深入浅出Win32多线程程序设计Word文档格式.docx
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(1)单进程、单线程,MS-DOS大致是这种操作系统;
(2)多进程、单线程,多数UNIX(及类UNIX的LINUX)是这种操作系统;
(3)多进程、多线程,Win32(WindowsNT/2000/XP等)、Solaris2.x和OS/2都是这种操作系统;
(4)单进程、多线程,VxWorks是这种操作系统。
在操作系统中引入线程带来的主要好处是:
(1)在进程内创建、终止线程比创建、终止进程要快;
(2)同一进程内的线程间切换比进程间的切换要快,尤其是用户级线程间的切换。
另外,线程的出现还因为以下几个原因:
(1)并发程序的并发执行,在多处理环境下更为有效。
一个并发程序可以建立一个进程,而这个并发程序中的若干并发程序段就可以分别建立若干线程,使这些线程在不同的处理机上执行。
(2)每个进程具有独立的地址空间,而该进程内的所有线程共享该地址空间。
这样可以解决父子进程模型中,子进程必须复制父进程地址空间的问题。
(3)线程对解决客户/服务器模型非常有效。
Win32进程
1、进程间通信(IPC)
Win32进程间通信的方式主要有:
(1)剪贴板(ClipBoard);
(2)动态数据交换(DynamicDataExchange);
(3)部件对象模型(ComponentObjectModel);
(4)文件映射(FileMapping);
(5)邮件槽(MailSlots);
(6)管道(Pipes);
(7)Win32套接字(Socket);
(8)远程过程调用(RemoteProcedureCall);
(9)WM_COPYDATA消息(WM_COPYDATAMessage)。
2、获取进程信息
在WIN32中,可使用在PSAPI.DLL中提供的ProcessstatusHelper函数帮助我们获取进程信息。
(1)EnumProcesses()函数可以获取进程的ID,其原型为:
BOOLEnumProcesses(DWORD*lpidProcess,DWORDcb,DWORD*cbNeeded);
参数lpidProcess:
一个足够大的DWORD类型的数组,用于存放进程的ID值;
参数cb:
存放进程ID值的数组的最大长度,是一个DWORD类型的数据;
参数cbNeeded:
指向一个DWORD类型数据的指针,用于返回进程的数目;
函数返回值:
如果调用成功,返回TRUE,同时将所有进程的ID值存放在lpidProcess参数所指向的数组中,进程个数存放在cbNeeded参数所指向的变量中;
如果调用失败,返回FALSE。
(2)GetModuleFileNameExA()函数可以实现通过进程句柄获取进程文件名,其原型为:
DWORDGetModuleFileNameExA(HANDLEhProcess,HMODULEhModule,LPTSTRlpstrFileName,DWORDnsize);
参数hProcess:
接受进程句柄的参数,是HANDLE类型的变量;
参数hModule:
指针型参数,在本文的程序中取值为NULL;
参数lpstrFileName:
LPTSTR类型的指针,用于接受主调函数传递来的用于存放进程名的字符数组指针;
参数nsize:
lpstrFileName所指数组的长度;
如果调用成功,返回一个大于0的DWORD类型的数据,同时将hProcess所对应的进程名存放在lpstrFileName参数所指向的数组中;
加果调用失败,则返回0。
通过下列代码就可以遍历系统中的进程,获得进程列表:
//获取当前进程总数
EnumProcesses(process_ids,sizeof(process_ids),&
num_processes);
//遍历进程
for(inti=0;
i<
num_processes;
i++)
{
//根据进程ID获取句柄
process[i]=OpenProcess(PROCESS_QUERY_INFORMATION|PROCESS_VM_READ,0,
process_ids[i]);
//通过句柄获取进程文件名
if(GetModuleFileNameExA(process[i],NULL,File_name,sizeof(fileName)))
cout<
<
fileName<
endl;
}
Win32线程
WIN32靠线程的优先级(达到抢占式多任务的目的)及分配给线程的CPU时间来调度线程。
WIN32本身的许多应用程序也利用了多线程的特性,如任务管理器等。
本质而言,一个处理器同一时刻只能执行一个线程("
微观串行"
)。
WIN32多任务机制使得CPU好像在同时处理多个任务一样,实现了"
宏观并行"
。
其多线程调度的机制为:
(1)运行一个线程,直到被中断或线程必须等待到某个资源可用;
(2)保存当前执行线程的描述表(上下文);
(3)装入下一执行线程的描述表(上下文);
(4)若存在等待被执行的线程,则重复上述过程。
WIN32下的线程可能具有不同的优先级,优先级的范围为0~31,共32级,其中31表示最高优先级,优先级0为系统保留。
它们可以分成两类,即实时优先级和可变优先级:
(1)实时优先级从16到31,是实时程序所用的高优先级线程,如许多监控类应用程序;
(2)可变优先级从1到15,绝大多数程序的优先级都在这个范围内。
WIN32调度器为了优化系统响应时间,在它们执行过程中可动态调整它们的优先级。
多线程确实给应用开发带来了许多好处,但并非任何情况下都要使用多线程,一定要根据应用程序的具体情况来综合考虑。
一般来说,在以下情况下可以考虑使用多线程:
(1)应用程序中的各任务相对独立;
(2)某些任务耗时较多;
(3)各任务需要有不同的优先级。
另外,对于一些实时系统应用,应考虑多线程。
Win32核心对象
WIN32核心对象包括进程、线程、文件、事件、信号量、互斥体和管道,核心对象可能有不只一个拥有者,甚至可以跨进程。
有一组WIN32API与核心对象息息相关:
(1)WaitForSingleObject,用于等待对象的"
激活"
,其函数原型为:
DWORDWaitForSingleObject(
HANDLEhHandle,//等待对象的句柄
DWORDdwMilliseconds//等待毫秒数,INFINITE表示无限等待
);
可以作为WaitForSingleObject第一个参数的对象包括:
Changenotification、Consoleinput、Event、Job、Memoryresourcenotification、Mutex、Process、Semaphore、Thread和Waitabletimer。
如果等待的对象不可用,那么线程就会挂起,直到对象可用线程才会被唤醒。
对不同的对象,WaitForSingleObject表现为不同的含义。
例如,使用WaitForSingleObject(hThread,…)可以判断一个线程是否结束;
使用WaitForSingleObject(hMutex,…)可以判断是否能够进入临界区;
而WaitForSingleObject(hProcess,…)则表现为等待一个进程的结束。
与WaitForSingleObject对应还有一个WaitForMultipleObjects函数,可以用于等待多个对象,其原型为:
DWORDWaitForMultipleObjects(DWORDnCount,constHANDLE*pHandles,BOOLbWaitAll,DWORDdwMilliseconds);
(2)CloseHandle,用于关闭对象,其函数原型为:
BOOLCloseHandle(HANDLEhObject);
如果函数执行成功,则返回TRUE;
否则返回FALSE,我们可以通过GetLastError函数进一步可以获得错误原因。
C运行时库
在VC++6.0中,有两种多线程编程方法:
一是使用C运行时库及WIN32API函数,另一种方法是使用MFC,MFC对多线程开发有强大的支持。
标准C运行时库是1970年问世的,当时还没有多线程的概念。
因此,C运行时库早期的设计者们不可能考虑到让其支持多线程应用程序。
VisualC++提供了两种版本的C运行时库,-个版本供单线程应用程序调用,另一个版本供多线程应用程序调用。
多线程运行时库与单线程运行时库有两个重大差别:
(1)类似errno的全局变量,每个线程单独设置一个;
这样从每个线程中可以获取正确的错误信息。
(2)多线程库中的数据结构以同步机制加以保护。
这样可以避免访问时候的冲突。
VisualC++提供的多线程运行时库又分为静态链接库和动态链接库两类,而每一类运行时库又可再分为debug版和release版,因此VisualC++共提供了6个运行时库。
如下表:
C运行时库
库文件
Singlethread(staticlink)
libc.lib
Debugsinglethread(staticlink)
Libcd.lib
MultiThread(staticlink)
libcmt.lib
DebugmultiThread(staticlink)
libcmtd.lib
MultiThread(dynamiclink)
msvert.lib
DebugmultiThread(dynamiclink)
msvertd.lib
如果不使用VC多线程C运行时库来生成多线程程序,必须执行下列操作:
(1)使用标准C库(基于单线程)并且只允许可重入函数集进行库调用;
(2)使用Win32API线程管理函数,如CreateThread;
(3)通过使用Win32服务(如信号量和EnterCriticalSection及LeaveCriticalSection函数),为不可重入的函数提供自己的同步。
如果使用标准C库而调用VC运行时库函数,则在程序的link阶段会提示如下错误:
errorLNK2001:
unresolvedexternalsymbol__endthreadex
unresolvedexternalsymbol__beginthreadex
深入浅出Win32多线程程序设计之线程控制
2005-12-1509:
04作者:
WIN32线程控制主要实现线程的创建、终止、挂起和恢复等操作,这些操作都依赖于WIN32提供的一组API和具体编译器的C运行时库函数。
1.线程函数
在启动一个线程之前,必须为线程编写一个全局的线程函数,这个线程函数接受一个32位的LPVOID作为参数,返回一个UINT,线程函数的结构为:
UINTThreadFunction(LPVOIDpParam)
//线程处理代码
return0;
在线程处理代码部分通常包括一个死循环,该循环中先等待某事情的发生,再处理相关的工作:
while
(1)
WaitForSingleObject(…,…);
//或WaitForMultipleObjects(…)
//Dosomething
一般来说,C++的类成员函数不能作为线程函数。
这是因为在类中定义的成员函数,编译器会给其加上this指针。
请看下列程序:
#include"
windows.h"
#include<
process.h>
classExampleTask
{
public:
voidtaskmain(LPVOIDparam);
voidStartTask();
};
voidExampleTask:
:
taskmain(LPVOIDparam)
{}
StartTask()
_beginthread(taskmain,0,NULL);
}
intmain(intargc,char*argv[])
ExampleTaskrealTimeTask;
realTimeTask.StartTask();
return0;
程序编译时出现如下错误:
errorC2664:
'
_beginthread'
:
cannotconvertparameter1from'
void(void*)'
to'
void(__cdecl*)(void*)'
Noneofthefunctionswiththisnameinscopematchthetargettype
再看下列程序:
_beginthread(ExampleTask:
taskmain,0,NULL);
程序编译时会出错:
如果一定要以类成员函数作为线程函数,通常有如下解决方案:
(1)将该成员函数声明为static类型,去掉this指针;
我们将上述二个程序改变为:
voidstatictaskmain(LPVOIDparam);
和
均编译通过。
将成员函数声明为静态虽然可以解决作为线程函数的问题,但是它带来了新的问题,那就是static成员函数只能访问static成员。
解决此问题的一种途径是可以在调用类静态成员函数(线程函数)时将this指针作为参数传入,并在改线程函数中用强制类型转换将this转换成指向该类的指针,通过该指针访问非静态成员。
(2)不定义类成员函数为线程函数,而将线程函数定义为类的友元函数。
这样,线程函数也可以有类成员函数同等的权限;
我们将程序修改为:
friendvoidtaskmain(LPVOIDparam);
voidtaskmain(LPVOIDparam)
ExampleTask*pTaskMain=(ExampleTask*)param;
//通过pTaskMain指针引用
_beginthread(taskmain,0,this);
(3)可以对非静态成员函数实现回调,并访问非静态成员,此法涉及到一些高级技巧,在此不再详述。
2.创建线程
进程的主线程由操作系统自动生成,Win32提供了CreateThreadAPI来完成用户线程的创建,该API的原型为:
HANDLECreateThread(
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,//PointertoaSECURITY_ATTRIBUTESstructure
SIZE_TdwStackSize,//Initialsizeofthestack,inbytes.
LPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress,
LPVOIDlpParameter,//Pointertoavariabletobepassedtothethread
DWORDdwCreationFlags,//Flagsthatcontrolthecreationofthethread
LPDWORDlpThreadId//Pointertoavariablethatreceivesthethreadidentifier
如果使用C/C++语言编写多线程应用程序,一定不能使用操作系统提供的CreateThreadAPI,而应该使用C/C++运行时库中的_beginthread(或_beginthreadex),其函数原型为:
uintptr_t_beginthread(
void(__cdecl*start_address)(void*),//Startaddressofroutinethatbeginsexecutionofnewthread
unsignedstack_size,//Stacksizefornewthreador0.
void*arglist//ArgumentlisttobepassedtonewthreadorNULL
uintptr_t_beginthreadex(
void*security,//PointertoaSECURITY_ATTRIBUTESstructure
unsignedstack_size,
unsigned(__stdcall*start_address)(void*),
void*arglist,
unsignedinitflag,//Initialstateofnewthread(0forrunningorCREATE_SUSPENDEDforsuspended);
unsigned*thrdaddr
_beginthread函数与Win32API中的CreateThread函数类似,但有如下差异:
(1)通过_beginthread函数我们可以利用其参数列表arglist将多个参数传递到线程;
(2)_beginthread函数初始化某些C运行时库变量,在线程中若需要使用C运行时库。
3.终止线程
线程的终止有如下四种方式:
(1)线程函数返回;
(2)线程自身调用ExitThread函数即终止自己,其原型为
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