0Pricing
C++ Academy · Урок

Реализация простого генератора

Создайте сопрограмму-генератор, которая лениво выдаёт значения.

«Реализация простого генератора» — бесплатный урок C++ Academy на CoddyKit. Это урок 2 из 4. Ты можешь прочитать весь урок бесплатно ниже — а потом практиковать его прямо в браузере с встроенным редактором кода и ИИ-репетитором 24/7. Это часть пути обучения C++ Academy, и твой прогресс синхронизируется между веб-версией и приложением CoddyKit. Курс C++ Academy содержит 4 уроков всего.

Генераторы как корутины

Генератор — это корутина, которая выдаёт значения по одному. Каждый вызов генератора возвращает следующее значение и приостанавливает выполнение.

Тип Generator

Определите класс с вложенным типом promise_type. Компилятор использует его для управления состоянием корутины.

template <typename T>
struct Generator {
    struct promise_type {
        T current_value;

        Generator get_return_object() {
            return Generator{std::coroutine_handle<promise_type>::from_promise(*this)};
        }
        std::suspend_always initial_suspend() { return {}; }
        std::suspend_always final_suspend() noexcept { return {}; }
        void return_void() {}
        std::suspend_always yield_value(T value) {
            current_value = value;
            return {};
        }
        void unhandled_exception() { std::terminate(); }
    };

    std::coroutine_handle<promise_type> h;
    // ... constructors, destructor, next() ...
};

Использование генератора

После определения генераторы воспринимаются почти как конструкция yield в Python.

Generator<int> counting() {
    int n = 0;
    while (true) co_yield n++;
}

auto g = counting();
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    std::cout << g.next() << " ";
}
// 0 1 2 3 4

coroutine_handle

Компилятор возвращает объект std::coroutine_handle. Он представляет приостановленную корутину: её можно возобновить с помощью resume(), уничтожить с помощью destroy() или проверить с помощью done().

Точки приостановки

Каждый вызов co_yield приостанавливает выполнение. Когда вызывающий код вызывает resume(), выполнение продолжается до следующей точки приостановки или до конца корутины.

initial_suspend и final_suspend

Две точки настройки:

  • initial_suspend — возвращайте suspend_always для ленивого запуска и suspend_never для немедленного запуска
  • final_suspend — управляет очисткой. Обычно используется suspend_always, чтобы обеспечить корректное уничтожение

C++23 std::generator

В C++23 в <generator> добавлен тип std::generator. Для стандартного случая больше не нужно создавать этот тип вручную.

#include <generator>

std::generator<int> counting() {
    int n = 0;
    while (true) co_yield n++;
}

Цикл по диапазону

Если тип генератора поддерживает begin/end, цикл по диапазону работает без дополнительных действий.

for (int x : counting()) {
    if (x >= 10) break;
    std::cout << x;
}

Семантика извлечения и отправки

Генераторы используют извлечение по запросу — вызывающий код управляет перебором. Корутины, работающие по принципу отправки, представляют собой асинхронные задачи.

Варианты применения

Генераторы отлично подходят для:

  • Ленивых последовательностей: чисел Фибоначчи, простых чисел и чтения файлов построчно
  • Потоковой обработки данных без их предварительного размещения в памяти
  • Обхода древовидных структур

Особенности использования памяти

По умолчанию кадр корутины выделяется в куче. Компилятор может устранить это выделение, если это позволяет встраивание, — измеряйте производительность, когда она важна.

Библиотеки для изучения

Для обучения библиотека cppcoro Льюиса Бейкера предлагает хорошо документированные типы генераторов и задач. Boost.Asio предоставляет ввод-вывод, удобный для корутин. Начиная с C++23 стандартная библиотека также поддерживает корутины.

Быстрая проверка

Какой тип стандартной библиотеки C++23 предназначен для корутин-генераторов?

Итоги

Корутина-генератор лениво выдаёт значения с помощью co_yield. Реализуйте её как класс, содержащий promise_type. В C++23 стандартизирован тип std::generator. Генераторы особенно эффективны для ленивых последовательностей и потоковой обработки.

Часто задаваемые вопросы

Урок «Реализация простого генератора» бесплатный?

Да — полный текст урока «Реализация простого генератора» бесплатно доступен здесь в веб-версии. Чтобы практиковать его интерактивно (встроенный редактор кода и ИИ-репетитор 24/7) и разблокировать остальной курс C++ Academy, подпишись на CoddyKit PRO. Курс C++ Academy содержит 4 уроков всего.

Чему я научусь в уроке «Реализация простого генератора»?

Создайте сопрограмму-генератор, которая лениво выдаёт значения. Ты практикуешь C++ Academy с помощью реального кода, который запускаешь прямо в браузере, и ИИ-репетитор 24/7 отвечает на твои вопросы во время урока.

Нужен ли мне опыт, чтобы начать C++ Academy?

Предыдущий опыт не требуется. C++ Academy на CoddyKit структурирован для всех уровней — от новичков до продвинутых, поэтому ты можешь начать отсюда или с самого начала и учиться в своем темпе. Это урок 2 из 4.

Сколько времени занимает урок «Реализация простого генератора»?

Большинство уроков CoddyKit занимают около 5–10 минут. Каждый из них компактный и интерактивный, поэтому ты постоянно делаешь прогресс и продолжаешь с того же места в веб-версии и приложении.

Можно ли писать и запускать код в этом уроке C++ Academy?

Да. Каждый урок C++ Academy включает встроенный редактор кода, поэтому ты пишешь и запускаешь реальный код прямо в браузере и получаешь моментальную обратную связь от AI — локальная установка не требуется.

Все уроки этого курса

  1. Концепции сопрограмм: co_await, co_yield, co_return
  2. Реализация простого генератора
  3. Асинхронные задачи и типы awaiter
  4. Выделение памяти для кадра сопрограммы
← Назад к C++ Academy