В C контекст — это текущее состояние выполнения программы, включая регистры (небольшие области памяти внутри ЦП, используемые для хранения данных и инструкций во время выполнения программы), переменные и поток инструкций, необходимых для переключения задач.

Переключение контекста для операционных систем

Основная функция — разрешить многозадачность. Это гарантирует, что система сможет эффективно переключаться между процессами.

Файл contexts.c доступен здесь. Это демонстрация того, как работают контексты.

Прямо вверху этого файла мы видим импорт библиотеки ucontext.h. Это позволяет вам манипулировать контекстом выполнения.

В приведенном ниже фрагменте мы видим, что созданы 3 контекста, и для этих 3 контекстов будет выделена память размером STACKSIZE.

#define STACKSIZE 64 * 1024 /* tamanho de pilha das threads */

ucontext_t ContextPing, ContextPong, ContextMain;

И вскоре после этого появятся функции Ping и Pong, которые будут выполняться в соответствующих контекстах:

void BodyPing(void *arg)
{
  int i;

  printf("%s: inicio\n", (char *)arg);

  for (i = 0; i 



В основной функции malloc используется для резервирования стеков, где они позже назначаются контексту с помощью uc_stack.ss_sp, а swapcontext используется для переключения между ними.


int main(int argc, char *argv[])
{
  char *stack;

  printf("main: inicio\n");

  getcontext(&ContextPing);

  stack = malloc(STACKSIZE);
  if (stack)
  {
    ContextPing.uc_stack.ss_sp = stack;
    ContextPing.uc_stack.ss_size = STACKSIZE;
    ContextPing.uc_stack.ss_flags = 0;
    ContextPing.uc_link = 0;
  }
  else
  {
    perror("Erro na criação da pilha: ");
    exit(1);
  }

  makecontext(&ContextPing, (void *)(*BodyPing), 1, "    Ping");

  getcontext(&ContextPong);

  stack = malloc(STACKSIZE);
  if (stack)
  {
    ContextPong.uc_stack.ss_sp = stack;
    ContextPong.uc_stack.ss_size = STACKSIZE;
    ContextPong.uc_stack.ss_flags = 0;
    ContextPong.uc_link = 0;
  }
  else
  {
    perror("Erro na criação da pilha: ");
    exit(1);
  }

  makecontext(&ContextPong, (void *)(*BodyPong), 1, "        Pong");

  swapcontext(&ContextMain, &ContextPing);
  swapcontext(&ContextMain, &ContextPong);

  printf("main: fim\n");

  exit(0);
}




Вывод выполненной программы:


main: inicio
    Ping: inicio
    Ping: 0
        Pong: inicio
        Pong: 0
    Ping: 1
        Pong: 1
    Ping: 2
        Pong: 2
    Ping: 3
        Pong: 3
    Ping: fim
        Pong: fim
main: fim




При этом мы видим, что даже при изменении контекстов значения, которые «проходят» через функцию, сохраняются, примером в данном случае является индекс for.

Возможно, вы заметили, что существует malloc для контекста Ping and Pong, но мы видим, что есть контекст и для main. Почему для него нет malloc?

ContextMain не нуждается в отдельном стеке, поскольку он работает со стеком основного потока, в то время как контексты Ping и Pong имеют свои собственные динамически выделяемые стеки.

Если я создаю контекст и не выделяю для него память, то при использовании свопа он попадает в основной стек программы.

Этот код от профессора Мазиеро, найденный в разработанном подпроекте PingPongOS «Trocas de Contexto».