awaitable是可被co_await的触发器,通过operator co_await()返回awaiter;awaiter是执行挂起/恢复的执行器,需实现await_ready()、await_suspend()和await_resume()三要素。
在 C++20 中,
和
是协程(coroutine)机制的核心抽象,它们共同支撑
表达式的语义,但二者职责不同、层次分明。
awaitable:可等待对象,协程暂停的“触发器”
不是某个具体类型,而是一类满足特定要求的对象——它能通过
返回一个
。
标准库
中如
、
是最简 awaitable;自定义类型只要提供该 operator,就可被
使用。
常见写法:
直接返回
对象(如
)
返回自身并定义
(推荐,支持链式 await)
返回代理对象(如包装 future 或 promise 的适配器)
awaiter:真正执行挂起/恢复逻辑的“执行器”
是一个满足三要素的类型:
– 有
:返回
,决定是否跳过挂起(例如立即就绪时返回
)
– 有
:决定如何挂起协程(可返回 void、bool 或另一个 coroutine_handle)
– 有
:协程恢复后执行,通常返回值(或 void),即
的结果
注意:
的返回值很关键:
– 返回
:挂起后不调度,控制权交还给调用者
– 返回
:挂起成功,协程进入暂停状态
– 返回
:挂起被拒绝,协程继续执行(相当于没挂起)
– 返回
:将当前协程移交到该 handle 所指协程(常用于链式调度)
自定义 awaitable + awaiter 的典型流程
以实现一个延时等待为例(模拟 sleep):
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定义
类,含构造函数接收毫秒数
在其中定义
,返回一个
存储延迟时间,并在
中启动定时器(如用
+
,或绑定到 event loop)
定时结束后,调用
恢复原协程(需保存
)
关键点:awaiter 必须可移动(通常默认移动语义即可),且生命周期需覆盖挂起期间——不能在 suspend 后析构。
原理本质:编译器生成状态机 + 用户接管控制流
C++ 协程不是运行时调度器,而是编译器把函数重写为状态机(state
mac
hine)。每次
都对应一个状态跳转点。
–
是用户提供的“接入点”,告诉编译器“这里要切出去”
–
是用户写的“胶水代码”,负责决定何时切、切到哪、切回来拿什么值
– 所有调度逻辑(线程切换、事件循环唤醒、异常传播等)均由 awaiter 显式控制,标准库不内置调度器
这意味着:C++20 协程轻量、零成本抽象,但也意味着你得自己处理线程安全、内存生命周期、错误传播等——它提供的是能力,不是开箱即用的 async/await。
基本上就这些。理解 awaitable 是“谁可以被等”,awaiter 是“怎么等、等完干啥”,就能稳住协程自定义的主干逻辑。
awaitableawaiterco_awaitawaitableoperator co_await()awaiterstd::suspend_alwaysstd::suspend_neverco_awaitawaiterreturn my_awaiter{};operator co_await()awaiterawait_ready()booltrueawait_suspend(coroutine_handle<> h)await_resume()co_await exprawait_suspendvoidtruefalsecoroutine_handledelay_awaitableoperator co_await()delay_awaiterdelay_awaiterawait_suspendstd::threadstd::this_thread::sleep_forresume()coroutine_handleco_awaitawaitableawaiter