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概述C#代码协同执行

C#代码协同执行的支持机制

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几个月前我曾大致分析过 C# 2.0 中 iterator block 机制的实现原理，《C# 2.0 中Iterators的改进与实现原理浅析》，文中简要介绍了 C# 2.0 是如何在不修改 CLR 的前提下由编译器，通过有限状态机来实现 iterator block 中 yield 关键字。实际上，这一机制的最终目的是提供一个C#代码协同执行的支持机制。

 
 
 
    
  
  
  
  1. using System.Collections.Generic;  
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3. public class Tokens : IEnumerable 
    4. 
  
  
  
  4. {  
    5. 
  
  
  
  5. public IEnumerator GetEnumerator()  
    6. 
  
  
  
  6. {  
    7. 
  
  
  
  7. for(int i = 0; i; i++)  
    8. 
  
  
  
  8. yield elements[i];  
    9. 
  
  
  
  9. }  
    10. 
  
  
  
  10.  
    11. 
  
  
  
  11. }  
    12. 
  
  
  
  12.  
    13. 
  
  
  
  13. foreach (string item in new Tokens())  
    14. 
  
  
  
  14. {  
    15. 
  
  
  
  15. Console.WriteLine(item);  
    16. 
  
  
  
  16. }  
    17.

在这段代码执行过程中，foreach 的循环体和 GetEnumerator 函数体实际上是在同一个线程中交替执行的。这是一种介于线程和顺序执行之间的协同执行模式，之所以称之为协同（Coroutine），是因为同时执行的多个代码块之间的调度是由逻辑隐式协同完成的。顺序执行无所谓并行性，而线程往往是由系统调度程序强制性抢先切换，相对来说Win3.x 中的独占式多任务倒是与协同模型比较类似。
就协同执行而言，从功能上可以分为行为、控制两部分，控制又可进一步细分为控制逻辑和控制状态。行为对应着如何处理目标对象，如上述代码中：行为就是将目标对象打印到控制台；控制则是如何遍历这个 elements 数组，可进一步细分为控制逻辑（顺序遍历）和控制状态（当前遍历到哪个元素）。下面将按照这个逻辑介绍不同语言中如何实现和模拟这些逻辑。

以 Ruby 语言（语法类似 Python）介绍了 Iterator 机制是如何简化遍历操作的代码。实际上中心思想就是将行为与控制分离，由语言层面的支持来降低控制代码的薄记工作。

 
 
 
    
  
  
  
  1. deftextfiles(dir)  
    2. 
  
  
  
  2. Dir.chdir(dir)  
    3. 
  
  
  
  3.  
    4. 
  
  
  
  4. Dir["*"].eachdo|entry|  
    5. 
  
  
  
  5. yielddir+"\"+entryif/^.*.txt$/=~entry  
    6. 
  
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  
  7. ifFileTest.directory?(entry)  
    8. 
  
  
  
  8. textfiles(entry){|file|yielddir+"\"+file}  
    9. 
  
  
  
  9. end  
    10. 
  
  
  
  10. end  
    11. 
  
  
  
  11. Dir.chdir("..")  
    12. 
  
  
  
  12. end  
    13. 
  
  
  
  13.  
    14. 
  
  
  
  14. textfiles(“c:\”){|file|  
    15. 
  
  
  
  15. putsfile  
    16. 
  
  
  
  16. } 
    17.

例如上面这段 Ruby 的递归目录处理代码中，就采用了与 C# 2.0 中完全类似的语法实现协同执行支持。

对 C# 1.0 和 C++ 这类不支持协同执行的语言，协同执行过程中的状态迁移或者说执行绪的调度工作，需要由库和使用者自行实现，例如 STL 中的迭代器 (iterator) 自身必须保存了与遍历容器相关的位置信息。例如在 STL 中实现协同执行：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include 
    2. 
  
  
  
  2. #include 
    3. 
  
  
  
  3. #include 
    4. 
  
  
  
  4.  
    5. 
  
  
  
  5. //ThefunctionobjectmultipliesanelementbyaFactor  
    6. 
  
  
  
  6. template 
    7. 
  
  
  
  7. classMultValue  
    8. 
  
  
  
  8. {  
    9. 
  
  
  
  9. private:  
    10. 
  
  
  
  10. TypeFactor;//Thevaluetomultiplyby  
    11. 
  
  
  
  11. public:  
    12. 
  
  
  
  12. //Constructorinitializesthevaluetomultiplyby  
    13. 
  
  
  
  13. MultValue(constType&_Val):Factor(_Val){  
    14. 
  
  
  
  14. }  
    15. 
  
  
  
  15.  
    16. 
  
  
  
  16. //Thefunctioncallfortheelementtobemultiplied  
    17. 
  
  
  
  17. voidoperator()(Type&elem)const  
    18. 
  
  
  
  18. {  
    19. 
  
  
  
  19. elem*=Factor;  
    20. 
  
  
  
  20. }  
    21. 
  
  
  
  21. };  
    22. 
  
  
  
  22.  
    23. 
  
  
  
  23. intmain()  
    24. 
  
  
  
  24. {  
    25. 
  
  
  
  25. usingnamespacestd;  
    26. 
  
  
  
  26.  
    27. 
  
  
  
  27. vectorv1;  
    28. 
  
  
  
  28.  
    29. 
  
  
  
  29. //  
    30. 
  
  
  
  30.  
    31. 
  
  
  
  31. //Usingfor_eachtomultiplyeachelementbyaFactor  
    32. 
  
  
  
  32. for_each(v1.begin(),v1.end(),MultValue(-2));  
    33. 
  
  
  
  33. } 
    34.

虽然 STL 较为成功的通过迭代器、算法和谓词，将此协同执行逻辑中的行为和控制分离，谓词表现行为(MultValue、迭代器(v1.being(), v1.end())表现控制状态、算法表现控制逻辑(for_each)，但仍然存在编写复杂，使用麻烦，并且语义不连冠的问题。以上介绍C#代码协同执行的支持机制。

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网页标题：概述C#代码协同执行
转载来源：http://www.zsjierui.cn/article/djiidgp.html

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