CO-ROUTINE

我小時候一直很好奇，電動程式要怎麼一心多用？同時能吃鍵盤輸入，更新畫面，撥放音樂，這樣起碼三件事同時做。我小時候寫過BASIC，記得用play這個指令可以撥放音樂，撥放完了才能讓程式繼續執行下去

    PLAY "..."

    After play done, execute subsequent commands

長大後我知道，這些API都是blocking call，這行PLAY得撥完才會出來；於是系統要設計緩衝區，先填入資料，再讓硬體慢慢撥放；硬體快要搬光了，打中斷通知程式填下一段音樂。這種概念是前景背景的設計，前景反覆跑（繪圖，吃鍵盤輸入，處理敵人）；背景填音樂。只要他們切換得夠快，人就不覺得有中斷

後來學了另外一個方法叫執行緒（Threading），一個程式可以啟動很多執行緒，讓作業系統分時間喚醒執行緒。只要切割得夠快，人還是覺得他們是同時的。Multi-Threading的程式有個好處，他可能在多核心的電腦同時執行，於是就得用"鎖"處理同步存取的問題，這題不容易，暫且跳過

後來工作接觸到RTOS（Real Time Operating System），他們也是作業系統，只是資源更少，他一樣能在多個工作之間切換。這種切換工作的術語叫CONTEXT SWITCH，原理是切換之前，把程式的狀態保存下來，等一下就能切回來。下圖是個想像的CPU（大概是ARM7），切出去之前把所有暫存器（Register）的數值存下，還有程式跑到哪裡（PC）存下，這樣就能在工作之間切換

上述的一切招數都只為了讓處理器一心多用，或著說多工，最底層都是CONTEXT SWITCH

• 前景工作，背景（中斷）工作
• Linux多執行緒
• RTOS多執行緒

原本上述CONTEXT SWITCH都發生在作業系統的層級，一般用戶摸不到；但C語言提供setjmp/ longjmp這對函數，可以儲存和還原CONTEXT，這意味著用戶就可以自己切換CONTEXT，不依賴作業系統，達成多工

     拿他來做什麼？

本來軟體跑在RTOS上，希望移植到電腦執行，加速開發。最大的困難是底層的工作切換由作業系統負責，他們刻成組合語言，不容易移植。稍等... 前面不是說，setjmp/ longjmp提供CONTEXT SWITCH基礎設施？

    是的，我們可以土炮做CONTEXT SWITCH，達成RTOS的效果

根據這篇文章，我們用比較高階的setcontext()/ swapcontext()做到CONTEXT SWITCH；切換邏輯還是用戶決定：我們編寫一段排程器（scheduler），喚醒最優先的工作起來跑。核心程式不大，我們很快就得到一個模擬器的基礎，跑得飛快無比。當然移植工作是另外一個坑，大大的坑...

我是有種相見恨晚的遺憾：CO-ROUTINE，這些東西看過很多年，卻始終沒弄清楚，其實就只是CONTEXT SWITCH。這意味著RTOS的好東西可以搬進USER PROGRAM裡，編寫更好的程式

Reference
http://zevoid.blogspot.com/2017/11/cc-coroutine-fiber.html
https://hackmd.io/@sysprog/c-control-flow?type=view
https://descent-incoming.blogspot.com/2014/01/setjmplongjmp-x86-32-bit.html