1 协程简介

1.1 从操作系统的调度说起

主流的操作系统, 如 Windows, 或者 Linux, 或者 MacOS, 都是抢占式多任务的操作系统, 相关的概念就是 进程->线程 这些, 基本上各种语言通过操作系统提供的 Api, 都能直接获取操作系统提供的这些能力了. 其实操作系统按任务的调度方式来区分, 有以下两种模式:

1. 协作式多任务操作系统
2. 抢占式多任务操作系统

协程本身的特性, 跟协作式多任务操作系统所提供的机制基本一致, 对于每个 Task, 我们可以多次的中断和继续执行

聊到中断, 其中比较重要的就是执行环境的保存和恢复了, 而上下文的保存能力可以是操作系统直接提供的, 也可以是程序机制自身所提供的了, 综上所述, 大致可以将 c++中的协程的实现方案的迭代看成如下情况:

• 最早利用 setjump 来实现的协作式任务调度器
• 系统级实现, 如 linux 提供的 ucontext 相关 API, Windows 提供的 Fiber 相关的 Api
• 由系统级实现所衍生出的高性能方案, 一般是借签系统级的实现, 移除一些非必须的操作所达成的, 代表的方案有大家熟知的 libco 和 boost::context, 也就是我们通常所说的有栈协程实现
• 无栈实现, 最开始是纯粹使用 duff device hack 出来的方案, 后续被 MS 规整, 部分特性依赖 compiler 实现, 逐步演化成现在的 c++20 coroutine 机制了.

1.2 协程的执行简介

中断点和重入点的定义

这里以 C++20 的无栈协程来举例的, 通过图中的关键字co_await, 我们定义了 point1 和 point2 两个成对的中断点和重入点.

**中断点：**协程中断执行的时候, 记录当前的执行状态:

• 协程执行到哪了
• 协程当前使用的 context 进行保存, 并将程序的执行权归还给外界. 此时我们也可以返回必要的值给外界, 方便外界更好的对协程的后续执行进行控制.