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Luaによるコ・プログラミングを例題付きで解説

2022-02-10 14:06:52

 コ・プログラムは、2つ以上のメソッドを制御して実行できる相乗効果のあるプログラムです。協調プログラムでは、任意の時間に、その協調プログラムのうちの1つだけが実行され、その実行を一時停止することしかできない協調プログラムの実行時には、明示的に一時停止が必要となります。

上記の定義は曖昧に見えるかもしれません。より明確に伝えるために、メインプログラムメソッドとコプログラムの2つのメソッドがあるとします。再開関数を使ってコ・プログラムを呼び出すとその実行が始まり、降伏関数を呼び出すと実行が中断される。再び同じコ・プロセスは、中断されたもう一方のレジューム関数呼び出しから実行を続けることができる。この処理は、並列プログラムの実行が終了するまで続けることができる。
コプロセッサで利用できる機能

次の表は、Luaシノプシスプログラムで使用できるすべての機能と、それに対応する使用方法を示したものです。

 例

並行処理の概念を理解するために、ある例を見てみましょう。

コピーコード コードは以下の通りです。
co = coroutine.create(function (value1,value2)
   local tempvar3 =10
   print("coroutine section 1", value1, value2, tempvar3)
   local tempvar1 = coroutine.yield(value1+1,value2+1)
   tempvar3 = tempvar3 + value1
   print("coroutine section 2",tempvar1 ,tempvar2, tempvar3)
   local tempvar1, tempvar2= coroutine.yield(value1+value2, value1-value2)
   tempvar3 = tempvar3 + value1
   print("coroutine section 3",tempvar1,tempvar2, tempvar3)
   return value2, "end"
end)

print("main", coroutine.resume(co, 3, 2))
print("main", coroutine.resume(co, 12,14))
print("main", coroutine.resume(co, 5, 6))
print("main", coroutine.resume(co, 10, 20))

上記のプログラムを実行すると、次のような出力が得られます。

コピーコード コードは以下の通りです。
coroutine section 1 3 2 10
main true 4 3
coroutine section 2 12 nil 13
main true 5 1
coroutine section 3 5 6 16
main true 2 end
main false cannot resume dead coroutine

上の例は何をしているのですか？

前述したように、レジューム関数のアクションスタートを利用し、操作を停止する関数を生成しています。また、並列回復関数が受け取る戻り値が複数あることがわかります。上記のプログラムの各ステップについて、ここでは分かりやすく説明します。

  •     まず、co-program を作成して変数名 cooperation に代入し、co-program は引数として 2 つの変数を取り込みます。
  •     これを最初の回復関数と呼ぶと、値3と値2はそれぞれ一時変数value1とvalue2に、コプログラムが終了するまで保持される。
  •     これを理解するために、同時実行プログラムの実行中はvalue1が3として保持されるように、10に初期化されたtempvar3を使用し、その後の同時実行プログラムの呼び出しによって13と16に更新されるようにした。
  •     最初のcoroutine.yieldは、入力パラメータ3と2によって更新された2つの値4と3を返し、yield文はリカバリ関数を取得する。また、同時実行のtrue/falseの状態も取得する。
  •     連結に関するもう一つのことは、上の例で見られるように、careに書かれた次の引数への呼び出しを再開する方法です。見られるように、coroutine.yield代入変数は次の呼び出し引数を受け取り、これは新しいビジネスと既存の引数値の関係を行うための強力な方法を提供します。
  •     最後に、コルーチン内のすべてのステートメントが実行されると、それ以降の呼び出しはfalseを返し、その応答として"cannot resume dead coroutine"ステートメントが表示されます。

コプロセッサのもう一つの例

1から5までの数値を返す簡単な並列プログラムを見てみましょう yield関数は関数をリストアします。これは、並列プログラムを作成し、既存の並列プログラムがない場合は復元します。

コピーコード コードは以下の通りです。
function getNumber()
   local function getNumberHelper()
      co = coroutine.create(function ()
      coroutine.yield(1)
      coroutine.yield(2)
      coroutine.yield(3)
      coroutine.yield(4)
      coroutine.yield(5)
      end)
      return co
   end
   if(numberHelper) then
      status, number = coroutine.resume(numberHelper);
      if coroutine.status(numberHelper) == "dead" then
         numberHelper = getNumberHelper()
         status, number = coroutine.resume(numberHelper);
      end
      return number
   else
      numberHelper = getNumberHelper()
      status, number = coroutine.resume(numberHelper);
      return number
   end
end
for index = 1, 10 do
   print(index, getNumber())
end

上記のプログラムを実行すると、次のような出力が得られます。

コピーコード コードは以下の通りです。
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 1
7 2
8 3
9 4
10 5

よく、コ・プログラミングをマルチチャンネル・プログラミング言語のスレッドと比較することがあるが、コ・プログラミングのスレッドは同様の機能を持つが、一度だけ実行され、同時実行タスクは行わないことを理解することが重要である。

プログラムの実行順序を制御し、一時的な保持を行うことで、特定の情報を保持する必要性を満たしています。並行スレッドでグローバル変数を使用することで、より柔軟なコ・プログラミングを実現します。

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