume。
支持 co_await 的简单等待示例
接下来扩展 Task 类型，让它支持 co_await 操作。我们先定义一个简单的awaiter：
auto operator co_await() noexcept { struct Awaiter { bool await_ready() const noexcept { return true; } void await_suspend(std::coroutine_handle<>) noexcept {} void await_resume() noexcept {} }; return Awaiter{}; }
然后修改协程函数，加入 await 调用：
Task async_hello() { std::cout << "Step 1n"; co_await std::suspend_always{}; // 挂起一次 std::cout << "Resumed - Step 2n"; co_return; }
注意：即使挂起了，也需要有人去调用 handle.resume() 才能继续。完整控制协程生命周期的例子如下：
struct Task { struct promise_type; using handle_type = std::coroutine_handle<promise_type>; <pre class='brush:php;toolbar:false;'>handle_type coro; Task(handle_type h) : coro(h) {} ~Task() { if (coro) coro.destroy(); } struct promise_type { Task get_return_object() { return Task{handle_type::from_promise(*this)}; } std::suspend_always initial_suspend() { return {}; } std::suspend_always final_suspend() noexcept { return {}; } void return_void() {} void unhandled_exception() {} }; void resume() { if (coro && !coro.done()) coro.resume(); }
};
使用方式：
Task my_coro() { std::cout << "Startedn"; co_await std::suspend_always{}; std::cout << "After first suspendn"; co_await std::suspend_always{}; std::cout << "Donen"; } <p>int main() { auto t = my_coro(); // 不会立刻执行 t.resume(); // 第一次恢复 t.resume(); // 第二次恢复 return 0; }</p>
输出：
Started
After first suspend
Done
这展示了协程真正的暂停与恢复能力。
基本上就这些。C++20协程门槛较高，但只要从最小可运行例子入手，逐步理解 promise_type、handle、suspend 控制逻辑，就能打下坚实基础。后续可学习如何结合事件循环、实现带返回值的Task