windows核心编程--纤程
纤程的操作
首先要注意的一个问题是,实现线程的是Wi n d o w s内核。操作系统清楚地知道线程的情况,并且根据M i c r o s o f t定义的算法对线程进行调度。纤程是以用户方式代码来实现的,内核并不知道纤程,并且它们是根据用户定义的算法来调度的。由于你定义了纤程的调度算法,因此,就内核而言,纤程采用非抢占式调度方式。
需要了解的下一个问题是,单线程可以包含一个或多个纤程。就内核而言,线程是抢占调度的,是正在执行的代码。然而,线程每次执行一个纤程的代码—你决定究竟执行哪个纤程(随着我们讲解的深入,这些概念将会越来越清楚)。
当使用纤程时,你必须执行的第一步操作是将现有的线程转换成一个纤程。可以通过调用C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函数来执行这项操作:
PVOID ConvertThreadToFiber(PVOID pvParam);
• 一个用户定义的值,它被初始化为传递给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参数的值。
• 结构化异常处理链的头。
• 纤程内存栈的最高和最低地址(当将线程转换成纤程时,这也是线程的内存栈)。
• CPU寄存器,包括堆栈指针、指令指针和其他。
当对纤程的执行环境进行分配和初始化后,就可以将执行环境的地址与线程关联起来。该线程被转换成一个纤程,而纤程则在该线程上运行。C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函数实际上返回纤程的执行环境的内存地址。虽然必须在晚些时候使用该地址,但是决不应该自己对该执行环境数据进行读写操作,因为必要时纤程函数会为你对该结构的内容进行操作。现在,如果你的纤程(线程)返回或调用E x i t T h r e a d函数,那么纤程和线程都会终止运行。
除非打算创建更多的纤程以便在同一个线程上运行,否则没有理由将线程转换成纤程。若要创建另一个纤程,该线程(当前正在运行纤程的线程)可以调用C r e a t e F i b e r函数:
PVOID CreateFiber( DWORD dwStackSize, PFIBER_START_ROUTINE pfnStartAddress, PVOID pvParam);
接着,C r e a t e F i b e r函数分配一个新的纤程执行环境结构,并对它进行初始化。该用户定义的值被设置为传递给C r e a t e F i b e r的p v P a r a m参数的值,新内存栈的最高和最低地址被保存,同时,纤程函数的内存地址(作为p f n S t a r t A d d r e s s参数来传递)也被保存。
P f n S t a r t A d d r e s s参数用于设定必须实现的纤程例程的地址,它必须采用下面的原型:
VOID WINAPI FiberFunc(PVOID pvParam);
与C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函数一样,C r e a t e F i b e r函数也返回纤程运行环境的内存地址。但是,与C o n v e r t T h r e a d To F i b e r不同的是,这个新纤程并不执行,因为当前运行的纤程仍然在执行。在单个线程上,每次只能运行一个纤程。若要使新纤程能够运行,可以调用Switch To Fiber函数:
VOID SwitchToFiber(PVOID pvFiberExecutionContext);
1) 它负责将某些当前的C P U寄存器保存在当前运行的纤程执行环境中,包括指令指针寄存器和堆栈指针寄存器。
2) 它将上一次保存在即将运行的纤程的执行环境中的寄存器装入C P U寄存器。这些寄存器包括堆栈指针寄存器。这样,当线程继续执行时,就可以使用该纤程的内存栈。
3) 它将纤程的执行环境与线程关联起来,线程运行特定的纤程。
4) 它将线程的指令指针设置为已保存的指令指针。线程(纤程)从该纤程上次执行的地方开始继续执行。
S w i t c h To F i b e r函数是纤程获得C P U时间的唯一途径。由于你的代码必须在相应的时间显式调用S w i t c h To F i b e r函数,因此你对纤程的调度可以实施全面的控制。记住,纤程的调度与线程调度毫不相干。纤程运行所依赖的线程始终都可以由操作系统终止其运行。当线程被调度时,当前选定的纤程开始运行,而其他纤程则不能运行,除非显式调用S w i t c h To F i b e r函数。若要撤消纤程,可以调用D e l e t e F i b e r函数:
VOID DeleteFiber(PVOID pvFiberExecutionContext);
D e l e t e F i b e r函数通常由一个纤程调用,以便删除另一个纤程。已经删除的纤程的内存栈将被撤消,纤程的执行环境被释放。注意,纤程与线程之间的差别在于,线程通常通过调用E x i t T h r e a d函数将自己撤消。实际上,用一个线程调用Te r m i n a t e T h r e a d函数来终止另一个线程的运行,是一种不好的方法。如果你确实调用了Te r m i n a t e T h r e a d函数,系统并不撤消已经终止运行的线程的内存栈。可以利用纤程的这种能力来删除另一个纤程,后面介绍示例应用程序时将说明这是如何实现的。
为了使操作更加方便,还可以使用另外两个纤程函数。一个线程每次可以执行一个纤程,操作系统始终都知道当前哪个纤程与该线程相关联。如果想要获得当前运行的纤程的执行环境的地址,可以调用G e t C u r r e n t F i b e r函数:
PVOID GetCurrentFiber();
PVOID GetFiberData();
无论G e t C u r r e n t F i b e r还是G e t F i b e r D a t a,运行速度都很快,并且通常是作为内蕴函数(infrinsic funcfion)来实现的,这意味着编译器能够为这些函数生成内联代码。