what is coroutine 在很多高级语言中有协程，比如golang中的goroutine，lua中的coroutine，boost中的fiber。协程是比线程更小的运行单位，通常支持协程的语言都是在一个线程中运行多个协程，线程中某一时刻只有一个协程在运行。当协程进入阻塞调用时，切换上线文，把pending的其他协程还原到线程栈内执行下一个协程。
协程让我们写的代码看起来是同步的，但是实际运行时却是异步。
coroutine impl 如何实现协程？实际上协程的切换就是线程上线文的切换。为了搞清楚上下文切换，我们首先需要搞清楚进程内如何调用子过程。
registers 每个CPU上有16个寄存器（只考虑x86_64), 这些寄存器是运行时刻暂存数据，以及调用函数传递参数的。每个寄存器有各自的作用，比如rsp是栈寄存器，rax用于存函数返回值。所谓的上下文就是某一时刻这些寄存器的“镜像”。
在x86_64 上，这些寄存器位： rax， rbx， rcx， rdx， rsi， rdi，rbp， rsp， r8-r16, 最后的8个寄存器是在64位CPU扩展上才有的。为了兼容32位程序机器码， 这些寄存器也分别提供了32位兼容的名称，即：eax，ebx， ecx,等等。
在64位机上执行函数调用的时候，会使用其中的六个寄存器来传递参数（google的c++编码规范规定函数调用不超过6个参数，如果超过六个参数就需要通过压栈的方式传递参数）
第一参数
第二参数
第三参数
第四参数
第五参数
第六参数
rdi
rsi
rdx
rcx
r8
r9
示例
1 2 3 4 5 6 7 8 long test (long a, long b, long c, long d, long e, long f) long x = a + b; long y = c + d; long z = e + f; long result = x + y + z; return result; }
我们定义如上一个函数，执行 gcc -Og -S test.c, 生成汇编文件 test.s 内容如下
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 .file "test.c" .text .globl test .type test, @function test: .LFB0: .cfi_startproc addq %rsi, %rdi # 第一、第二参数相加的和存入rdi addq %rcx, %rdx # 第三、第四参数相加的和存入rdx addq %r9, %r8 # 第五、第六参数相加的和存入r8 addq %rdi, %rdx # 前两个和相加存入 rdx leaq (%rdx,%r8), %rax # rdx与r8 相加 放入 rax， rax是返回值寄存器 ret .cfi_endproc .LFE0: .size test, .-test .ident "GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39)" .section .note.GNU-stack,"",@progbits
process space 我们知道每个进程有各自的进程空间，其布局如下
栈空间是从高地址向低地址方向扩展的。
通常每次调用函数，就会导致栈空间向下扩展一个栈帧。在x86_64的架构下，如果函数内完全不需要再栈上分配局部变量、或者函数内没有继续调用其他函数，那么栈甚至不用向下扩展。
比如，我们在main函数中调用刚才定义的test函数
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 #include <stdio.h> long test (long , long , long , long , long , long ) int main () long a = 1 ; long b = 2 ; long c = 3 ; long d = 4 ; long e = 5 ; long f = 6 ; long x = test(a, b, c, d, e, f); printf ("%ld\n" , x); return 0 ; }
使用gcc生成汇编 gcc -Og -S main.c, 输出如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 .file "main.c" .section .rodata.str1.1,"aMS",@progbits,1 .LC0: .string "%ld\n" .text .globl main .type main, @function main: .LFB11: .cfi_startproc subq $8, %rsp .cfi_def_cfa_offset 16 movl $6, %r9d //按照过程调用约定，向寄存器中存入参数 movl $5, %r8d movl $4, %ecx movl $3, %edx movl $2, %esi movl $1, %edi call test // 调用test函数, rip 指向下一条指令，并且将rip的值pushq，压栈 movq %rax, %rsi // 返回后执行的地址 movl $.LC0, %edi movl $0, %eax call printf movl $0, %eax addq $8, %rsp .cfi_def_cfa_offset 8 ret .cfi_endproc .LFE11: .size main, .-main .ident "GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-39)" .section .note.GNU-stack,"",@progbits
在汇编之后的文件中，call test 会把下一条指令的地址压栈，test中ret指令会popq，将压栈的地址出栈，放入rip（程序指针寄存器）。
实际运行看看，首先编译： gcc -Og -ggdb -o main main.c test.c， 使用objdump -d main 查看main和test两个函数的机器码与汇编的对应
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 000000000040052d <main>: 40052d: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp 400531: 41 b9 06 00 00 00 mov $0x6,%r9d 400537: 41 b8 05 00 00 00 mov $0x5,%r8d 40053d: b9 04 00 00 00 mov $0x4,%ecx 400542: ba 03 00 00 00 mov $0x3,%edx 400547: be 02 00 00 00 mov $0x2,%esi 40054c: bf 01 00 00 00 mov $0x1,%edi 400551: e8 1c 00 00 00 callq 400572 <test> 400556: 48 89 c6 mov %rax,%rsi 400559: bf 20 06 40 00 mov $0x400620,%edi 40055e: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 400563: e8 a8 fe ff ff callq 400410 <printf@plt> 400568: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 40056d: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp 400571: c3 retq 0000000000400572 <test>: 400572: 48 01 f7 add %rsi,%rdi 400575: 48 01 ca add %rcx,%rdx 400578: 4d 01 c8 add %r9,%r8 40057b: 48 01 fa add %rdi,%rdx 40057e: 4a 8d 04 02 lea (%rdx,%r8,1),%rax 400582: c3 retq 400583: 66 2e 0f 1f 84 00 00 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1) 40058a: 00 00 00 40058d: 0f 1f 00 nopl (%rax)
编译之后，所有的代码有了存储地址，test函数位于 400572 处，所以main中调用指令是callq 400572 <test>。我们在test函数中定个断点，在断点处的rsp（栈定寄存器）一定是400551: e8 1c 00 00 00 callq 400572 <test> 这条代码的下一个位置400556
在断点处，我们发现rsp寄存器的地址为0x7fffffffe418， 该处存储的内容为0x400556, 刚好是callq test下一条指令的地址。
Next episode 下篇预告： 下一篇文章我们分析两个开源协程库（腾讯开源的协程库libco和云风写的简单协程coroutine）的实现
