C/C++协程学习笔记丨C/C++实现协程及原理分析视频( 二 ) 协程

libco ， Boost.context：基于汇编代码的上下文切换
phxrpc：基于 ucontext/Boost.context 的上下文切换
libmill：基于 setjump/longjump 的协程切换

一般而言，基于汇编的上下文切换要比采用系统调用的切换更加高效，这也是为什么 phxrpc 在使用 Boost.context 时要比使用 ucontext 性能更好的原因。关于 phxrpc 和 libmill 具体的协程实现方式，以后有时间再详细介绍。
libco 协程的创建和切换在介绍 coroutine 的创建之前，我们先来熟悉一下 libco 中用来表示一个 coroutine 的数据结构，即定义在 co_routine_inner.h 中的 stCoRoutine_t:
struct stCoRoutine_t
{
stCoRoutineEnv_t *env; // 协程运行环境
pfn_co_routine_t pfn; // 协程执行的逻辑函数
void *arg; // 函数参数
coctx_t ctx; // 保存协程的下文环境
...
char cEnableSysHook; // 是否运行系统 hook ，即非侵入式逻辑
char cIsShareStack; // 是否在共享栈模式
void *pvEnv;
stStackMem_t* stack_mem; // 协程运行时的栈空间
char* stack_sp; // 用来保存协程运行时的栈空间
unsigned int save_size;
char* save_buffer;
};
我们暂时只需要了解表示协程的最简单的几个参数，例如协程运行环境，协程的上下文环境，协程运行的函数以及运行时栈空间。后面的 stack_sp ， save_size 和 save_buffer 与 libco 共享栈模式相关，有关共享栈的内容我们后续再说
协程创建和运行由于多个协程运行于一个线程内部的，因此当创建线程中的第一个协程时，需要初始化该协程所在的环境 stCoRoutineEnv_t ，这个环境是线程用来管理协程的，通过该环境，线程可以得知当前一共创建了多少个协程，当前正在运行哪一个协程，当前应当如何调度协程：
struct stCoRoutineEnv_t
{
stCoRoutine_t *pCallStack[ 128 ]; // 记录当前创建的协程
int iCallStackSize; // 记录当前一共创建了多少个协程
stCoEpoll_t *pEpoll; // 该线程的协程调度器
// 在使用共享栈模式拷贝栈内存时记录相应的 coroutine
stCoRoutine_t* pending_co;
stCoRoutine_t* occupy_co;
};
上述代码表明 libco 允许一个线程内最多创建 128 个协程，其中 pCallStack[iCallStackSize-1] 也就是栈顶的协程表示当前正在运行的协程。当调用函数 co_create 时，首先检查当前线程中的 coroutine env 结构是否创建。这里 libco 对于每个线程内的 stCoRoutineEnv_t 并没有使用 thread-local 的方式（例如gcc 内置的 __thread ， phxrpc采用这种方式）来管理，而是预先定义了一个大的数组，并通过对应的 PID 来获取其协程环境。：
static stCoRoutineEnv_t* g_arrCoEnvPerThread[204800]
stCoRoutineEnv_t *co_get_curr_thread_env()
{
return g_arrCoEnvPerThread[ GetPid() ];
}
初始化 stCoRoutineEnv_t 时主要完成以下几步：

为 stCoRoutineEnv_t 申请空间并且进行初始化，设置协程调度器 pEpoll 。
创建一个空的 coroutine ，初始化其上下文环境( 有关 coctx 在后文详细介绍 ) ，将其加入到该线程的协程环境中进行管理，并且设置其为 main coroutine 。这个 main coroutine 用来运行该线程主逻辑。

当初始化完成协程环境之后，调用函数 co_create_env 来创建具体的协程，该函数初始化一个协程结构 stCoRoutine_t ，设置该结构中的各项字段，例如运行的函数 pfn ，运行时的栈地址等等。需要说明的就是，如果使用了非共享栈模式，则需要为该协程单独申请栈空间，否则从共享栈中申请空间。栈空间表示如下：
struct stStackMem_t
{
stCoRoutine_t* occupy_co; // 使用该栈的协程
int stack_size; // 栈大小
char* stack_bp; // 栈的指针，栈从高地址向低地址增长
char* stack_buffer; // 栈底
};
使用 co_create 创建完一个协程之后，将调用 co_resume 来将该协程激活运行：
void co_resume( stCoRoutine_t *co )
{
stCoRoutineEnv_t *env = co->env;
// 获取当前正在运行的协程的结构
stCoRoutine_t *lpCurrRoutine = env->pCallStack[ env->iCallStackSize - 1 ];
if( !co->cStart )
{
// 为将要运行的 co 布置上下文环境
coctx_make(
co->cStart = 1;
}
env->pCallStack[ env->iCallStackSize++ ] = co; // 设置co为运行的线程
co_swap( lpCurrRoutine, co );
}
函数 co_swap 的作用类似于 Unix 提供的函数 swapcontext：将当前正在运行的 coroutine 的上下文以及状态保存到结构 lpCurrRoutine 中，并且将 co 设置成为要运行的协程，从而实现协程的切换。 co_swap 具体完成三项工作：

记录当前协程 curr 的运行栈的栈顶指针，通过 char c; curr_stack_sp= --tt-darkmode-color: #999999;">对应于 co_resume 函数，协程主动让出执行权则调用 co_yield 函数。 co_yield 函数调用了 co_yield_env ，将当前协程与当前线程中记录的其他协程进行切换：
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