一个C/C++协程库的思考与实现之协程的互斥量与条件变量

原创 已于 2024-05-14 18:17:22 修改 · 669 阅读 · 1 ·
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#协程 #条件变量 #互斥量 #mutex cond #wait signal

于 2020-08-11 21:48:13 首次发布
本文深入探讨了XCoroutine，一个基于C/C++的高性能协程库，详细分析了其核心功能与特性，包括epoll支持、协程调度、动态负载均衡、优先级调度等。同时揭示了在实现互斥量与条件变量时可能遇到的死锁问题及其解决方案，并提供了正确的使用示例。

GitHub - DoasIsay/XCoroutine: 一个使用C/C++基于epoll实现的高性能的stackfull协程库，通过HOOK阻塞的系统调用，网络IO事件，协程间的同步事件及定时事件驱动协程的调度，通过汇编完成协程的高速切换，支持海量协程创建，支持协程的动态跨线程负载均衡调度，优先级调度，支持协程的栈上溢出检测及协程的signal信号处理机制，提供不同线程间协程同步协作的互斥量mutex，读写锁，条件变量cond，信号量sem，countDownLatch及用于数据共享的channel等等，总之很好玩，，，

在为ToyCoroutine的协程实现互斥量与条件变量时，测试过程中竟然死锁了，代码如下

我怀疑是producer，consumer使用了同一个条件变量进行协作导致的，测试时刚好创建了2个consumer协程，1个producer协程，当consumer1协程与producer协程都cond.wait在同一个条件变量时，由于调度原因consumer2调用cond.signal如果每次唤醒的都是consumer1，在最后一次consumer1被唤醒后数据已被consumer2消费完队列为空，consumer1也会

最低0.47元/天 解锁文章
C++协程库封装
pan_1214_的博客
04-30 991
协程可以看作轻量级线程，相比于线程，协程的调度完全由用户控制。可以理解为程序员可以暂停执行或恢复执行的函数。将每个线程看作是一个子程序，或者说一个函数，首先main函数启动后产生了main线程，在main函数中调用了function函数后会产生另一个线程执行function函数。在这个过程中，可以发现线程的执行并不受程序员的控制，从入口进入到执行完毕给出返回值，程序员无法控制。而协程则允许程序员在其执行到某个步骤时停止执行，去执行别的任务，当某个条件满足后继续执行被暂停的任务。
c++协程库理解—ucontext组件实践
Carey_Lu的博客
02-19 2364
协程是一种用户态的轻量级线程。本篇主要研究协程的C/C++的实现。
C++开源协程库libco-原理与应用
01-28
使用 C++ 来编写高性能的网络服务器程序，从来都不是件很容易的事情。在没有 应用任何网络框架，从 epoll/kqueue 直接码起的时候尤其如此。即便使用 libevent, libev 这样事件驱动的网络框架去构建你的服务，程序结构依然不会很简单。为何会这样？因 为这类框架提供的都是非阻塞式的、异步的编程接口，异步的编程方式，这需要思维方 式的转变。为什么 golang 近几年能够大规模流行起来呢？因为简单。这方面最突出的 一点便是它的网络编程 API，完全同步阻塞式的接口。要并发？go 出一个协程就好了。 相信对于很多人来说，最开始接触这种编程方式，是有点困惑的。程序中到处都是同步 阻塞式的调用，这程序性能能好吗？答案是，好，而且非常好。那么 golang 是如何做 到的呢？秘诀就在它这个协程机制里
C语言协程库coroutine深度解析与实战
最新发布
weixin_30923011的博客
09-29 929
htmltable {th, td {th {pre {简介：协程是一种高效的轻量级并发机制，能够在单线程中实现多个逻辑流的并行执行，避免了传统多线程频繁上下文切换的开销。由于C语言本身不支持原生协程，”coroutine:c 的协程库”为开发者提供了基于C语言底层特性的半对称协程实现方案。该库通过函数指针、堆栈管理等技术，支持协程的创建、启动、挂起、恢复与协作式调度，适用于高并发、低延迟场景。
项目——C++协程库
qq_44736340的博客
04-20 2516
当你有很多协程时，如何把这些协程都消耗掉，这就是协程调度。未实现协程调度，对于每个协程，都需要用户手动调用协程的resume方法将协程运行起来，然后等协程运行结束并返回，再运行下一个协程。这种运行协程的方式其实是用户自己在挑选协程执行，相当于用户在充当调度器，显然不够灵活.引入协程调度后，则可以先创建一个协程调度器，然后把这些要调度的协程传递给调度器，由调度器负责把这些协程一个一个消耗掉。1. 继承自协程调度器Scheduler，支持协程调度的全部功能。除了协程调度，IO协程调度还增加了IO事件调度。
C/C++ 协程库boost.coroutine2、魅族libgo、腾讯libco、开源libaco详解
qq_23350817的博客
05-06 3724
最近研究高性能C++协程，网上了解到了魅族libgo、腾讯libco、开源libaco、boost coroutine，这里记录一下。 1 什么是协程 协程可以很轻量的在子例程中进行切换，它由程序员进行子例程的调度（即切换）而不像线程那样需要内核参与，同时也省去了内核线程切换的开销，因为一个协程切换保留的就是函数调用栈和当前指令的寄存器，而线程切换需要陷入内核态，改变线程对象状态。 go语言就已经把协程作为基础设施提供语言级的支持，cpp这种出了名的给程序员自由的语言肯定不会提供语言级的支持。
Coroutine:使用线程在 C++11 中实现简单的“协程”
07-10
在C++编程中，协程是一种轻量级的并发机制，它允许程序在执行过程中挂起和恢复。与传统的线程相比，协程通常具有更低的开销，因为它们不涉及线程上下文切换，而是通过用户级别的控制来管理执行流程。在C++11标准中，...
如何评价C++协程库libgo：深度解析与应用评估
2401_83239642的博客
04-19 1100
综上所述，libgo作为一款C++协程库，凭借其高效的上下文切换、对异步I/O的良好支持、与现代C++语言的紧密集成、易用的API设计以及在特定场景下的优秀性能表现，为C++开发者在构建高并发、高性能服务端应用程序时提供了有力工具。据公开资料显示，libgo在性能测试中表现出色，尤其是在高并发场景下，其轻量级的上下文切换机制和对异步I/O的良好支持使其能够显著优于某些高级语言（如Python）的协程库。libgo采用高效的上下文切换机制，通过自定义的数据结构和算法来管理协程状态，避免了频繁的系统调用开销。
线程池与协程池的原理与实现【c++与gloang】【万字分析】
weixin_44545838的博客
06-02 2807
C++ 线程池是一种多线程编程实现方式，它可以将多个任务并发执行，提高程序的运行效率。具体而言，线程池维护一个线程集合，在程序运行时创建一定数量的线程，并将任务插入到队列中，等待空闲线程来执行。Go语言中的线程池通常指的是协程池，它是一种通过重复利用大量轻量级协程来节省系统开销和提高并发性能的技术。协程轻量、创建和销毁成本低。但是，如果简单地在程序中创建大量的协程，会导致系统开销较大，降低性能。因此，使用协程池管理和控制协程数量是一种有效的解决方案。
【C++】什么是协程？深入理解协程的实现原理与应用
2401_86353562的博客
03-06 1103
一个进程就是一个程序的运行实例。它有自己的地址空间，除了通过共享内存，不与其他进程共享。线程存在于进程中，它们不能脱离进程存在，尽管在Linux中，进程和线程都被视为任务。它们以相同的方式被调度，并且在内核级别有相同的控制结构。尽管如此，线程被认为是轻量级的，因为程序的初始负载的较大开销由父进程承担。但这并不是完整的情况。还有纤程和协程。如果说进程和线程是真正的并发并且在共享资源上并行工作，纤程就像线程，但不符合并发。虽然线程通常依赖于任务调度器的抢占式时间分片，纤程使用协作式多任务处理。
golang协程并发同步-条件变量
gugugu_kjy的博客
07-20 771
条件变量:到一定条件或事件再处理数据 用于很典型的生成-消费模型 func main(){ proch := make(chan bool,1) conch := make(chan bool,1) wg := sync.WaitGroup{} wg.Add(2) go consume(conch,proch,&wg) go producer(proch,conch,&...
C 协程库orchid.zip
07-19
orchid是一个构建于强大的boost库基础上的C 库，类似于python下的gevent/eventlet，为用户提供基于协程的并发模型。 协程，顾名思义，协作式程序，其思想是，一系列互相依赖的协程间依次使用CPU，每次只有一个协程工作，而其他协程处于休眠状态。协程在控制离开时暂停执行，当控制再次进入时只能从离开的位置继续执行。 协程已经被证明是一种非常有用的程序组件，不仅被python、lua、ruby等脚本语言广泛采用，而且被新一代面向多核的编程语言如golang rust-lang等采用作为并发的基本单位。 协程可以被认为是一种用户空间线程，与传统的抢占式线程相比，有2个主要的优点： 与线程不同，协程是自己主动让出CPU，并交付他期望的下一个协程运行，而不是在任何时候都有可能被系统调度打断。因此协程的使用更加清晰易懂，并且多数情况下不需要锁机制。 与线程相比，协程的切换由程序控制，发生在用户空间而非内核空间，因此切换的代价非常的小。 green化 术语“green化”来自于python下著名的协程库greenlet，指改造IO对象以能和协程配合。某种意义上，协程与线程的关系类似与线程与进程的关系，多个协程会在同一个线程的上下文之中运行。因此，当出现IO操作的时候，为了能够与协程相互配合，只阻塞当前协程而非整个线程，需要将io对象“green化”。目前orchid提供的green化的io对象包括： tcp socket（还不支持udp） descriptor（目前仅支持非文件类型文件描述符，如管道和标准输入/输出，文件类型的支持会在以后版本添加） timer (定时器) signal (信号) chan：协程间通信 chan这个概念引用自golang的chan。每个协程是一个独立的执行单元，为了能够方便协程之间的通信/同步，orchid提供了chan这种机制。chan本质上是一个阻塞消息队列，后面我们将看到，chan不仅可以用于同一个调度器上的协程之间的通信，而且可以用于不同调度器上的协程之间的通信。 多核 建议使用的scheduler per cpu的的模型来支持多核的机器，即为每个CPU核心分配一个调度器，有多少核心就创建多少个调度器。不同调度器的协程之间也可以通过chan来通信。协程应该被创建在哪个调度器里由用户自己决定。 进一步信息请阅读doc目录下tutorial。如果您发现任何bug或者有任何改进意见，请联系ioriiod0@gmail.com 标签：orchid
cppcoro：协程TS的C ++协程抽象库
01-30
CppCoro-用于C ++的协程库 “ cppcoro”库提供了大量通用原语，以利用描述的协程TS提议。 这些包括： 协程类型 待定类型 功能 cancellation_token cancellation_source cancellation_registration 调度程序和I / O 联网 元功能 概念 该库是一个实验性库，它正在探索可以在C ++协程提议的基础上构建的高性能，可伸缩异步编程抽象的空间。 它已经开源，希望其他人会发现它有用，并且C ++社区可以提供有关它的反馈以及改进它的方法。 它需要支持协程TS的编译器： Windows + Visual Studio 2017年 Linux + Clang 5.0 / 6.0 + libc ++ 除了io_context和与文件I / O相关的类（尚未为Linux实施）外，Linux版本是可用的（有关更多信息，请参见问题 ）。 班级详情 task<T> 任务表示延迟执行的异步计算，因为协程直到等待任务时才开始执行。 例： # include < cppcoro/read_only_f
cpp-libaco一个超快速轻巧的纯C语言不对称协程库
08-16
libaco：一个超快速轻巧的纯C语言不对称协程库
版次：用于C ++ 20的协程库和工具包
02-14
马克汉姆 C ++协程库和工具包 felspar::coro::generator 用于将co_yield值的协程转换为与co_yield for循环一起使用的迭代器。 生成器可以通过常规功能使用，而不仅仅是协程。 生成程序协程仅限于使用co_yield而不是co_return任何值。 felspar::coro::lazy 基本懒惰评估的协程。 从表面上看，它与无效的lambda非常相似，但具有“仅一次”执行保证。 协程可以从普通函数或协程中求值，并使用operator()()返回它的值，就好像它是一个空lambda一样。 felspar::coro::stream 必须从协程调用的生成器，但允许在其内部实现中使用co_await 。 使用next一次从流中获取项目，并且必须co_await 。 返回的值是流类型周围的std::optional包装器，流终止时为空。 felsp
Libfly协程库实现与原理——条件变量的实现
你那么爱笑，家里人知道吗？
02-25 691
Libfly协程库简介： libfly协程库，采用C++作为编程语言，封装了协程类，并提供了协程基本操作和调度功能 编写此协程库的目的是为了让协程理解起来更容易，让协程编程更加简单! 正逐步完善代码注释与文档，欢迎大家一起讨论交流～ Github地址：https://github.com/chudongfang/libfly libfly协程库条件变量的实现 因为协程不会同时...
C/C++编程：协程库NtyCo入门
OceanStar的博客
09-29 1138
协程的起源 问题：协程存在的原因？协程能够解决哪些问题 在我们线程CS/BS开发模式下，服务器的吞吐量是一个很重要的参数。其实吞吐量是IO处理时间加上业务处理。 为了简单起见，比如，客户端与服务器之间是长连接的，客户端定期给服务器发送心跳包数据。客户端发送一次心跳包到服务器，服务器更新该新客户端状态的。心跳包发送的过程，业务处理时长等于IO读取（RECV系统调用）加上业务处理（更新客户状态）。吞吐量等于1s业务处理次数。 业务处理（更新客户端状态）时间，业务不一样的，处理时间不一样，我们就不做讨论。
C语言协程库async
jdh99的专栏
04-15 2044
文章目录C语言协程库async介绍开源特点依赖API注意测试用例 C语言协程库async 本文博客链接:http://blog.youkuaiyun.com/jdh99,作者:jdh,转载请注明. 介绍 基于protothreads开发的C语言协程库。关于protothreads可参考文章：利用Protothread实现实时多任务系统 开源 github项目地址 gitee项目地址 特点 极小的系统占用，适合单片机等资源有限的场所 支持单次运行任务和周期运行任务 任务运行在协程之上，不用加锁，数据不会冲突 依赖
C++ | 多线程编程（三） 条件变量
专注于C/C++/Linux领域创作
03-19 590
条件变量：https://zh.cppreference.com/w/cpp/thread/condition_variable condition_variable 类是同步原语，能用于阻塞一个线程，或同时阻塞多个线程，直至另一线程修改共享变量（条件）并通知 condition_variable 。 条件变量一般与互斥锁一起使用。 三个线程轮流打印0~100. 目标：是三个线程分别依次打印1，2，3…100 #include <iostream> #include <thread&gt
C/C++面试必备题库：全面提升编程技能
- **并发编程**：线程的创建与管理，互斥锁、条件变量、信号量等同步机制。 - **文件操作**：文件的读写操作，文件指针的使用，以及文件系统的访问权限等。 5. **问题集锦** - **实际问题解决**：包括各种实际...
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