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C++怎么使用协程_C++20异步编程教程【现代】

酷婷酱_1048

酷婷酱_1048

发布时间:2026-03-05 13:06:42

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来源于php中文网

原创

协程不是线程,co_await 不自动并发;它仅提供挂起/恢复机制,需手动配调度器(如线程池);标准库无默认调度器,co_return 类型须与 promise_type 接口匹配;异常在 resume 后才抛出;generator 生命周期管理易致 UB。

c++怎么使用协程_c++20异步编程教程【现代】

协程不是线程,co_await 不会自动并发

很多人一看到 co_await 就默认“这能并行跑”,结果发现函数还是串行执行、CPU 占用没变高——因为 C++20 协程本身不调度,它只提供挂起/恢复的机制,调度器(比如你自己写的线程池、std::jthread、或第三方库如 libunifex)得自己配。

常见错误现象:co_await 一个耗时的 sleep_for 或网络调用后,整个调用栈卡住,其他协程也不推进。

  • 必须显式把协程对象交给某个执行上下文,比如 executor.submit([]() -> task<void> { ... })</void>
  • 标准库至今没提供默认调度器,std::coroutine_handle 不能直接 run,得靠你传给线程、IO 多路复用循环,或封装在 task/generator 类里
  • 别在主线程裸写 co_await f(); f().handle.resume();,除非你真在手写状态机

co_return 的返回类型必须匹配 promise_type::return_void() 或 return_value()

编译报错 no matching member function for call to 'return_void' 或类似提示,基本就是协程返回类型和 promise 声明对不上。

使用场景:自定义协程类型(如 task<t></t>)时,promise_type 要根据 co_return 写法提供对应接口:

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  • 如果函数声明为 task<void> f()</void>,但写了 co_return 42; → 编译失败,应改用 co_return; 或换返回类型
  • 如果声明为 task<int> f()</int>,却写了 co_return; → 同样失败,必须用 co_return expr;,且 expr 类型要能隐式转为 int
  • co_return 表达式类型最终由 promise.return_value(expr) 接收,不是直接赋值给协程返回对象

不要在协程里直接捕获 std::exception_ptr,co_await 可能不抛异常

协程挂起期间发生的异常(比如 awaiter 的 await_resume() 抛出),不会像普通函数那样向上冒泡;它会被捕获并存进协程的 promise,直到你调用 handle.resume() 后,在 await_resume() 返回点才重新抛出。

容易踩的坑:写了个 try-catch 包着 co_await async_op(),结果异常根本进不去 catch —— 因为 async_op() 返回的是协程对象,还没 resume。

  • 真正该 try/catch 的是 handle.resume() 调用点,或在 await_resume() 内部处理
  • 更稳妥的做法:让 awaiter 的 await_resume() 返回 std::expected<t std::exception_ptr></t>,避免异常传播路径失控
  • 标准 std::suspend_always 等内置awaiter 不做异常封装,出问题就崩,别拿来练手

generator<t></t> 的生命周期管理比看起来危险

标准库的 std::generator<t></t>(C++23 引入,部分编译器需开启实验性支持)看似简单,但它的迭代器本质是协程 handle 的包装,一旦原始协程函数栈帧销毁(比如局部协程函数返回),再调用 begin() 就 UB。

典型错误:写了个函数返回 generator<int></int>,然后在 for-range 里用,但 generator 对象被 move 走或提前析构了。

  • 确保 generator 对象存活时间 ≥ 迭代过程;别把它存在 std::vector 里又反复 move
  • 不要从 lambda 或临时对象生成 generator,例如 for (auto x : []{ co_yield 1; }()) —— lambda 调用完就没了,resume 时访问已释放栈
  • Clang 15+ 和 GCC 13+ 对 generator 的诊断还很弱,崩溃前往往没警告

协程的 suspend/resume 是手动内存管理的延伸,不是语法糖。最麻烦的从来不是怎么写 co_await,而是谁 resume、何时 resume、在哪 resume、resume 失败了怎么办——这些全得你画清楚控制流图。

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