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前言
相较于其它编程语言，比如Python/Ruby/Swift等等，协程的概念早早引入了。千呼万唤，C++20也终于引入了协程，但是作为基础性的语言，C++的协程实现代码过于庞杂，处于有而难用的情况。本篇看下C++20的协程。
C++20协程
协程的概念
我们经常接触到进程，线程。线程是进程中的一个执行单元，而协程呢？可以认为是比线程更小的执行单元，且协程可以分割控制函数和代码片段，意即它可以控制代码的细碎的点。比如代码初始化的时候，可以让协程控制其初始化的逻辑，代码挂起的时候，可以控制其代码挂起的逻辑等。
C++20的协程通过promise_type来定义和管理协程的生命周期。比如挂起，恢复，异常处理，返回值等操作。通过co_await、co_return 和 co_yield来控制协程，通过以下函数进行实际的运作：
get_return_object()，返回协程的最终结果对象。它通过std::coroutine_handle将promise_type转化为协程对象，通常在返回值时使用。
initial_suspend()，定义协程开始时是否挂起。返回类型为std::suspend_always 时，协程会在开始时挂起；返回std::suspend_never 时，协程开始时不挂起。
final_suspend()，定义协程结束时是否挂起。通常用于决定协程执行完后是否等待其清理工作。
return_void()，协程正常结束时，调用此方法，表示没有返回值（即返回void)
unhandled_exception(),当协程中抛出异常时，会调用此函数。它的主要作用是处理协程中的未处理异常，通常可以选择终止程序或重新抛出异常。
例子1:控制函数
下面用个例子演示下这些概念。
//filename:xiecheng.cpp#include <iostream>#include <coroutine>// 自定义协程类型struct Example {struct promise_type {Example get_return_object() { return Example{ std::coroutine_handle<promise_type>::from_promise(*this) }; }std::suspend_always initial_suspend() {std::cout << "initial_suspend: Coroutine is suspended at the start.\n";return {};}std::suspend_always final_suspend() noexcept {std::cout << "final_suspend: Coroutine is suspended at the end.\n";return {};}void return_void() {}void unhandled_exception() { std::terminate(); }};std::coroutine_handle<promise_type> handle;explicit Example(std::coroutine_handle<promise_type> h) : handle(h) {}~Example() { if (handle) handle.destroy(); }void resume() { handle.resume(); }bool done() const { return handle.done(); }};// 协程函数Example coroutine_function() {std::cout << "Coroutine body execution begins.\n";co_await std::suspend_always{};std::cout << "Coroutine body execution resumes.\n";}int main() {std::cout << "Main function starts.\n";auto coro = coroutine_function();// 协程的初始挂起状态std::cout << "Resuming coroutine...\n";coro.resume();// 协程的最终挂起状态std::cout << "Finalizing coroutine...\n";coro.resume();std::cout << "Main function ends.\n";getchar();return 0;}
C++20中以上代码运行出了以下结果：
#g++ -std=c++23 xiecheng.cpp -o xiechengMain function starts.initial_suspend: Coroutine is suspended at the start.Resuming coroutine...Coroutine body execution begins.Finalizing coroutine...Coroutine body execution resumes.final_suspend: Coroutine is suspended at the end.Main function ends.
通过结果，我们可以看到协程严密控制函数的运行。当我们调用coroutine_function函数的时候，首先会被运行的是initial_suspend函数，它的返回值std::suspend_always告诉coroutine_function函数。coroutine_function初始化的时候会被暂停。
后面调用coro.resume的时候恢复被挂起的函数coroutine_function。让这个函数进行运行打印出了：Coroutine body execution begins.。而在此之前coroutine_function完全没有被运行到，只是被初始化了。
下面在coroutine_function函数里面通过代码：co_await std::suspend_always{};又挂起了coroutine_function函数。通过Main函数里面的coro.resume();进行了恢复运行。
从上例子可以看到，协程可以控制函数的初始化，运行过程，以及运行的结果等等。
例子2:值返回
1.co_yield，一次返回一个值。2.co_return返回最终的值。其中的co_return可以作为协程promise_type结构函数return_value和return_void的返回值。
//filename:xiecheng.cpp#include <iostream>#include <coroutine>#include <vector>// 定义一个协程返回类型struct generator {struct promise_type {int current_value;generator get_return_object() {return generator{ std::coroutine_handle<promise_type>::from_promise(*this) };}// 初始挂起std::suspend_always initial_suspend() { return {}; }std::suspend_always final_suspend() noexcept { return {}; }void return_void() {std::cout << "Coroutine has finished executing.\n";}std::suspend_always yield_value(int value) {current_value = value;return {};}void unhandled_exception() {std::terminate();}};std::coroutine_handle<promise_type> handle;explicit generator(std::coroutine_handle<promise_type> h) : handle(h) {}~generator() {if (handle) handle.destroy();}bool move_next() {handle.resume();return !handle.done();}// 获取当前值int current_value() const {return handle.promise().current_value;}};generator count_up_to(int max) {for (int i = 1; i <= max; ++i) {co_yield i; // 每次返回一个值}//co_return 100;co_return; //返回}int main() {auto gen = count_up_to(5);while (gen.move_next()) {std::cout << gen.current_value() << " ";}std::cout << "\n";return 0;}
return_void函数表示协程结束了，可以通过co_return来调用(也可以不调用)。co_yield表示每次返回一个值。最后通过调用final_suspend函数表示协程结束了。# g++ -std=c++23 xiecheng.cpp -o xiecheng1 2 3 4 5 Coroutine has finished executing.
结尾
C++的协程总体来说不是太好控制，且代码过于繁多，对于一些新手理解比较复杂。参考Python协程就清爽了许多，如下：
import asyncio# 定义协程函数async def say_hello():print("Hello")await asyncio.sleep(1) # 模拟异步操作print("World")# 运行协程async def main():await say_hello()# 运行事件循环asyncio.run(main())
对于实际上的应用，依然有段距离。所以基本上都是第三方库提供支撑，比如cppcoro，Boost.Coroutine等。
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