协程通过用户态上下文切换实现轻量级并发，本文基于C++11和ucontext库实现简易协程，展示创建、挂起与恢复机制，利用getcontext、makecontext和swapcontext完成栈隔离与执行流控制，两个协程可交替执行，体现协程核心原理。
协程是一种比线程更轻量的并发编程模型，能够在用户态实现函数的暂停与恢复。C++20 引入了原生协程支持，但理解如何从零实现一个简单的协程库，有助于深入掌握其底层机制。下面介绍基于 C++11+ 的手写协程实现原理，并给出一个简易示例。
协程的基本概念
协程允许函数执行到某一点时暂停，保存当前状态，之后从中断处继续执行。它不同于线程，不依赖操作系统调度，开销小，适合高并发场景。
一个最简协程需要具备：
- 可挂起（suspend）和恢复（resume）的能力
- 上下文切换（context switch）机制
- 状态管理（如是否完成、返回值等）
使用 ucontext 实现上下文切换
注意：ucontext 是 POSIX 标准的一部分，在 macOS 和 Linux 上可用，Windows 不支持。我们可以借助 getcontext、setcontext、makecontext 和 swapcontext 来实现协程的跳转。
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核心思路是：
- 每个协程拥有独立的栈空间和上下文（ucontext_t）
- 主函数启动协程时，通过 makecontext 创建执行环境
- 协程运行中可通过 swapcontext 切回主函数或其他协程
简易协程库实现示例
下面是一个极简的协程实现，包含创建、切换与恢复功能：
#include#include #include
使用示例
测试两个协程交替执行：
int main() {
getcontext(&SimpleCoroutine::main_context);
SimpleCoroutine co1([]{}); // lambda 只是为了占位，实际逻辑在 run 中
SimpleCoroutine co2([]{});
std::cout << "主函数启动协程1\n";
co1.resume();
std::cout << "主函数启动协程2\n";
co2.resume();
std::cout << "主函数再次恢复协程1\n";
co1.resume();
std::cout << "主函数再次恢复协程2\n";
co2.resume();
return 0;
}输出结果大致为：
主函数启动协程1 协程 1 开始执行 主函数启动协程2 协程 2 开始执行 主函数再次恢复协程1 协程 1 继续执行 主函数再次恢复协程2 协程 2 继续执行
原理总结
这个简易协程库的核心在于：
- 每个协程有自己的栈和上下文，通过 ucontext 系列函数管理
- makecontext 将函数绑定到指定上下文和栈上
- swapcontext 实现两个上下文之间的切换
- 协程结束后自动返回主上下文（uc_link 设置）
虽然这只是一个玩具级实现，但它展示了协程的本质：控制流的主动让出与恢复。
基本上就这些。真实生产环境中的协程库（如 Boost.Context、libco）会处理更多细节：异常安全、内存对齐、跨平台兼容、调度器等。但对于理解原理，这个例子足够清晰。
