c语言时钟程序设计论文（基于libco的c协程实现）

比如：

心跳检测

倒计时

游戏开发的技能冷却

Redis的键值的有效期等等，都会使用到定时器。

红黑树

对于增删查，时间复杂度为O(logn)，对于红黑树最⼩节点为最左侧节点，时间复杂度O(logn)

最小堆

对于增查，时间复杂度为O(logn)，对于删时间复杂度为O(n)，但是可以通过辅助数据结构（ map 或者hashtable来快速索引节点）来加快删除操作；对于最⼩节点为根节点，时间复杂度为O(1)

跳表

对于增删查，时间复杂度为O(logn)，对于跳表最⼩节点为最左侧节点，时间复杂度为O(1)，但是空间复杂度⽐较⾼，为O(1.5n)

时间轮

对于增删查，时间复杂度为O(1)，查找最⼩节点也为O(1)

首先，时间轮有几个结构，必须理清他们的关系。

struct stTimeoutItem_t { enum { eMaxTimeout = 40 * 1000 }; // 40s stTimeoutItem_t* pPrev; // 前 stTimeoutItem_t* pNext; // 后 stTimeoutItemLink_t* pLink; // 链表，没有用到，写这里有毛用 OnPreparePfn_t pfnPrepare; // 不是超时的事件的处理函数 OnProcessPfn_t pfnProcess; // resume协程回调函数 void* pArg; // routine 协程对象指针 bool bTimeout; // 是否超时 unsigned long long ullExpireTime; // 到期时间 }; struct stPoll_t; struct stpollItem_t : public stTimeoutItem_t { struct pollfd* pSelf; // 对应的poll结构 stPoll_t* pPoll; // 所属的stPoll_t struct epoll_event stEvent; // epoll事件，poll转换过来的 }; // co_poll_inner 创建，管理这多个stPollItem_t struct stPoll_t : public stTimeoutItem_t { struct pollfd* fds; // poll 的fd集合 nfds_t nfds; // poll 事件个数 stPollItem_t* pPollItems; // 要加入epoll 事件 int iAllEventDetach; // 如果处理过该对象的子项目pPollItems，赋值为1 int iepollFd; // epoll fd句柄 int iRaiseCnt; // 此次触发的事件数 };

我把这几个结构拉一起了，

其中，能看出，stCoEpool_t管理了这一切

// TimeoutItem的链表 struct stTimeoutItemLink_t { stTimeoutItem_t* head; stTimeoutItem_t* tail; }; // TimeOut struct stTimeout_t // 时间伦 { stTimeoutItemLink_t* pItems; // 时间轮链表，开始初始化分配只一圈的长度，后续直接使用 int iItemSize; // 超时链表中一圈的tick 60*1000 unsigned long long ullStart; // 时间轮开始时间，会一直变化 long long llStartIdx; // 时间轮开始的下标，会一直变化 }; // epoll 结构 struct stCoEpoll_t { int iEpollFd; static const int _EPOLL_SIZE = 1024 * 10; struct stTimeout_t* pTimeout; // epoll 存着时间轮 struct stTimeoutItemLink_t* pstTimeoutList; // 超时事件链表 struct stTimeoutItemLink_t* pstActiveList; // 用于signal时会插入 co_epoll_res* result; };

也就是说，一个协程，就有一个，在co_init_curr_thread_env 中创建

它管理着超时链表，信号事件链表

其中的pTimeout，就是时间轮，也就是一个数组，这个数组的大小位60*1000

stTimeout_t *AllocTimeout( int iSize ) { stTimeout_t *lp = (stTimeout_t*)calloc( 1,sizeof(stTimeout_t) ); lp->iItemSize = iSize; // 注意这里先把item分配好了，后续直接使用 lp->pItems = (stTimeoutItemLink_t*)calloc( 1, sizeof(stTimeoutItemLink_t) * lp->iItemSize ); lp->ullStart = GetTickMS(); lp->llStartIdx = 0; return lp; }

这就是分配的时间轮的方法，首先指定了下标时间等信息，根据结构注释应该不难懂

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​有了这些后，再来看看时怎么添加超时事件的

// apTimeout：时间轮 // apItem: 某一个定时item // allNow：当前的时间 // 函数目的，将超时项apItem加入到apTimeout int AddTimeout( stTimeout_t *apTimeout, stTimeoutItem_t *apItem ,unsigned long long allNow ) { // 这个判断有点多余，start正常已经分配了 if( apTimeout->ullStart == 0 ) { apTimeout->ullStart = allNow; apTimeout->llStartIdx = 0; } // 当前时间也不大可能比前面的时间大 if( allNow < apTimeout->ullStart ) { co_log_err("CO_ERR: AddTimeout line %d allNow %llu apTimeout->ullStart %llu", __LINE__,allNow,apTimeout->ullStart); return __LINE__; } if( apItem->ullExpireTime < allNow ) { co_log_err("CO_ERR: AddTimeout line %d apItem->ullExpireTime %llu allNow %llu apTimeout->ullStart %llu", __LINE__,apItem->ullExpireTime,allNow,apTimeout->ullStart); return __LINE__; } // 到期时间到start的时间差 unsigned long long diff = apItem->ullExpireTime - apTimeout->ullStart; // itemsize 实际上是毫秒数，如果超出了，说明设置的超时时间过长 if( diff >= (unsigned long long)apTimeout->iItemSize ) { diff = apTimeout->iItemSize - 1; co_log_err("CO_ERR: AddTimeout line %d diff %d", __LINE__,diff); //return __LINE__; } // 将apItem加到末尾 AddTail( apTimeout->pItems ( apTimeout->llStartIdx diff ) % apTimeout->iItemSize , apItem ); return 0; }

其实，这里有个概念，stTimeoutItemLink_t 与stTimeoutItem_t，也就是说，stTimeout_t里面管理的时60*1000个链表，而每个链表有一个或者多个stTimeoutItem_t，下面这个函数，就是把节点Item加入到链表的方法。

template <class TNode,class TLink> void inline AddTail(TLink*apLink, TNode *ap) { if( ap->pLink ) { return ; } if(apLink->tail) { apLink->tail->pNext = (TNode*)ap; ap->pNext = NULL; ap->pPrev = apLink->tail; apLink->tail = ap; } else { apLink->head = apLink->tail = ap; ap->pNext = ap->pPrev = NULL; } ap->pLink = apLink; }

​到这里，基本把一个超时事件添加到时间轮中了，这时就应该切换协程了co_yield_env

int ret = AddTimeout( ctx->pTimeout, &arg, now ); int iRaiseCnt = 0; if( ret != 0 ) { co_log_err("CO_ERR: AddTimeout ret %d now %lld timeout %d arg.ullExpireTime %lld", ret,now,timeout,arg.ullExpireTime); errno = EINVAL; iRaiseCnt = -1; } else { co_yield_env( co_get_curr_thread_env() ); iRaiseCnt = arg.iRaiseCnt; }

接下来，看怎么检测超时事件co_eventloop

for(;;) { // 等待事件或超时1ms int ret = co_epoll_wait( ctx->iEpollFd,result,stCoEpoll_t::_EPOLL_SIZE, 1 ); // 遍历所有ret事件处理 for(int i=0;i<ret;i ) { pfnPrepare(xxx) } // 取出所有的超时时间item，设置为超时 TakeAllTimeout( ctx->pTimeout, now, plsTimeout ); stTimeoutItem_t *lp = plsTimeout->head; while( lp ) { lp->bTimeout = true; lp = lp->pNext; } // 将超时链表plsTimeout加入到plsActive Join<stTimeoutItem_t, stTimeoutItemLink_t>( plsActive, plsTimeout ); lp = plsActive->head; while( lp ) { // 弹出链表头，处理超时事件 PopHead<stTimeoutItem_t,stTimeoutItemLink_t>( plsActive ); if (lp->bTimeout && now < lp->ullExpireTime) { int ret = AddTimeout(ctx->pTimeout, lp, now); if (!ret) { lp->bTimeout = false; lp = plsActive->head; continue; } } // 只有stPool_t 才需要切协程，要切回去了 if( lp->pfnProcess ) { lp->pfnProcess( lp ); } lp = plsActive->head; } // 如果传入该函数指针，则可以控制event_loop 退出 if( pfn ) { if( -1 == pfn( arg ) ) { break; } } }

其中包括了定时事件处理，协程切换，主协程退出等操作。如果设置了主协程退出函数，则主协程可以正常的退出。