
在 C++20 中,协程(Coroutines)支持异步生成器模式,核心是通过 co_yield 暂停执行并产出值,配合自定义的协程返回类型(如 generator)实现懒求值、按需生成的迭代器行为。它不是“异步 I/O”意义上的 async/await(那需要 executor 和 awaitable),而是“异步生成”——即调用方可以一边取值、一边让生成逻辑在后台(或分步)计算,不阻塞主线程。
1. 用 std::generator(C++26 草案)或手动实现 generator
C++20 标准库并未提供 generator,但 MSVC 和 libc++ 已实验性支持 std::generator(C++26 提案 P2471)。若用 GCC 或需跨平台兼容,推荐手动实现一个轻量 generator,重点在于:
- 定义协程返回类型(含
promise_type) -
promise_type::get_return_object()返回 generator 实例 -
promise_type::yield_value(T&& v)保存当前值并挂起 -
generator自带迭代器接口(begin()/end()),内部用coroutine_handle控制恢复
2. 基础同步生成器:斐波那契数列示例
这是理解 co_yield 最直观的例子——每次调用 ++it 触发一次恢复,产出下一个数:
generatorfib(int n) { int a = 0, b = 1; co_yield a; if (n <= 1) co_return; co_yield b; for (int i = 2; i < n; ++i) { int next = a + b; co_yield next; a = b; b = next; } } // 使用: for (int x : fib(10)) { std::cout << x << " "; // 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 }
注意:co_yield 自动调用 promise_type::yield_value 并 suspend;co_return 结束协程。整个过程是同步的(无线程/await),但“按需生成”特性已具备。
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3. 真正的异步生成器:结合 awaitable + 定时/IO 操作
要让生成器“异步”,需在 co_yield 前插入可等待操作(例如延迟、网络读取)。关键点:
- 协程函数返回类型必须是 awaitable(如
task或自定义 awaitable) -
co_yield仍用于产出值,但协程可在 yield 前co_await sleep_for(...)等待 - 产出值后协程挂起,控制权交还调度器;下次被 resume 时继续执行下一轮
示例:每秒产出一个递增数字(模拟异步数据流):
taskticker(generator ::push_type push) { for (int i = 0; ; ++i) { co_await std::experimental::suspend_until( std::chrono::steady_clock::now() + 1s); co_yield i; // 产出给 push(需 generator 支持 push 模式) } }
⚠️ 注意:标准 generator 是 pull-based(调用方驱动),若要 push-based(生产者驱动+回调),需自己设计 push_type 或用 channel(如 libunifex 或 cppcoro)。
4. 实用建议与避坑点
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co_yield只能在协程函数中使用,且函数返回类型必须有合适的promise_type - 避免在
co_yield后访问已移动或局部销毁的对象(yield 是 suspend,栈帧保留,但局部对象生命周期仍按作用域结束) - 调试协程较难,建议先写同步版验证逻辑,再加
co_await - GCC 12+ / Clang 16+ / MSVC 19.30+ 对 C++20 协程支持较完整;编译需加
-std=c++20 -fcoroutines(GCC/Clang)或/std:c++20 /await(MSVC)
基本上就这些。用 co_yield 实现生成器本质是“用户态协作式迭代”,是否“异步”取决于你是否在里面 co_await 了真正异步的操作。它不复杂但容易忽略 promise_type 的细节和生命周期管理。










