C ++ / gcc / linux中的延续/协程/生成器

Question

背景：我正试图通过提出这个玩具问题来弄清楚如何实现延续/协程/生成器（无论以下称为什么）。环境是 gcc 4.6 和 linux 3.0 x86_64 上的 C++11。不可移植很好，但不允许使用外部库（boost.coroutine、COROUTINE 等）。我认为longjmp(3) 和/或makecontext(2) 和朋友可能会有所帮助，但不确定。

说明：

下面的玩具解析器应该解析等长的 as 和 bs 序列。即

((a+)(b+))+

使得第二个括号产生的长度等于第三个。

当它找到一个产生式（例如 aaabbb）时，它会输出它找到的 as 的数量（例如 3 个）。

代码：

#include <stdlib.h>
#include <iostream>
using namespace std;

const char* s;

void yield()
{
        // TODO: no data, return from produce
        abort();
}

void advance()
{
        s++;
        if (*s == 0)
                yield();
}

void consume()
{
        while (true)
        {
                int i = 0;

                while (*s == 'a')
                {
                        i++;
                        advance();
                }

                cout << i << " ";

                while (i-- > 0)
                {
                    if (*s != 'b')
                        abort();
                    advance();
                }
        }
}

void produce(const char* s_)
{
        s = s_;

        // TODO: data available, continue into consume()
        consume();
}

int main()
{
        produce("aaab");
        produce("bba");
        produce("baa");
        produce("aabbb");
        produce("b");

        // should print: 3 1 4

        return 0;
}

问题：

如您所见，consume 调用堆栈的状态必须在调用 yield 时保存，然后 produce 返回。当再次调用produce 时，必须通过从yield 返回来重新启动consume。挑战在于修改produce 调用consume 的方式，并实现yield 以便它们按预期运行。

（显然重新实现消费以便保存和重建其状态违背了练习的目的。）

我认为需要做的是类似于 makecontext 手册页底部的示例：http://www.kernel.org/doc/man-pages/online/pages/man3/makecontext.3.html，但不清楚如何将其转换为这个问题。 （我需要睡觉）

解决方案：

（感谢 Chris Dodd 的设计）

#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <ucontext.h>
using namespace std;

const char* s;
ucontext_t main_context, consume_context;

void yield()
{
    swapcontext(&consume_context, &main_context);
}

void advance()
{
    s++;
    if (*s == 0)
            yield();
}

void consume()
{
    while (true)
    {
            int i = 0;

            while (*s == 'a')
            {
                    i++;
                    advance();
            }

            cout << i << " ";

            while (i-- > 0)
            {
                    advance();
            }
    }
}

void produce(const char* s_)
{
    s = s_;

    swapcontext(&main_context, &consume_context);
}

int main()
{
    char consume_stack[4096];

    getcontext(&consume_context);
    consume_context.uc_stack.ss_sp = consume_stack;
    consume_context.uc_stack.ss_size = sizeof(consume_stack);
    makecontext(&consume_context, consume, 0);

    produce("aaab");
    produce("bba");
    produce("baa");
    produce("aabbb");
    produce("b");

    // should print: 3 1 4

    return 0;
}

Answer 1

为此使用 makecontext/swapcontext 相当简单——您使用 makecontext 创建一个新的协程上下文并使用 swapcontext 在它们之间进行交换。在您的情况下，您需要一个额外的协程来运行 consume 无限循环，并且您运行 main 并在 main 上下文中生成。

所以main 应该调用 getcontext+makecontext 来创建一个新的上下文来运行消费循环：

getcontext(&consume_ctxt);
// set up stack in consume_context
makecontext(&consume_ctxt, consume, 0);

然后produce会切换到它而不是直接调用consume：

void produce(const char* s_)
{
    s = s_; 
    swapcontext(&main_ctxt, &consume_ctxt);
}

最后yield 只是调用swapcontext(&consume_ctxt, &main_ctxt); 切换回主上下文（将在produce 中继续并立即返回）。

注意，由于consume是一个无限循环，所以你不必太担心它返回时会发生什么（所以链接永远不会被使用）