协程是C++20引入的可暂停和恢复的函数，通过co_await、co_yield、co_return实现异步操作、生成器和任务封装，依赖promise_type定义行为，适用于轻量级并发编程。

协程（Coroutine）是C++20引入的一项重要特性，它允许函数在执行过程中暂停并恢复，而无需阻塞线程。这与传统的函数不同——普通函数一旦调用，必须运行到返回才能结束，而协程可以在中途“挂起”，之后从挂起点继续执行。

什么是协程？

协程是一种可以被暂停和恢复的函数。它保留了自身的状态，包括局部变量、执行位置等。当协程挂起时，控制权交还给调用者；当被恢复时，从上次挂起的地方继续运行。

C++20中的协程是无栈（stackless）的，这意味着它们不会占用独立的调用栈，而是通过编译器生成的状态机来管理执行流程。这种设计使得协程非常轻量，适合用于异步编程、惰性求值、生成器等场景。

协程的基本组成

C++20协程依赖三个关键字和一个返回类型约定：

• co_await：用于暂停协程，等待某个异步操作完成。
• co_yield：用于从协程中产出一个值，并暂停执行，常用于实现生成器。
• co_return：用于结束协程并返回结果，类似于普通函数的return。

如果一个函数中包含上述任意一个关键字，它就被视为协程。同时，该函数的返回类型必须满足协程接口（即定义promise_type）。

常见的协程应用模式

协程在实际开发中有多种用途，以下是几种典型的应用方式：

1. 异步任务处理

利用co_await可以简化异步代码的编写。例如，在网络请求中等待数据到达时，协程会自动挂起，避免阻塞线程。

2. 生成器（Generator）

使用co_yield可以创建惰性序列。比如生成斐波那契数列或遍历树结构时，每次只计算下一个值，节省内存和计算资源。

generator range(int start, int end) {
    for (int i = start; i < end; ++i)
        co_yield i;
}

// 使用
for (int i : range(1, 6)) {
    std::cout << i << " "; // 输出: 1 2 3 4 5
}

3. 协程任务（Task）

定义一个可等待的任务类型，支持co_await和co_return，用于封装异步逻辑。这类任务通常配合事件循环或线程池使用。

如何开始使用协程？

目前主流编译器如GCC 10+、Clang 12+ 和 MSVC 都已支持C++20协程，但标准库尚未提供通用的generator或task类型。你需要借助第三方库（如cppcoro）或自行实现基础类型。

关键步骤包括：

• 定义返回类型的promise_type。
• 实现必要的协程接口方法，如get_return_object、initial_suspend、final_suspend、unhandled_exception等。
• 根据需要重载co_await的行为。

基本上就这些。C++20协程虽然强大，但底层机制较复杂，初学者建议从生成器或简单异步任务入手，逐步理解其运行原理。掌握后，能显著提升异步和流式数据处理代码的可读性和效率。