C++/gcc/linux中的Continuations/Coroutines/Generators

Question

背景:我试图通过提出这个玩具问题来弄清楚如何实现continuation/coroutines/generator(无论以下是什么).环境是gcc 4.6和linux 3.0 x86_64上的C++ 11.非便携式很好,但不允许使用外部库(boost.coroutine,COROUTINE等).我认为longjmp(3)和/或makecontext(2)朋友可能会帮助但不确定.

描述:

以下玩具解析器应该解析as和bs等长的序列.即

((a+)(b+))+

使得第二次包围生产的长度等于第三个.

当它找到生产(例如aaabbb)时,它输出a它找到的数量(例如3).

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时保存yield,然后produce返回.当produce再次调用时,consume必须通过返回来重新启动yield.挑战在于修改produce调用的方式consume,并实现yield它们按预期运行.

(显然重新实现消耗以便它能够保存并重建其状态,从而失去了练习的目的.)

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 ,但是它不清楚如何将其转化为这个问题.(我需要睡觉)

解:

(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

使用 makecontext/swapcontext 来实现这一点相当简单——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，并且您在主上下文中运行 main 并生成。

因此main应该调用 getcontext+makecontext 来创建一个将运行消费循环的新上下文：

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

然后produce将切换到它而不是consume直接调用：

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（它将继续produce并立即返回）。

请注意，由于consume是无限循环，因此您无需过多担心它返回时会发生什么（因此该链接永远不会被使用）