在 C 语言及系统编程中，程序的执行流通常是自上而下、函数调用有严格的栈结构。但有时我们希望打破函数调用的正常顺序，实现从一个函数跳转到另一个函数，甚至在不同栈上下文之间切换。
常见的手段有：
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setjmp/longjmp------ 非局部跳转。 -
ucontext------ 用户级上下文切换。 -
内联汇编 ------ 直接操作寄存器和栈。
一、setjmp / longjmp ------ 非局部跳转
1、基本原理
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setjmp会保存当前的 CPU 寄存器环境（如PC程序计数器、SP栈指针、通用寄存器等），保存到一个jmp_buf类型的结构里。 -
longjmp可以恢复之前保存的环境，相当于把寄存器恢复到setjmp调用时的状态。于是程序会重新从 setjmp****返回。
这就像"存档 & 读档"：
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setjmp就是存档。 -
longjmp就是读档。
2、示例代码
cpp
#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>
jmp_buf env;
void func(int arg) {
printf("in func, arg=%d\n", arg);
longjmp(env, ++arg); // 跳回 setjmp
}
int main() {
int ret = setjmp(env);
if (ret == 0) {
printf("first time setjmp, ret=%d\n", ret);
func(ret);
} else {
printf("after longjmp, ret=%d\n", ret);
}
return 0;
}3、运行过程
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第一次调用
setjmp→ 返回0，进入if(ret == 0)分支。 -
调用
func(0)→longjmp(env, 1)。 -
程序直接「跳回」到
setjmp那一行，但这次返回值是1，所以走到else分支。
输出大概是：
cpp
first time setjmp, ret=0
in func, arg=0
after longjmp, ret=14、应用场景
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错误恢复机制（比如
libc的setjmp/longjmp常用于异常处理）。 -
简单的流程控制，模拟"非局部跳转"。
二、ucontext ------ 用户态上下文切换
1、背景：为什么会有 ucontext
在 Unix/Linux 世界里，一个老大难问题就是 "程序如何假装同时做很多事"。
一台电脑的 CPU 在任意时刻，其实只能执行 一条指令流 。
换句话说：
👉 本质上它一次只能干一件事。
但是我们每天看到的电脑：
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播着音乐；
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同时你在打字；
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浏览器还在刷网页。
这就是"假装同时做很多事"。
它是怎么做到的呢？这就涉及 调度：
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内核线程 (kernel thread)
由内核负责调度。切换时需要系统调用，涉及内核态 ↔ 用户态的切换 → 开销比较大。
（好比你每次要切换任务，都得去找"国家公务员"帮你换身份证 → 太慢。）
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用户线程 (user thread)
由用户空间自己管理，不经过内核。切换只是在用户态保存和恢复上下文 → 开销小很多。
（就像你自己用抽屉里的身份证副本换着用 → 快！）
👉 早期的 协程 (coroutine) 、绿色线程 (green thread) 、纤程 (fiber) 都是用户线程的一种。它们需要解决两个核心问题：
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存档：保存当前函数执行到哪里（包括 CPU 寄存器、栈指针、程序计数器等）。
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读档：切换到另一个函数继续执行，并且能回到原来的点。
于是，系统在 POSIX.1-2001 里引入了 ucontext API，提供了一个简单的接口来实现"存档/读档"。
不过后来，ucontext 在 glibc 2.8 之后被标记为 弃用（deprecated），因为：
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接口设计比较古老；
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跨平台兼容性不好；
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有更现代的替代方案（如 pthread、现代协程库）。
但------
👉 它仍然是理解 协程 和 用户态任务切换 的经典入门工具。
主要函数：
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getcontext(ucontext_t *ucp)：获取当前上下文（寄存器、栈等）。 -
setcontext(const ucontext_t *ucp)：恢复上下文。 -
makecontext(ucontext_t *ucp, void (*func)(), int argc, ...)：修改上下文，使其执行某个函数。 -
swapcontext(ucontext_t *oucp, const ucontext_t *ucp)：保存当前上下文到oucp，切换到ucp。
2、原理
当你调用 swapcontext(&A, &B) 时，系统做了两件事：
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保存 A ：把当前寄存器状态（PC、SP、通用寄存器）写入
A->uc_mcontext。 -
恢复 B ：把
B->uc_mcontext的内容恢复到寄存器，然后PC指向B的位置。
换句话说：
👉 调用 swapcontext 后，CPU 就好像"穿越"到了另一个函数里继续跑。
3、示例代码
cpp
#include <stdio.h>
#include <ucontext.h>
ucontext_t ctx[2], main_ctx;
int count = 0;
void func1(void) {
while (count++ < 3) {
printf("func1: step\n");
swapcontext(&ctx[0], &ctx[1]);
}
}
void func2(void) {
while (count++ < 6) {
printf("func2: step\n");
swapcontext(&ctx[1], &ctx[0]);
}
}
int main() {
char stack1[8192];
char stack2[8192];
// 设置 ctx[0]
getcontext(&ctx[0]);
ctx[0].uc_stack.ss_sp = stack1;
ctx[0].uc_stack.ss_size = sizeof(stack1);
ctx[0].uc_link = &main_ctx;
makecontext(&ctx[0], func1, 0);
// 设置 ctx[1]
getcontext(&ctx[1]);
ctx[1].uc_stack.ss_sp = stack2;
ctx[1].uc_stack.ss_size = sizeof(stack2);
ctx[1].uc_link = &main_ctx;
makecontext(&ctx[1], func2, 0);
printf("start swapcontext\n");
swapcontext(&main_ctx, &ctx[0]);
printf("back to main\n");
return 0;
}4、运行过程
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swapcontext(&main_ctx, &ctx[0])→ 保存 main 状态，切换到func1。 -
func1打印一次，swapcontext(&ctx[0], &ctx[1])→ 切到func2。 -
func2打印一次，切回func1。 -
两个函数交替运行，直到循环结束，返回 main。
输出类似：
cpp
start swapcontext
func1: step
func2: step
func1: step
func2: step
func1: step
func2: step
back to main👉 这就是一个「协程切换」的雏形。
三、汇编方式（简略）
更底层的实现方式是用汇编直接操作栈指针和程序计数器，保存寄存器状态，实现函数间跳转。这是协程库、线程库的基础，但写法复杂，一般开发者不会直接用。