C++中的Awaitable对象是什么?(如何自定义异步等待行为)

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c++20 的 awaitable 是满足 operator co_await 返回 awaiter(含 await_ready/await_suspend/await_resume)的一组约定,非具体类型;需分离 awaitable 与 awaiter,避免直接在原类实现三函数。

C++中的Awaitable对象是什么?(如何自定义异步等待行为)

什么是 C++20 的 awaitable 对象

它不是某个类或接口,而是一组约定:只要一个类型实现了 operator co_await,并返回满足 awaiter 要求的对象(即有 await_readyawait_suspendawait_resume 三个成员),那它就能被 co_await 等待——编译器就把它当作 awaitable

换句话说,awaitable 是“能被 co_await 消费的东西”的统称,不是标准库里的类型名,也不需要继承任何基类。

怎么写一个最简自定义 awaitable

常见错误是直接在类里实现三个 await_* 成员——不行,co_await 查找的是 operator co_await 返回值的成员,不是原对象的。

正确做法是分离:原类型负责提供 operator co_await,返回一个轻量 awaiter 对象。

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  • await_ready 返回 bool,决定是否跳过挂起;返回 trueawait_suspend 根本不调用
  • await_suspend 参数是 std::coroutine_handle,你得保存它、转发给线程池、或立刻恢复——漏掉保存或忘记恢复会导致协程永远挂起
  • await_resume 返回协程继续执行时拿到的值,类型必须和 co_await 表达式上下文匹配(比如 int 就不能返回 void

示例:一个立即返回 42 的 awaitable

struct just_42 {     auto operator co_await() const noexcept {         struct awaiter {             bool await_ready() const noexcept { return true; }             void await_suspend(std::coroutine_handle<>) noexcept {}             int await_resume() const noexcept { return 42; }         };         return awaiter{};     } };  // 用法: // int x = co_await just_42{}; // x == 42

await_suspend 返回 voidbool 还是 std::coroutine_handle

这是最容易混淆的点:返回类型决定了协程后续行为,且不可混用。

  • 返回 void:挂起后必须手动恢复(比如在线程池回调里调用 handle.resume()),否则协程卡死
  • 返回 booltrue 表示已挂起,false 表示拒绝挂起,协程继续执行(常用于快速路径判断)
  • 返回 std::coroutine_handle:编译器会立刻恢复那个 handle,常用于链式调度(比如 A 等待 B,B 在 await_suspend 里返回 A 的 handle,实现无跳转)

注意:返回 std::coroutine_handle 时,该 handle 必须有效且未被销毁;返回局部变量handle 是未定义行为。

为什么 std::suspend_alwaysstd::suspend_never 不能直接 co_await

因为它们是 awaiter 类型,不是 awaitable。你不能写 co_await std::suspend_always{},会编译失败——缺少 operator co_await

正确用法是让某个类型返回它们:

struct always_suspend {     auto operator co_await() const noexcept { return std::suspend_always{}; } }; // 然后才能:co_await always_suspend{};

标准库没提供现成的 awaitable 包装器,所以自己封装一层很常见。漏掉这层,就会卡在 “no matching operator co_await” 错误里。

真正难的不是写对语法,而是想清楚:挂起时机、谁负责恢复、错误如何传播、内存生命周期是否跨 suspend 边界——这些没法靠编译器检查。

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