上次寫了一篇用協(xié)程掃描SSH協(xié)議的文。兩周過去了沒人看~

人都是有分享欲的~即使沒人看，也想寫。

又不喜歡CSDN，就只有b站還勉強對我胃口的樣子。

話不多說，本文看點：

• C++有棧協(xié)程。純手擼不調(diào)庫。實現(xiàn)又小巧
  

• 看完對棧幀的理解又增加了

• 又名：把棧放進堆區(qū)要分幾步

• 要是再有人說局部變量一定在棧里面，就用這篇文章糊他臉（滑稽）

文末附上源碼的github，歡迎白嫖。點贊的都是我好兄弟

思路

嗯，理解這篇文章需要對調(diào)用棧有個基本的了解~

作者懶，不會從開天辟地講起，再加上有好多講得不錯的

貼個連接：

[知乎]x86-64 下函數(shù)調(diào)用及棧幀原理——冷風(fēng)寒雨宿天涯

https://zhuanlan.zhihu.com/p/27339191

當(dāng)時吧，我也是瞎看網(wǎng)頁，看到大家講棧幀，就想~我可以為每一個協(xié)程在堆區(qū)創(chuàng)建一個內(nèi)存區(qū)域，然后將指向棧頂?shù)膔sp寄存器指向堆區(qū)，接下來，這個函數(shù)壓入棧中的數(shù)據(jù)就都在堆區(qū)了。

函數(shù)的棧移到了堆區(qū)，那么每個協(xié)程的調(diào)用棧就可以互不干擾了。每個函數(shù)有獨立的調(diào)用棧，這樣我們只需要切換不同的調(diào)用棧和寄存器狀態(tài)即可在函數(shù)間跳來跳去了。

臥槽，我可真是個天才，要是我早生幾年——不扯遠了，讓我們詳細的捋捋需要干的事情：

• 暫停一個任務(wù)（yield）

• 恢復(fù)一個暫停中的任務(wù)

• 建立一個新任務(wù)

建立一個任務(wù)

來看看我用來描述任務(wù)的結(jié)構(gòu)體

記得控制進程的叫PCB，那么我這里保存協(xié)程狀態(tài)的就叫CCB好了。

• 第一個值是指向給調(diào)用棧分配的地址的指針，我們說了，要把棧放進堆里~

• 接下來是調(diào)用棧分配的大小，

• 再接下來是寄存器，amd64一共有16個64位寄存器，其中rsp寄存器指向棧頂。

• 再接下來是RIP，RIP寄存器指向下一條需要執(zhí)行的指令的地址。我們需要把這個值保存下來，恢復(fù)的時候方便跳轉(zhuǎn)過去。

• 任務(wù)的狀態(tài)，定義了三個，未開始，就緒（可以調(diào)度或正在運行），結(jié)束中（將在下一次調(diào)度循環(huán)清理掉）。當(dāng)然，理論上還應(yīng)該有個阻塞狀態(tài)，以后我實現(xiàn)了同步的那些東西和異步IO之后可能會加上去。

• 最后是函數(shù)的指針和函數(shù)參數(shù)的vector

接著再來看一個結(jié)構(gòu)體，這個結(jié)構(gòu)體表示當(dāng)前”調(diào)度循環(huán)“的上下文。每個系統(tǒng)線程應(yīng)該對應(yīng)一個。

這里面保存了：

yield_flag，協(xié)程yield的時候?qū)⑦@個標志置位，這樣我就知道他是yield了還是return了。哈哈。接下來是保存所有協(xié)程CCB的list，保存系統(tǒng)棧各個寄存器的數(shù)組，畢竟我還要切回來的嘛。最后是指向當(dāng)前正在運行的協(xié)程的迭代器。

還有一個成員函數(shù)用來建立一個新的協(xié)程。這個函數(shù)做的事情呢，在堆中分配調(diào)用棧空間，然后將這個ccb加入到list中。

接下來，在調(diào)度循環(huán)中，每次我們?nèi)〕鲆粋€協(xié)程，如果它沒有開始運行，那么就運行它，如果結(jié)束了，就釋放內(nèi)存。如果是就緒狀態(tài)（yield出來了，可以恢復(fù)運行）就恢復(fù)它。如此輪換往復(fù)：

可以看到，這里內(nèi)聯(lián)了vc編譯器風(fēng)格的匯編。值得一提的是：msvc編譯器并不允許在64位平臺的代碼中內(nèi)聯(lián)匯編，這導(dǎo)致我的程序必須使用clang編譯器來編譯。為了編譯出和msvc兼容的庫文件，我踩了不少坑，有空我會專門寫一篇文章講講其中的坑點。

我們來看這三行匯編。mov rsp, [rsp_] 表示把rsp_這個局部變量的值加載到rsp寄存器中。編譯的過程中，clang會自動把變量名替換成一個類似于 [rbp-0x30]這樣的形式，非常的方便。

可以看到，我們把棧頂指針rsp指向了堆區(qū)，把函數(shù)的返回地址壓入了棧中，然后跳轉(zhuǎn)到了函數(shù)的地址。這樣函數(shù)的對局部變量壓棧的時候就會壓入堆中，函數(shù)運行完之后，會通過ret指令返回到我壓入棧中的FINISH_LABLE所在代碼的位置。

yield和resume

yield的過程也很簡單，依次保存每一個寄存器的值，然后跳轉(zhuǎn)到Y(jié)IELD_LABLE的位置。注意在jmp指令的下一行有一個recover label?；謴?fù)的時候?qū)⑻氐竭@里，從而無縫連接。

特別注意的是：yield函數(shù)由用戶調(diào)用，這里是從好幾層函數(shù)中跳出來，而且此時的rbp和rsp寄存器指向的是堆區(qū)中的地址，yield之后跳轉(zhuǎn)到的函數(shù)則在棧中。所以跳轉(zhuǎn)完成之后，我們首先需要恢復(fù)寄存器的狀態(tài)。

上文中我們說到，我們的”調(diào)度循環(huán)“每次取出一個任務(wù)，然后執(zhí)行它。

在這個循環(huán)的開頭，我保存了每一個寄存器的狀態(tài)，在這個循環(huán)的末尾，我恢復(fù)所有寄存器的狀態(tài)并跳轉(zhuǎn)到開頭，從而實現(xiàn)一個完整的循環(huán)。而YIELD_LABLE正是放在了這個循環(huán)的末尾。yield之后，能馬上讀取循環(huán)開頭的狀態(tài)，來修復(fù)”破損“的棧。

需要特別注意，這種通過匯編跳轉(zhuǎn)的循環(huán)體中，不要創(chuàng)建任何對象，因為jmp指令進行跳轉(zhuǎn)，編譯器并不會知道這里是”循環(huán)的結(jié)束“，所以析構(gòu)函數(shù)不會被調(diào)用，而構(gòu)造函數(shù)會被反復(fù)調(diào)用。

至于resume，就是yield的反過程，取出每一個寄存器的值，然后跳轉(zhuǎn)回原來的位置。

好了，末尾附上項目地址：

https://github.com/newtoncy/cpp_coroutine