windows 纤程 纤程本质上也是线程，是多任务系统的一部分，纤程为一个线程准并行方式调用多个不同函数提供了一种可能，它本身可以作为一种轻量级的线程使用。它与线程在本质上没有区别，它也有上下文环境，纤程的上下文环境也是一组寄存器和调用堆栈。它是比线程更小的调度单位。注意一般我们认为线程是操作系统调用的最小单位，而纤程相比于线程来说更小，但是它是有程序员自己调用，而不由操作系统调用。系统在调度线程的时候会陷入到内核态，线程对象本身也是一种内核对象，而纤程完全是建立在用户层上，它不是内核对象也没有对象的句柄。通过纤程的机制实际就绕开了Windows的随机调度线程执行的行为,调度算法由应用程序自己实现，这对一些并行算法非常有意义。因为纤程和线程本质上的类同性,所以也要按照理解线程为函数调用器的方式来理解纤程。纤程的创建纤程的创建需要必须建立在线程的基础之上。在线程中调用函数ConvertThreadToFiber可以将一个线程转化为纤程（或者说将一个线程与纤程绑定，以后可以将该纤程看做主纤程）。其他的纤程函数必须在纤程中调用，也就是说，如果目前在线程中，需要调用ConverThreadToFiber将线程转化为纤程，才能调用对应的API。这个函数的原型如下：LPVOID WINAPI ConvertThreadToFiber( LPVOID lpParameter ); 这个函数传入一个参数，类似于CreateThread函数中的线程函数参数，如果我们在主纤程中需要使用到它，可以使用宏GetFiberData取得这个参数。在调用这个函数创建新纤程后，系统大概会给纤程分配200字节的栈空间，用来执行纤程函数，和保存纤程环境。这个环境由下面几个部分的内容组成：用户定义的值，这个值就是纤程回调函数中传入的参数新的结构化异常处理的链表头纤程内存栈的最高和最低地址，当线程转换为纤程的时候，这也是线程的内存栈。之前说过纤程栈是在建立在线程的基础之上，保留这两个值是为了当纤程还原为线程后，用来还原线程栈环境各种CPU寄存器环境，相当于线程的CONTENT，但是没有这个结构那么复杂，它只是保存了几个简单的寄存器的值。需要特别注意的一点是，它并没有保存对应浮点数寄存器FPU的值，所以在纤程中使用浮点数计算可能会出现未知错误。如果一定要计算浮点数，那么可以使用ConverThreadToFiberEx,在第二个参数的位置传入FIBER_FLAG_FLOAT_SWITCH值，表示将初始化并保存FPU。可以在主纤程中调用CreateFiber函数创建子纤程。该函数原型如下：LPVOID WINAPI CreateFiber( DWORD dwStackSize, LPFIBER_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter );第一个参数是纤程的堆栈大小，默认给0的话，它会根据实际需求创建对应大小的堆栈，纤程的堆栈是建立在线程的基础之上，我们可以这样理解，它是从线程的堆栈中隔离一块作为纤程的堆栈。本质上它的堆栈是放在线程的堆栈上。第二个参数是一个回调，与线程函数类似，这个函数是一个纤程函数。第三个参数是传递到回调函数中的参数。函数CreateFiber 和 ConvertThreadToFiber 函数都返回一个void* 的指针，用来唯一标识一个纤程，在这我们可以将它理解为纤程的HANDLE .纤程的删除当纤程结束时需要调用DeleteFiber来删除线程，类似于CloseHandle来结束对应的内核对象。如果是调用转化函数由线程转化而来，调用DeleteFiber相当于调用ExitThread来终止线程，所以对于这种情况，最好是将纤程转化为线程，然后再设计一套合理的线程退出机制。纤程的调度在任何一个纤程内部调用SwitchToFiber函数，将纤程的void*指针传入，即可切换到对应的纤程，该函数可以在任意几个纤程中进行切换，不管这些纤程是在一个线程中或者在不同的线程中。但是最好不要在不同线程中的纤程中进行切换，它可能会带来意想不到的情况，假设存在这样一种情况，线程A创建纤程FA，线程B创建纤程FB，当我们在系统运行线程A时将纤程从FA切换到FB，由于纤程的堆栈是建立在线程之上的，所以这个时候纤程B仍然使用线程A的堆栈，但是它应该使用的线程B的堆栈，这样可能会对线程A的堆栈造成一定的破坏。下面是纤使用的一个具体的例子：#define PRIMARY_FIBER 0 #define WRITE_FIBER 1 #define READ_FIBER 2 #define FIBER_COUNT 3 #define COPY_LENGTH 512 VOID CALLBACK ReadFiber(LPVOID lpParam); VOID CALLBACK WriteFiber(LPVOID lpParam); typedef struct _tagFIBER_STRUCT { DWORD dwFiberHandle; HANDLE hFile; LPVOID lpParam; }FIBER_STRUCT, *LPFIBER_STRUCT; char *g_lpBuffer = NULL; LPVOID g_lpFiber[FIBER_COUNT] = {}; void GetApp(LPTSTR lpPath, int nBufLen) { TCHAR szBuf[MAX_PATH] = _T(""); GetModuleFileName(NULL, szBuf, MAX_PATH); int nLen = _tcslen(szBuf); for(int i = nLen; i > 0; i--) { if(szBuf[i] == '\\') { szBuf[i + 1] = _T('\0'); break; } } nLen = _tcslen(szBuf) + 1; int nCopyLen = min(nLen, nBufLen); StringCchCopy(lpPath, nCopyLen, szBuf); } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { g_lpBuffer = (char*)HeapAlloc(GetProcessHeap(), HEAP_ZERO_MEMORY, COPY_LENGTH); FIBER_STRUCT fs[FIBER_COUNT] = {0}; TCHAR szDestPath[MAX_PATH] = _T(""); TCHAR szSrcPath[MAX_PATH] = _T(""); GetApp(szDestPath, MAX_PATH); GetApp(szSrcPath, MAX_PATH); StringCchCat(szSrcPath, MAX_PATH, _T("2.jpg")); StringCchCat(szDestPath, MAX_PATH, _T("2_Cpy.jpg")); HANDLE hSrcFile = CreateFile(szSrcPath, GENERIC_READ, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL); HANDLE hDestFile = CreateFile(szDestPath, GENERIC_WRITE, 0, NULL, CREATE_ALWAYS, 0, NULL); fs[PRIMARY_FIBER].hFile = INVALID_HANDLE_VALUE; fs[PRIMARY_FIBER].lpParam = NULL; fs[PRIMARY_FIBER].dwFiberHandle = 0x00001234; fs[WRITE_FIBER].hFile = hDestFile; fs[WRITE_FIBER].lpParam = NULL; fs[WRITE_FIBER].dwFiberHandle = 0x12345678; fs[READ_FIBER].hFile = hSrcFile; fs[READ_FIBER].dwFiberHandle = 0x78563412; fs[READ_FIBER].lpParam = NULL; g_lpFiber[PRIMARY_FIBER] = ConvertThreadToFiber(&fs[PRIMARY_FIBER]); g_lpFiber[READ_FIBER] = CreateFiber(0, (LPFIBER_START_ROUTINE)ReadFiber, &fs[READ_FIBER]); g_lpFiber[WRITE_FIBER] = CreateFiber(0, (LPFIBER_START_ROUTINE)WriteFiber, &fs[WRITE_FIBER]); //切换到读纤程 SwitchToFiber(g_lpFiber[READ_FIBER]); //删除纤程 DeleteFiber(g_lpFiber[WRITE_FIBER]); DeleteFiber(g_lpFiber[READ_FIBER]); CloseHandle(fs[READ_FIBER].hFile); CloseHandle(fs[WRITE_FIBER].hFile); //变回线程 ConvertFiberToThread(); return 0; } VOID CALLBACK ReadFiber(LPVOID lpParam) { //拷贝文件 while (TRUE) { LPFIBER_STRUCT pFS = (LPFIBER_STRUCT)lpParam; printf("切换到[%08x]纤程\n", pFS->dwFiberHandle); DWORD dwReadLen = 0; ZeroMemory(g_lpBuffer, COPY_LENGTH); ReadFile(pFS->hFile, g_lpBuffer, COPY_LENGTH, &dwReadLen, NULL); SwitchToFiber(g_lpFiber[WRITE_FIBER]); if(dwReadLen < COPY_LENGTH) { break; } } SwitchToFiber(g_lpFiber[PRIMARY_FIBER]); } VOID CALLBACK WriteFiber(LPVOID lpParam) { while (TRUE) { LPFIBER_STRUCT pFS = (LPFIBER_STRUCT)lpParam; printf("切换到[%08x]纤程\n", pFS->dwFiberHandle); DWORD dwWriteLen = 0; WriteFile(pFS->hFile, g_lpBuffer, COPY_LENGTH, &dwWriteLen, NULL); SwitchToFiber(g_lpFiber[READ_FIBER]); if(dwWriteLen < COPY_LENGTH) { break; } } SwitchToFiber(g_lpFiber[PRIMARY_FIBER]); } 上面这段代码中首先将主线程转化为主纤程，然后创建两个纤程，分别用来读文件和写文件，然后保存这三个纤程。并定义了一个结构体用来向各个纤程函数传入对应的参数。在主线程的后面首先切换到读纤程，在读纤程中利用源文件的句柄，读入512字节的内容，然后切换到写纤程，将读到的这些内容写回到磁盘的新文件中完成拷贝，然后切换到读纤程，这样不停的在读纤程和写纤程中进行切换，直到文件拷贝完毕。再切换回主纤程，最后在主纤程中删除读写纤程，将主纤程转化为线程并结束线程。