std::generator是C++23引入的协程组件,用于惰性生成值序列。它定义于头文件,通过co_yield暂停并返回值,支持range-based for循环,实现类似Python生成器的行为,但具有类型安全和高性能优势,适用于数据流处理等场景。

在C++23中,std::generator 是一个基于协程(coroutine)的新标准库组件,它允许你以类似Python生成器的方式惰性地产生一系列值。这意味着你可以写一个函数,在每次被迭代时“暂停”并返回一个值,之后从中断处继续执行,直到结束。
std::generator 是什么?
std::generator 是 头文件中定义的模板类型,用于表示一个可懒加载值的序列。它的基本形式是:
std::generator:生成 T 类型的值序列 支持范围 for 循环(range-based for) 底层由 C++20 的协程机制实现 比手动实现迭代器或回调更简洁直观
例如,你可以这样写一个生成斐波那契数列的函数:
std::generator fibonacci() { int a = 0, b = 1; while (true) { co_yield a; std::swap(a, b); b += a; }}
然后像使用普通容器一样遍历它:
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for (int n : fibonacci()) { if (n > 100) break; std::cout << n << " ";}// 输出: 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89
如何用协程实现生成器行为
C++ 的生成器依赖于三个关键字和协程框架:
co_yield:暂停函数执行,并返回一个值 co_await:等待某个异步操作(可选) co_return:结束生成器
当函数返回 std::generator 并包含 co_yield 时,编译器会将其编译为协程。每次调用迭代器的 operator++() 或进入 range-based for 的下一轮循环,协程就会从上次 co_yield 的地方恢复运行。
下面是一个生成偶数的例子:
std::generator even_numbers(int limit) { for (int i = 0; i < limit; i += 2) { co_yield i; }}// 使用方式for (int x : even_numbers(10)) { std::cout << x << " ";}// 输出: 0 2 4 6 8
与 Python 生成器的对比
Python 中常见的生成器写法如下:
def fibonacci(): a, b = 0, 1 while True: yield a a, b = b, a + b
C++23 的 std::generator 实现了几乎相同的语义:
都使用 yield 关键字(C++ 是 co_yield) 都能保持局部状态,下次调用继续执行 都是惰性求值,不预先计算所有值
区别在于:
C++ 需要明确指定返回类型 std::generator C++ 性能更高,零成本抽象(如果优化得当) Python 更灵活(动态类型),C++ 更安全(静态检查)
注意事项和限制
必须包含头文件 (C++23 新增) 目前主流编译器支持尚在完善中(GCC 13+, Clang 14+ 实验性支持) 不能拷贝 generator,只能移动或迭代一次 调试可能较困难,因为协程状态机由编译器生成
基本上就这些。std::generator 让 C++ 拥有了类似 Python 的简洁生成器语法,同时保留了高性能和类型安全的优势,特别适合处理大数据流、树遍历、状态机等场景。虽然还在推广初期,但已经是现代 C++ 异步编程的重要一环。
以上就是C++23的std::generator是什么_C++使用协程实现Python风格的生成器的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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