Windows via C/C++, 5th Edition - Fibers

Microsoft 为 Windows 添加了一种由应用程序手动调度的执行单元 —— 纤程（Fiber）。

Windows 内核中实现了线程，线程是操作系统可见的执行单元，系统将根据 Microsoft 定义的算法调度它们。纤程是在用户模式代码中实现的，因此它们对于系统来说是不可见的，并且应用程序必须定义自己的算法来调度它们。

单个线程可以包含一个或多个纤程。就内核而言，线程是抢占调度的，并且它正在执行代码。线程一次执行一个纤程的代码，具体运行哪个纤程由应用程序定义。

使用纤程时必须先将现有的线程转换为纤程，这可以通过调用 ConvertThreadToFiber 来完成此操作。此函数会为纤程的执行上下文分配内存，执行上下文由以下元素组成：

• 一个用户定义的值，其初始化为传递给 ConvertThreadToFiber 的 pvParam 参数的值。
• 一个结构化异常处理链的头部。
• 纤程的栈的顶部和底部内存地址（当您将线程转换为纤程时，这也是线程的栈）。
• 各种 CPU 寄存器，包括栈指针、指令指针等。

分配并初始化纤程执行上下文后，执行上下文的地址将与线程相关联，该线程已转换为纤程，并且纤程将在此线程上运行。现在，如果纤程（线程）返回或调用 ExitThread，则纤程和线程都会终止。

注：ConvertThreadToFiber 实际上返回纤程执行上下文的内存地址。用户切勿自行读取或写入执行上下文数据。

要创建另一个纤程，线程（当前运行的纤程）应该调用 CreateFiber 或 CreateFiberEx：

PVOID CreateFiber(
    DWORD dwStackSize,
    PFIBER_START_ROUTINE pfnStartAddress,
    PVOID pvParam);

PVOID CreateFiberEx(
    SIZE_T dwStackCommitSize,
    SIZE_T dwStackReserveSize,
    DWORD dwFlags,
    PFIBER_START_ROUTINE pStartAddress,
    PVOID pvParam);

首次调度纤程时，纤程例程将接收到最初传递给 CreateFiber 或 CreateFiberEx 的 pvParam。

与通过 ConvertThreadToFiber 获得的纤程不同，通过 CreateFiber 或 CreateFiberEx 获得的纤程不会马上执行，因为当前运行的纤程仍在执行，在单个线程上一次只能执行一个纤程。要使新的纤程执行，请调用 SwitchToFiber 函数。

在内部，SwitchToFiber 执行以下步骤：

1. 将当前的一些 CPU 寄存器（包括指令指针寄存器和栈指针寄存器）保存在当前运行的纤程的执行上下文中。
2. 将先前保存在即将要运行的纤程的执行上下文中的寄存器加载到 CPU 寄存器中。
3. 将纤程的执行上下文与线程相关联，线程运行指定的纤程。
4. 将线程的指令指针设置为已保存的指令指针。线程（纤程）在此纤程上次执行的位置上继续执行。

SwitchToFiber 是纤程获得 CPU 时间的唯一方法。您的代码必须在适当的时间点显式地调用 SwitchToFiber 来控制纤程的调度。

要销毁一个纤程，您可以调用 DeleteFiber 函数。

在销毁所有其它纤程后，由 ConvertThreadToFiber 获得的纤程可以使用 ConvertFiberToThread 函数将自身转换回线程。

如果您需要在单个纤程上存储信息，那么您可以使用 FLS（Fiber Local Storage） 函数。

为了方便，Microsoft 还提供了几个额外的纤程函数。如果要获取当前运行的纤程的执行上下文的地址，那么您可以调用 GetCurrentFiber。如果要获取当前运行的纤程的纤程数据（在创建纤程时传递的 pvParam），那么您可以调用 GetFiberData。