在现代 C++（从 C++20 开始）中，协程（coroutine）为我们提供了一种简洁、高效的异步编程模型。本文将从零开始，演示如何使用协程实现一个异步文件读取函数，并通过一个简单的主程序进行调用。我们将涉及以下内容：
- 何谓协程以及它在 C++20 中的实现方式
- 通过
std::experimental::generator实现协程生成器 - 使用
std::async和std::future与协程结合的技巧 - 完整代码示例与详细注释
- 如何在实际项目中使用此模式
1. 协程概念回顾
C++20 引入了 co_await、co_yield 和 co_return 关键字，让函数可以在执行过程中挂起并恢复。协程函数返回一个 协程类型，通常是 std::future、std::generator 或自定义类型。协程的主要优势：
- 轻量：挂起点不需要线程上下文切换，CPU 只需记录当前状态。
- 易读：代码保持同步写法，逻辑顺序清晰。
- 高效：适合 IO 密集型任务，避免了频繁的线程阻塞。
2. 生成器 std::experimental::generator
在 C++20 的实验性库中，`std::experimental::generator
` 允许我们在函数内部使用 `co_yield` 产生一个可迭代的序列。它非常适合读取文件时按行返回数据。下面给出一个读取文件行的协程： “`cpp #include #include #include #include #include #include using namespace std::experimental; // 读取文本文件每一行，使用协程生成器返回 generator async_read_lines(const std::string& path) { std::ifstream file(path); if (!file) { co_return; // 文件无法打开，直接结束协程 } std::string line; while (std::getline(file, line)) { // 每读到一行，挂起协程，将行内容交给调用者 co_yield line; } } “` ### 如何使用 “`cpp int main() { for (auto&& line : async_read_lines(“sample.txt”)) { std::cout #include #include #include #include #include using namespace std::experimental; // 生成器返回 vector ，在后台完成后返回给 future std::future> async_file_reader(const std::string& path) { return std::async(std::launch::async, [path]() { std::vector lines; std::ifstream file(path); if (!file) { return lines; // 空向量表示文件打开失败 } std::string line; while (std::getline(file, line)) { lines.push_back(line); } return lines; }); } int main() { auto future = async_file_reader(“sample.txt”); // 这里可以做其他工作 std::cout `，支持 `co_return` 语句： “`cpp #include #include #include template struct task { struct promise_type { T value_; std::exception_ptr eptr_; auto get_return_object() { return task{std::coroutine_handle ::from_promise(*this)}; } std::suspend_always initial_suspend() noexcept { return {}; } std::suspend_always final_suspend() noexcept { return {}; } void unhandled_exception() { eptr_ = std::current_exception(); } void return_value(T val) { value_ = std::move(val); } }; std::coroutine_handle coro_; task(std::coroutine_handle h) : coro_(h) {} ~task() { if (coro_) coro_.destroy(); } T get() { if (coro_.promise().eptr_) std::rethrow_exception(coro_.promise().eptr_); return std::move(coro_.promise().value_); } }; “` 使用示例： “`cpp task async_add(int a, int b) { co_return a + b; } int main() { auto t = async_add(5, 7); std::cout