なんでも作っちゃう、かも。    

C言語でコルーチンを実装してみる。

コルーチン(co-routine)とはプログラミングの構造の一種。サブルーチンがエントリーからリターンまでを一つの処理単位とするのに対し、コルーチンはいったん処理を中断した後、続きから処理を再開できる。接頭辞co-は協調を意味するが、複数のコルーチンが中断/継続により協調動作を行う。

組み込みシステムではよく、複数の処理を同時に行う必要がある。そのような場合、コルーチンが使えれば、処理の記述が楽に行える。switch-caseあるいは関数テーブルなどを駆使すれば、実現することは可能だが、見通しがわるくなる。

コルーチンをサポートする言語にはModula-2、Simula、Icon、Lua、C#がある。マルチスレッドで原理的には同じことができるため、現在はそちらが使われるケースが多い。

組み込みシステムにおいても上記のことは言えるが、小規模なシステムの場合、リソースの制約上、処理１つ１つにタスクを割り当てることができず、１つのタスクで複数の処理を実行するケースも存在する。

今回、紹介するコルーチンはswitch-caseを巧みに利用して実現されている。次のコードは呼び出すごとに"Hello World"がテキトーになっていくHelloWorld関数だ。

void helloworld(void){
  co_begin;

  printf("hello world!!\n");
  co_yield();

  printf("hi world!\n");
  co_yield();

  printf("hi again.\n");
  co_yield();

  printf("hi\n");
  co_yield();

  printf(":)\n");
  co_end;
}
main(){
  helloworld();
  helloworld();
  helloworld();
  helloworld();
  helloworld();
}

実行結果は次の通り。

hello world!!
hi world!
hi again.
hi
:)

見慣れないキーワードが三つ。それぞれ簡単に説明すると、

• co_begin
  コルーチンの開始
  
• co_yield()
  処理の中断
  
• co_end
  コルーチンの終了

co_begin,co_endはおまじないと思ってくれ。co_yieldについて説明しよう。
co_yieldは呼び出した時点で処理を中断し関数を抜けるんだ。次にこの関数が呼ばれた時、最後にco_yieldを呼び出したところから処理が再開される。
さて、気になるco_begin,co_yield(),co_endの実装を見てみよう。

#define co_begin              \
  static int __state = 0;     \
  switch(__state){            \
  case 0:

#define co_yield()            \
  do {                        \
      __state = __LINE__;     \
      return;                 \
  case __LINE__:              \
      break;                  \
  } while(0);

#define co_end                \
      __state = __LINE__;     \
  }

うーん。なかなか良く出来たコードだ。switch-caseを巧みに利用しているのがわかる。もちろんこのマクロは完璧ではない。ローカル変数は使えないし、外部から状態を制御できない。PICなんかだと、1度動作を開始させた後、処理を止める必要がない場合が多いので、今回のマクロで十分かもしれない。

次回は、このコルーチンマクロをもう少し使い易く、ローカル変数を使えるようにしてみる。

コルーチン - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%AB%E3%83%BC%E3%83%81%E3%83%B3