}
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
errorLNK2001:
unresolvedexternalsymbol__beginthreadex
深入浅出Win32多线程程序设计之线程控制
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
classExampleTask
{
public:
voidtaskmain(LPVOIDparam);
voidStartTask();
};
voidExampleTask:
:
taskmain(LPVOIDparam)
{}
voidExampleTask:
:
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:
#include"windows.h"
#include
classExampleTask
{
public:
voidtaskmain(LPVOIDparam);
};
voidExampleTask:
:
taskmain(LPVOIDparam)
{}
intmain(intargc,char*argv[])
{
ExampleTaskrealTimeTask;
_beginthread(ExampleTask:
:
taskmain,0,NULL);
return0;
}
errorC2664:
'_beginthread':
cannotconvertparameter1from'void(void*)'to'void(__cdecl*)(void*)'
Noneofthefunctionswiththisnameinscopematchthetargettype
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:
#include"windows.h"
#include
classExampleTask
{
public:
voidstatictaskmain(LPVOIDparam);
voidStartTask();
};
voidExampleTask:
:
taskmain(LPVOIDparam)
{}
voidExampleTask:
:
StartTask()
{
_beginthread(taskmain,0,NULL);
}
intmain(intargc,char*argv[])
{
ExampleTaskrealTimeTask;
realTimeTask.StartTask();
return0;
}
和
#include"windows.h"
#include
classExampleTask
{
public:
voidstatictaskmain(LPVOIDparam);
};
voidExampleTask:
:
taskmain(LPVOIDparam)
{}
intmain(intargc,char*argv[])
{
_beginthread(ExampleTask:
:
taskmain,0,NULL);
return0;
}
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:
#include"windows.h"
#include
classExampleTask
{
public:
friendvoidtaskmain(LPVOIDparam);
voidStartTask();
};
voidtaskmain(LPVOIDparam)
{
ExampleTask*pTaskMain=(ExampleTask*)param;
//通过pTaskMain指针引用
}
voidExampleTask:
:
StartTask()
{
_beginthread(taskmain,0,this);
}
intmain(intargc,char*argv[])
{
ExampleTaskrealTimeTask;
realTimeTask.StartTask();
return0;
}
(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
u