C++ 实现 Python yield 的三种方案及实践

C++ 实现 Python yield 的三种方案及实践

本文介绍在 C++ 中实现类似 Python yield 功能的三种主流方案，分别为 C++20 原生协程、Boost.Coroutine2 库以及手写状态机生成器。文章展示了基于 CMake 的项目搭建流程，包含跨平台编译配置（如 macOS 下安装 LLVM 支持 C++20），并提供了可运行的示例代码。

项目结构

采用 CMake 构建系统，根目录下包含三个子模块，分别对应三种实现方式：

cyield/
├── CMakeLists.txt
├── README.md
├── c20_yield/          # C++20 原生协程
│   ├── CMakeLists.txt
│   └── c20_yield.cpp
├── c17_yield/          # C++17 手写生成器
│   ├── CMakeLists.txt
│   └── c17_yield.cpp
└── boost_yield/        # Boost.Coroutine2
    ├── CMakeLists.txt
    └── boost_yield.cpp

编译与依赖

C++20 版本 (c20_yield)

C++20 协程需要编译器支持 <coroutine> 头文件。在 macOS 上，AppleClang 可能不支持完整协程功能，建议安装新版 LLVM/Clang。

macOS 环境配置：

brew install llvm
cmake -S . -B build-llvm \
  -DCMAKE_C_COMPILER="$(brew --prefix llvm)/bin/clang" \
  -DCMAKE_CXX_COMPILER="$(brew --prefix llvm)/bin/clang++"
cmake --build build-llvm --parallel

Boost 版本 (boost_yield)

需安装 Boost 库并启用 coroutine 和 context 组件。

brew install boost

C++17 版本 (c17_yield)

无需特殊依赖，标准 C++17 即可编译。

核心代码实现

1. C++20 原生协程

使用 std::coroutine_handle 和 co_yield 关键字。

c20_yield.cpp

#include <iostream>
#include <coroutine>

template<typename T>
struct Generator {
    struct  {
        T current_value;
        {
            current_value = value;
             {};
        }
        {  {}; }
        {  {}; }
        {
             Generator{std::coroutine_handle<promise_type>::(*)};
        }
        { std::(); }
        {}
    };
    std::coroutine_handle<promise_type> handle;
    }
    (Generator&& other)  : (other.handle) { other.handle = ; }
    ~() {  (handle) handle.(); }
    {
         (!handle || handle.())  ;
        handle.();
         !handle.();
    }
    {  handle.().current_value; }
};

{
     ( i = start; i < end; ++i) {
         i;
    }
    ;
}

{
     gen = (, );
     (gen.()) {
        std::cout << gen.() << ;
    }
    std::cout << ;
     ;
}