windows核心程式設計--纖程

Mobidogs發表於2020-04-04
Windows程式設計
比執行緒更小的單位,好像用的不多的哦


纖程的操作

首先要注意的一個問題是，實現執行緒的是Wi n d o w s核心。作業系統清楚地知道執行緒的情況，並且根據M i c r o s o f t定義的演算法對執行緒進行排程。纖程是以使用者方式程式碼來實現的，核心並不知道纖程，並且它們是根據使用者定義的演算法來排程的。由於你定義了纖程的排程演算法，因此，就核心而言，纖程採用非搶佔式排程方式。

需要了解的下一個問題是，單執行緒可以包含一個或多個纖程。就核心而言，執行緒是搶佔排程的，是正在執行的程式碼。然而，執行緒每次執行一個纖程的程式碼—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執行緒轉換成一個纖程。可以通過呼叫C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函式來執行這項操作：

 

PVOID ConvertThreadToFiber(PVOID pvParam);
該函式為纖程的執行環境分配相應的記憶體（約為2 0 0位元組）。該執行環境由下列元素組成：

• 一個使用者定義的值，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引數的值。 

• 結構化異常處理鏈的頭。 

• 纖程記憶體棧的最高和最低地址（當將執行緒轉換成纖程時，這也是執行緒的記憶體棧）。 

• CPU暫存器，包括堆疊指標、指令指標和其他。

當對纖程的執行環境進行分配和初始化後，就可以將執行環境的地址與執行緒關聯起來。該執行緒被轉換成一個纖程，而纖程則在該執行緒上執行。C o n v e r t T h r e a d To F i b e r函式實際上返回纖程的執行環境的記憶體地址。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資料進行讀寫操作，因為必要時纖程函式會為你對該結構的內容進行操作。現在，如果你的纖程（執行緒）返回或呼叫E x i t T h r e a d函式，那麼纖程和執行緒都會終止執行。

除非打算建立更多的纖程以便在同一個執行緒上執行，否則沒有理由將執行緒轉換成纖程。若要建立另一個纖程，該執行緒（當前正在執行纖程的執行緒）可以呼叫C r e a t e F i b e r函式：

 

PVOID CreateFiber(
   DWORD dwStackSize,
   PFIBER_START_ROUTINE pfnStartAddress,
   PVOID pvParam);
C r e a t e F i b e r首先設法建立一個新記憶體棧，它的大小由d w S t a c k S i z e引數來指明。通常傳遞的引數是0，按照預設設定，它建立一個記憶體棧，其大小可以擴充套件為1 M B，不過開始時有兩個儲存器頁面用於該記憶體棧。如果設定一個非0值，那麼就用設定的大小來儲存和使用記憶體棧。

接著，C r e a t e F i b e r函式分配一個新的纖程執行環境結構，並對它進行初始化。該使用者定義的值被設定為傳遞給C r e a t e F i b e r的p v P a r a m引數的值，新記憶體棧的最高和最低地址被儲存，同時，纖程函式的記憶體地址（作為p f n S t a r t A d d r e s s引數來傳遞）也被儲存。

P f n S t a r t A d d r e s s引數用於設定必須實現的纖程例程的地址，它必須採用下面的原型：

 

VOID WINAPI FiberFunc(PVOID pvParam);
當纖程被初次排程時，該函式就開始執行，並且將原先傳遞給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。可以在這個纖程函式中執行想執行的任何操作。但是該函式的原型規定返回值是V O I D，這並不是因為返回值沒有任何意義，而是因為該函式根本不應該返回。如果纖程確實返回了，那麼執行緒和該執行緒建立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函式一樣，C r e a t e F i b e r函式也返回纖程執行環境的記憶體地址。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，這個新纖程並不執行，因為當前執行的纖程仍然在執行。在單個執行緒上，每次只能執行一個纖程。若要使新纖程能夠執行，可以呼叫Switch To Fiber函式：

 

VOID SwitchToFiber(PVOID pvFiberExecutionContext);
Switch To Fiber 函式只有一個引數，即p v F i b e r E x e c u t i o n C o n t e x t，它是上次呼叫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函式時返回的纖程的執行環境的記憶體地址。該記憶體地址告訴該函式要對哪個纖程進行排程。S w i t c h To F i b e r函式在內部執行下列操作步驟：

1) 它負責將某些當前的C P U暫存器儲存在當前執行的纖程執行環境中，包括指令指標暫存器和堆疊指標暫存器。

2) 它將上一次儲存在即將執行的纖程的執行環境中的暫存器裝入C P U暫存器。這些暫存器包括堆疊指標暫存器。這樣，當執行緒繼續執行時，就可以使用該纖程的記憶體棧。

3) 它將纖程的執行環境與執行緒關聯起來，執行緒執行特定的纖程。

4) 它將執行緒的指令指標設定為已儲存的指令指標。執行緒（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函式是纖程獲得C P U時間的唯一途徑。由於你的程式碼必須在相應的時間顯式呼叫S w i t c h To F i b e r函式，因此你對纖程的排程可以實施全面的控制。記住，纖程的排程與執行緒排程毫不相干。纖程執行所依賴的執行緒始終都可以由作業系統終止其執行。當執行緒被排程時，當前選定的纖程開始執行，而其他纖程則不能執行，除非顯式呼叫S w i t c h To F i b e r函式。若要撤消纖程，可以呼叫D e l e t e F i b e r函式：

 

VOID DeleteFiber(PVOID pvFiberExecutionContext);
該函式用於刪除p v F i b e r E x e c u t i o n C o n t e x t引數指明的纖程，當然這是纖程的執行環境的地址。該函式能夠釋放纖程棧使用的記憶體，然後撤消纖程的執行環境。但是，如果傳遞了當前與執行緒相關聯的纖程地址，那麼該函式就在內部呼叫E x i t T h r e a d函式，該執行緒及其建立的所有纖程全部被撤消。

D e l e t e F i b e r函式通常由一個纖程呼叫，以便刪除另一個纖程。已經刪除的纖程的記憶體棧將被撤消，纖程的執行環境被釋放。注意，纖程與執行緒之間的差別在於，執行緒通常通過呼叫E x i t T h r e a d函式將自己撤消。實際上，用一個執行緒呼叫Te r m i n a t e T h r e a d函式來終止另一個執行緒的執行，是一種不好的方法。如果你確實呼叫了Te r m i n a t e T h r e a d函式，系統並不撤消已經終止執行的執行緒的記憶體棧。可以利用纖程的這種能力來刪除另一個纖程，後面介紹示例應用程式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式。一個執行緒每次可以執行一個纖程，作業系統始終都知道當前哪個纖程與該執行緒相關聯。如果想要獲得當前執行的纖程的執行環境的地址，可以呼叫G e t C u r r e n t F i b e r函式：

 

PVOID GetCurrentFiber();
另一個使用非常方便的函式是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使用者定義的值。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引數而傳遞的值進行初始化。該值也可以作為纖程函式的引數來傳遞。G e t F i b e r D a t a只是檢視當前執行的纖程的執行環境，並返回儲存的值。

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，執行速度都很快，並且通常是作為內蘊函式(infrinsic funcfion)來實現的，這意味著編譯器能夠為這些函式生成內聯程式碼。

 

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