若是你接触过lua这种小巧的脚本语言，你就会常常接触到一个叫作协程的神奇概念。大多数脚本语言都有对协程不一样程度的支持。可是大多编译语言，如C/C++，根本就不知道这样的东西存在。固然也不少人研究如何在编译语言实现协程的实现，轮子一个又一个的被发明。酷壳 这篇文章《一个“蝇量级” C 语言协程库》说的很详细，但对于文中介绍的协程库protothread，很难看的懂。风云大哥在搜索无满意结果后也从新发明轮子，实现本身版本的一个协程库《C 的 coroutine 库》, 风云版本的coroutine是常规的根据getcontext/swapcontext的很是传统的方法，没有用到其余什么奇淫技巧。同时他接口几乎和lua协程的接口同样，比较容易看的懂，可是貌似和CPU构架相关，下面详细说。这篇文章就是主要写看风云的代码的，代码注释放到github上面coroutine，固然由于代码自己很精练和简单，注释也就很是少的。关于协程，可参考百度百科：协程。html
开始以前，看看unix/linux下面的context系列函数（风云大哥说，windows下面能够用纤程实现，之前看《windows核心编程》的时候，了解过这个概念，可是实际上编程运用的只限于进程/线程，没有用到过纤程这高级货，如今接触windows api也相对少，因此这个就不详细展开）。context系列函数大约就如下函数：linux
#include <ucontext.h> int getcontext(ucontext_t *ucp); int setcontext(const ucontext_t *ucp); void makecontext(ucontext_t *ucp, void (*func)(), int argc, ...); int swapcontext(ucontext_t *oucp, ucontext_t *ucp);
根据linux手册页，getcontext返回的是当前执行进程的上下文信息，包括信号掩码，执行栈，寄存器等信息。比较值得注意的是makecontext，该函数除了传递ucp外，还传递一个通用的函数指针func和一个argc，传递给func的函数原型并不必定是void(*)()类型的，参数的个数由argc肯定。当调用makecontext成功后，若是对这个上下文进行切换(swapcontext)或用这个上下文设置(setcontext)，内核就会调用该func函数。协程的实现就是用到这个重要的原理。linux手册页有个详细的例子介绍makecontext怎么用的，请参考之。git
咱们来看风云大哥的协程库:github
// 协程调度大小 struct schedule { char stack[STACK_SIZE]; // 当前运行的协程的栈 ucontext_t main; // 下个协程切换的上下文状态 int nco; // 当前协程 int cap; // 容量 int running; // 当前运行的协程 struct coroutine **co; // 协程数组 }; struct coroutine { coroutine_func func; // 调用函数 void *ud; // 用户数据 ucontext_t ctx; // 保存的协程上下文状态 struct schedule * sch; // 保存struct schedule指针 ptrdiff_t cap; // 上下文切换时保存的栈的容量 ptrdiff_t size; // 上下文切换时保存的栈的大小 size <= cap int status; // 协程状态 char *stack; // 保存的协程栈大小 };
定义的结构体够简洁的，除了struct coroutine里面的cap和size，感受做用不大。上下文信息是在coroutine_resume里面设置的，这里将栈设置为本身定义的区域，大小也限定了，还设置了下个上下文切换的地址（在swapcontext里为他赋初始值）：shell
getcontext(&C->ctx); C->ctx.uc_stack.ss_sp = S->stack; // 设置栈 C->ctx.uc_stack.ss_size = STACK_SIZE; // 设置栈大小 C->ctx.uc_link = &S->main; // 下个切换的上下文状态，由swapcontext设置其值 S->running = id; C->status = COROUTINE_RUNNING; uintptr_t ptr = (uintptr_t)S; makecontext(&C->ctx, (void (*)(void)) mainfunc, 2, (uint32_t)ptr, (uint32_t)(ptr>>32)); swapcontext(&S->main, &C->ctx);
风云大哥的协程库有点很差的地方就是这个协程库或许是与CPU的构架相关的，作成与CPU无关应该不难。看保存上下文信息的代码：编程
static void _save_stack(struct coroutine *C, char *top) { char dummy = 0; //这里作了一个特定的假设 // 栈由高地址向低地址方向增加，这种程序布局的CPU通常是X86构架的 // 因此这个库时与CPU结构相关的。 assert(top - &dummy <= STACK_SIZE); // stack大小 if (C->cap < top - &dummy) { free(C->stack); // 首次C->stack为NULL,free(NULL)是OK的 C->cap = top-&dummy; C->stack = malloc(C->cap); } C->size = top - &dummy; memcpy(C->stack, &dummy, C->size); }
传递的参数top指向的是栈顶，栈顶与新定义的变量相减top - &dummy获得栈的大小。这里作了一个特定的假设，栈由高地址向低地址方向增加(这是很是典型的程序布局方式，虽然我不知道那种CPU不是用这种布局，可是以为确定有有低地址向高地址增加的)，这种程序布局的CPU通常是X86构架的，因此这个库时与CPU结构相关的。windows
总的来讲，这个协程库写的很是精简。protothread这种高级货，暂时不看了。粗略的介绍完毕，若有错误，请批评指正。api
POST AT： http://luoguochun.cn/2014/08/21/coroutine/数组