本来我想一口气发完的，但感觉这次的文章写得实在太差，逻辑感不强，也比较长，所以本文尝试分为三部分：

这部分主要讲上下文切换的实现。

ucontext

我们实现了上下文切换主要是使用了glibc提供的ucontext.h。它提供了四个api：

/* Get user context and store it in variable pointed to by UCP. */

extern int getcontext (ucontext_t *__ucp) __THROWNL;

/* Set user context from information of variable pointed to by UCP. */

extern int setcontext (const ucontext_t *__ucp) __THROWNL;

/* Save current context in context variable pointed to by OUCP and setcontext from variable pointed to by UCP. */

extern int swapcontext (ucontext_t *__restrict __oucp,

const ucontext_t *__restrict __ucp) __THROWNL;

/* Manipulate user context UCP to continue with calling functions FUNCand the ARGC-1 parameters following ARGC when the context is usedthe next time in `setcontext' or `swapcontext'.We cannot say anything about the parameters FUNC takes; `void'is as good as any other choice. */

extern void makecontext (ucontext_t *__ucp, void (*__func) (void),

int __argc, ...) __THROW;

上一篇中实现C的原型的时候，就有展示过怎么用了。我们最主要的使用到了上下文切换的功能。而ucontext还支持了非局部转跳(setjmp/longjmp)等功能，多保存了些我们不需要的上下文信息。最主要的是glibc windows上也没有(但是有winapi提供的WinFiber)。

上下文切换

现在我们要去ucontext化，如何实现上下文切换功能呢？我们需要先要了解一下x86-64和posix abi的调用约定(先假定是非windows的x64平台)

寄存器rax作为返回值。不需要保护。

rsp栈指针寄存器，指向栈顶。需要被保护。

rdi, rsi, rdx, rcx, r8, r9依次对应函数的前六个参数，当参数超过6个，才会压栈。不需要保护。

rbx, rbp, r12到r15，用于数据存储，“属于”调用者。需要被保护。x86_64 posix abi各寄存器的说明

调用栈

调用栈是从上往下增长的，一个函数的栈帧长这样：一个函数的栈帧

当前函数栈帧从高地址(栈底)到低地址(栈顶)分别有返回地址，局部变量等东西。然后前一个帧栈有函数参数。

函数调用call指令：先将下一条指令的地址(return address)push到栈顶，然后转跳到函数体

ret指令：将return address(栈顶，rsp所指向的位置) pop到rip中。

在执行call之后，会将rsp挪到新的位置，创造一个新的帧栈。

在执行ret之前，会将rsp挪回去，销毁当前帧栈。

对于上下文切换我们只需要把需要被保护的寄存器存起来就好，同时也不需要处理浮点数的东西。

#[derive(Debug, Default, Clone, Copy)]#[repr(C)]struct Ctx{rsp: u64,r15: u64,r14: u64,r13: u64,r12: u64,rbx: u64,rbp: u64,gen_ptr: u64,// 当做参数指向协程generator}extern"C"{fn switch_ctx(old: *mutCtx,new: *constCtx);}

上下文切换实现起来十分的简单，只要简单的保存上下文，恢复上下文就可以了。switch_ctx的汇编实现：

switch_ctx:

; 这里没像普通函数那样子开辟新的栈帧

; 保存当前上下文到old

mov %rsp, 0x00(%rdi)

mov %r15, 0x08(%rdi)

mov %r14, 0x10(%rdi)

mov %r13, 0x18(%rdi)

mov %r12, 0x20(%rdi)

mov %rbx, 0x28(%rdi)

mov %rbp, 0x30(%rdi)

; 从new恢复上下文

mov 0x00(%rsi), %rsp ; 修改栈指针，使得调用栈从自定义的空间中开始

mov 0x08(%rsi), %r15

mov 0x10(%rsi), %r14

mov 0x18(%rsi), %r13

mov 0x20(%rsi), %r12

mov 0x28(%rsi), %rbx

mov 0x30(%rsi), %rbp

; 将gen_ptr当做第一个参数传给bootstrap

mov 0x38(%rsi), %rdi

ret

还有makecontext对应的过程：

unsafefn init_ctx(ctx: &mutCtx,dual_gen: Box>,// caller的generatorstack_ptr: *mutu8,stack_size: usize,){// bootstrap的第一个参数，并用Box::into_raw释放其所有权。// 进入bootstrap前给rdi寄存器ctx.gen_ptr=Box::into_raw(dual_gen)asu64;// 设置协程入口点为bootstrapptr::write(// 这里要给栈底设置足够多的空闲位置stack_ptr.add(stack_size-32)as*mutu64,bootstrap::asu64,);// 让栈顶指针指向返回地址(bootstrap)// 当switch_ctx返回时，就会将所指向的地址(bootstrap)弹到rip中，然后执行bootstrapctx.rsp=stack_ptr.add(stack_size-32)asu64;}

现在只需要将swapcontext换成我们写的switch_ctx，然后将makecontext换成init_ctx，最后在bootstrap最后手动调用switch_ctx就好。

其中bootstrap的签名为：

unsafefn bootstrap(dual_gen_raw: *mutGen)-> !

伪小结

本篇的实现参考了文章Introduction​cfsamson.gitbook.io

将ucontext替换为了自己的实现的上下文切换的函数。这里的汇编代码可以先编译成静态库然后给rust使用，也可以编写build.rs执行编译打包的脚本，直接在cargo工程中编写汇编。