VC++多线程编程.docx
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VC++多线程编程
VC++多线程编程
留个纪念,不错的总结。
十个例子清晰列举啦多线程编程的奥妙。
VC中多线程使用比较广泛而且实用,在网上看到的教程.感觉写的挺好.
一、问题的提出
编写一个耗时的单线程程序:
新建一个基于对话框的应用程序SingleThread,在主对话框IDD_SINGLETHREAD_DIALOG添加一个按钮,ID为IDC_SLEEP_SIX_SECOND,标题为
“延时6秒”,添加按钮的响应函数,代码如下:
voidCSingleThreadDlg:
:
OnSleepSixSecond()
{
Sleep(6000);//延时6秒
}
编译并运行应用程序,单击“延时6秒”按钮,你就会发现在这6秒期间程序就象“死机”一样,不在响应其它消息。
为了更好地处理这种
耗时的操作,我们有必要学习——多线程编程。
二、多线程概述
进程和线程都是操作系统的概念。
进程是应用程序的执行实例,每个进程是由私有的虚拟地址空间、代码、数据和其它各种系统资源组成
,进程在运行过程中创建的资源随着进程的终止而被销毁,所使用的系统资源在进程终止时被释放或关闭。
线程是进程内部的一个执行单元。
系统创建好进程后,实际上就启动执行了该进程的主执行线程,主执行线程以函数地址形式,比如说
main或WinMain函数,将程序的启动点提供给Windows系统。
主执行线程终止了,进程也就随之终止。
每一个进程至少有一个主执行线程,它无需由用户去主动创建,是由系统自动创建的。
用户根据需要在应用程序中创建其它线程,多个线
程并发地运行于同一个进程中。
一个进程中的所有线程都在该进程的虚拟地址空间中,共同使用这些虚拟地址空间、全局变量和系统资源,所
以线程间的通讯非常方便,多线程技术的应用也较为广泛。
多线程可以实现并行处理,避免了某项任务长时间占用CPU时间。
要说明的一点是,目前大多数的计算机都是单处理器(CPU)的,为了运
行所有这些线程,操作系统为每个独立线程安排一些CPU时间,操作系统以轮换方式向线程提供时间片,这就给人一种假象,好象这些线程都在
同时运行。
由此可见,如果两个非常活跃的线程为了抢夺对CPU的控制权,在线程切换时会消耗很多的CPU资源,反而会降低系统的性能。
这一
点在多线程编程时应该注意。
Win32SDK函数支持进行多线程的程序设计,并提供了操作系统原理中的各种同步、互斥和临界区等操作。
VisualC++
6.0中,使用MFC类库也实现了多线程的程序设计,使得多线程编程更加方便。
三、Win32API对多线程编程的支持
Win32提供了一系列的API函数来完成线程的创建、挂起、恢复、终结以及通信等工作。
下面将选取其中的一些重要函数进行说明。
1、HANDLECreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,
DWORDdwStackSize,
LPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress,
LPVOIDlpParameter,
DWORDdwCreationFlags,
LPDWORDlpThreadId);
该函数在其调用进程的进程空间里创建一个新的线程,并返回已建线程的句柄,其中各参数说明如下:
lpThreadAttributes:
指向一个SECURITY_ATTRIBUTES结构的指针,该结构决定了线程的安全属性,一般置为NULL;
dwStackSize:
指定了线程的堆栈深度,一般都设置为0;
lpStartAddress:
表示新线程开始执行时代码所在函数的地址,即线程的起始地址。
一般情况为(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
ThreadFunc
是线程函数名;
lpParameter:
指定了线程执行时传送给线程的32位参数,即线程函数的参数;
dwCreationFlags:
控制线程创建的附加标志,可以取两种值。
如果该参数为0,线程在被创建后就会立即开始执行;如果该参数为
CREATE_SUSPENDED,则系统产生线程后,该线程处于挂起状态,并不马上执行,直至函数ResumeThread被调用;
lpThreadId:
该参数返回所创建线程的ID;
如果创建成功则返回线程的句柄,否则返回NULL。
2、DWORDSuspendThread(HANDLEhThread);
该函数用于挂起指定的线程,如果函数执行成功,则线程的执行被终止。
3、DWORDResumeThread(HANDLEhThread);
该函数用于结束线程的挂起状态,执行线程。
4、VOIDExitThread(DWORDdwExitCode);
该函数用于线程终结自身的执行,主要在线程的执行函数中被调用。
其中参数dwExitCode用来设置线程的退出码。
5、BOOL
TerminateThread(HANDLEhThread,DWORDdwExitCode);
一般情况下,线程运行结束之后,线程函数正常返回,但是应用程序可以调用TerminateThread强行终止某一线程的执行。
各参数含义如下
:
hThread:
将被终结的线程的句柄;
dwExitCode:
用于指定线程的退出码。
使用TerminateThread()终止某个线程的执行是不安全的,可能会引起系统不稳定;虽然该函数立即终止线程的执行,但并不释放线程所占
用的资源。
因此,一般不建议使用该函数。
6、BOOLPostThreadMessage(DWORDidThread,
UINTMsg,
WPARAMwParam,
LPARAMlParam);
该函数将一条消息放入到指定线程的消息队列中,并且不等到消息被该线程处理时便返回。
idThread:
将接收消息的线程的ID;
Msg:
指定用来发送的消息;
wParam:
同消息有关的字参数;
lParam:
同消息有关的长参数;
调用该函数时,如果即将接收消息的线程没有创建消息循环,则该函数执行失败。
四、Win32API多线程编程例程
例程1MultiThread1
建立一个基于对话框的工程MultiThread1,在对话框IDD_MULTITHREAD1_DIALOG中加入两个按钮和一个编辑框,两个按钮的ID分别是IDC_START
,IDC_STOP
,标题分别为“启动”,“停止”,IDC_STOP的属性选中Disabled;编辑框的ID为IDC_TIME,属性选中Read-only;
在MultiThread1Dlg.h文件中添加线程函数声明:
voidThreadFunc();
注意,线程函数的声明应在类CMultiThread1Dlg的外部。
在类CMultiThread1Dlg内部添加protected型变量:
HANDLE
hThread;
DWORDThreadID;
分别代表线程的句柄和ID。
在MultiThread1Dlg.cpp文件中添加全局变量m_bRun:
volatileBOOLm_bRun;
m_bRun代表线程是否正在运行。
你要留意到全局变量m_bRun是使用volatile修饰符的,volatile
修饰符的作用是告诉编译器无需对该变量作任何的优化,即无需将它放到一个寄存器中,并且该值可被外部改变。
对于多线程引用的全局变量
来说,volatile
是一个非常重要的修饰符。
编写线程函数:
voidThreadFunc()
{
CTimetime;
CStringstrTime;
m_bRun=TRUE;
while(m_bRun)
{
time=CTime:
:
GetCurrentTime();
strTime=time.Format("%H:
%M:
%S");
:
:
SetDlgItemText(AfxGetMainWnd()->m_hWnd,IDC_TIME,strTime);
Sleep(1000);
}
}
该线程函数没有参数,也不返回函数值。
只要m_bRun为TRUE,线程一直运行。
双击IDC_START按钮,完成该按钮的消息函数:
voidCMultiThread1Dlg:
:
OnStart()
{
//TODO:
Addyourcontrolnotificationhandlercodehere
hThread=CreateThread(NULL,
0,
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
NULL,
0,
&ThreadID);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(TRUE);
}
双击IDC_STOP按钮,完成该按钮的消息函数:
voidCMultiThread1Dlg:
:
OnStop()
{
//TODO:
Addyourcontrolnotificationhandlercodehere
m_bRun=FALSE;
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(FALSE);
}
编译并运行该例程,体会使用Win32API编写的多线程。
例程2MultiThread2
该线程演示了如何传送一个一个整型的参数到一个线程中,以及如何等待一个线程完成处理。
建立一个基于对话框的工程MultiThread2,在对话框IDD_MULTITHREAD2_DIALOG中加入一个编辑框和一个按钮,ID分别是IDC_COUNT,IDC_START
,按钮控件的标题为“开始”;
在MultiThread2Dlg.h文件中添加线程函数声明:
voidThreadFunc(intinteger);
注意,线程函数的声明应在类CMultiThread2Dlg的外部。
在类CMultiThread2Dlg内部添加protected型变量:
HANDLEhThread;
DWORDThreadID;
分别代表线程的句柄和ID。
打开ClassWizard,为编辑框IDC_COUNT添加int型变量m_nCount。
在MultiThread2Dlg.cpp文件中添加:
void
ThreadFunc(intinteger)
{
inti;
for(i=0;i{
Beep(200,50);
Sleep(1000);
}
}
双击IDC_START按钮,完成该按钮的消息函数:
voidCMultiThread2Dlg:
:
OnStart()
{
UpdateData(TRUE);
intinteger=m_nCount;
hThread=CreateThread(NULL,
0,
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
(VOID*)integer,
0,
&ThreadID);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
}
顺便说一下WaitForSingleObject函数,其函数原型为:
DWORDWaitForSingleObject(HANDLEhHandle,DWORD
dwMilliseconds);
hHandle为要监视的对象(一般为同步对象,也可以是线程)的句柄;
dwMilliseconds为hHandle对象所设置的超时值,单位为毫秒;
当在某一线程中调用该函数时,线程暂时挂起,系统监视hHandle所指向的对象的状态。
如果在挂起的dwMilliseconds毫秒内,线程所等待
的对象变为有信号状态,则该函数立即返回;如果超时时间已经到达dwMilliseconds毫秒,但hHandle所指向的对象还没有变成有信号状态,函
数照样返回。
参数dwMilliseconds有两个具有特殊意义的值:
0和INFINITE。
若为0,则该函数立即返回;若为INFINITE,则线程一直被挂起,
直到hHandle所指向的对象变为有信号状态时为止。
本例程调用该函数的作用是按下IDC_START按钮后,一直等到线程返回,再恢复IDC_START按钮正常状态。
编译运行该例程并细心体会。
例程3MultiThread3
传送一个结构体给一个线程函数也是可能的,可以通过传送一个指向结构体的指针参数来完成。
先定义一个结构体:
typedefstruct
{
intfirstArgu,
longsecondArgu,
…
}myType,*pMyType;
创建线程时CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyType,…);
在threadFunc函数内部,可以使用“强制转换”:
intintValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu;
longlongValue=((pMyType)lpvoid)->seconddArgu;
……
例程3MultiThread3将演示如何传送一个指向结构体的指针参数。
建立一个基于对话框的工程MultiThread3,在对话框IDD_MULTITHREAD3_DIALOG中加入一个编辑框IDC_MILLISECOND,一个按钮IDC_START,标题
为“开始”
,一个进度条IDC_PROGRESS1;
打开ClassWizard,为编辑框IDC_MILLISECOND添加int型变量m_nMilliSecond,为进度条IDC_PROGRESS1添加CProgressCtrl型变量
m_ctrlProgress;
在MultiThread3Dlg.h文件中添加一个结构的定义:
structthreadInfo
{
UINTnMilliSecond;
CProgressCtrl*pctrlProgress;
};
线程函数的声明:
UINTThreadFunc(LPVOIDlpParam);
注意,二者应在类CMultiThread3Dlg的外部。
在类CMultiThread3Dlg内部添加protected型变量:
HANDLEhThread;
DWORDThreadID;
分别代表线程的句柄和ID。
在MultiThread3Dlg.cpp文件中进行如下操作:
定义公共变量threadInfoInfo;
双击按钮IDC_START,添加相应消息处理函数:
voidCMultiThread3Dlg:
:
OnStart()
{
//TODO:
Addyourcontrolnotificationhandlercodehere
UpdateData(TRUE);
Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;
hThread=CreateThread(NULL,
0,
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
&Info,
0,
&ThreadID);
}
在函数BOOLCMultiThread3Dlg:
:
OnInitDialog()中添加语句:
{
……
//TODO:
Addextrainitializationhere
m_ctrlProgress.SetRange(0,99);
m_nMilliSecond=10;
UpdateData(FALSE);
returnTRUE;//returnTRUEunlessyousetthefocustoacontrol
}
添加线程处理函数:
UINTThreadFunc(LPVOIDlpParam){
threadInfo*pInfo=(threadInfo*)lpParam;
for(inti=0;i<100;i++)
{
intnTemp=pInfo->nMilliSecond;
pInfo->pctrlProgress->SetPos(i);
Sleep(nTemp);
}
return0;
}
顺便补充一点,如果你在voidCMultiThread3Dlg:
:
OnStart()函数中添加语句,编译运行你就会发现进度条不进行刷新,主线程也停止了反应。
什么原因呢?
这是因为WaitForSingleObject函数等待子线程
(ThreadFunc)结束时,导致了线程死锁。
因为WaitForSingleObject函数会将主线程挂起(任何消息都得不到处理),而子线程ThreadFunc正
在设置进度条,一直在等待主线程将刷新消息处理完毕返回才会检测通知事件。
这样两个线程都在互相等待,死锁发生了,编程时应注意避免
。
例程4MultiThread4
该例程测试在Windows下最多可创建线程的数目。
建立一个基于对话框的工程MultiThread4,在对话框IDD_MULTITHREAD4_DIALOG中加入一个按钮IDC_TEST和一个编辑框IDC_COUNT,按钮标题为
“测试”
,编辑框属性选中Read-only;
在MultiThread4Dlg.cpp文件中进行如下操作:
添加公共变量volatileBOOLm_bRunFlag=TRUE;
该变量表示是否还能继续创建线程。
添加线程函数:
DWORDWINAPIthreadFunc(LPVOIDthreadNum)
{
while(m_bRunFlag)
{
Sleep(3000);
}
return0;
}
只要m_bRunFlag变量为TRUE,线程一直运行。
双击按钮IDC_TEST,添加其响应消息函数:
voidCMultiThread4Dlg:
:
OnTest()
{
DWORDthreadID;
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(FALSE);
longnCount=0;
while(m_bRunFlag)
{
if(CreateThread(NULL,0,threadFunc,NULL,0,&threadID)==NULL)
{
m_bRunFlag=FALSE;
break;
}
else
{
nCount++;
}
}
//不断创建线程,直到再不能创建为止
m_nCount=nCount;
UpdateData(FALSE);
Sleep(5000);
//延时5秒,等待所有创建的线程结束
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(TRUE);
m_bRunFlag=TRUE;
}
五、MFC对多线程编程的支持
MFC中有两类线程,分别称之为工作者线程和用户界面线程。
二者的主要区别在于工作者线程没有消息循环,而用户界面线程有自己的消息
队列和消息循环。
工作者线程没有消息机制,通常用来执行后台计算和维护任务,如冗长的计算过程,打印机的后台打印等。
用户界面线程一般用于处理独
立于其他线程执行之外的用户输入,响应用户及系统所产生的事件和消息等。
但对于Win32的API编程而言,这两种线程是没有区别的,它们都
只需线程的启动地址即可启动线程来执行任务。
在MFC中,一般用全局函数AfxBeginThread()来创建并初始化一个线程的运行,该函数有两种重载形式,分别用于创建工作者线程和用户界
面线程。
两种重载函数原型和参数分别说明如下:
(1)CWinThread*AfxBeginThread(AFX_THREADPROCpfnThreadProc,
LPVOIDpParam,
nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
UINTnStackSize=0,
DWORDdwCreateFlags=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttrs=NULL);
PfnThreadProc:
指向工作者线程的执行函数的指针,线程函数原型必须声明如下:
UINTExecutingFunction(LPVOID
pParam);
请注意,ExecutingFunction()应返回一个UINT类型的值,用以指明该函数结束的原因。
一般情况下,返回0表明执行成功。
pParam:
传递给线程函数的一个32位参数,执行函数将用某种方式解释该值。
它可以是数值,或是指向一个结构的指针,甚至可以被忽略;
nPriority:
线程的优先级。
如果为0,则线程与其父线程具有相同的优先级;
nStackSize:
线程为自己分配堆栈的大小,其单位为字节。
如果nStackSize被设为0,则线程的堆栈被设置成与父线程堆栈相同大小;
dwCreateFlags:
如果为0,则线程在创建后立刻开始执行。
如果为CREATE_SUSPEND,则线程在创建后立刻被挂起;
lpSecurityAttrs:
线程的安全属性指针,一般为NULL;
(2)CWinThread*AfxBeginThread(CRuntimeClass*pThreadClass,
intnPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
UINTnStackSize=0,
DWORDdwCreateFlags=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttrs=NULL);
pThreadClass是指向CWinThread
的一个导出类的运行时类对象的指针,该导出类定义了被创建的用户界面线程的启动、退出等;其它参数的意义同形式1。
使用函数的这个原型
生成的线程也有消息机制,在以后的例子中我们将发现同主线程的机制几乎一样。
下面我们对CWinThread类的数据成员及常用函数进行简要说明。
m_hThread:
当前线程的句柄;
m_nThreadID:
当前线程的ID;
m_pMainWnd:
指向应用程序主窗口的指针
BOOLCWinThread:
:
CreateThread(DWORDdwCreateFlags=0,
UINTnStackSize=0,
LPSECURITY