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。