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• ucontext接触
• ucontext到底是什么
• 使用context进行线程切换

 

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ucontext接触

利用ucontext提供的四个函数
getcontext(),setcontext(),makecontext(),swapcontext()
可以在一个进程中实现用户级的线程切换。

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

int main()
{
    ucontext_t context;

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

程序的运行结果如下所示：

程序通过getcontext保存了一个上下文，然后输出helloworld，再通过setcontext跳转到getcontext的地方重新执行输出
就好像是一个goto语句一样

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ucontext到底是什么

在类System V环境中,在头文件< ucontext.h > 中定义了两个结构类型，
mcontext_t和ucontext_t和四个函数getcontext(),setcontext(),makecontext(),swapcontext().
利用它们可以在一个进程中实现用户级的线程切换。

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:

// 上下⽂结构体定义
// 这个结构体是平台相关的，因为不同平台的寄存器不⼀样
// 下⾯列出的是所有平台都⾄少会包含的4个成员
typedef struct ucontext_t {
 // 当前上下⽂结束后，下⼀个激活的上下⽂对象的指针，只在当前上下⽂是由makecontext创建时有效
 struct ucontext_t *uc_link;
 // 当前上下⽂的信号屏蔽掩码
 sigset_t uc_sigmask;
 // 当前上下⽂使⽤的栈内存空间，只在当前上下⽂是由makecontext创建时有效
 stack_t uc_stack;
 // 平台相关的上下⽂具体内容，包含寄存器的值
 mcontext_t uc_mcontext;
 ...
} ucontext_t;
// 获取当前的上下⽂
int getcontext(ucontext_t *ucp);
// 恢复ucp指向的上下⽂，这个函数不会返回，⽽是会跳转到ucp上下⽂对应的函数中执⾏，相当于变相调⽤了函数
int setcontext(const ucontext_t *ucp);
// 修改由getcontext获取到的上下⽂指针ucp，将其与⼀个函数func进⾏绑定，⽀持指定func运⾏时的参数，
// 在调⽤makecontext之前，必须⼿动给ucp分配⼀段内存空间，存储在ucp->uc_stack中，这段内存空间将作为func函数运⾏时的栈空间，
// 同时也可以指定ucp->uc_link，表示函数运⾏结束后恢复uc_link指向的上下⽂，
// 如果不赋值uc_link，那func函数结束时必须调⽤setcontext或swapcontext以重新指定⼀个有效的上下⽂，否则程序就跑⻜了
// makecontext执⾏完后，ucp就与函数func绑定了，调⽤setcontext或swapcontext激活ucp时，func就会被运⾏
void makecontext(ucontext_t *ucp, void (*func)(), int argc, ...);
// 恢复ucp指向的上下⽂，同时将当前的上下⽂存储到oucp中，
// 和setcontext⼀样，swapcontext也不会返回，⽽是会跳转到ucp上下⽂对应的函数中执⾏，相当于调⽤了函数
// swapcontext是sylar⾮对称协程实现的关键，线程主协程和⼦协程⽤这个接⼝进⾏上下⽂切换
int swapcontext(ucontext_t *oucp, const ucontext_t *ucp);

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使用context进行线程切换

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

void func1(void *arg)
{
    puts("1");
    puts("11");
    puts("111");
    puts("1111");
}

void context_test()
{
    char stack[1024 * 128];
    ucontext_t child, main;

    getcontext(&child);//获取当前的上下文
    child.uc_stack.ss_size = sizeof(stack);//指定栈信息
    child.uc_stack.ss_sp = stack;
    child.uc_stack.ss_flags = 0;

    child.uc_link = &main;//指定child上下文结束后的下一步执行处，child结束后会回到main上下文

    makecontext(&child,(void (*)(void))func1,0);//指定child上下文所要执行的函数

    swapcontext(&main,&child);//切换上下文，从main切换到child，并且保存当前信息到main
    puts("main");//回到当前上下文
}

int main()
{
    context_test();

    return 0;
}

在这段程序中，context_test()创建里一个child上下文和main上下文
并且指定了child上下文所要执行的函数和其后继和栈空间，
在swap中将当前上下文切换到child中，并且保存当前上下文到main之中
func1执行完后回到main上下文，输出main

将child的后继指定为NULL的执行结果：

child.uc_link = NULL;

换一种方式指定上下文，可以在func1的最后指定下一步的上下文，并且在makecontext的时候传入

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

void func1(void *arg)
{
    puts("1");
    puts("11");
    puts("111");
    puts("1111");

    setcontext((ucontext_t*)arg);
}

void context_test()
{
    char stack[1024 * 128];
    ucontext_t child, main;

    getcontext(&child);//获取当前的上下文
    child.uc_stack.ss_size = sizeof(stack);//指定栈信息
    child.uc_stack.ss_sp = stack;
    child.uc_stack.ss_flags = 0;

    child.uc_link = NULL;//指定child上下文结束后的下一步执行处，child结束后会回到main上下文

    makecontext(&child,(void (*)(void))func1,1,&main);//指定child上下文所要执行的函数

    swapcontext(&main,&child);//切换上下文，从main切换到child，并且保存当前信息到main
    

    puts("main");//回到当前上下文
}

int main()
{
    context_test();

    return 0;
}