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我们先弄清如何进行协程的切换，程序可以在某个地方挂起，跳转到另外的流程中执行，并且可以重新在挂起处继续运行。那如何实现呢？
我们先来看一个例子，有下面 2 个函数，如果在一个单线程中让输出结果依次是 funcA1 funcB1 funcA2 funcB2 … , 你会怎么做呢？
void funcA(){
int i = 0;
while(true){
//to do something
printf("funcA%d",i);
i++;
}
}
void funcB(){
int i = 0;
while(true){
//to do something
printf("funcB%d",i);
i++;
}
}如果从 c 代码的角度来看，如果单线程运行到 func1 的 while 循环中，如何能调用到 func2 的 while 循环呢？必须使用跳转。
首先想到是 goto。goto 是可以实现跳转，但是 goto 不能实现函数间的跳转。无法满足这个要求。即使可以实现函数间跳转，难道就可行吗？那这里不得不说下 C 函数调用过程
具体相见这篇文章 https://blog.csdn.net/jelly_9/article/details/53239718
子程序或者称为函数，在所有语言中都是层级调用，比如 A 调用 B，B 在执行过程中又调用了 C，C 执行完毕返回，B 执行完毕返回，最后是 A 执行完毕。所以子程序调用是通过栈实现的，子程序调用总是一个入口，一次返回，调用顺序是明确的。程序运行有 2 个部分，指令，数据。栈保存的数据，指令通过寄存器（rip)控制。
2 个函数内部的跳转必须保证栈是正确，所以跳转之前需要保存好当前的栈信息，然后跳转。另外我们可以得到另一个信息，在一个栈上实现多个流程直接的跳转是不能实现的。所以需要多个栈来维护。那我们来看 jump_fcontext 是怎么实现跳转
c 语言函数声明
int jump_fcontext(fcontext_t *ofc, fcontext_t nfc, void* vp, bool preserve_fpu);
汇编代码如下.text
.globl jump_fcontext
.type jump_fcontext,@function
.align 16
jump_fcontext:
pushq %rbp /* save RBP */
pushq %rbx /* save RBX */
pushq %r15 /* save R15 */
pushq %r14 /* save R14 */
pushq %r13 /* save R13 */
pushq %r12 /* save R12 */
/* prepare stack for FPU */
leaq -0x8(%rsp), %rsp
/* test for flag preserve_fpu */
cmp $0, %rcx
je 1f
/* save MMX control- and status-word */
stmxcsr (%rsp)
/* save x87 control-word */
fnstcw 0x4(%rsp)
1:
/* store RSP (pointing to context-data) in RDI */
movq %rsp, (%rdi)
/* restore RSP (pointing to context-data) from RSI */
movq %rsi, %rsp
/* test for flag preserve_fpu */
cmp $0, %rcx
je 2f
/* restore MMX control- and status-word */
ldmxcsr (%rsp)
/* restore x87 control-word */
fldcw 0x4(%rsp)
2:
/* prepare stack for FPU */
leaq 0x8(%rsp), %rsp
popq %r12 /* restrore R12 */
popq %r13 /* restrore R13 */
popq %r14 /* restrore R14 */
popq %r15 /* restrore R15 */
popq %rbx /* restrore RBX */
popq %rbp /* restrore RBP */
/* restore return-address */
popq %r8
/* use third arg as return-value after jump */
movq %rdx, %rax
/* use third arg as first arg in context function */
movq %rdx, %rdi
/* indirect jump to context */
jmp *%r8
.size jump_fcontext,.-jump_fcontext
/* Mark that we don't need executable stack. */
.section .note.GNU-stack,"",%progbits寄存器的用途可以先了解下 https://www.jianshu.com/p/571…
1、保存寄存器
pushq %rbp /* save RBP */
pushq %rbx /* save RBX */
pushq %r15 /* save R15 */
pushq %r14 /* save R14 */
pushq %r13 /* save R13 */
pushq %r12 /* save R12 */“被调函数有义务保证 rbp rbx r12~r15 这几个寄存器的值在进出函数前后一致”rbx 是基址寄存器 作用存放存储区的起始地址 被调用者保存
rbp (base pointer)基址指针寄存器，用于提供堆栈内某个单元的偏移地址，与 rss 段寄存器联用，可以访问堆栈中的任一个存储单元，被调用者保存
2、预留 fpu 8 个字节空间
/* prepare stack for FPU */
leaq -0x8(%rsp), %rsp
表示 %rsp 中的内容减 8。由于栈是从高到底，此处的意思表示预留 8 字节的栈空间。FPU：(Float Point Unit，浮点运算单元)
3、判断是否保存 fpu
cmp $0, %rcx
je 1f
rcx 是第四个参数，判断是否等于 0。如果为 0，跳转到 1 标示的位置。也就是 preserve_fpu。当 preserve_fpu = true 的时候，需要执行 2 个指令是将浮点型运算的 2 个 32 位寄存器数据保存到第 2 步中预留的 8 字节空间。/* save MMX control- and status-word */
stmxcsr (%rsp)
/* save x87 control-word */
fnstcw 0x4(%rsp)4、修改 rsp 此时已经改变到其他栈
将 rsp 保存到第一参数（第一个参数保存在 rdi）指向的内存。fcontext_t *ofc 第一参数 ofc 指向的内存中保存是 rsp 的指针。第二条指令，实现了将第二个参数复制到 rsp.
1:
/* store RSP (pointing to context-data) in RDI */
movq %rsp, (%rdi)
/* restore RSP (pointing to context-data) from RSI */
movq %rsi, %rsp
5、判断是否保存了 fpu，如果保存了就恢复保存在 nfx 栈上的 fpu 相关数据到响应的寄存器。
/* test for flag preserve_fpu */
cmp $0, %rcx
je 2f
/* restore MMX control- and status-word */
ldmxcsr (%rsp)
/* restore x87 control-word */
fldcw 0x4(%rsp)
6、将 rsp 存储的地址 +8（8 字节 fpu），按顺序将栈中数据恢复到寄存器中。
2:
/* prepare stack for FPU */
leaq 0x8(%rsp), %rsp
popq %r12 /* restrore R12 */
popq %r13 /* restrore R13 */
popq %r14 /* restrore R14 */
popq %r15 /* restrore R15 */
popq %rbx /* restrore RBX */
popq %rbp /* restrore RBP */
7、设置返回值，实现指令跳转。
接下来继续 pop 数据，那栈上存的是什么呢，在 c 函数调用文章中可以知道，call 的时候会保存 rip(指令寄存器)到栈。所以此时 POP 的数据是 rip 也就是下一条指令。这是下一条指令是 nfx 栈保存的，所以这是另一个协程的下一条指令。保存到 r8。最后跳转下一条指令就恢复到另一个协程运行 jmp *%r8。
movq %rdx, %rax 是将上一个协程 A jump_fcontext 第三个参数作为当前协程 B jump_fcontext 的返回值，可以实现 2 个协程直接的数据传递。
movq %rdx, %rdi 如果跳转过去的新的协程，将第三个参数作为协程 B 启动入口 void func(int param)的第一参数。
/* restore return-address */
popq %r8
/* use third arg as return-value after jump */
movq %rdx, %rax
/* use third arg as first arg in context function */
movq %rdx, %rdi
/* indirect jump to context */
jmp *%r8
了解了程序是如何跳转后，我门在看下如何创建一个协程栈呢。make_fcontext
c 语言函数声明 fcontext_t make_fcontext(void sp, size_t size, void (fn)(int));
.text
.globl make_fcontext
.type make_fcontext,@function
.align 16
make_fcontext:
/* first arg of make_fcontext() == top of context-stack */
movq %rdi, %rax
/* shift address in RAX to lower 16 byte boundary */
andq $-16, %rax
/* reserve space for context-data on context-stack */
/* size for fc_mxcsr .. RIP + return-address for context-function */
/* on context-function entry: (RSP -0x8) % 16 == 0 */
leaq -0x48(%rax), %rax
/* third arg of make_fcontext() == address of context-function */
movq %rdx, 0x38(%rax)
/* save MMX control- and status-word */
stmxcsr (%rax)
/* save x87 control-word */
fnstcw 0x4(%rax)
/* compute abs address of label finish */
leaq finish(%rip), %rcx
/* save address of finish as return-address for context-function */
/* will be entered after context-function returns */
movq %rcx, 0x40(%rax)
ret /* return pointer to context-data */
finish:
/* exit code is zero */
xorq %rdi, %rdi
/* exit application */
call _exit@PLT
hlt
.size make_fcontext,.-make_fcontext
/* Mark that we don't need executable stack. */
.section .note.GNU-stack,"",%progbits1、第一个参数是程序申请的内存地址高位（栈是从高到低），将第一个参数放到 rax，将地址取 16 的整数倍。
andq $-16, %rax 表示低 4 位取 0。-16 的补码表示为 0xfffffffff00.
/* first arg of make_fcontext() == top of context-stack */
movq %rdi, %rax
/* shift address in RAX to lower 16 byte boundary */
andq $-16, %rax
2、预留 72 字节栈空间，将第 3 个参数（void (*fn)(int)函数指针）保存在当前偏移 0x38 位置（大小 8 字节）。
/* reserve space for context-data on context-stack */
/* size for fc_mxcsr .. RIP + return-address for context-function */
/* on context-function entry: (RSP -0x8) % 16 == 0 */
leaq -0x48(%rax), %rax
/* third arg of make_fcontext() == address of context-function */
movq %rdx, 0x38(%rax)
3、保存 fpu 和 jump_fcontext 类似总大小 8 字节。
/* save MMX control- and status-word */
stmxcsr (%rax)
/* save x87 control-word */
fnstcw 0x4(%rax)
4、计算 finish 的绝对地址，保存到栈的 0x40 位置。
leaq finish(%rip), %rcx 表示 finish 是相对位置 +rip 就是 finish 的函数的地址。
/* compute abs address of label finish */
leaq finish(%rip), %rcx
/* save address of finish as return-address for context-function */
/* will be entered after context-function returns */
movq %rcx, 0x40(%rax)
5、返回,rax 作为返回值，目前的指向可以当做新栈的栈顶，相当于 rsp
ret /* return pointer to context-data */
我们回头在看看为什么会预留 72 字节大小。首先知道 jump_fcontext 在新栈需要 pop 的大小为，fpu(8 字节）+ rbp rbx r12 ~ r15 (8*6 = 48 字节) = 56 字节。还会继续 POP rip 8 字节，所以可以看到第二步中 movq %rdx, 0x38(%rax)，就是将 rip 保存到这个位置。
目前已经 64 字节了，栈还有存储什么呢，协程（fn 函数）运行完成后会退出调用 ret, 其实就是 POP 到 rip. 所以保存是 finish 函数指针 大小 8 字节。总共 72 字节。
