C++20协程无法直接异步读写文件，因标准库无异步I/O；必须用线程池+可等待封装（如packaged_task或boost.asio）实现伪异步，注意线程安全与磁盘I/O瓶颈。
协程不能直接读写文件，std::filesystem 和 std::fstream 都是同步阻塞的
这是最关键的前置认知：C++20 标准库中没有提供任何异步 I/O 接口，std::ifstream、std::ofstream、std::fstream 全部是同步阻塞调用。哪怕你用 co_await 包裹它们的读写操作，协程也会在系统调用处挂起整个线程（即退化为“伪异步”），无法释放线程资源。
真正可行的路径只有一条：把阻塞 I/O 操作移交到线程池执行，并让协程等待其完成 —— 这本质是“协程 + 线程池”的组合模式，不是纯内核/IOCP/epoll 异步。
- 不要试图给
std::fstream::read()加co_await：它不是可等待类型，编译不过 -
std::jthread或std::thread可用于后台执行，但需配合std::promise/std::future或std::packaged_task构造可等待对象 - 若追求高性能或跨平台异步文件 I/O，必须依赖系统 API：
io_uring（Linux）、OVERLAPPED+ReadFileEx（Windows）、或第三方库如libuv、boost.asio
用 std::packaged_task + 协程实现可等待的文件读取
核心思路是把同步读取封装成一个能返回 std::future 的任务，再通过自定义 awaiter 让协程能 co_await 它。
以下是最小可行示例（仅读取）：
struct async_file_reader {
std::string path;
struct awaiter {
std::future fut;
bool await_ready() const noexcept { return fut.wait_for(std::chrono::seconds(0)) == std::future_status::ready; }
void await_suspend(std::coroutine_handle<> h) const {
std::thread([fut = std::move(const_cast(this)->fut), h]() mutable {
auto result = fut.get();
h.resume();
}).detach();
}
std::string await_resume() { return fut.get(); }
};
auto operator co_await() {
auto task = std::packaged_task{[path = this->path]() -> std::string {
std::ifstream f(path, std::ios::binary);
if (!f) throw std::runtime_error("open failed: " + path);
std::string buf(std::istreambuf_iterator{f}, {});
return buf;
}};
auto fut = task.get_future();
std::thread(std::move(task)).detach();
return awaiter{std::move(fut)};
}
};
注意：await_suspend 中另起线程调用 resume() 是危险的（竞态），真实项目应使用线程安全的调度器（如单线程 event loop）或 std::execution::schedule（C++23）替代。
为什么不用 std::async？它和协程不兼容
std::async 返回的 std::future 不支持直接 co_await —— 它没有 await_ready/await_suspend/await_resume 成员函数。强行包装会触发未定义行为或编译失败。
-
std::async默认策略是std::launch::deferred，首次get()才执行，无法满足“立即提交到后台”的需求 - 即使设为
std::launch::async，也无法控制线程生命周期，容易导致std::future被销毁时线程仍在运行 - 更严重的是：
std::future::wait()会阻塞当前线程，破坏协程“非阻塞挂起”的语义
真正生产可用的方案：用 boost::asio::thread_pool + 自定义 awaitable
Boost.Asio 提供了成熟线程池和 awaitable 封装能力，比手写更安全。关键点在于用 boost::asio::post 提交任务，并返回一个可等待对象：
templateauto post_to_pool(boost::asio::thread_pool& pool, Func&& f) { struct awaitable { boost::asio::thread_pool& pool; std::decay_t func; bool await_ready() const noexcept { return false; } void await_suspend(std::coroutine_handle<> h) const { boost::asio::post(pool, [h, f = std::move(func)]() mutable { std::move(f)(); h.resume(); }); } void await_resume() const noexcept {} }; return awaitable{pool, std::forward (f)}; }
然后这样用：
boost::asio::thread_pool pool(4);
co_await post_to_pool(pool, []{
std::ofstream f("out.bin", std::ios::binary);
f.write(data.data(), data.size());
});
这个模式可复用、线程安全、调度可控。但要注意：文件句柄在多线程间共享需加锁，且频繁小文件 I/O 仍可能成为瓶颈 —— 协程解决的是“等待”问题，不是“系统调用开销”问题。
最易被忽略的一点：异步文件读写真正的瓶颈往往不在用户代码，而在磁盘随机寻道、页缓存竞争、或 O_DIRECT 对齐要求。协程本身不加速磁盘，只帮你更优雅地组织等待逻辑。
