您现在的位置是：亿华云 > IT科技

C++ 20 协程 Coroutine之剖析

亿华云2025-10-04 00:58:25【IT科技】0人已围观

简介我们来剖析一下协程的过程。通过这个剖析，希望达到梳理协程几个重要概念的关系，把这些点串起来。所以在概念参考我们列出了相应的概念文字。协程的创建C++20协程在启动前，开始会new 一个协程状态coro

我们来剖析一下协程的协析过程。通过这个剖析，协析希望达到梳理协程几个重要概念的协析关系，把这些点串起来。协析所以在概念参考我们列出了相应的协析概念文字。

协程的协析创建

C++20协程在启动前，开始会new 一个协程状态（coroutine state）。协析然后构造协程的协析承诺对象（promise)。承诺对象（promise)通过get_return_object()构造协程的协析返回值result。这个返回值在协程第一次挂起时，协析赋值给调用者。协析然后通过co_await promise.initial_suspend()，协析决定协程初试完成后的协析行为。如果返回std::suspend_always，协析初始化就挂起，协析如果返回std::suspend_never ，初始化后就继续运行。(注意initial_suspend也可以返回其他协程体)

协程的co_await

cw_ret = co_await awaiter 或者cw_ret = co_await fun()，先计算表达式fun，fun返回结果，就是一个等待体awaiter。系统先调用awaiter.await_ready()接口，看等待体是否准备好了，没准备好（return false）就调用awaiter.await_suspend()。源码库await_suspend根据参数可以记录调用其的协程的的句柄。await_suspend的返回值为return true ，或者 return void 就会挂起协程。

后面在外部如果恢复了协程的运行，awaiter.await_resume()接口被调用。其返回结果，作为co_await的返回值。

协程的co_yield

co_yield cy_ret;，相当于调用co_wait promise.yield_value(cy_ret)，你可以在yield_value中记录参数cy_ret后面使用，yield_value的返回值如果是std::suspend_always，协程挂起，如果返回std::suspend_never ，协程就继续运行。

协程的co_return

co_yield cr_ret;，调用promise.retun_value(cr_ret)，如果没有返回值相当于promise.retun_viod()，你可以在retun_value中记录参数cr_ret后面使用。然后调用co_await promise.final_suspend(void)，如果返回值是std::suspend_always，你需要自己手动青清理coroutine handle，调用handle.destroy()。云南idc服务商

这儿存在一个疑问，final_suspend，并没有真正挂起协程。看C++ 参考,里面说的也是calls promise.final_suspend() and co_awaits the result.。按说如果返回应该要挂起。但用VS 2022测试是不会挂起的，再探 C++20 协程文章中说的是如果返回std::suspend_always，需要你自己清理coroutine handle。存疑吧。

概念参考附录：

这些概念在原文第一章都有，附录在此仅供您方便参考。

协程状态（coroutine state）

协程状态（coroutine state）是协程启动开始时，new空间存放协程状态，协程状态记录协程函数的参数，协程的运行状态，变量。挂起时的断点。

注意，协程状态 (coroutine state)并不是就是协程函数的返回值RET。虽然我们设计的云服务器提供商RET一般里面也有promise和coroutine handle，大家一般也是通过RET去操作协程的恢复，获取返回值。但coroutine state理论上还应该包含协程运行参数，断点等信息。而协程状态 (coroutine state)应该是协程句柄（coroutine handle）对应的一个数据，而由系统管理的。

承诺对象（promise）

承诺对象的表现形式必须是result::promise_type，result为协程函数的返回值。

承诺对象是一个实现若干接口，用于辅助协程，构造协程函数返回值；提交传递co_yield，co_return的返回值。明确协程启动阶段是否立即挂起；以及协程内部发生异常时的处理方式。其接口包括：

auto get_return_object() ：用于生成协程函数的返回对象。auto initial_suspend()：用于明确初始化后，协程函数的执行行为，返回值为等待体（awaiter），用co_wait调用其返回值。返回值为std::suspend_always 表示协程启动后立即挂起（不执行第一行协程函数的代码），返回std::suspend_never 表示协程启动后不立即挂起。（当然既然是返回等待体，你可以自己在这儿选择进行什么等待操作）void return_value(T v)：调用co_return v后会调用这个函数，可以保存co_return的结果auto yield_value(T v)：调用co_yield后会调用这个函数，可以保存co_yield的结果，其返回其返回值为std::suspend_always表示协程会挂起，如果返回std::suspend_never表示不挂起。auto final_suspend() noexcept：在协程退出是调用的接口，返回std::suspend_never ，自动销毁 coroutine state 对象。若 final_suspend 返回 std::suspend_always 则需要用户自行调用 handle.destroy() 进行销毁。但值得注意的是返回std::suspend_always并不会挂起协程。

前面我们提到在协程创建的时候，会new协程状态（coroutine state）。你可以通过可以在 promise_type 中重载 operator new 和 operator delete，使用自己的内存分配接口。（请参考再探 C++20 协程）

协程句柄（coroutine handle）

协程句柄（coroutine handle）是一个协程的标示，用于操作协程恢复，销毁的句柄。

协程句柄的表现形式是std::coroutine_handle<promise_type>，其模板参数为承诺对象（promise）类型。句柄有几个重要函数：

resume()函数可以恢复协程。done()函数可以判断协程是否已经完成。返回false标示协程还没有完成，还在挂起。

协程句柄和承诺对象之间是可以相互转化的。

std::coroutine_handle<promise_type>::from_promise ：这是一个静态函数，可以从承诺对象（promise）得到相应句柄。std::coroutine_handle<promise_type>::promise() 函数可以从协程句柄coroutine handle得到对应的承诺对象（promise）等待体（awaiter）

co_wait 关键字会调用一个等待体对象(awaiter)。这个对象内部也有3个接口。根据接口co_wait 决定进行什么操作。

bool await_ready()：等待体是否准备好了，返回 false ，表示协程没有准备好，立即调用await_suspend。返回true，表示已经准备好了。auto await_suspend(std::coroutine_handle<> handle)如果要挂起，调用的接口。其中handle参数就是调用等待体的协程，其返回值有3种可能

void 同返回true

bool 返回true 立即挂起，返回false 不挂起。

返回某个协程句柄（coroutine handle），立即恢复对应句柄的运行。

auto await_resume() ：协程挂起后恢复时，调用的接口。返回值作为co_wait 操作的返回值。

等待体（awaiter）值得用更加详细的笔墨书写一章，我们就放一下，先了解其有2个特化类型。

std::suspend_never类，不挂起的的特化等待体类型。std::suspend_always类，挂起的特化等待体类型。

前面不少接口已经用了这2个特化的类，同时也可以明白其实协程内部不少地方其实也在使用co_wait 关键字。

本章总结

此章讲解了协程的启动，3个关键字的细节。您可以通过这些关键概念，融合协程状态（coroutine state），承诺对象（promise），协程句柄（coroutine handle），等待体（awaiter）。

参考文档

初探 C++20 协程

再探 C++20 协程