我們來(lái)剖析一下協(xié)程的過(guò)程。通過(guò)這個(gè)剖析，希望達(dá)到梳理協(xié)程幾個(gè)重要概念的關(guān)系，把這些點(diǎn)串起來(lái)。所以在概念參考我們列出了相應(yīng)的概念文字。

協(xié)程的創(chuàng)建

C++20協(xié)程在啟動(dòng)前，開(kāi)始會(huì)new 一個(gè)協(xié)程狀態(tài)（coroutine state?）。然后構(gòu)造協(xié)程的承諾對(duì)象（promise?)。承諾對(duì)象（promise?)通過(guò)get_return_object()?構(gòu)造協(xié)程的返回值result?。這個(gè)返回值在協(xié)程第一次掛起時(shí)，賦值給調(diào)用者。然后通過(guò)co_await promise.initial_suspend()?，決定協(xié)程初試完成后的行為。如果返回std::suspend_always?，初始化就掛起，如果返回std::suspend_never ，初始化后就繼續(xù)運(yùn)行。(注意initial_suspend也可以返回其他協(xié)程體)

協(xié)程的co_await

cw_ret = co_await awaiter? 或者cw_ret = co_await fun()?，先計(jì)算表達(dá)式fun，fun返回結(jié)果，就是一個(gè)等待體awaiter?。系統(tǒng)先調(diào)用awaiter.await_ready()?接口，看等待體是否準(zhǔn)備好了，沒(méi)準(zhǔn)備好（return false?）就調(diào)用awaiter.await_suspend()。await_suspend?根據(jù)參數(shù)可以記錄調(diào)用其的協(xié)程的的句柄。await_suspend?的返回值為return true? ，或者 return void 就會(huì)掛起協(xié)程。

后面在外部如果恢復(fù)了協(xié)程的運(yùn)行，awaiter.await_resume()?接口被調(diào)用。其返回結(jié)果，作為co_await的返回值。

協(xié)程的co_yield

co_yield cy_ret;?，相當(dāng)于調(diào)用co_wait promise.yield_value(cy_ret)?，你可以在yield_value?中記錄參數(shù)cy_ret?后面使用，yield_value?的返回值如果是std::suspend_always?，協(xié)程掛起，如果返回std::suspend_never ，協(xié)程就繼續(xù)運(yùn)行。

協(xié)程的co_return

co_yield cr_ret;?，調(diào)用promise.retun_value(cr_ret)?，如果沒(méi)有返回值相當(dāng)于promise.retun_viod()?，你可以在retun_value?中記錄參數(shù)cr_ret?后面使用。然后調(diào)用co_await promise.final_suspend(void)?，如果返回值是std::suspend_always?，你需要自己手動(dòng)青清理coroutine handle?，調(diào)用handle.destroy()。

這兒存在一個(gè)疑問(wèn)，final_suspend?，并沒(méi)有真正掛起協(xié)程?？碈++ 參考,里面說(shuō)的也是calls promise.final_suspend() and co_awaits the result.?。按說(shuō)如果返回應(yīng)該要掛起。但用VS 2022測(cè)試是不會(huì)掛起的，再探 C++20 協(xié)程文章中說(shuō)的是如果返回std::suspend_always?，需要你自己清理coroutine handle。存疑吧。

概念參考附錄：

這些概念在原文第一章都有，附錄在此僅供您方便參考。

協(xié)程狀態(tài)（coroutine state）

協(xié)程狀態(tài)（coroutine state）是協(xié)程啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)，new空間存放協(xié)程狀態(tài)，協(xié)程狀態(tài)記錄協(xié)程函數(shù)的參數(shù)，協(xié)程的運(yùn)行狀態(tài)，變量。掛起時(shí)的斷點(diǎn)。

注意，協(xié)程狀態(tài) (coroutine state?)并不是就是協(xié)程函數(shù)的返回值RET。雖然我們?cè)O(shè)計(jì)的RET一般里面也有promise和coroutine handle?，大家一般也是通過(guò)RET去操作協(xié)程的恢復(fù)，獲取返回值。但coroutine state?理論上還應(yīng)該包含協(xié)程運(yùn)行參數(shù)，斷點(diǎn)等信息。而協(xié)程狀態(tài) (coroutine state?)應(yīng)該是協(xié)程句柄（coroutine handle）對(duì)應(yīng)的一個(gè)數(shù)據(jù)，而由系統(tǒng)管理的。

承諾對(duì)象（promise）

承諾對(duì)象的表現(xiàn)形式必須是result::promise_type，result為協(xié)程函數(shù)的返回值。

承諾對(duì)象是一個(gè)實(shí)現(xiàn)若干接口，用于輔助協(xié)程，構(gòu)造協(xié)程函數(shù)返回值；提交傳遞co_yield，co_return的返回值。明確協(xié)程啟動(dòng)階段是否立即掛起；以及協(xié)程內(nèi)部發(fā)生異常時(shí)的處理方式。其接口包括：

• auto get_return_object() ：用于生成協(xié)程函數(shù)的返回對(duì)象。
• auto initial_suspend()：用于明確初始化后，協(xié)程函數(shù)的執(zhí)行行為，返回值為等待體（awaiter），用co_wait調(diào)用其返回值。返回值為std::suspend_always 表示協(xié)程啟動(dòng)后立即掛起（不執(zhí)行第一行協(xié)程函數(shù)的代碼），返回std::suspend_never 表示協(xié)程啟動(dòng)后不立即掛起。（當(dāng)然既然是返回等待體，你可以自己在這兒選擇進(jìn)行什么等待操作）
• void return_value(T v)：調(diào)用co_return v后會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù)，可以保存co_return的結(jié)果
• auto yield_value(T v)：調(diào)用co_yield后會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù)，可以保存co_yield的結(jié)果，其返回其返回值為std::suspend_always表示協(xié)程會(huì)掛起，如果返回std::suspend_never表示不掛起。
• auto final_suspend() noexcept：在協(xié)程退出是調(diào)用的接口，返回std::suspend_never ，自動(dòng)銷(xiāo)毀 coroutine state 對(duì)象。若 final_suspend 返回 std::suspend_always 則需要用戶(hù)自行調(diào)用 handle.destroy() 進(jìn)行銷(xiāo)毀。但值得注意的是返回std::suspend_always并不會(huì)掛起協(xié)程。

前面我們提到在協(xié)程創(chuàng)建的時(shí)候，會(huì)new協(xié)程狀態(tài)（coroutine state?）。你可以通過(guò)可以在 promise_type? 中重載 operator new? 和 operator delete，使用自己的內(nèi)存分配接口。（請(qǐng)參考再探 C++20 協(xié)程）

協(xié)程句柄（coroutine handle）

協(xié)程句柄（coroutine handle）是一個(gè)協(xié)程的標(biāo)示，用于操作協(xié)程恢復(fù)，銷(xiāo)毀的句柄。

協(xié)程句柄的表現(xiàn)形式是std::coroutine_handle<promise_type>?，其模板參數(shù)為承諾對(duì)象（promise）類(lèi)型。句柄有幾個(gè)重要函數(shù)：

• resume()函數(shù)可以恢復(fù)協(xié)程。
• done()函數(shù)可以判斷協(xié)程是否已經(jīng)完成。返回false標(biāo)示協(xié)程還沒(méi)有完成，還在掛起。

協(xié)程句柄和承諾對(duì)象之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。

• std::coroutine_handle<promise_type>::from_promise ：這是一個(gè)靜態(tài)函數(shù)，可以從承諾對(duì)象（promise）得到相應(yīng)句柄。
• std::coroutine_handle<promise_type>::promise() 函數(shù)可以從協(xié)程句柄coroutine handle得到對(duì)應(yīng)的承諾對(duì)象（promise）

等待體（awaiter）

co_wait 關(guān)鍵字會(huì)調(diào)用一個(gè)等待體對(duì)象(awaiter)。這個(gè)對(duì)象內(nèi)部也有3個(gè)接口。根據(jù)接口co_wait  決定進(jìn)行什么操作。

• bool await_ready()：等待體是否準(zhǔn)備好了，返回 false ，表示協(xié)程沒(méi)有準(zhǔn)備好，立即調(diào)用await_suspend。返回true，表示已經(jīng)準(zhǔn)備好了。
• auto await_suspend(std::coroutine_handle<> handle)如果要掛起，調(diào)用的接口。其中handle參數(shù)就是調(diào)用等待體的協(xié)程，其返回值有3種可能

void 同返回true

bool 返回true 立即掛起，返回false 不掛起。

返回某個(gè)協(xié)程句柄（coroutine handle），立即恢復(fù)對(duì)應(yīng)句柄的運(yùn)行。

• auto await_resume() ：協(xié)程掛起后恢復(fù)時(shí)，調(diào)用的接口。返回值作為co_wait 操作的返回值。

等待體（awaiter）值得用更加詳細(xì)的筆墨書(shū)寫(xiě)一章，我們就放一下，先了解其有2個(gè)特化類(lèi)型。

• std::suspend_never類(lèi)，不掛起的的特化等待體類(lèi)型。
• std::suspend_always類(lèi)，掛起的特化等待體類(lèi)型。

前面不少接口已經(jīng)用了這2個(gè)特化的類(lèi)，同時(shí)也可以明白其實(shí)協(xié)程內(nèi)部不少地方其實(shí)也在使用co_wait 關(guān)鍵字。

本章總結(jié)

此章講解了協(xié)程的啟動(dòng)，3個(gè)關(guān)鍵字的細(xì)節(jié)。您可以通過(guò)這些關(guān)鍵概念，融合協(xié)程狀態(tài)（coroutine state?），承諾對(duì)象（promise?），協(xié)程句柄（coroutine handle?），等待體（awaiter）。

參考文檔

初探 C++20 協(xié)程

再探 C++20 協(xié)程

Coroutines (C++20)

協(xié)程（coroutine）簡(jiǎn)介

The Coroutine in C++ 20 協(xié)程之諾

C++ Coroutines: Understanding operator co_await