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C++ Programmer's Cookbook

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windows核心編程--纖程

比線程更小的單位,好像用的不多的哦


纖程的操作

首先要注意的一個問題是,實現線程的是Wi n d o w s內核。操作系統清楚地知道線程的情況,并且根據M i c r o s o f t定義的算法對線程進行調度。纖程是以用戶方式代碼來實現的,內核并不知道纖程,并且它們是根據用戶定義的算法來調度的。由于你定義了纖程的調度算法,因此,就內核而言,纖程采用非搶占式調度方式。

需要了解的下一個問題是,單線程可以包含一個或多個纖程。就內核而言,線程是搶占調度的,是正在執行的代碼。然而,線程每次執行一個纖程的代碼—你決定究竟執行哪個纖程(隨著我們講解的深入,這些概念將會越來越清楚)。

當使用纖程時,你必須執行的第一步操作是將現有的線程轉換成一個纖程。可以通過調用C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函數來執行這項操作:

PVOID ConvertThreadToFiber(PVOID pvParam);
該函數為纖程的執行環境分配相應的內存(約為2 0 0字節)。該執行環境由下列元素組成:

? 一個用戶定義的值,它被初始化為傳遞給C o n v e r t T h r e a d To F i b e r的p v P a r a m參數的值。?

? 結構化異常處理鏈的頭。?

? 纖程內存棧的最高和最低地址(當將線程轉換成纖程時,這也是線程的內存棧)。?

? CPU寄存器,包括堆棧指針、指令指針和其他。

當對纖程的執行環境進行分配和初始化后,就可以將執行環境的地址與線程關聯起來。該線程被轉換成一個纖程,而纖程則在該線程上運行。C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函數實際上返回纖程的執行環境的內存地址。雖然必須在晚些時候使用該地址,但是決不應該自己對該執行環境數據進行讀寫操作,因為必要時纖程函數會為你對該結構的內容進行操作。現在,如果你的纖程(線程)返回或調用E x i t T h r e a d函數,那么纖程和線程都會終止運行。

除非打算創建更多的纖程以便在同一個線程上運行,否則沒有理由將線程轉換成纖程。若要創建另一個纖程,該線程(當前正在運行纖程的線程)可以調用C r e a t e F i b e r函數:

PVOID CreateFiber(
   DWORD dwStackSize,
   PFIBER_START_ROUTINE pfnStartAddress,
   PVOID pvParam);
C r e a t e F i b e r首先設法創建一個新內存棧,它的大小由d w S t a c k S i z e參數來指明。通常傳遞的參數是0,按照默認設置,它創建一個內存棧,其大小可以擴展為1 M B,不過開始時有兩個存儲器頁面用于該內存棧。如果設定一個非0值,那么就用設定的大小來保存和使用內存棧。

接著,C r e a t e F i b e r函數分配一個新的纖程執行環境結構,并對它進行初始化。該用戶定義的值被設置為傳遞給C r e a t e F i b e r的p v P a r a m參數的值,新內存棧的最高和最低地址被保存,同時,纖程函數的內存地址(作為p f n S t a r t A d d r e s s參數來傳遞)也被保存。

P f n S t a r t A d d r e s s參數用于設定必須實現的纖程例程的地址,它必須采用下面的原型:

VOID WINAPI FiberFunc(PVOID pvParam);
當纖程被初次調度時,該函數就開始運行,并且將原先傳遞給C r e a t e F i b e r的p v P a r a m的值傳遞給它。可以在這個纖程函數中執行想執行的任何操作。但是該函數的原型規定返回值是V O I D,這并不是因為返回值沒有任何意義,而是因為該函數根本不應該返回。如果纖程確實返回了,那么線程和該線程創建的所有纖程將立即被撤消。

與C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函數一樣,C r e a t e F i b e r函數也返回纖程運行環境的內存地址。但是,與C o n v e r t T h r e a d To F i b e r不同的是,這個新纖程并不執行,因為當前運行的纖程仍然在執行。在單個線程上,每次只能運行一個纖程。若要使新纖程能夠運行,可以調用Switch To Fiber函數:

VOID SwitchToFiber(PVOID pvFiberExecutionContext);
Switch To Fiber 函數只有一個參數,即p v F i b e r E x e c u t i o n C o n t e x t,它是上次調用C o n v e r t T h r e a d To F i b e r或C r e a t e F i b e r函數時返回的纖程的執行環境的內存地址。該內存地址告訴該函數要對哪個纖程進行調度。S w i t c h To F i b e r函數在內部執行下列操作步驟:

1) 它負責將某些當前的C P U寄存器保存在當前運行的纖程執行環境中,包括指令指針寄存器和堆棧指針寄存器。

2) 它將上一次保存在即將運行的纖程的執行環境中的寄存器裝入C P U寄存器。這些寄存器包括堆棧指針寄存器。這樣,當線程繼續執行時,就可以使用該纖程的內存棧。

3) 它將纖程的執行環境與線程關聯起來,線程運行特定的纖程。

4) 它將線程的指令指針設置為已保存的指令指針。線程(纖程)從該纖程上次執行的地方開始繼續執行。

S w i t c h To F i b e r函數是纖程獲得C P U時間的唯一途徑。由于你的代碼必須在相應的時間顯式調用S w i t c h To F i b e r函數,因此你對纖程的調度可以實施全面的控制。記住,纖程的調度與線程調度毫不相干。纖程運行所依賴的線程始終都可以由操作系統終止其運行。當線程被調度時,當前選定的纖程開始運行,而其他纖程則不能運行,除非顯式調用S w i t c h To F i b e r函數。若要撤消纖程,可以調用D e l e t e F i b e r函數:

VOID DeleteFiber(PVOID pvFiberExecutionContext);
該函數用于刪除p v F i b e r E x e c u t i o n C o n t e x t參數指明的纖程,當然這是纖程的執行環境的地址。該函數能夠釋放纖程棧使用的內存,然后撤消纖程的執行環境。但是,如果傳遞了當前與線程相關聯的纖程地址,那么該函數就在內部調用E x i t T h r e a d函數,該線程及其創建的所有纖程全部被撤消。

D e l e t e F i b e r函數通常由一個纖程調用,以便刪除另一個纖程。已經刪除的纖程的內存棧將被撤消,纖程的執行環境被釋放。注意,纖程與線程之間的差別在于,線程通常通過調用E x i t T h r e a d函數將自己撤消。實際上,用一個線程調用Te r m i n a t e T h r e a d函數來終止另一個線程的運行,是一種不好的方法。如果你確實調用了Te r m i n a t e T h r e a d函數,系統并不撤消已經終止運行的線程的內存棧。可以利用纖程的這種能力來刪除另一個纖程,后面介紹示例應用程序時將說明這是如何實現的。

為了使操作更加方便,還可以使用另外兩個纖程函數。一個線程每次可以執行一個纖程,操作系統始終都知道當前哪個纖程與該線程相關聯。如果想要獲得當前運行的纖程的執行環境的地址,可以調用G e t C u r r e n t F i b e r函數:

PVOID GetCurrentFiber();
另一個使用非常方便的函數是G e t F i b e r D a t a:

PVOID GetFiberData();
前面講過,每個纖程的執行環境包含一個用戶定義的值。這個值使用作為C o n v e r t T h r e a dTo F i b e r或C r e a t e F i b e r的p v P a r a m參數而傳遞的值進行初始化。該值也可以作為纖程函數的參數來傳遞。G e t F i b e r D a t a只是查看當前執行的纖程的執行環境,并返回保存的值。

無論G e t C u r r e n t F i b e r還是G e t F i b e r D a t a,運行速度都很快,并且通常是作為內蘊函數(infrinsic funcfion)來實現的,這意味著編譯器能夠為這些函數生成內聯代碼。

posted on 2006-09-15 15:08 夢在天涯 閱讀(3843) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: Windows API

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