C++20中的协程（Coroutines）如何使用？（入门代码示例）

C++20协程是可挂起恢复的函数，需手动实现promise_type、awaiter和返回类型三要素；示例Generator通过co_yield实现懒加载整数生成，强调initial_suspend、final_suspend及生命周期管理。

协程不是线程，也不启动新执行流，它是一种可挂起、可恢复的函数，用于简化异步逻辑、生成器、状态机等场景。C++20 协程是语言级支持，但需要手动实现协程桩（promise type）、awaiter 和返回类型——不依赖运行时库，但也意味着不能直接“开箱即用”。

基础结构：三要素缺一不可

每个协程必须有：

返回类型：需定义 promise_type 嵌套类，并提供 get_return_object()、initial_suspend()、final_suspend()、return_void()（或 return_value()）等接口；
挂起点：使用 co_await 表达式，其操作数需满足 awaiter 要求（含 await_ready()、await_suspend()、await_resume()）；
挂起关键词：co_return（结束协程）、co_await（挂起等待）、co_yield（挂起并产出值，常用于 generator）。

最简可运行示例：一个懒加载的整数生成器

下面是一个能逐次产出 0、1、2 的协程 generator（类似 Python 的 yield）：

// 编译需支持 C++20：g++-11+ / clang++-13+，加 -std=c++20
#include 
#include 
#include 

template
struct Generator {
  struct promise_type;
  using handle_type = std::coroutine_handle

  struct promise_type {
    T current_value;
    auto get_return_object() { return Generator{handle_type::from_promise(*this)}; }
    auto initial_suspend() { return std::suspend_always{}; }
    auto final_suspend() noexcept { return std::suspend_always{}; }
    void return_void() {}
    void unhandled_exception() { std::terminate(); }
    auto yield_value(T value) {
      current_value = value;
      return std::suspend_always{};
    }
  };

  explicit Generator(handle_type h) : coro_(h) {}
  Generator(const Generator&) = delete;
  Generator& operator=(const Generator&) = delete;
  Generator(Generator&& rhs) noexcept : coro_(rhs.coro_) { rhs.coro_ = nullptr; }
  Generator& operator=(Generator&& rhs) noexcept {
    if (this != &rhs) {
      if (coro_) coro_.destroy();
      coro_ = rhs.coro_;
      rhs.coro_ = nullptr;
    }
    return *this;
  }
  ~Generator() { if (coro_) coro_.destroy(); }

  bool next() {
    if (!coro_ || coro_.done()) return false;
    coro_.resume();
    return !coro_.done();
  }
  T value() const { return coro_.promise().current_value; }

private:
  handle_type coro_;
};

Generator counter() {
  co_yield 0;
  co_yield 1;
  co_yield 2;
}

int main() {
  auto g = counter();
  while (g.next()) {
    std::cout << g.value() << '\n';
  }
  // 输出：0\n1\n2
}