從零構建跨平台 C 協程庫：Windows Fiber 與 Linux ucontext 統一封裝實戰

協程核心概念與優勢

協程是用戶態輕量級線程，由程序員控制調度（同步串行），而非操作系統搶佔式調度。核心優勢：

• 性能優越：避免內核態切換開銷，單線程內可運行數萬協程
• 內存高效：棧大小可配置（默認 1MB），遠小於系統線程默認 8MB
• 邏輯清晰：將異步回調地獄轉化為同步順序代碼，降低認知負荷

跨平台底層機制對比

統一接口設計

typedef enum { CS_Dead, CS_Ready, CS_Running, CS_Suspend } costatus_e;
typedef struct comng * comng_t;
typedef void (*co_f)(comng_t, void *);

comng_t co_start(void);           // 初始化調度器
void co_close(comng_t);           // 銷毀調度器
int co_create(comng_t, co_f, void *); // 創建協程，返回 ID
void co_resume(comng_t, int);     // 恢復/啟動協程
void co_yield(comng_t);           // 主動讓出 CPU
costatus_e co_status(comng_t, int); // 查詢狀態
int co_running(comng_t);          // 獲取當前運行協程 ID

Windows 實現關鍵點

• 主協程調用 ConvertThreadToFiberEx 轉為 Fiber
• CreateFiberEx 創建子協程，指定入口函數 _comain
• SwitchToFiber 實現雙向切換，GetCurrentFiber 保存當前上下文
• 協程結束時調用 DeleteFiber 釋放資源，ConvertFiberToThread 恢復線程模式

Linux 實現關鍵點

• 調度器持有共享棧 comng::stack，協程各自備份棧內容 coroutine::stack
• makecontext 64 位參數傳遞技巧：將指針拆分高低 32 位分兩個參數傳入，入口函數重組
• swapcontext 切換前後需手動保存/恢復棧內容（_save_stack / memcpy）
• 協程結束釋放私有棧內存

融合編譯與測試驗證

通過 #if defined(__GNUC__) / #elif defined(_MSC_VER) 實現單文件跨平台編譯。測試用例創建兩個協程交替打印計數器，雙平台輸出一致：

coroutine 0 : 0
coroutine 1 : 100
coroutine 0 : 1
coroutine 1 : 101
...
main end

項目結構與擴展建議

• 核心文件：coroutine.h（接口）、coroutine.c（融合實現）
• 可擴展：IO 多路復用整合（epoll/IOCP）、定時器、通道通信、協程池
• 參考優秀開源實現：cloudwu/coroutine (GitHub)、libco (騰訊)

本庫採用純 C 實現，無 C++ 依賴，極易集成到嵌入式、遊戲服務器、高性能網關等項目中。