说明:此文内容纯属个人看法,无所谓对错,欢迎拍砖!
call/cc(call-with-current-continuation)是函数编程的顶级概念,虽然我们用到的场合不是太多,但重要性非比寻常。
call/cc的魔力在于迫使运行的程序通过时光隧道返回到从前的某个时刻。
从返回的方式看我们可以有多种理解,下面是最常见的两种:
1、逐步退回:一步就是一次函数调用。执行call/cc时,程序自动执行函数返回操作(RET),直到返回的位置与call/cc的要求一致。
2、直接跳转:程序的指令系统直接切换到call/cc的位置,被抛掉的运行节点和对象留给GC处理。
命令式语言(如C/C++/PASCAL)可以很方便的实现第一种返回方式,比如使用异常和长跳转,但由于基于栈运行和缺乏GC支持,很难实现第二种返回方式。我们不在这里讨论语言的分类问题,而是通过一个例子,凭想象来推测一下call/cc背后都发生了些什么。
void b(function cc)
{
= "b";
cc(); // 返回a()中创建cc对象后的下一条指令位置
}
void a()
{
callcc cc() { = "a" }; // 创建cc对象,这里是个函数
b(cc);
}
现在运行函数a()并登记其运行过程:
a()开始执行。
|__创建call/cc函数cc()。
|__跳过cc()的返回执行代码。
|__将cc传递到b()函数中加以执行。
...b()开始执行
...|__打印字符'b'
...|__执行cc()。
......cc()开始执行
......|___中断b()回到a(),指令系统指向cc()的返回执行代码。
|__打印字符'a'
|__回到步骤4。
cc在第9步直接中断b()的运行回到a()并将指令系统指向cc()的返回执行代码,这一步是怎么发生的呢?
一、可以确定cc至少携带了以下两个信息:
1、a()的运行时信息(比如栈基址)。
2、cc返回执行代码的地址。
我们用结构ccrec来描述它们:
// call/cc 信息结构定义
struct ccrec {
void * addr; // 函数运行时信息的地址
unsigned long next; // 下一条指令的位置
}
指令系统可以假定为以下设计:
// 指令系统结构定义
struct isrec {
struct ccrec current; // 当前运行时信息
struct isrec *prior; // 上一级调用的指令系统结构
}
struct isrec *current; // 当前指令系统结构
void *get_call_base() // 提取当前运行时信息
{
return current->current.addr;
}
unsigned long get_next_instruction() // 返回下一条指令的地址
{
return current->current.next;
}
void set_next_instruction(unsigned long next) // 设置下一条指定的地址
{
current->current.next = next;
}
二、callcc创建cc对象后在其内部保存以上两条信息:
// callcc 指令的处理过程
void * cc = create_function(); // 创建 cc 函数
struct ccrec * rec = create_new_ccrec();
rec->addr = get_call_base(); // 提取当前函数运行时信息
rec->next = get_next_instruction(); // 下一条即将执行的的指令
save_ccrec(cc, rec); // 保存信息到cc对象
三、cc执行时重置了指令系统的状态:
// 提取call/cc返回信息
struct ccrec * rec = load_ccrec(cc);
// 执行返回操作
while (rec->addr != get_call_base())
exec_return(); //==> 它做了什么?
// 设置下一条指令
set_next_instruction(rec->next);
函数exec_return()不应该太复杂,大致的是如下的代码:
// 函数返回操作函数
void exec_return()
{
// 1. 加锁休眠垃圾回收并返回当前指令系统结构
struct isrec * curr = begin_return();
// 2. 将当前运行时信息登记到垃圾回收系统
gc_notify(curr);
// 3. 设置指令系统,返回上一级调用
current = curr->prior;
// 4. 完成返回操作后开锁,重新激活垃圾系统
end_return();
}
这样的想象和推测单从理解上说应该是完备的,基于这个理解,我们试着做些更深层次的发挥。
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