1.setjmp/longjmp
setjmp 和 longjmp 是C语言中用于实现基本的协程的底层函数。它们允许在一个函数的执行过程中保存当前的执行状态（包括寄存器和栈信息），然后在之后的某个时间点恢复到这个状态，从而实现函数的非局部跳转。
这两个函数通常用于实现基于栈的协程，但它们相对较底层，因此需要小心使用，以避免引入潜在的错误。
- setjmp 函数用于保存当前执行状态，并将其存储在一个 jmp_buf 结构中。jmp_buf 可以看作是一个保存了程序执行状态的数据结构。
- longjmp 函数用于从一个 jmp_buf 中恢复保存的执行状态，将程序跳转到之前保存的状态。这通常用于协程的切换，允许程序在不同的执行状态之间切换，实现协程的挂起和恢复。
以下是一个简单示例，演示了如何使用 setjmp 和 longjmp实现一个简单的协程：
#include <stdio.h> #include <setjmp.h> #include <unistd.h> jmp_buf buf; void coroutine() { printf("Coroutine started\n"); // 模拟协程挂起 if (setjmp(buf) == 0) { longjmp(buf, 1); // 恢复到之前保存的状态 直接跳转 printf("Will Not Print\n");// } printf("Coroutine resumed\n"); } int main() { printf("Main started\n"); coroutine(); printf("Main resumed\n"); return 0; }
上述示例中，setjmp`保存了协程函数的执行状态，然后在 longjmp 处恢复到之前保存的状态。这就实现了一个简单的协程。但请注意，`setjmp` 和 `longjmp` 是相对底层的函数，通常不建议在实际应用中直接使用它们，因为容易引入错误。更高级的编程语言和库通常提供更安全和易用的协程实现方式。
2.ucontext
ucontext 是一个用于支持用户级线程和协程的C库，它提供了一种在用户空间中进行上下文切换的机制。ucontext 库包含了以下两个主要函数：
1. getcontext：用于获取当前执行上下文的信息，并将其保存在一个 ucontext_t 结构体中。
2. setcontext：用于将执行上下文切换到一个新的上下文，以实现线程或协程的切换。
这两个函数的使用允许在用户级别（不涉及操作系统的线程或进程切换）进行上下文切换，从而实现了协程和用户级线程。这在某些情况下可以提供更高的性能和更灵活的控制。
以下是一个简单的示例，演示了如何使用 ucontext 实现一个简单的协程：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<ucontext.h> ucontext_t ctx1,ctx2; ucontext_t main_ctx;//main int count=0; void fun1(){ while(count++<20){ printf("1"); swapcontext(&ctx1,&ctx2);//协程1--->协程2 printf("2"); } } void fun2(){ while(count++<20){ printf("3"); swapcontext(&ctx2,&ctx1);//协程2--->协程1 printf("4"); } } //result: 132143214321432143214321432143214321432 int main(){ //初始化栈空间 char stack1[2048]={0}; char stack2[2048]={0}; getcontext(&ctx1); ctx1.uc_stack.ss_sp=stack1; ctx1.uc_stack.ss_size=sizeof(stack1); ctx1.uc_link=&main_ctx; makecontext(&ctx1,fun1,0); getcontext(&ctx2); ctx2.uc_stack.ss_sp=stack1; ctx2.uc_stack.ss_size=sizeof(stack2); ctx2.uc_link=&main_ctx; makecontext(&ctx2,fun2,0); printf("swapcontext\n"); swapcontext(&main_ctx,&ctx1);//从main--->协程1 printf("\n"); return 0; }
在上述示例中，我们使用 ucontext 创建了两个协程，并在 swapcontext 函数的帮助下进行了上下文切换。makecontext 函数用于指定协程的入口点函数。
请注意，ucontext 是一个相对底层的API，通常在实际应用中建议使用更高级的库或语言特性来实现协程，因为这样更容易管理和避免错误。
3.sam code (汇编实现)
(这里以X86-64寄存器为主介绍)
X86-64有16个64位寄存器，分别是：%rax，%rbx，%rcx，%rdx，%esi，%edi，%rbp，%rsp，
%r8，%r9，%r10，%r11，%r12，%r13，%r14，%r15。
其中：
%rax 作为函数返回值使用。
%rsp 栈指针寄存器，指向栈顶
%rdi，%rsi，%rdx，%rcx，%r8，%r9 用作函数参数，依次对应第1参数，第2参数...
(函数参数个数尽量不超过6个的原因)
%rbx，%rbp，%r12，%r13，%14，%15 用作数据存储，遵循被调用者使用规则，简单说就是随便
用，调用子函数之前要备份它，以防他被修改
%r10，%r11 用作数据存储，遵循调用者使用规则，简单说就是使用之前要先保存原值
部分汇编代码展示:
int _switch(nty_cpu_ctx *new_ctx, nty_cpu_ctx *cur_ctx); // %rdi %rsi //将当前寄存器中的数据保存到cur_ctx中 //再将new_ctx的数据保存到寄存器中 从而实现程序切换 __asm__ ( " .text \n" " .p2align 4,,15 \n" ".globl _switch \n" ".globl __switch \n" "_switch: \n" "__switch: \n" " movq %rsp, 0(%rsi) # save stack_pointer \n" " movq %rbp, 8(%rsi) # save frame_pointer \n" " movq (%rsp), %rax # save insn_pointer \n" " movq %rax, 16(%rsi) \n" " movq %rbx, 24(%rsi) # save rbx,r12-r15 \n" " movq %r12, 32(%rsi) \n" " movq %r13, 40(%rsi) \n" " movq %r14, 48(%rsi) \n" " movq %r15, 56(%rsi) \n" " movq 56(%rdi), %r15 \n" " movq 48(%rdi), %r14 \n" " movq 40(%rdi), %r13 # restore rbx,r12-r15 \n" " movq 32(%rdi), %r12 \n" " movq 24(%rdi), %rbx \n" " movq 8(%rdi), %rbp # restore frame_pointer \n" " movq 0(%rdi), %rsp # restore stack_pointer \n" " movq 16(%rdi), %rax # restore insn_pointer \n" " movq %rax, (%rsp) \n" " ret \n" );
这只是一个非常简单的示例，实际的协程实现会更复杂，需要考虑更多的寄存器状态、错误处理、函数调用和返回等。此外，具体的汇编代码会因不同的硬件架构而异。
汇编实现切换的特点:
1.性能较高
2.容易理解
3.容易实现
a.有门槛
b.不同体系结构,汇编代码不同
c.跨平台较弱
