Windows下纤程/协程

理论知识，立足根本
使用须知
代码

写这篇文章的原因是，很多框架/库都有协程/纤程的支持，比如python的gevent，PHP 的swoole等等，但是具体是什么样的呢？为什么协程方式性能会更好？很多初学者听个词，听风就是雨，把协程和IO能混成一个概念。

理论知识，立足根本

在Windows2000 / XP中，纤程(fiber)相当于用户级别的线程或轻进程.纤程由Win32库函数支持, 对核心是不可见的.纤程可以通过SwitchToFiber显示至另一合作纤程, 以实现合作纤程之间的协同.
纤程包含独立的目态栈, 寄存器状态的控制信息.目态控制的纤程转接要求较高的编程经验.由于纤程属于目态对象, 一个纤程被封锁意味着所在线程被封锁.应用程序可以通过ConvertThreadToFiber将线程转换为纤程.与线程对比, 纤程具有切换速度快的特点.
Microsoft公司给Windows添加了一种纤程，以便能够非常容易地将现有的UNIX服务器应用程序移植到Windows中。UNIX服务器应用程序属于单线程应用程序（由Windows定义），但是它能够为多个客户程序提供服务。换句话说， UNIX应用程序的开发人员已经创建了他们自己的线程结构库，他们能够使用这种线程结构库来仿真纯线程。该线程包能够创建多个堆栈，保存某些C P U寄存器，并且在它们之间进行切换，以便为客户机请求提供服务。
显然，若要取得最佳的性能，这些UNIX应用程序必须重新设计，仿真的线程库应该用Windows提供的纯线程来替代。然而，这种重新设计需要花费数月甚至更长的时间才能完成，因此许多公司首先将它们现有的UNIX代码移植到Windows中，这样就能够将某些应用软件推向Windows市场。
而协程性能比线程更好的主要原因在于：

线程是在系统内核中实现的，纤程是在用户模式下实现的，内核对纤程一无所知，内核会根据我们定义的算法来对纤程进行调度。
一个线程可以包含一个或多个纤程。

使用须知

使用纤程的第一个步骤是将已有的线程转换为一个纤程。ConvertThreadToFiber这个函数会为纤程的上下文分配内存，这个上下文的构成是：

一个用户自定义的值

结构化异常处理链的头

纤程栈的顶部和底部的内存地址

某些CPU寄存器，其中包括栈指针、指令指针以及其他寄存器

当我们分配了纤程执行上下文并对其进行初始化之后，还必须将执行上下文的地址与线程关联起来。这样我们就将线程转换成了一个纤程，该纤程在这个线程中执行。
其实，除非我们打算创建更多的纤程，并让它们在同一个线程中运行，否则没有理由将一个线程转换为纤程。

使用ConverThreadToFiber(Ex)将当前线程转换到纤程，这是纤程F1
这里说一下ConverThreadToFiber和ConverThreadToFiberEx的区别
ConverThreadToFiber这个函数会为纤程的执行上下文分配（大约200个字节）的内存，这个执行上下文由下列元素构成：
·一个用户自定义的值，它被初始化给ConverThreadToFiber的pvParam参数。
·结构化异常处理链的头
·纤程栈的顶部和底部的内存地址（当我们将一个线程转换为一个纤程的时候，这同时也是线程栈）
·某些CPU寄存器，其中包括栈指针，指令指针以及其他寄存器
默认情况下x86系统中,CPU的浮点信息不属于CPU寄存器的一部分，不会每个纤程都维护一份，因此如果纤程需要执行浮点操作，那将会导致数据被破坏。
为了覆盖系统默认的行为，我们应该调用新的ConverThreadToFiberEx函数，它允许我们在dwFlags参数中传入FIBER_FLAG_FLOAT_SWITCH标志

定义一个纤程函数，用于创建一个新纤程

纤程F1中调用CreateFiber(Ex)函数创建一个新的纤程F2

SwitchToFiber函数进行纤程切换，让新创建的纤程F2执行

F2纤程函数执行完毕的时候，使用SwitchToFiber转换到F1

在纤程F1中调用DeleteFiber来删除纤程F2

纤程F1中调用ConverFiberToThread，转换为线程

线程结束

代码


#include "pch.h"
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <tchar.h>
#define FIBER_COUNT 2
LPVOID g_lpFiber[FIBER_COUNT] = {};
VOID WINAPI FiberFun(LPVOID pParam) //纤程函数的返回类型为VOID，并不是因为返回值没有意义，而是因为这个函数不应该返回！如果纤程函数返回，那么该线程以及它所创建的所有纤程都将立即被销毁
{LPCTSTR szParam1 = (LPCTSTR)pParam;LPCTSTR szparam2 = (LPCTSTR)GetFiberData();TCHAR szMsg[100] = { 0 };_stprintf_s(szMsg, TEXT("参数1：%s, 参数2：%s。\n"), szParam1, szparam2);//szParam1和szparam2一样的//OutputDebugString(szMsg);std::wcout.imbue(std::locale("", LC_CTYPE));std::wcout << szMsg;SwitchToFiber(g_lpFiber[0]);//必须切换回主线程程序才能继续执行，不然会卡在这里程序无法退出
}int main()
{g_lpFiber[0] = ConvertThreadToFiber((LPVOID)_T("我是ConvertThreadToFiber的参数\n"));g_lpFiber[1] = CreateFiber(0, FiberFun, (LPVOID)_T("我是纤程的参数"));SwitchToFiber(g_lpFiber[1]);//切换到g_lpFiber[1]LPCTSTR szParam = (LPCTSTR)GetFiberData();std::wcout.imbue(std::locale("", LC_CTYPE));std::wcout << szParam;BOOL bCftt = ConvertFiberToThread();//转回线程if (bCftt) {DeleteFiber(g_lpFiber[1]);}std::cout << "Hello World!\n";
}

我们完全可以在IO多路复用中使用协程，让我们自己定义如何调度这些方法。

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