协程

• C++ 基于汇编实现的协程与 ucontext_t 版本有以下几个区别：

  • 基于汇编实现的协程可以直接操作函数的上下文，而 ucontext_t 版本需要通过库函数来获取和设置上下文(1)(2)。
  • 基于汇编实现的协程可以更精确地控制栈空间的分配和释放，而 ucontext_t 版本需要依赖系统提供的栈空间(1)(3)。
  • 基于汇编实现的协程可以更好地适应不同的平台和编译器，而 ucontext_t 版本可能存在兼容性问题，因为 ucontext 库已被标记为过时(2)(3)。

  根据网上的一些资料，ucontext.h 是 GNU C 库的一个头文件，主要用于用户态下的上下文切换。但是由于 makecontext 中设计的一些问题，该文件已经被标记为过时的(1)。一些可能的原因是：

  • ucontext 函数族不符合 POSIX 标准，不具有跨平台性(2)。
  • ucontext 函数族在内存管理和异常处理方面存在一些缺陷(3)。
  • ucontext 函数族的性能比不上其他实现协程的方式，如汇编代码或 switch-case 技巧(3)。 如果需要类似的功能，可以看一下 Boost 提供的 fcontext(1)，它是一个更加现代和高效的协程库。

• 有栈协程和无栈协程？

  • 有栈协程：通过保存运行时的堆栈及运行时的上下文来保存运行状态，需要改变调用栈。
  • 无栈协程：通过闭包或者状态机的方法记录程序的运行状态，不改变调用栈。
  • 对称协程：各协程之间可以进行执行权的切换。
  • 非对称协程：有一个中心化的调度器，所有协程都只和调度器进行执行权的切换。

• 有栈协程的实现方式？

  • 使用 C 标准函数库的 setjmp 和 longjmp 函数
  • 使用 POSIX 标准中的 ucontext 库，但是这个库已被标记为 obsolete
  • 使用汇编直接对函数上下文进行操作

• 有哪些三方的协程库？libco?

  • libco 是微信后台大规模使用的 c/c++ 协程库，它支持同步或者异步的写法，也提供了 socket 族函数的 hook，使得后台逻辑服务几乎不用修改逻辑代码就可以完成异步化改造(1)。
  • libco 使用共享栈模式来实现协程，即每个线程只有一个栈空间，所有该线程上的协程都共享这个栈空间。这样可以节省内存空间，也可以支持更多的协程(2)。
  • libco 使用汇编代码来实现上下文切换，即保存和恢复寄存器和栈指针。libco 支持 x86、x64、arm、arm64 等多种平台(3)。
  • libco 提供了几个函数接口来创建、恢复和暂停协程。其中 co_create 用于创建一个新的协程；co_resume 用于恢复一个已经暂停的协程；co_yield 用于暂停当前运行的协程；co_poll 用于等待事件发生并调度相应的协程(4)。

• C++20 / C++23 的协程了解吗？

  • C++20 中的协程是非对称的、一等对象、无栈的。非对称意味着有一个中心化的调度器来控制协程之间的转移；一等对象意味着协程可以作为函数参数或返回值；无栈意味着每个协程不需要分配一个固定大小的栈空间。
  • C++20 中使用 co_await、co_yield 和 co_return 关键字来标记协程暂停点和恢复点。co_await 用于等待一个异步操作完成；co_yield 用于生成一个值并暂停；co_return 用于返回一个值并结束。
  • C++23 可能会提供更高层次的库来支持协程，比如 generator、task、future 等。这样就可以直接使用协程而不需要自己实现底层细节。

1. 基于 ucontext_t 实现协程的具体原理？

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