在调用堆栈上很好的 C/C++ 中的事件循环实现

Posted 2023-02-23

【中文标题】在调用堆栈上很好的 C/C++ 中的事件循环实现

【英文标题】：Implementations for event loop in C/C++ that's nice on the call stack

【发布时间】：2015-10-24 23:04:18

【问题描述】：

TL;DR

在 C/C++ 中可以很好地管理调用堆栈的事件循环的最佳实现是什么？

为什么？ 基准/比较？ 文学/出版物/文档？

事件循环，问题

它们是一个简单的概念：等待事件、处理事件、等待更多事件。

我在回顾一些旧项目时发现了一个简单（而且有点糟糕）的搜索引擎实现，我对正确的事件循环方式引发了我的好奇心。 p>

当时我做了这样（非常）简化的例子：

int wait_for_query();
int handle_query();

int main(int argc, const char** argv) 
  return wait_for_query();


int wait_for_query() 
  // Do some stuff
  return handle_query();


int handle_query() 
  // Handle it
  // if query is quit, return quit();
  return wait_for_query();


int quit() 
  return 0;

此实现依赖于调用链来实现“事件循环”。我使用引号是因为虽然它在逻辑上是一个事件循环，但调用堆栈会不断增加并且永远不会展开：

                                            wait_for_query____...
                                           /
                       handle_query_______/
                      /
wait_for_query_______/

虽然它有效，但它总是将新的堆栈帧添加到堆栈中，最终，在发生足够多的事件后，它会导致 堆栈溢出 错误！ （哈哈，太元了）。

我想要的是这样的：

                       handle_query           handle_query
                      /            \         /            \
wait_for_query_______/              \_______/              \_____...

到目前为止我得到了什么

我一直听说操作系统只是一个被中断的while(true) 循环，所以（因为我的操作系统最近没有出现 SO 错误）这是我认为好的：

将 main 替换为：

while(1)
    if (wait_for_query() == 0) break;
return 0;

将handle_query的返回改为1

但这实际上会提高堆栈效率吗？据我所知，while 循环（以及一般的循环）仍然会以汇编语言生成堆栈帧（因为它们都是使用范围/局部变量/等执行的分支）

很好地管理调用堆栈的 C/C++ 事件循环的最佳实现是什么？

为什么？ 基准/比较？ 文学/出版物/文档？

注意事项

这个问题假设一个单线程事件循环。并行化的答案也是可以接受的，但我认为一次询问所有问题会有点多；）

开火

【问题讨论】：

while 循环不会随时间增加每次迭代的堆栈使用量。

分支不产生堆栈帧，只产生调用。您的优化器甚至有可能使用分支进行尾调用，以避免堆栈使用，但语言不保证这种优化会发生。

你可能还想看看“Continuation-Passing Style”。

嗯好吧，所以至少我知道 while 循环可以工作并且在堆栈上很好，但它是最好的解决方案吗？ @BenVoigt 感谢您的参考！

您想要（C 语言或 C++ 语言）或（C 语言和 C++ 语言）的解决方案？没有C/C++ 语言。

【参考方案1】：

最初的解决方案从根本上被破坏了。 Event loop 看起来像这样：

while (q != QUITE) 
  q = wait_for_query();
  handle_query(q);

就这么简单。这实际上与您所描述的一致：

它们是一个简单的概念：等待事件、处理事件、等待更多事件。

在初始代码中，从语义上讲，处理事件handle_query() 将永远不会完成，直到所有未来事件也递归完成，这意味着永远不会完成任何事件。这不是你想要的。

细节可能会变得非常复杂，例如您如何获得事件？它是否阻塞？事件是如何分派的？ ...等等。

【讨论】：

我有一个关于这个问题的完整 EventLoop 示例：How would you implement a basic event-loop?。

【参考方案2】：

实际上，while 本身不会生成任何新的堆栈帧。发出call 指令时会创建堆栈帧。

如果你让handle_query 返回1 就像你提到的那样，那么对于它处理的每个事件，你的循环不会将堆栈增长超过两级 (wait_query+handle_query)：

                                  handle_query           handle_query
                                 /            \         /            \
           wait_for_query_______/              \_______/              \_____...
          /
         /
main_loop

这看起来像您正在寻找的堆栈结构。