c - 如何在不重构的情况下跳出并在c代码中的任意位置恢复

Question

背景

我正在整合 micropython进入我自定义的协作多任务操作系统(不，我的公司不会更改为抢占式)

Micropython 使用 garbage collection这比我分配的时间片要花费更多的时间即使没有什么可收集的，即我连续调用它两次，计时但仍然需要很多时间。

显而易见的解决方案

是的，我可以重构 micropython 源代码，但只要有变化。 . .

理想的解决方案

理想的解决方案是调用一些函数 void pause(&func_in_call_stack) ，它会跳出，保持堆栈完好无损，一直到调用堆栈顶部的函数，比如说主要。而 resume 会。 . .简历。

问题

是否有可能使用 C 和汇编来实现 pause？

更新

当我写这篇文章时，我意识到基于 C 的异常处理代码 nlr_push()/nlr_pop()已经完成了我需要的大部分工作。

Answer 1

您的问题是关于实现上下文切换的。正如我们在评论中相当详尽地介绍的那样，支持上下文切换是任何多任务系统的关键特征之一，尤其是多任务操作系统。由于您假设操作系统不支持上下文切换，您是在谈论为单任务操作系统实现多任务处理。

您将操作系统描述为提供某种任务队列(“要放弃控制，线程必须简单地退出其运行循环”)并没有改变这一点，尽管在某种程度上我们可以将其视为语义问题。我想象这样一个系统的典型任务将通过创建和执行一系列微任务(“运行循环”的工作)来运行，为每个微任务提供一个共享的、可变的内存上下文。这样的运行循环可以安全退出并稍后重新进入，以从它停止的地方恢复生成微任务。

在由肯定的应用程序操作(即您的 pause())定义的边界将任务划分为微任务将取决于 ISO C 提供的能力之外的能力。但是很有可能，它可以在某些程序集的帮助下完成，加上某种框架支持。您至少需要这些东西:

• 一种用于记录任务当前执行上下文的机制——堆栈、寄存器内容以及可能的其他细节。这本质上是特定于系统的。
• 用于存储记录的执行上下文的任务相关位置。有多种方法可以建立这样的东西。有前途的替代方案包括 (i) 由操作系统提供； (ii) 由运行在操作系统之上的某种用户态多任务系统提供； (iii) 由编译器内置到任务中。
• 恢复记录的执行上下文的机制 -- 这也将是特定于系统的。

如果操作系统不提供此类功能，那么您可以将(现已删除的)POSIX 上下文系统视为用于记录和恢复执行上下文的模型接口(interface)。 (请参阅 makecontext()、swapcontext()、getcontext() 和 setcontext()。)但是，您需要自己实现这些，并且您可能想要包装它们为应用程序提供更简单的界面。细节将高度依赖于硬件和底层操作系统。

作为替代方案，您可以通过提供编译器来为这样的系统实现透明的多任务处理支持，这些编译器会发出经过特殊检测的代码(即，甚至比您需要的更特殊检测)。例如，考虑为您自己设计的 VM 发出字节码的编译器。生成的程序在其中运行的 VM 自然会跟踪其中运行的程序的状态，并且可以在一定数量的操作码的每个序列之后产生。