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    • 測試程式碼
    • 相關連結

簡介

使用ucontext.h裡面的函式和資料結構，可以讓使用者實現手動來切換函式的執行流，**libtask-輕量級協程庫**就是使用ucontext.h來實現協程的。

主要的資料結構

主要的資料結構是：ucontext_t:

typedef struct ucontext {
    unsigned
 
 long int uc_flags;
    struct ucontext *uc_link;
    stack_t uc_stack;
    mcontext_t uc_mcontext;
    __sigset_t uc_sigmask;
    struct _libc_fpstate __fpregs_mem;
} ucontext_t;

其中有幾個成員是我們需要注意的：

Warning：如果uc_link指標為NULL，那麼當該上下文結束之後，執行該上下文的執行緒會退出

我們主要會使用下面4個函式來對上下文進行操作：

所以一般我們的呼叫順序是：
1.getcontext：先得到當前的上下文。
2.makecontext：設定該上下文到函式func。
3.setcontext or swapcontext：切換到指定的上下文開始執行。

測試程式碼

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <ucontext.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

static ucontext_t mainContext, sumContext, multiContext;

#define STACKSIZE 1 << 13

int add(int a, int b) {
    printf("Calling the add function.\n");
    int n;
    if ((n = swapcontext(&sumContext, &multiContext)) < 0)  {
        perror("The Swap Context Error");
    }
    printf("The add result is : %d.\n", a + b);
    return a + b;
}

int mul(int a, int b) {
    printf("Calling the mul function.\n");
    int n;
    if ((n = swapcontext(&multiContext, &sumContext)) < 0)  {
        perror("The Swap Context Error");
    }
    printf("The multi result is : %d.\n", a * b);
    return a * b;
}

int main(int argc, char **argv) {
    int n;
    char firstStack[STACKSIZE];
    char secondStack[STACKSIZE];
    memset(firstStack, 0, STACKSIZE);
    memset(secondStack, 0, STACKSIZE);
    if ((n = getcontext(&sumContext)) < 0) {
        perror("Get Context Error");
        return -1;
    }
    sumContext.uc_stack.ss_sp = firstStack;
    sumContext.uc_stack.ss_size = STACKSIZE;
    sumContext.uc_link = &mainContext;
    if ((n = getcontext(&multiContext)) < 0) {
        perror("Get Context Error");
        return -1;
    }
    multiContext.uc_stack.ss_sp = secondStack;
    multiContext.uc_stack.ss_size = STACKSIZE;
    multiContext.uc_link = &sumContext;

    makecontext(&sumContext, (void(*)())add, 2, 4, 5);
    makecontext(&multiContext, (void(*)())mul, 2, 3, 4);
    if ((n = swapcontext(&mainContext, &multiContext)) < 0) {
        perror("The Swap Context Error");
    }
    return 0;
}

上面執行完之後的結果是：

上面的程式碼會如下執行：
1.主函式先執行，並且設定sumContext, multiContext兩個上下文的棧和上下文的開始執行位置。
2.暫停主函式的執行，把主函式的上下文儲存在mainContext裡面，然後切換到addContext去執行，因為addContext的開始執行點為mul函式，所以會從mul函式的第一條指令開始往下執行。
3.mul函式裡面又會進行切換，切換到sumContext上下文開始執行，並且儲存當前執行的上下文到multiContext裡面。
4.在add函式裡面再次進行切換，切換到multiContext上下文，因為在第三步的時候，已經把相關的上下文儲存在了multiContext裡面，所以切換的時候會繼續mul函式中斷之後的下一條指令開始執行。
5.multiContext返回，multiContext的uc_link欄位指向的是sumContext，所以sumContext繼續執行。
6.sumContext返回，sumContext的uc_link欄位指向的是主函式的Context，所以主函式繼續執行。
7.主函式return。

相關連結

在libtask庫裡面，就是使用了ucontext裡面的函式和結構體來對作業系統的任務進行再一次的抽象，抽象成為routine，並且自己實現了一個排程器來對routine進行排程。
具體的程式碼可以在：傳送門下載。
具體的實現檔案為：task.h task.c taskimpl.h fd.c