协程结构体定义

之前我们使用linux下协程函数实现了线程切换，使用的是ucontext_t结构体，和基于这个结构体的四个函数。现在我们要用这些工具来实现我们自己的一个线程结构体，并实现线程调度和线程切换、挂起。

首先我们来实现以下线程结构体：

struct thread_t {ucontext_t ctx;void (*func)();void* args;int state;char stack[1024 * 128]; //128kB栈空间
};

其中state有四种值，RUNNABLE,RUNING,SUSPEND,分别对应0，1，2，即就绪，运行，挂起这三种状态，对应操作系统下一个进程执行和终止之间的三种状态。

再写一个调度的结构体

struct scheduler {ucontext_t main;std::vector<thread_t> threads;int running_thread;scheduler():running_thread(-1) {};
};

调度器需要保存主函数上下文，需要调度的线程集合threads，用一个vector实现，和当前运行线程id；运行线程id初始时赋为-1，表示无线程正在运行。

这样线程结构体和线程调度器就已经实现和完成了。

接下来我们要实现下我们自己的线程创建函数，参数为调度器scheduler，执行函数func和执行函数的参数args

int thread_create(scheduler& myscheduler, void (*func)(), void* args) {thread_t *newthread = new thread_t();newthread->ctx.uc_link = &myscheduler.main;newthread->ctx.uc_stack.ss_sp = newthread->stack;newthread->ctx.uc_stack.ss_size = 1024*128;newthread->func = func;newthread->args = args;newthread->state = 0;myscheduler.threads.push_back(*newthread);return myscheduler.threads.size() - 1;
}

首先创建一个thread_t类型变量作为新线程，将其ctx变量的后继函数设定为调度器中主函数，栈空间和栈大小设置为其默认成员变量。对应参数赋值为给定参数方便后续使用。初始状态设置为就绪态，并将其放入调度器线程集合，线程id设置为当前线程集合大小-1.

线程挂起函数

int thread_yield(scheduler& myscheduler) {if (myscheduler.running_thread == -1) return 0;myscheduler.threads[myscheduler.running_thread].state = 2;setcontext(&myscheduler.main);return 1;
}

线程挂起函数首先判断调度器中当前运行线程id是否为-1，如果是的话就直接返回0，表示写成挂起失败。否则将正在运行线程id对应到调度器中线程集合中相应下标的元素，将其值置为2（挂起），将当前上下文设置为主函数，返回1；

线程恢复运行函数

int thread_resume(scheduler& myscheduler,int threadId) {if (threadId < 0 || threadId >= myscheduler.threads.size()) return -1;if (myscheduler.threads[threadId].state == 2) {// if (myscheduler.running_thread != -1) thread_yield(myscheduler);myscheduler.running_thread = threadId;myscheduler.threads[threadId].state = 1;swapcontext(&myscheduler.main,&myscheduler.threads[threadId].ctx);} else if (myscheduler.threads[threadId].state == 0) {    // if (myscheduler.running_thread != -1) thread_yield(myscheduler);myscheduler.running_thread = threadId;myscheduler.threads[threadId].state = 1;getcontext(&myscheduler.threads[threadId].ctx);makecontext(&myscheduler.threads[threadId].ctx, myscheduler.threads[threadId].func, 1, myscheduler.threads[threadId].args);swapcontext(&myscheduler.main,&myscheduler.threads[threadId].ctx);}
}

线程恢复运行函数首先判断给定线程Id是否<0或者>调度器线程集合大小，如果是就说明不满足条件，直接返回。否则判断其状态，我们需要处理的有挂起态和就绪态两种状态，两种情况下都需要将当前运行线程（如果有的话）挂起，将需要运行的线程状态置为1。如果当前需要运行线程之前是挂起，直接切换栈空间即可。否则需要将取当前栈空间并用makecontext函数处理下，再进行切换。

线程全部结束判断函数

int scheduler_finished(scheduler& myscheduler) {for (int i = 0; i < myscheduler.threads.size(); i++) {if (myscheduler.threads[i].state != 2) return 0;}return 1;
}

判断调度器内部线程集合里线程状态是否全为0，是就说明全部执行完，返回0，否则返回1。

运行结果如下.

测试代码如下：

#include <iostream>
#include <ucontext.h>
#include <vector>struct thread_t {ucontext_t ctx;void (*func)();void* args;int state;char stack[1024 * 128]; //128kB栈空间
};struct scheduler {ucontext_t main;std::vector<thread_t> threads;int running_thread;scheduler():running_thread(-1) {};
};scheduler myscheduler;int thread_create(scheduler& myscheduler, void (*func)(), void* args) {thread_t *newthread = new thread_t();newthread->ctx.uc_link = &myscheduler.main;newthread->ctx.uc_stack.ss_sp = newthread->stack;newthread->ctx.uc_stack.ss_size = 1024*128;newthread->func = func;newthread->args = args;newthread->state = 0;myscheduler.threads.push_back(*newthread);return myscheduler.threads.size() - 1;
}int thread_yield(scheduler& myscheduler) {if (myscheduler.running_thread == -1) return 0;myscheduler.threads[myscheduler.running_thread].state = 2;swapcontext(&myscheduler.threads[myscheduler.running_thread].ctx, &myscheduler.main);return 1;
}int thread_resume(scheduler& myscheduler,int threadId) {if (threadId < 0 || threadId >= myscheduler.threads.size()) return -1;if (myscheduler.threads[threadId].state == 2) {//if (myscheduler.running_thread != -1) thread_yield(myscheduler);myscheduler.running_thread = threadId;myscheduler.threads[threadId].state = 1;swapcontext(&myscheduler.main,&myscheduler.threads[threadId].ctx);} else if (myscheduler.threads[threadId].state == 0) {    //if (myscheduler.running_thread != -1) thread_yield(myscheduler);myscheduler.running_thread = threadId;myscheduler.threads[threadId].state = 1;getcontext(&myscheduler.threads[threadId].ctx);makecontext(&myscheduler.threads[threadId].ctx, myscheduler.threads[threadId].func, 1, myscheduler.threads[threadId].args);swapcontext(&myscheduler.main,&myscheduler.threads[threadId].ctx);}
}int scheduler_finished(scheduler& myscheduler) {for (int i = 0; i < myscheduler.threads.size(); i++) {if (myscheduler.threads[i].state != 2) return 0;}return 1;
}void thread1() {std::cout << "hello" << std::endl;
}void thread2() {int n = 10;thread_yield(myscheduler);while (n--)std::cout << "world" << std::endl;
}int main() {getcontext(&myscheduler.main);thread_create(myscheduler, &thread1, nullptr);thread_create(myscheduler, &thread2, nullptr);if (!scheduler_finished(myscheduler)) {thread_resume(myscheduler, 0);thread_resume(myscheduler, 1);thread_resume(myscheduler, 1);}return 0;
}

还缺个线程结束的判断，有时间再补上去吧，