C，Async，await，异步多线程编程

C语言一直以来都是单线程的编程语言，但是现代的应用程序一般都需要处理复杂的异步操作，如网络请求、文件读写等。为了解决这个问题，在C语言中引入了异步多线程编程的概念，其中的async await就是一种解决方案。

一、什么是异步多线程编程

异步多线程编程是指在不阻塞主线程的情况下，创建一个或多个新线程来处理耗时操作。这样可以使应用程序更加流畅和高效，从而提高用户体验。

在C语言中，常用的异步多线程编程实现方式有两种：pthread和libuv。pthread是Linux系统自带的多线程库，可以通过它来创建多线程，但不支持异步操作。而libuv则是一个基于事件驱动的异步I/O库，它可以实现异步操作，支持多平台，是Node.js的底层实现。

二、async await的实现原理

async await是近年来JavaScript中非常流行的异步编程方法，它将异步操作看作是同步操作的一部分，让代码更加可读性和易于维护。在C语言中，async await同样可以实现异步编程。

async await的实现原理是基于协程的，协程是一种用户态线程，可以在单个线程中实现多个任务之间的切换。在C语言中，协程通过ucontext来实现。ucontext是函数级别的上下文切换库，它可以让程序在执行到某一个点时，暂停当前的程序流程，保存当前的上下文并切换执行另一个上下文，从而达到异步编程的目的。

三、async await的使用方法

async await的使用方法是比较简单的，只需要使用一个协程框架就可以轻松实现异步编程。下面以libaco为例，来介绍async await的具体使用方法。

1.安装libaco

在Linux系统中，可以通过源代码的方式来安装libaco。具体安装方法如下：

（1）下载libaco源代码

git clone https://github.com/hnes/libaco.git

（2）进入libaco目录并编译

cd libaco

make && make install

2.使用async await

使用async await需要先定义一个协程，然后再使用宏定义async和await关键字。下面是一个简单的例子：

```

#include

#include "aco.h"

aco_share_stack_t* g_stack = NULL;

static void wait_callback(void *arg)

{

printf("result: %d\n", *(int*)arg);

}

static int async_func(int num)

{

aco_yield();

return num * 2;

}

static void async_callback(aco_t *aco, void *arg)

{

int num = *(int*)arg;

int result = async_func(num);

aco_resume(aco, &result);

printf("async_callback exit, num: %d, result: %d\n", num, result);

aco_register_callback(wait_callback, &result);

}

int main()

{

g_stack = aco_share_stack_new(0);

if (g_stack == NULL) {

printf("aco_share_stack_new failed\n");

return -1;

}

aco_t *aco = aco_create(g_stack, NULL, async_callback, NULL);

if (aco == NULL) {

printf("aco_create failed\n");

return -1;

}

int num = 10;

aco_resume(aco, &num);

aco_event_loop();

aco_destroy(aco);

return 0;

}

```

在上面的例子中，我们定义了一个协程async_callback，它会异步执行一个函数async_func，并在执行完成后调用回调函数wait_callback。

在async_callback中，我们使用宏定义async和await来实现异步操作。在async中，我们调用了一个函数async_func，并使用yield关键字来暂停当前协程。在await中，我们等待async_func执行完成并返回结果。在返回结果后，程序会自动跳回到async函数中的yield语句继续执行。

在main函数中，我们通过aco_create函数创建了一个协程，并通过aco_resume函数来启动它。在协程执行完成后，我们可以调用aco_event_loop函数来阻塞主线程，等待异步操作的完成。

四、async await的案例说明

下面是一个更加实际的例子，它实现了一个文件读取的异步操作。

```

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include "aco.h"

#define BUFFER_SIZE 1024

aco_share_stack_t* g_stack = NULL;

int aio_cb(aco_t* aio_coroutine, void* arg)

{

int fd = *(int*)arg;

char buffer[BUFFER_SIZE] = { 0 };

int nread = 0;

while ((nread = read(fd, buffer, BUFFER_SIZE)) != -1) {

if (nread == 0) {

break;

}

// process file data

printf("%.*s", nread, buffer);

memset(buffer, 0, BUFFER_SIZE);

}

aco_unpoll_read(fd);

close(fd);

return 0;

}

int open_cb(aco_t* open_coroutine, void* arg)

{

int fd = *(int*)arg;

if (fd == -1) {

printf("open error: %d\n", errno);

return -1;

}

aco_t *aio_coroutine = aco_create(g_stack, NULL, aio_cb, arg);

if (aio_coroutine == NULL) {

printf("create aio coroutine failed\n");

return -1;

}

aco_poll_read(fd, aio_coroutine);

return 0;

}

void read_file(const char* filename)

{

int fd = open(filename, O_RDONLY | O_NONBLOCK, 0666);

if (fd == -1) {

printf("open file %s failed: %d\n", filename, errno);

return;

}

aco_t *open_coroutine = aco_create(g_stack, NULL, open_cb, &fd);

if (open_coroutine == NULL) {

printf("create open coroutine failed\n");

return;

}

aco_resume(open_coroutine, NULL);

}

int main(int argc, char **argv)

{

if (argc < 2) {

printf("please specify filename\n");

return -1;

}

g_stack = aco_share_stack_new(0);

if (g_stack == NULL) {

printf("aco_share_stack_new failed\n");

return -1;

}

read_file(argv[1]);

aco_event_loop();

return 0;

}

```

在上面的例子中，我们定义了两个协程open_cb和aio_cb。在open_cb中，我们使用open函数来打开文件，并通过aco_poll_read函数来将文件描述符注册到事件循环中。在aio_cb中，我们使用read函数来读取文件内容，并在读取完成后关闭文件并返回结果。

在main函数中，我们通过aco_create函数创建了open_cb协程，并通过aco_resume函数启动它。在open_cb中，我们创建了一个aio_cb协程并将文件描述符注册到了事件循环中。在aio_cb协程中，我们异步读取文件内容并处理它。

在程序运行时，它会异步读取指定的文件内容，并将它们输出到控制台上。这个异步读取的过程不会阻塞主线程，从而使程序更加流畅和高效。

总结

本文介绍了C语言中异步多线程编程的概念和实现方法，以及使用async await来简化异步编程的示例。异步多线程编程可以让C语言的应用程序更加高效和流畅，提高用户体验。希望这篇文章对大家有所帮助。 如果你喜欢我们三七知识分享网站的文章， 欢迎您分享或收藏知识分享网站文章 欢迎您到我们的网站逛逛喔！https://www.37seo.cn/