C编程

一个鲜为人知的事实

大多数 C 语言实现都内置了可以用于协作式多任务处理（协程）的原语，它们是 setcontext 和 setjmp。

setjmp

setjmp 函数与 longjmp 配对使用，用于将执行控制转移到代码中的另一个位置。它依赖于现有的 jmp_buf 声明。

#include <setjmp.h>

int main (void)
{
  jmp_buf buf1;
  
  if (setjmp(buf1) == 0)
  {
    /* 这段代码在第一次调用 setjmp 时执行。 */

    longjmp(buf1, 1);
  } else {
    /* 一旦调用 longjmp，下面的代码将执行。 */
  }
  return 0; 
}

setjmp() 将当前执行点存储在内存中，并且只要包含该函数的函数未返回，该执行点就保持有效。它最初返回 0。控制会在调用 longjmp 时返回到 setjmp，并传入原始的 jmp_buf 以及替代的返回值。

注意，jmp_buf 被传递给 setjmp 时，并没有使用取地址操作符。

如何理解 setjmp 和 longjmp

最简单的理解方式是：setjmp 存储了 CPU 的状态，这包括程序计数器、堆栈指针、所有寄存器，以及标志寄存器中的标志位，这些状态会被存储在 jmp_buf 所指向的内存位置。jmp_buf 定义的大小足够存储涉及 CPU 的所有寄存器。longjmp(buf) 不会返回，因为它会从 jmp_buf 结构体的内容中恢复 CPU 的状态，恢复到先前通过 setjmp 设置的状态。所以，执行会从 setjmp 被调用后的位置继续，但 setjmp 的返回值不再是 0，而是 longjmp 第二个参数的值。这类似于 fork() 系统调用，它返回 0 给子进程，返回子进程的 PID 给父进程。

协程的应用

互联网建议，协程对于实现软件作为协作状态机非常有用，例如词法分析器处理输入文本并发出令牌（tokens），这样解析器可以决定是存储令牌并请求下一个，还是对当前的令牌集进行处理。这与多线程程序在数据上同步的情况不同，因为多线程可能会因忘记获取锁而发生竞争条件，但使用 setjmp 和 longjmp，似乎是一种协作式进程，这保证了一次只有一个进程在运行，不必担心上下文切换和唤醒处于睡眠状态的进程（通过使用单独的 jmp_buf 静态位置，每个进程可以为自己的 jmp_buf 调用 setjmp，在返回值为 0 时稍后调用 longjmp，或者在非零返回值时继续循环处理共享数据）。