协程是能暂停执行以在之后恢复的函数。协程是无栈的：它们通过返回到调用方暂停执行，并且从栈分离存储恢复所要求的数据。这允许编写异步执行的顺序代码（例如不使用显式的回调来处理非阻塞 I/O），还支持对惰性计算的无限序列上的算法及其他用途。
若函数的定义做下列任何内容之一，则它是协程：
- 用 运算符暂停执行，直至恢复
- 用关键词 暂停执行并返回一个值
- 用关键词 完成执行并返回一个值
每个协程必须具有能够满足一组要求的返回类型，标注于下。
协程不能使用变长实参，普通的 return 语句，或占位符返回类型（ 或 ）。
constexpr 函数、构造函数、析构函数及 函数 不能是协程。
每个协程均与下列对象关联
- 承诺（promise）对象，从协程内部操纵。协程通过此对象提交其结果或异常。
- 协程句柄 (coroutine handle)，从协程外部操纵。这是用于恢复协程执行或销毁协程帧的非拥有柄。
- 协程状态 (coroutine state)，它是一个包含以下各项的分配于堆（除非优化掉其分配）的内部对象
-
- 承诺对象
- 各个形参（全部按值复制）
- 当前暂停点的某种表示，使得恢复时程序知晓要从何处继续，销毁时知晓有哪些局部变量在作用域内
- 局部变量和临时量，其生存期跨过当前暂停点
当协程开始执行时，它进行下列操作：
- 用 分配协程状态对象（见下文）
- 将所有函数形参复制到协程状态中：按值传递的形参被移动或复制，按引用传递的参数保持为引用（因此，若在被指代对象的生存期结束后恢复协程，其可能变为悬垂引用）
- 调用承诺对象的构造函数。若承诺类型拥有接收所有协程形参的构造函数，则以复制后的协程实参调用该构造函数。否则调用其默认构造函数。
- 调用 并将其结果在局部变量中保持。该调用的结果将在协程首次暂停时返回给调用方。至此并包含这个步骤为止，任何抛出的异常均传播回调用方，而非置于承诺中。
- 调用 并 其结果。典型的 Promise 类型，要么（对于惰性启动的协程）返回 ，要么（对于急切启动的协程）返回 。
- 当 恢复时，开始协程体的执行。
当协程抵达暂停点时
- 将先前获得的返回对象返回给调用方/恢复方，若需要则先隐式转换到协程的返回类型。
当协程抵达 语句时，它进行下列操作：
- 对下列情形调用
-
- ，其中 expr 具有 void 类型
- 控制流出返回 void 的协程的结尾。此情况下，若 Promise 类型无 成员函数，则行为未定义。
- 或对于 调用 ，其中 expr 具有非 void 类型
- 以创建的逆序销毁所有具有自动存储期的变量。
- 调用 并 其结果。
若协程因未捕捉的异常结束，则它进行下列操作：
- 捕捉异常并在 catch 块内调用
- 调用 并 其结果（例如，以恢复某个继续或发布其结果）。从此点之后，恢复协程是未定义行为。
当经由 或未捕捉异常而终止协程导致协程状态被销毁，或经由其句柄而导致其被销毁时，它进行下列操作：
- 调用承诺对象的析构函数。
- 调用各个函数形参副本的析构函数。
- 调用 以释放协程状态所用的内存。
- 转移执行回到调用方/恢复方。
协程状态由非数组 在堆上分配。
若 类型定义了类级别的替代函数，则将使用它，否则将使用全局的 。
若 类型定义了接收额外形参的 的布置形式，而它们所匹配的实参列表中，第一实参是要求的大小（ 类型），而其余则是各个协程函数实参，则将这些实参传递给 （这使得能对协程使用前导分配器约定）
以下情况下，可以优化掉对 的调用（即使使用了自定义分配器）：
- 协程状态的生存期严格内嵌于调用方的生存期，且
- 协程帧的大小在调用点已知
该情况下，协程状态嵌入调用方的栈帧（若调用方是普通函数）或协程状态（若调用方是协程）之中。
若分配失败，则协程抛出 ，除非 Promise 类型定义了成员函数 。若定义了该成员函数，则使用 的 形式进行分配，而在分配失败时，协程立即将从 获得的对象返回给调用方。
编译器用 从协程的返回类型确定 类型。
正式而言，令 与 分别代表协程的返回类型与参数类型列表， 与 （若存在）分别代表协程所属的类与其 cv 限定，若定义它为非静态成员函数，以如下方式确定其 类型：
- ，若不定义协程为非静态成员函数，
- ，若定义协程为非右值引用限定的非静态成员函数，
- ，若定义协程为右值引用限定的非静态成员函数。
例如：
- 若定义协程为 ，则其 类型为 。
- 若定义协程为 ，则其 类型为 。
- 若定义协程为 ，则其 类型为 。
一元运算符 暂停协程并将控制返回给调用方。其操作数是一个表达式，其类型必须要么定义 ，要么能以当前协程的 转换到这种类型。
首先，以下列方式将 转换成可等待体（awaitable）：
- 若 由初始暂停点、最终暂停点或 yield 表达式所产生，则可等待体为 本身。
- 否则，若当前协程的 Promise 类型拥有成员函数 ，则可等待体为 。
- 否则，可等待体为 本身。
然后以下列方式获得等待器（awaiter）对象：
- 若针对 的重载决议给出单个最佳重载，则等待器是该调用的结果（对于成员重载为 ，对于非成员重载为 ）
- 否则，若重载决议找不到 ，则等待器是可等待体本身
- 否则，若重载决议有歧义，则程序非良构
若上述表达式为纯右值，则等待器对象是从它实质化的临时量。否则，若上述表达式为泛左值，则等待器对象是其所指代的对象。
然后，调用 （这是当已知结果就绪或可以同步完成时，用以避免暂停开销的快捷方式）。若其结果按语境转换成 为 ，则
- 暂停协程（以各局部变量和当前暂停点填充其协程状态）。
-
调用 ，其中 handle 是表示当前协程的协程句柄。这个函数内部可通过这个句柄观察暂停的协程，而且此函数负责调度它以在某个执行器上恢复，或将其销毁（并返回 当做调度）
- 若 返回 ，则将控制立即返回给当前协程的调用方/恢复方（此协程保持暂停），否则
- 若 返回 ，则
-
- 值为 时将控制返回给当前协程的调用方/恢复方
- 值为 时恢复当前协程。
- 若 返回某个其他协程的协程句柄，则（通过调用 ）恢复该句柄（注意这可以连锁进行，并最终导致当前协程恢复）
- 若 抛异常，则捕捉该异常，恢复协程，并立即重抛异常
- 最后，调用 ，而其结果就是整个 表达式的结果。
若协程在 co_await 表达式中暂停，而之后恢复，则恢复点处于紧接对 的调用之前。
注意，因为协程在进入 前已完全暂停，所以该函数可以自由地在线程间转移协程柄，而无需额外同步。例如，可以将它放入回调，将它调度成在异步 I/O 操作完成时在线程池上运行等。该情况下，因为当前协程可能已被恢复，从而执行了等待器的析构函数，同时由于 在当前线程上持续执行， 应该把 当作已被销毁并且在柄被发布到其他线程后不再访问它。
注意：等待器对象是协程状态的一部分（作为生存期跨过暂停点的临时量），并且在 co_await 表达式结束前销毁。可以用它维护某些异步 I/O API 所要求的每操作内状态，而无需用到额外的堆分配。
标准库定义了两个平凡的可等待体： 及 。
yield 表达式向调用方返回一个值并暂停当前协程：它是可恢复生成器函数的常用构建块
它等价于
典型的生成器的 会将其实参存储（复制/移动或仅存储其地址，因为实参的生存期跨过 co_await 内的暂停点）到生成器对象中并返回 ，将控制转移给调用方/恢复方。
协程支持库定义数个类型，提供协程的编译与运行时支持。
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