协程库实现（一）

参考
ucontext.h上下文切换
上下文结构体定义

mcontext_t类型与机器相关，并且不透明.ucontext_t结构体则至少拥有以下几个域:

typedef struct ucontext {
    struct ucontext *uc_link;
    sigset_t         uc_sigmask;
    stack_t          uc_stack;
    mcontext_t       uc_mcontext;
    ...
} ucontext_t;

当当前上下文(如使用makecontext创建的上下文）运行终止时系统会恢复uc_link指向的上下文；uc_sigmask为该上下文中的阻塞信号集合；uc_stack为该上下文中使用的栈；uc_mcontext保存的上下文的特定机器表示，包括调用线程的特定寄存器等
四个操作函数
int getcontext(ucontext_t *ucp);
- 初始化ucp结构体，将当前的上下文保存到ucp中
int setcontext(const ucontext_t *ucp);
- 设置当前的上下文为ucp，setcontext的上下文ucp应该通过getcontext或者makecontext取得，如果调用成功则不返回。
- 如果上下文是通过调用getcontext()取得,程序会继续执行这个调用。如果上下文是通过调用makecontext取得,程序会调用makecontext函数的第二个参数指向的函数，如果func函数返回,则恢复makecontext第一个参数指向的上下文第一个参数指向的上下文context_t中指向的uc_link
- 如果uc_link为NULL,则线程退出。
void makecontext(ucontext_t *ucp, void (*func)(), int argc, ...);
- makecontext修改通过getcontext取得的上下文ucp(这意味着调用makecontext前必须先调用getcontext)。然后给该上下文指定一个栈空间ucp->stack，设置后继的上下文ucp->uc_link.
- 当上下文通过setcontext或者swapcontext激活后，执行func函数，argc为func的参数个数，后面是func的参数序列。当func执行返回后，继承的上下文被激活，如果继承上下文为NULL时，线程退出
int swapcontext(ucontext_t *oucp, ucontext_t *ucp);
- 保存当前上下文到oucp结构体中，然后激活upc上下文。
如果执行成功，getcontext返回0，setcontext和swapcontext不返回；如果执行失败，getcontext,setcontext,swapcontext返回-1，并设置对于的errno.

函数名	作用
getcontext	获取上下文
setcontext	设置上下文
swapcontext	保存当前上下文，切换上下文
makecontext	创建新的上下文

例子

#include <stdio.h>
#include <ucontext.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[]){
    ucontext_t context;

    getcontext(&context);
    puts("Hello world");
    sleep(1);
    setcontext(&context);
    return 0;
}

上述函数会不断重复输出Hello World，因为getcontext将上下文设置在了输出之前，setcontext每次都把整个执行流返回到输出的位置

更换为执行时间最短先服务逻辑的调度器版本

参考的原版
我改进代码的github仓库
使用了优先级队列重写携程选择逻辑，切换的时候会选择当前已经运行时间最短的携程上处理机执行
运行结果
- 四个线程的优先级分别是4，3，2，1，可见是符合设置的
  1月12日修改
修改为了多线程版本，分别调度，分别设置优先级

注意事项

C/C++文件编译的时候每个源文件都是独立编译的，这样会导致即使头文件使用了ifndef之类的保护，仍然可能在整个项目中被不同的文件引用多次
- 因此如果头文件中出现了函数或者是变量的定义的话，这个变量在整个项目中会被定义多次
- 因此头文件中只能声明，变量使用extern关键字声明
- 必须定义的函数用inline
注意类的静态static成员变量必须在某个源文件中定义，才能在其他源文件中使用类名和作用域运算符::访问
C++可以使用宏__FILE__判断自己所处的文件名称
makecontext的第二个参数无论传入的是什么函数，都要将其转换为void(*)(void)类型的函数指针，然后再给出参数

执行流路径

-----------调度器或main中-----------------
创建协程(create)-->
  获取互斥锁
  使用makecontext生成开始执行协程函数的上下文
  令目标函数的上下文的后继位置时刻指向调度器schedule的上下文main
  释放互斥锁
切换到协程(resume)-->
  将当前的上下文保存在调度器schedule.main中，切换到目标函数的上下文
-----------协程函数中----------------
切换回main(yield)-->
  获取锁
  将协程当前的上下文保存在ctx中
  释放锁
  切换回之前指向的main上下文
-----------------main中-----------------
...

因为添加协程create函数与协程调度器不在一个线程中，可能会有竞争关系，因此添加了互斥锁防止冲突

`<setjmp.h>`实现切换

`setjmp` 函数：

setjmp 用于保存当前程序的执行状态，并返回一个整数值。
当首次调用 setjmp 时，它返回0，表示保存了当前执行状态。
当从 longjmp 调用返回时，setjmp 返回一个非零值，通常用于区分正常返回和通过 longjmp 返回。

longjmp函数
longjmp 用于恢复之前由 setjmp 保存的执行状态。
它接受两个参数：保存的执行状态（由 setjmp 返回的值）和一个非零的返回值。
调用 longjmp 会导致程序跳转到相应 setjmp 处，并且 setjmp 返回的值为 longjmp 的返回值。

一个例子

参考

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <setjmp.h>

jmp_buf env;

int my_func(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        printf("do not allow division by 0\n");
        longjmp(env, 1);
    }
    return a / b;
}

int main(int argc, char const *argv[]) {
    int res = setjmp(env);
    if (res == 0) {
        printf("return from setjmp\n");
        my_func(10, 0);
    } else {
        printf("return from longjmp: %d\n", res);
    }
    return 0;
}

C++语言的锁机制

`unique_lock`

#include <mutex>和#include <thread>

std::unique_lock<std::mutex> lock(myMutex);  // 构造 unique_lock，并锁定互斥量

构造就是加锁

析构就是解锁

lock.lock();  // 手动锁定互斥量

// 锁定期间的其他操作...

lock.unlock();  // 手动释放锁

// 在 unique_lock 离开作用域时，会自动释放锁

同样支持手动操作，加锁和解锁

Frank's blogs

协程库实现（一）

`ucontext.h`上下文切换

四个操作函数

更换为执行时间最短先服务逻辑的调度器版本

1月12日修改

注意事项

`<setjmp.h>`实现切换

`setjmp` 函数：

`longjmp`函数

一个例子

C++语言的锁机制

`unique_lock`

ucontext.h上下文切换

四个操作函数

更换为执行时间最短先服务逻辑的调度器版本

1月12日修改

注意事项

<setjmp.h>实现切换

setjmp 函数：

longjmp函数

一个例子

C++语言的锁机制

unique_lock

`ucontext.h`上下文切换

`<setjmp.h>`实现切换

`setjmp` 函数：

`longjmp`函数

`unique_lock`