写了个简单的C++协程库

浏览数：56 / 时间：2015年06月08日

前段时间微博上看人在讨论怎么实现一个user space上的线程库，有人提到了setcontext, swapcontext之类的函数，说可以用来保存和切换上下文，我看了很新奇，因为之前看协程相关的东西时，曾一念而过想着怎么自己来做一个，但在保存恢复现场之类的细节上被自己的想法吓住了，也没有深入去研究，后面一丢开就忘了。现在看人热火朝天讨论怎么实现用户空间的线程，我忽然觉得实现一个协程应该要容易多了，回头一搜，果然已经有人曾用这些函数做过相关的事情，略略看了几个，觉得到底不大好用，还不如自己搞一个简单点的。

说到协程，我觉得Lua的协程语法上最简洁易用了（相比python来说），所以我就打算照着Lua来山寨一个，只需要支持三个功能就够了：

1）创建协程。

2）运行/resume协程。

3）Yield.

实现协程/线程，最麻烦莫过于保存和切换上下文了，如果要人肉手动来处理，我确实搞不来，好在makecontext,swapcontext这几个函数相当好用，已经完全帮忙解决了前面的难题，makecontext可以帮我们建立起协程的上下文，swapcontext则可以切换不同的上下文，从而实现那种把当前函数暂时停住，切换出去执行别的函数的效果：

ucontext_t ctx,ctx_main;

void func()
{
    // do something.
    swapcontext(&ctx, ctx_main);
    // continue to do something.
}


int main()
{
   getcontext(&ctx);
   ctx.uc_stack.ss_sp = st1;
   ctx.uc_stack.ss_size = sizeof st1;
   ctx.uc_link = &ctx_main;
    
   makecontext(&ctx, func, 0);

   // 执行func.
   swapcotext(&ctx_main, &ctx);

   cout << "back to main" << endl;

   // 继续执行func.
   swapcontext(&ctx_main, &ctx);
   
   return 0;
}

如上代码所示，显然我们只要简单包装一下swapcontext，很容易就可以实现Yield和Resume。有了它们的帮助协程做起来就简单多了，参看这里，这个协程写下来才200多行代码，出乎意料的简单，用起来也很方便了：

#include "coroutine.h"

#include <iostream>

using namespace std;

CoroutineScheduler* sched = NULL;

void func1(void* arg)
{
    uintptr_t ret;
    cout << "function1 a now!,arg:" << arg << ", start to yield." << endl;
    ret = sched->Yield((uintptr_t)"func1 yield 1");
    cout << "1.fun1 return from yield:" << (const char*)ret << endl;
    ret = sched->Yield((uintptr_t)"func1 yield 2");
    cout << "2.fun1 return from yield:" << (const char*)ret << ", going to stop" << endl;

}

void func2(void* s)
{
    cout << "function2 a now!, arg:" << s << ", start to yield." << endl;
    const char* y = (const char*)sched->Yield((uintptr_t)"func2 yield 1");
    cout << "fun2 return from yield:" << y <<", going to stop" << endl;
}

int main()
{
    sched = new CoroutineScheduler();

    bool stop = false;
    int f1 = sched->CreateCoroutine(func1, (void*)111);
    int f2 = sched->CreateCoroutine(func2, (void*)222);

    while (!stop)
    {
        stop = true;
        if (sched->IsCoroutineAlive(f1))
        {
            stop = false;
            const char* y1 = (const char*)sched->ResumeCoroutine(f1, (uintptr_t)"resume func1");
            cout << "func1 yield:" << y1 << endl;
        }

        if (sched->IsCoroutineAlive(f2))
        {
            stop = false;
            const char* y2 = (const char*)sched->ResumeCoroutine(f2, (uintptr_t)"resume func2");
            cout << "func2 yield:" << y2 << endl;
        }
    }

    delete sched;
    return 0;
}