ucontext 上下文

头文件 中共定义了四个函数：
ucontext结构体定义：

typedef struct ucontext
  {
    unsigned long int uc_flags;
    struct ucontext *uc_link;//后序上下文
    __sigset_t uc_sigmask;// 信号屏蔽字掩码
    stack_t uc_stack;// 上下文所使用的栈
    mcontext_t uc_mcontext;// 保存的上下文的寄存器信息
    long int uc_filler[5];
  } ucontext_t;

//其中mcontext_t 定义如下
typedef struct
  {
    gregset_t __ctx(gregs);//所装载寄存器
    fpregset_t __ctx(fpregs);//寄存器的类型
} mcontext_t;

//其中gregset_t 定义如下
typedef greg_t gregset_t[NGREG];//包括了所有的寄存器的信息

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getcontext(ucontext_t *ucp)：保存当前CPU上下文信息到指定ucontext_t 结构体；

setcontext(const ucontext_t *ucp)：将上下文ucp恢复到CPU

makecontext(ucontext_t *ucp, void (*func)(), int argc, …)：func是上下文的入口函数；argc是入口函数的参数个数，后面的…是具体的入口函数参数，该参数必须为整形值。这里就是将func的地址保存到寄存器中，把ucp上下文结构体下一条要执行的指令rip改变为func函数的地址。并且将其所运行的栈改为用户自定义的栈

swapcontext(ucontext_t *oucp, ucontext_t *ucp)：将当前cpu中的上下文信息保存带oucp结构体变量中，然后将ucp中的结构体的上下文信息恢复到cpu中，这里可以理解为调用了两个函数，第一次是调用了getcontext(oucp)然后再调用setcontext(ucp)

#include 

#define _XOPEN_SOURCE
#include 
#undef _XOPEN_SOURCE

int fib_res;
ucontext_t main_ctx, fib_ctx;

char fib_stack[1024 * 32];

void fib() {
    // (1)
    int a0 = 0;
    int a1 = 1;

    while (1) {
        fib_res = a0 + a1;
        a0 = a1;
        a1 = fib_res;

        // send the result to outer env and hand over the right of control.
        swapcontext(&fib_ctx, &main_ctx);  // (b)
        // (3)
    }
}

int main(int argc, char **argv) {
    // initialize fib_ctx with current context.
    getcontext(&fib_ctx);
    fib_ctx.uc_link = 0;  // after fib() returns we exit the thread.
    fib_ctx.uc_stack.ss_sp = fib_stack;  // specific the stack for fib().
    fib_ctx.uc_stack.ss_size = sizeof(fib_stack);
    fib_ctx.uc_stack.ss_flags = 0;
    makecontext(&fib_ctx, fib, 0);  // modify fib_ctx to run fib() without arguments.

    while (1) {
        // pass the right of control to fib() by swap the context.
        swapcontext(&main_ctx, &fib_ctx);  // (a)
        // (2)
        printf("%d\n", fib_res);
        if (fib_res > 100) {
            break;
        }
    }

    return 0;
}
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代码中相关的调用我都加了注释，下面我来简单描述一下执行的过程：

首先标号 (a) 的调用会将控制权转交给 fib 函数同时保存状态，由于 fib_ctx 之前是由 makecontext 函数修改过的，所以这次跳转会跳转到标号 (1) 这个位置。
fib 计算好一次迭代的结果，通过标号 (b) 将控制权交回 main 函数，跳转到之前保存的状态，即标号 (2)。
如果 fib_res <= 100，标号 (a) 继续执行，由于标号 (b) 的调用保存了之前 fib 的状态，所以这次跳转到标号 (3) 的位置，fib 继续之前的状态执行。
至此，我们就在 C 中实现了这个简单的协程。

帮助理解：
下图是协程切换前的状态：

从协程 1 切换到协程 2 后的状态如下图所示：