最近接触到了libco，这是tencent开源的一个协程库，可以很方便的在c++中使用协程。而且封装了systemcall和epoll。比较好奇上下文切换相关的内容，就去看了看。库设计的还是很精巧的，相对于其它的c++的协程库，这个库同时考虑了协程的内存消耗和协程切换的平衡（添加了一个数量可调的共享的栈列表，部分情况拷贝栈，部分情况不用拷贝（刚好和上一个一样的协程的时候））
给源码fork了一份，给几个地方加了点注释：https://github.com/zhjzhjxzhl/libco
主要数据结构：
1、coctx_t 协程上下文，包括通用寄存器，和使用的栈的内容存储
2、stStackMem 协程运行的栈，主协程是系统栈，其它协程都是在这个栈列表里运行的，是一个取模来决定用哪个栈的，多个协程可以对应一个栈，这样主要是为了节省内存，开更多协程，还有就是协程的上下文栈复制，也就是memcopy的一个开销。而且都是在切换的时候，才决定要不要拷贝的，也可能出现还是原来协程的情况。
3、stTimeOut 封装中对于read，write等函数，做了一个timeout的支持，这个由主协程来负责时间管理，如果过期或者收到读写事件，都会返回到协程去执行的。
协程的切换，都放到了coctx_swap.S文件里，这里主要是利用了x86函数调用栈时返回地址处于栈顶，且ret指令，会去执行当前栈顶的地址所指向的指令，这个特性来做的切换。具体的注释如下（只注释了x86 32位的）
| .globl coctx_swap | |
| #if !defined( __APPLE__ ) && !defined( __FreeBSD__ ) | |
| .type coctx_swap, @function | |
| #endif | |
| coctx_swap: | |
| #if defined(__i386__) | |
| //此时上一个函数的压栈已经完成了，当前栈结构是 sp->返回地址 sp+4->参数1的地址,也就是当前协程 sp+8参数2的地址，也就是目标协程 | |
| //因为x86的push esp,mov ebp=esp是加在下一个函数里的，所以此处还没有执行。 | |
| leal 4(%esp), %eax //参数一，也就是当前协程地址放到eax | |
| movl 4(%esp), %esp // 参数一的地址放进esp，因为这个结构，刚好是要切换出去的协程的的寄存器缓存地址 | |
| leal 32(%esp), %esp //parm a : ®s[7] + sizeof(void*) //给寄存器的地址+8，因为栈只能从高往低操作，而堆是从低往高的，所以挪到末尾，因为push操作会减sp的值 | |
| pushl %eax //esp ->parm a //参数一地址压栈，主要是为了保存住sp+4的地址 | |
| pushl %ebp | |
| pushl %esi | |
| pushl %edi | |
| pushl %edx | |
| pushl %ecx | |
| pushl %ebx | |
| pushl -4(%eax) //缓存的返回地址压栈 | |
| movl 4(%eax), %esp //parm b -> ®s[0] //相当于sp+8,就是目标协程的地址放到eax | |
| popl %eax //ret func addr //最后压入的是返回地址 | |
| popl %ebx | |
| popl %ecx | |
| popl %edx | |
| popl %edi | |
| popl %esi | |
| popl %ebp | |
| popl %esp //前一个栈的参数1地址，也就是sp+的地址，下面在push %eax，那么sp刚好回到原位，而且返回地址刚好处于当前的栈顶。x86 ret函数之前，会插入sp=bp,bp=pop | |
| pushl %eax //set ret func addr 下面在push %eax，那么sp刚好回到原位，而且返回地址刚好处于当前的栈顶。x86 ret函数之前，会插入sp=bp,bp=pop， | |
| //反汇编的的时候，这里看到的是leaveq,就是这个意思 | |
| xorl %eax, %eax | |
| ret //现在栈顶是返回地址，所有的寄存器都恢复了，sp也指向了共享栈的位置，ret操作，直接执行栈顶指向的代码，就ok了。 |
协程初始化的部分，在coctx.cpp 的 coctx_make函数中，在代码执行先，先给esp和eip赋值好，
| #if defined(__i386__) | |
| int coctx_init( coctx_t *ctx ) | |
| { | |
| memset( ctx,0,sizeof(*ctx)); | |
| return 0; | |
| } | |
| int coctx_make( coctx_t *ctx,coctx_pfn_t pfn,const void *s,const void *s1 ) | |
| { | |
| //make room for coctx_param | |
| char *sp = ctx->ss_sp + ctx->ss_size - sizeof(coctx_param_t); //将sp对到栈顶，然后留出参数的位置，8个字节 | |
| sp = (char*)((unsigned long)sp & -16L); //这一步是处理内存对齐的问题，猜测 | |
| coctx_param_t* param = (coctx_param_t*)sp ; //将参数放到栈顶，之后函数调用方便 | |
| param->s1 = s; | |
| param->s2 = s1; | |
| memset(ctx->regs, 0, sizeof(ctx->regs)); | |
| ctx->regs[ kESP ] = (char*)(sp) - sizeof(void*); //sp往下移动，为返回地址预留空间。 | |
| ctx->regs[ kEIP ] = (char*)pfn; //对应的下一条指令的位置，也就是函数指针的位置 | |
| return 0; | |
| } |
那么在栈运行的时候，就可以切换到自己定义的栈上来，而eip指向的是 co_rountine.cpp中的CoRoutingFunc中，而其中的co->pfn（）中会调用一些导致协程切换的函数。