在Windows下创建进程和线程的API.docx
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在Windows下创建进程和线程的API
利用API在Windows下创建进程和线程
前言:
谈到在Windows创建线程的例子，在网上的很多的参考都是基于MFC的。
其实，就操作系统实验这个前提而言，大可不必去碰那个大型的MFC的框架。
在Windows命令控制台下可创建进程及线程，做些简单的进程及线程的测试程序。
1、实验准备:
要实验的Windows下的多线程实验，应做如下准备:
a）在新建中选”Win32ConsoleApplication”的Anemptyproject
b）选”工程”的”设置”选项，在”设置”中选择“C/C++”标签，在”ProjectOption”中，将”MLd”参数改成“MTd”（如图1）。
图1选项
以上两步对实验成功至关重要，否则，即是代码无误，在连接时同样会出现问题。
2、Windows下进程的创建:
Windows的进程和线程模型被描述成”多进程，基于单进程的多线程”。
在创建一个线程时，Windows会做大量的工作---创建一个新的地址空间，为进程分配资源以及创建一个基线程。
CreateProcess函数的原型如下:
CreateProcess（
LPCTSTRlpApplicationName，
//pointertonameofexecutablemoudle
LPTSTRcmdLine，
//pointertocommandlinestring
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpProcessAttributes，
//pointertoprocesssecurityattributes
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes，
//pointertothereadsecurityattributes
BOOLbInheritHandle，
//handleinheritanceflag
DWORDdwCreationFlag，//variouscreationflags
LPVOIDlpEnviroment，//Enviromentvariable
LPCTSTRlpCurrentDirectory，//Child'scurrentdirectory
LPSTARTUPINFOlpStartupInfo，//pointertoStartupInfo
LPPROCESS_INFORMATIONlpProcessInformation
//pointertoPROCESS_INFORMATION
）
虽然有很多参数，不过在现阶段的实验级别，大多数参数只要用默认值即可。
下面要做的关于Windows使用进程的实验，在Linux系统下，可以使用类似:
execve（char*cmdName，char*cmdArgu）的语句从一个程序中去执行其它的程序。
而如果在Windows下，当使用CreateProcess去执行相应的功能时，只要去改变cmdLine中的容即可，其它的参数使用默认值，具体见代码1:
代码1执行的功能是从命令行中启动这个名叫的launch的测试程序，在launch后面应加上保存有需要打开程序路径的文件名:
如在命令行中键入:
>launchset.txt
而set.txt中的容为:
C:
\\WINDOWS\\SYSTEM32\\CALC.EXE
C:
\\WINDOWS\\SYSTEM32\\NOTEPAD.EXENEW.TXT
C:
\\WINDOWS\\SYSTEM32\\CHARMAP.EXE
路径的前半部分为”C:
\\WINDOWS\\”，这当然要视你的Windows系统的类型以及系统盘的存放位置而定。
如果是NT或2000的机器，则应使用WINNT.
/*测试程序1:
示例如使用进程的launch程序（启动程序），通过在命令行中加载相应的命令文件，去按照命令文件中指定的程序路径打开相应的程序去执行*/
#include
#include
#include
#defineMAX_LINE_LEN80
intmain（intargc,char*argv[]）
{
//localvariables
FILE*fid;
charcmdLine[MAX_LINE_LEN];
//CreateProcessparameters
LPSECURITY_ATTRIBUTESprocessA=NULL;//Default
LPSECURITY_ATTRIBUTESthreadA=NULL;//Default
BOOLshareRights=TRUE;//Default
DWORDcreationMask=CREATE_NEW_CONSOLE;//Windowperprocess.
LPVOIDenviroment=NULL;//Default
LPSTRcurDir=NULL;//Default
STARTUPINFOstartInfo;//Result
PROCESS_INFORMATIONprocInfo;//Result
//1.Readthecommandlineparameters
/*
if（argc!
=2）
{
fprintf（stderr,"Usage:
lanch\n"）;
exit（0）;
}
*/
//2.Openafilethatcontainasetofcommands
fid=fopen（"set.txt","r"）;//fid=fopen（argv[1],"r"）
//3.Foreverycommandinthelaunchfile
while（fgets（cmdLine,MAX_LINE_LEN,fid）!
=NULL）
{
//Readacommandfromthefile
if（cmdLine[strlen（cmdLine）-1]=='\n'）
cmdLine[strlen（cmdLine）-1]='\0';//RemoveNEWLINE
//Createanewprocesstoexecutethecommand
ZeroMemory（&startInfo,sizeof（startInfo））;
startInfo.cb=sizeof（startInfo）;
if（!
CreateProcess（
NULL,//Filenameofexecutable
cmdLine,//commandline
processA,//Processinheritedsecurity
threadA,//Threadinheritedsecurity
shareRights,//Rightspropagation
creationMask,//variouscreationflags
enviroment,//Enviromentvariable
curDir,//Child'scurrentdirectory
&startInfo,
&procInfo
）
）
{
fprintf（stderr,"CreatProcessfailedonerror%d\n",GetLastError（））;
ExitProcess（0）;
}
}
//Terminateafterallcommandshavefinished.
return0;
}
通过上面这段极其简洁的代码，完成了看似有些难度的任务，让我们充分感受到采用一些高级的编程手段所带来的便捷与高效.
3、Windows线程的创建及实验:
3.1使用CreateThread在Windows下创建线程:
在Windows中创建线程可以调用两个函数_beginthreadex和CreateThread两个函数，这里只介绍后者。
CreateThread函数（在主线程基础上创造新的线程）原型:
HANDLECreateThread
（LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes，//pointertothreadsecurityattributes
DWORDdwStackSize，//initialthreadstacksize，inbytes
LPSECURITY_START_ROUTINElpStartAddress，//pointertothreadfunction
LPVOIDlpParameter，//argumentfornewthread
DWORDdwCreationFlags，//creationflags
LPDWORDlpThreadId//pointertoreturnedthreadidentifier
）
其中，在本实验阶段比较重要的参数是第三和第四个:
a）第三个参数是一个指向函数的指针，所以应传入的参数应为函数的地址，如&Func的形式.而这个传入的参数，则必须被声明成为:
DWORDWINAPIthreadFunc（LPVOIDthreadArgu）;
的形式.这个函数也就是要执行线程任务的那个函数体实体.这里应注意，传入应使用Func而非&Func。
如：
CreateThread（NULL，0，Func，…）
具体原因：
我目前认为是系函数前部使用WINAPI所致。
b）第四个参数应是执行线程任务的函数体实体所需要的参数，即上面所举例的函数threadFunc的参数threadArgu，这在WINDOWS中被定义成一个LPVOID的类型，目前我认为，可以把它在功能上看成和void*类似。
参考:
LPVOID的原型:
typedefvoidfar*LPVOID;
所以，当你有自己需要的类型的参数传入时，可以用
typedefstruct
{
intfirstArgu，
longsecArgu，
…
}myType，*pMyType;
将你想要传入的参数装入一个结构体中。
在传入点，使用类似:
pMyTypepMyTpeyArgu;
…
CreateThread（NULL，0，threadFunc，pMyTypeArgu，…）;
…
在函数threadFunc部的接收点，可以使用“强行转换”，如:
intintValue=（（pMyType）lpvoid）->firstArgu;
longlongValue=（（pMyType）lpvoid）->secArgu;
……
3.2线程实验1---创建N个随机线程，所有线程的执行时间均为T秒，观察每个线程的运行状况:
为了使线程的运行趋于随机化，应先使用:
srand（（unsignedint）time（NULL））;
在每个线程的运行中，每个线程的睡眠时间为:
sleepTime=1000+30*（int）eRandom（50+tNo）;
Sleep（sleepTime）;
这样，可以使进程的运行趋于随机化.
/*测试程序2：
创建N个随机线程的随机实验.
命令行输入参数:
testthreadNorunSecs
*/
#include
#include
#include
#include
#include
#defineN5
#defineTypefloat
staticintrunFlag=TRUE;
DWORDWINAPIthreadWork（LPVOIDthreadNo）;
intparseArgToInt（char*inNumChar）;
TypeeRandom（intupLimit）;
typedefstruct
{
intdata;
}INTEGER;
voidmain（intargc，char*argv[]）
{
unsignedintrunTime;
inti;
intthreadNum;
//intN;
SYSTEMTIMEnow;
WORDstopTimeMinute，stopTimeSecond;
DWORDtargetThreadID;
//Getcommandlineargument，N
if（argc!
=3）
{
printf（"pleaseenter:
NThread\n"）;
return;
}
threadNum=parseArgToInt（argv[1]）;
runTime=parseArgToInt（argv[2]）;
//Getthetimethethreadsshouldrun，runtime
//Calculatetimetohalt
//runTime=60;/*inseconds.*/
GetSystemTime（&now）;
printf（"mthread:
Suitestartingatysystemtime%d，%d，%d\n"，now.wHour，now.wMinute，now.wSecond）;
stopTimeSecond=（now.wSecond+（WORD）runTime）%60;
stopTimeMinute=now.wMinute+（now.wSecond+（WORD）runTime）/60;
//FOR1TON
INTEGER*tmpInt;
for（i=0;i {
//CREATEANEWTHREADTOEXECUTESIMULATEDWORK;
//threadWork（i）;
tmpInt=（INTEGER*）malloc（sizeof（INTEGER））;
tmpInt->data=i;
CreateThread（NULL，0，threadWork，tmpInt，0，&targetThreadID）;
Sleep（100）;//Letnewlycreatedthreadrun
}
//Cyclewhilechildrenwork...
while（runFlag）
{
GetSystemTime（&now）;
if（（now.wMinute>=stopTimeMinute）&&（now.wSecond>=stopTimeSecond））
runFlag=FALSE;
Sleep（1000）;
}
Sleep（5000）;
printf（"Programendssuccessfully\n"）;
}
DWORDWINAPIthreadWork（LPVOIDthreadNo）
{
//localvariables
doubley;
constdoublex=3.14159;
constdoublee=2.7183;
inti;
constintnapTime=1000;//inmilliseconds
constintbusyTime=400;
inttNo=（（INTEGER*）threadNo）->data;
intsleepTime;
DWORDresult=0;
/*randomasizetherandomnumseeds.*/
srand（（unsignedint）time（NULL））;
while（runFlag）
{
//Parameterizedprocessorburstphase
for（i=0;i y=pow（x，e）;
//Parameterizedsleepphase
sleepTime=1000+30*（int）eRandom（50+tNo）;
Sleep（sleepTime）;
printf（"IamthreadNo.%d，sleepsec:
%ds\n"，tNo，sleepTime）;
}
//Terminate
returnresult;
}
intparseArgToInt（char*inNumChar）
{
intequipData=0，i=0;
while（inNumChar[i]>='0'&&inNumChar[i]<='9'）
{
equipData=10*equipData+（inNumChar[i]-48）;
i++;
}
returnequipData;
}
TypeeRandom（intupLimit）
{
TypetmpData;
do
{
tmpData=（（Type）rand（）/（Type）32767）*（Type）100.0*（Type）upLimit;
}
while（tmpData>upLimit）;
returntmpData;
}
3.3线程实验2---Windows下可创建的线程的数目的测试:
这里使用的是让测试线程睡眠100秒，如果用的是让测试进程进入死循环的法，则会很快让系统僵掉。
/*测试程序3:
测试在Windows下最多可创建线程的数目.
*/
DWORDWINAPIthreadWork（LPVOIDthreadNo）
{
DWORDresult=0;
while（runFlag）
{
Sleep（100000）;
}
//Terminate
returnresult;
}
voidmain（intargc，char*argv[]）
{
intcount=0;
DWORDtargetThreadID;
while（runFlag）
{
if（CreateThread（NULL，0，threadWork，NULL，0，&targetThreadID）==NULL）
{
runFlag=false;
break;
}
else
count++;
printf（"%d"，count）;
}
Sleep（5000）;
printf（"maxthreadsnum:
%d\n"，count）;
printf（"Programendssuccessfully\n"）;
}
在WindowsXP下（赛扬800MHZ，256M存），在上述式下，测得可创建的最多的线程数目为2030个.
3.4线程实验3---最简单的一个临界资源的读者，写者程序.
这个程序要实现的是最简单的读者，写者程序，读者将1~10十个数字依次填入临界资源区gData，当且仅当gData被读者消费后，写者才可以写入下一个数.
/*测试程序4:
最简单的一个临界资源的读者，写者程序.
*/
DWORDWINAPIthreadReader（LPVOIDlpvoid）
{
intreader_Data;
intbusyTime=10000;
floattmp;
inti;
while（gRunFlag）
{
while（stateFlag==WRITER_FLAG）
for（i=0;i tmp=pow（2，10）;
reader_Data=gData;
printf（"readergetsdata:
%d\n"，gData）;
stateFlag=WRITER_FLAG;
}
printf（"readerends\n"）;
returnNULL;
}
DWORDWINAPIthreadWriter（LPVOIDlpvoid）
{
intupTime=（（INTEGER*）lpvoid）->mInt;
intbusyTime=10000;
floattmp;
inti;
while（gRunFlag）
{
while（stateFlag==READER_FLAG）
for（i=0;i tmp=pow（2，10）;
gData++;
printf（"writergetsdata:
%d\n"，gData）;
if（gData==upTime）
gRunFlag=false;
stateFlag=READER_FLAG;
}
printf（"writerends\n"）;
returnNULL;
}
/*Main中的调用*/
……
CreateThread（NULL，0，threadReader，tmpInt，0，&targetThreadID）;
CreateThread（NULL，0，threadWriter，tmpInt，0，&targetThreadID）;
……
3.5几点说明:
3.5.1主调用程序在结束时使用Sleep（5000）的意图在于:
使得由它所产生的子线程可以在主进程结束之前，完成如资源释放一类的工作。
3.5.2在随机线程产生测试程序中:
之所以采用在每个线程部用
srand（（unsignedint）time（NULL））;
去初始化每个线程，是为了使得所有的线程拥有自己的随机数种子，否则，如果是在主调用程序中去初始化随机数种子数，则所有的线程得到的随机数序列都是一样的，将无法产生随机效果。
4、应用及推广:
采用这种在Windows下利用控制台调用WindowsAPI进行操作系统实验的法，具有代码简洁，观察效果好与实现目标接近等优点。
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