C/C++协程学习笔记丨C/C++实现协程及原理分析视频( 三 ) 协程

void co_yield_env( stCoRoutineEnv_t *env )
{
stCoRoutine_t *last = env->pCallStack[ env->iCallStackSize - 2 ];
stCoRoutine_t *curr = env->pCallStack[ env->iCallStackSize - 1 ];
env->iCallStackSize--;
co_swap( curr, last);
}
前面我们已经提到过， pCallStack 栈顶所指向的即为当前正在运行的协程所对应的结构，因此该函数将 curr 取出来，并将当前正运行的协程上下文保存到该结构上，并切换到协程 last 上执行。接下来我们以 32-bit 的系统为例来分析 libco 是如何实现协程运行环境的切换的。
协程上下文的创建和切换libco 使用结构 struct coctx_t 来表示一个协程的上下文环境：
struct coctx_t
{
#if defined(__i386__)
void *regs[ 8 ];
#else
void *regs[ 14 ];
#endif
size_t ss_size;
char *ss_sp;
};
可以看到，在 i386 的架构下，需要保存 8 个寄存器信息，以及栈指针和栈大小，究竟这 8 个寄存器如何保存，又是如何使用，需要配合后续的 coctx_swap 来理解。我们首先来回顾一下 Unix-like 系统的 stack frame layout ，如果不能理解这个，那么剩下的内容就不必看了。
文章插图
结合上图，我们需要知道关键的几点：

函数调用栈是调用者和被调用者共同负责布置的。 Caller 将其参数从右向左反向压栈，再将调用后的返回地址压栈，然后将执行流程交给 Callee 。
典型的编译器会将 Callee 函数汇编成为以 push %ebp; move %ebp, %esp; sub $esp N; 这种形式开头的汇编代码。这几句代码主要目的是为了方便 Callee 利用 ebp 来访问调用者提供的参数以及自身的局部变量（如下图）。
当调用过程完成清除了局部变量以后，会执行 pop %ebp; ret ，这样指令会跳转到 RA 也就是返回地址上面执行。这一点也是实现协程切换的关键：我们只需要将指定协程的函数指针地址保存到 RA 中，当调用完 coctx_swap 之后，会自动跳转到该协程的函数起始地址开始运行。

了解了这些，我们就来看一下协程上下文环境的初始化函数 coctx_make：
int coctx_make( coctx_t *ctx, coctx_pfn_t pfn, const void *s, const void *s1 )
{
char *sp = ctx->ss_sp + ctx->ss_size - sizeof(coctx_param_t);
sp = (char*)((unsigned long)sp
coctx_param_t* param = (coctx_param_t*)sp ;
param->s1 = s;
param->s2 = s1;
memset(ctx->regs, 0, sizeof(ctx->regs));
ctx->regs[ kESP ] = (char*)(sp) - sizeof(void*);
ctx->regs[ kEIP ] = (char*)pfn;
return 0;
}
这段代码应该比较好理解，首先为函数 coctx_pfn_t 预留 2 个参数的栈空间并对其到 16 字节，之后将实参设置到预留的栈上空间中。最后在 ctx 结构中填入相应的，其中记录 reg[kEIP] 返回地址为函数指针 pfn ，记录 reg[kESP] 为获得的栈顶指针 sp 减去一个指针长度，这个减去的空间是为返回地址 RA 预留的。当调用 coctx_swap 时， reg[kEIP] 会被放到返回地址 RA 的位置，待 coctx_swap 执行结束，自然会跳转到函数 pfn 处执行。
coctx_swap(ctx1, ctx2) 在 coctx_swap.S 中实现。这里可以看到，该函数并没有使用 push %ebp; move %ebp, %esp; sub $esp N; 开头，因此栈空间分布中不会出现 ebp 的位置。 coctx_swap 函数主要分为两段，其首先将当前的上下文环境保存到 ctx1 结构中：
leal 4(%esp), %eax // eax = old_esp + 4
movl 4(%esp), %esp // 将 esp 的值设为--tt-darkmode-color: #999999;">这里需要注意指令 leal 和 movl 的区别。 leal 将 eax 的值设置成为 esp 的值加 4 ，而 movl 将 esp 的值设为 esp+4 所指向的内存上的值，也就是参数 ctx1 的地址。之后该函数将 ctx2 中记录的上下文恢复到 CPU 寄存器中，并跳转到其函数地址处运行：
movl 4(%eax), %esp // 将 esp 的值设为--tt-darkmode-color: #999999;">上面的代码看起来可能有些绕：

首先 line 1 将 esp 设置为参数 ctx2 的地址，后续的 popl 操作均在 ctx2 的内存空间上执行。
line 2-9 将 ctx2->regs[] 中的内容恢复到相应的寄存器中。还记得在前面 coctx_make 中设置了 regs[EIP] 和 regs[ESP] 吗？这里刚好就对应恢复了相应的值。
当执行完 line 9 之后， esp 已经指向了 ctx2 中新的栈顶指针，由于在 coctx_make 中预留了一个指针长度的 RA 空间， line 10 刚好将新的函数指针--tt-darkmode-color: #979797;">如何使用 libco我们首先以 libco 提供的例子 example_echosvr.cpp 来介绍应用程序如何使用 libco 来编写服务端程序。在 example_echosvr.cpp 的 main 函数中，主要执行如下几步：
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