一、协程基础概念解析
1.1 什么是协程？
协程（Coroutine）是一种用户态轻量级线程，允许在多个执行上下文之间进行协作式切换。与操作系统管理的线程不同，协程的调度完全由程序控制，具有以下核心特征：
- 协作式调度：主动让出执行权（非抢占）
- 状态保持：挂起时自动保存局部变量
- 高效切换：无内核态切换开销
1.2 协程分类体系
C++20采用无栈协程（Stackless Coroutine）方案，通过状态机转换实现协程切换。与传统线程相比，协程切换成本极低（约纳秒级），且完全由程序控制。
| 特性 | 有栈协程 | 无栈协程（C++20采用） |
|---|---|---|
| 内存占用 | 每个协程独立栈（通常MB级） | 共享栈（KB级） |
| 切换开销 | 较高（需要切换栈指针） | 极低（仅修改状态机） |
| 挂起深度 | 支持任意嵌套挂起 | 只能在顶层函数挂起 |
| 典型代表 | Go goroutine, Lua协程 | C# async/await, Python生成器 |
1.3 协程生命周期
Coroutine -> 创建 -> 挂起点 -> 挂起 -> 恢复 -> 完成
1.4 三大关键字语义
co_await：表达式求值流程
a) 检查await_ready()
b) 若未就绪，挂起并注册恢复回调
c) 恢复时调用await_resume()co_yield：等价于
co_await promise.yield_value(expr);
co_return：触发promise的return_void/value或return_error
二、协程典型应用场景
2.1 生成器（Generator）
Generator<int> range(int start, int end) {for(int i=start; i<=end; ++i) {co_yield i; // 保持循环状态}
}
2.2 异步I/O操作
async_task<void> http_request() {auto data = co_await async_download(url); // 非阻塞等待process(data);
}
2.3 状态机实现
StateMachine create_parser() {while(true) {switch(current_state) {case HEADER:if(co_await read_byte() == 0x0A)current_state = BODY;break;case BODY:// 解析消息体逻辑break;}}
}
2.4 游戏开发（行为树）
async_task<void> enemy_ai() {while(enemy_alive) {co_await patrol_area(); // 巡逻行为if(player_visible) {co_await chase_player(); // 追击行为}}
}
