C/C++协程学习笔记丨C/C++实现协程及原理分析视频( 五 ) 协程

函数指针 OnPollProcessEvent 封装了协程的切换过程。当传入指定的 stPollItem_t 结构时，即可唤醒对应于该结构的 coroutine ，将控制权交由其执行；

co_poll 的第二步，也是最关键的一步，就是将 fd 数组全部加入到 Epoll 中进行监听。协程 CC 会将每一个 epoll_event 的 data.ptr 域设置为对应的 stPollItem_t 结构。这样当事件触发时，可以直接从对应的 ptr中取出 stPollItem_t 结构，然后唤醒指定协程。
如果本次操作提供了 Timeout 参数， co_poll 还会将协程 CC 本次操作对应的 stPoll_t 加入到定时器队列中。这表明在 Timeout 定时触发之后，也会唤醒协程 CC 的执行。当整个上半段都完成后， co_poll 立即调用 co_yield_env 让出 CPU ，执行流程跳转回到 main 协程中。
从上面的流程图中也可以看出，当执行流程再次跳回时，表明协程 CC 添加的读写等监听事件已经触发，即可以执行相应的读写操作了。此时 CC 首先将其在上半段中添加的监听事件从 Epoll 中删除，清理残留的数据结构，然后调用读写逻辑。
定时器实现
协程 CC 在将一组 fds 加入 Epoll 的同时，还能为其设置一个超时时间。在超时时间到期时，也会再次唤醒 CC 来执行。 libco 使用 Timing-Wheel 来实现定时器。关于 Timing-Wheel 算法，可以参考，其优势是 O(1) 的插入和删除复杂度，缺点是只有有限的长度，在某些场合下不能满足需求。

文章插图
回过去看 stCoEpoll_t 结构，其中 *pTimeout 代表时间轮，通过函数 AllocateTimeout 初始化为一个固定大小（60 * 1000）的数组。根据 Timing-Wheel 的特性可知， libco 只支持最大 60s 的定时事件。而实际上，在添加定时器时， libco 要求定时时间不超过 40s 。成员 pstTimeoutList 记录在 co_eventloop 中发生超时的事件，而 pstActiveList 记录当前活跃的事件，包括超时事件。这两个结构都将在 co_eventloop 中进行处理。
下面我们简要分析一下加入定时器的实现：
int AddTimeout( stTimeout_t *apTimeout, stTimeoutItem_t *apItem,
unsigned long long allNow )
{
if( apTimeout->ullStart == 0 ) // 初始化时间轮的基准时间
{
apTimeout->ullStart = allNow;
apTimeout->llStartIdx = 0; // 当前时间轮指针指向数组0
}
// 1. 当前时间不可能小于时间轮的基准时间
// 2. 加入的定时器的超时时间不能小于当前时间
if( allNow < apTimeout->ullStart || apItem->ullExpireTime < allNow )
{
return __LINE__;
}
int diff = apItem->ullExpireTime - apTimeout->ullStart;
if( diff >= apTimeout->iItemSize ) // 添加的事件不能超过时间轮的大小
{
return __LINE__;
}
// 插入到时间轮盘的指定位置
AddTail( apTimeout->pItems +
(apTimeout->llStartIdx + diff ) % apTimeout->iItemSize, apItem );
return 0;
}
定时器的超时检查在函数 co_eventloop 中执行。
EPOLL 事件循环main 协程通过调用函数 co_eventloop 来监听 Epoll 事件，并在相应的事件触发时切换到指定的协程执行。有关 co_eventloop 与应用协程的交互过程在上一节的流程图中已经比较清楚了，下面我们主要介绍一下 co_eventloop 函数的实现：
上文中也提到，通过 epoll_wait 返回的事件都保存在 stCoEpoll_t 结构的 co_epoll_res 中。因此 co_eventloop 首先为 co_epoll_res 申请空间，之后通过一个无限循环来监听所有 coroutine 添加的所有事件：
for(;;)
{
int ret = co_epoll_wait( ctx->iEpollFd,result,stCoEpoll_t::_EPOLL_SIZE, 1 );
...
}
对于每一个触发的事件， co_eventloop 首先通过指针域 data.ptr 取出保存的 stPollItem_t 结构，并将其添加到 pstActiveList 列表中；之后从定时器轮盘中取出所有已经超时的事件，也将其全部添加到 pstActiveList 中， pstActiveList 中的所有事件都作为活跃事件处理。
对于每一个活跃事件， co_eventloop 将通过调用对应的 pfnProcess 也就是上图中的OnPollProcessEvent 函数来切换到该事件对应的 coroutine ，将流程跳转到该 coroutine 处执行。
最后 co_eventloop 在调用时也提供一个额外的参数来供调用者传入一个函数指针 pfn 。该函数将会在每次循环完成之后执行；当该函数返回 -1 时，将会终止整个事件循环。用户可以利用该函数来控制 main 协程的终止或者完成一些统计需求。