Переключение между выполнением двух контекстов функций

Эта программа содержит две откровенные ошибки и несколько неточностей.

Первая ошибка очень проста:

int switch_context = 0, first_call = 1;

Переменная switch_context используется для связи обработчика асинхронных сигналов с основной программой. Поэтому для корректной работы ему должен быть присвоен тип volatile sig_atomic_t. (Если вы этого не сделаете, компилятор может предположить, что никто никогда не устанавливает switch_context в 1, и удалит все вызовы swapcontext!) sig_atomic_t может быть таким же маленьким, как char, но вы всегда устанавливаете switch_context только в 0 или 1, поэтому это не проблема.

Вторая ошибка более сложная: вы вообще не инициализируете свои контексты сопрограммы. Это привередливо и плохо объяснено на страницах руководства. Вы должны сначала вызвать getcontext в каждом контексте. Для каждого контекста, отличного от исходного контекста, вы должны затем выделить для него стек и применить makecontext для определения точки входа. Если вы не выполните все эти действия, swapcontext/setcontext выйдет из строя. Полная инициализация выглядит примерно так:

getcontext(&c1);
c1.uc_stack.ss_size = 1024 * 1024 * 8;
c1.uc_stack.ss_sp = malloc(1024 * 1024 * 8);
if (!c1.uc_stack.ss_sp) {
  perror("malloc");
  exit(1);
}
makecontext(&c1, nextEven, 0);

(Нет хорошего способа узнать, сколько стека выделить, но восьми мегабайт должно быть достаточно для всех. Я полагаю, вы могли бы использовать getrlimit(RLIMIT_STACK). В программе производственного уровня я бы использовал mmap, чтобы затем использовать mprotect для определения защиты. полосы с обеих сторон стека, но это много дополнительного кода для такой демонстрации.)

К несчастьям. Вы всегда должны использовать sigaction для установки обработчиков сигналов, а не signal, потому что signal недоопределено. (Обратите внимание, что sigaction недоступен в Windows. Это связано с тем, что сигналы в Windows являются фальшивыми и их вообще не следует использовать.) Также не следует использовать alarm и sleep, поскольку они также занижены и могут катастрофически взаимодействовать друг с другом. Вместо этого используйте setitimer (или timer_settime, но это новое в POSIX.1-2008, тогда как функции ucontext были отменены в -2008) и nanosleep. Это также имеет то преимущество, что вы можете установить повторяющийся таймер и забыть об этом.

Кроме того, вашу программу можно существенно упростить, если понять, что вам нужны только два контекста, а не три. Используйте c2 для исходного контекста и напрямую вызывайте nextOdd. Это исключает first_call и cmain и сложную логику переключения в nextOdd и nextEven.

Наконец, ваши переменные индекса цикла в nextOdd и nextEven должны быть unsigned, чтобы поведение было четко определено при циклическом переходе (если вы хотите подождать 2 ^ 31 секунды), и вы должны установить stdout для линейной буферизации, чтобы каждая строка вывод появляется немедленно, даже если перенаправляется в файл.

Собрав все вместе, я получаю следующее:

#define _XOPEN_SOURCE 600 /* ucontext was XSI in Issue 6 and withdrawn in 7 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>
#include <ucontext.h>
#include <unistd.h>

#ifdef __GNUC__
#define UNUSED(arg) arg __attribute__((unused))
#else
#define UNUSED(arg) arg
#endif

static ucontext_t c1, c2;
static volatile sig_atomic_t switch_context = 0;

static void
handler(int UNUSED(signo))
{
  switch_context = 1;
}

static void
nextEven(void)
{
  struct timespec delay = { 1, 0 };
  for (unsigned int i = 0;; i += 2) {
    if (switch_context) {
      switch_context = 0;
      swapcontext(&c1, &c2);
    }
    printf("even:%d\n", i);
    nanosleep(&delay, 0);
  }
}

static void
nextOdd(void)
{
  struct timespec delay = { 1, 0 };
  for (unsigned int i = 1;; i += 2) {
    if (switch_context) {
      switch_context = 0;
      swapcontext(&c2, &c1);
    }
    printf("odd:%d\n", i);
    nanosleep(&delay, 0);
  }
}

int
main(void)
{
  /* flush each printf as it happens */
  setvbuf(stdout, 0, _IOLBF, 0);

  /* initialize main context */
  getcontext(&c2);

  /* initialize coroutine context */
  getcontext(&c1);
  c1.uc_stack.ss_size = 1024 * 1024 * 8;
  c1.uc_stack.ss_sp = malloc(1024 * 1024 * 8);
  if (!c1.uc_stack.ss_sp) {
    perror("malloc");
    exit(1);
  }
  makecontext(&c1, nextEven, 0);

  /* initiate periodic timer signals */
  struct sigaction sa;
  memset(&sa, 0, sizeof sa);
  sa.sa_handler = handler;
  sa.sa_flags = SA_RESTART;
  if (sigaction(SIGALRM, &sa, 0)) {
    perror("sigaction");
    exit(1);
  }

  struct itimerval it;
  memset(&it, 0, sizeof it);
  it.it_interval.tv_sec = 2;
  it.it_value.tv_sec = 2;
  if (setitimer(ITIMER_REAL, &it, 0)) {
    perror("setitimer");
    exit(1);
  }

  nextOdd(); /* does not return */
}