C++(C)多線程編程之一

1、多線程編程之問題提出一、問題的提出編寫一個耗時的單線程程序：新建一個基于對話框的應(yīng)用程序SingleThread,在主對話框IDD_SINGLETHREAD_DIALOG添加一個按鈕，ID為IDC_SLEEP_SIX_SECOND,標題為延時6秒”添加按鈕的響應(yīng)函數(shù)，代碼如下：voidCSingleThreadDlg:OnSleepSixSecond()Sleep(6000);/延時6秒編譯并運行應(yīng)用程序，單擊“延時6秒”按鈕，你就會發(fā)現(xiàn)在這6秒期間程序就象“死機”一樣，不在響應(yīng)其它消息。為了更好地處理這種耗時的操作，我們有必要學(xué)習(xí)多線程編程。二、多線程概述進程和線程都是操作系統(tǒng)的概念。進程是

2、應(yīng)用程序的執(zhí)行實例，每個進程是由私有的虛擬地址空間、代碼、數(shù)據(jù)和其它各種系統(tǒng)資源組成，進程在運行過程中創(chuàng)建的資源隨著進程的終止而被銷毀，所使用的系統(tǒng)資源在進程終止時被釋放或關(guān)閉。線程是進程內(nèi)部的一個執(zhí)行單元。系統(tǒng)創(chuàng)建好進程后，實際上就啟動執(zhí)行了該進程的主執(zhí)行線程，主執(zhí)行線程以函數(shù)地址形式，比如說main或WinMain函數(shù)，將程序的啟動點提供給Windows系統(tǒng)。主執(zhí)行線程終止了，進程也就隨之終止。每一個進程至少有一個主執(zhí)行線程，它無需由用戶去主動創(chuàng)建，是由系統(tǒng)自動創(chuàng)建的。用戶根據(jù)需要在應(yīng)用程序中創(chuàng)建其它線程，多個線程并發(fā)地運行于同一個進程中。一個進程中的所有線程都在該進程的虛擬地址空間中，共

3、同使用這些虛擬地址空間、全局變量和系統(tǒng)資源，所以線程間的通訊非常方便，多線程技術(shù)的應(yīng)用也較為廣泛。多線程可以實現(xiàn)并行處理，避免了某項任務(wù)長時間占用CPU時間。要說明的一點是，目前大多數(shù)的計算機都是單處理器(CPU)的，為了運行所有這些線程，操作系統(tǒng)為每個獨立線程安排一些CPU時間，操作系統(tǒng)以輪換方式向線程提供時間片，這就給人一種假象，好象這些線程都在同時運行。由此可見，如果兩個非?；钴S的線程為了搶奪對CPU的控制權(quán)，在線程切換時會消耗很多的CPU資源，反而會降低系統(tǒng)的性能。這一點在多線程編程時應(yīng)該注意。Win32SDK函數(shù)支持進行多線程的程序設(shè)計，并提供了操作系統(tǒng)原理中的各種同步、互斥和臨界區(qū)

4、等操作。VisualC+6.0中，使用MFC類庫也實現(xiàn)了多線程的程序設(shè)計，使得多線程編程更加方便。三、Win32API對多線程編程的支持Win32提供了一系列的API函數(shù)來完成線程的創(chuàng)建、掛起、恢復(fù)、終結(jié)以及通信等工作。下面將選取其中的一些重要函數(shù)進行說明。1.1、HANDLECreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,DWORDdwStackSize,LPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress,LPVOIDlpParameter,DWORDdwCreationFlags,LPDWORDlpThread

5、Id);該函數(shù)在其調(diào)用進程的進程空間里創(chuàng)建一個新的線程，并返回已建線程的句柄，其中各參數(shù)說明如下：lpThreadAttributes：指向一個SECURITY_ATTRIBUTES結(jié)構(gòu)的指針，該結(jié)構(gòu)決定了線程的安全屬性，一般置為NULL；dwStackSize：指定了線程的堆棧深度，一般都設(shè)置為0；lpStartAddress：表示新線程開始執(zhí)行時代碼所在函數(shù)的地址，即線程的起始地址。一般情況為(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc，ThreadFunc是線程函數(shù)名；IpParameter:指定了線程執(zhí)行時傳送給線程的32位參數(shù)，即線程函數(shù)的參數(shù)；dwCreat

6、ionFlags:控制線程創(chuàng)建的附加標志，可以取兩種值。如果該參數(shù)為0,線程在被創(chuàng)建后就會立即開始執(zhí)行；如果該參數(shù)為CREATE_SUSPENDED,則系統(tǒng)產(chǎn)生線程后，該線程處于掛起狀態(tài)，并不馬上執(zhí)行，直至函數(shù)ResumeThread被調(diào)用；lpThreadld:該參數(shù)返回所創(chuàng)建線程的ID；如果創(chuàng)建成功則返回線程的句柄，否則返回NULL。1.2、DWORDSuspendThread(HANDLEhThread);該函數(shù)用于掛起指定的線程，如果函數(shù)執(zhí)行成功，則線程的執(zhí)行被終止。1.3、DWORDResumeThread(HANDLEhThread);該函數(shù)用于結(jié)束線程的掛起狀態(tài)，執(zhí)行線程。1.4

7、、VOIDExitThread(DWORDdwExitCode);該函數(shù)用于線程終結(jié)自身的執(zhí)行，主要在線程的執(zhí)行函數(shù)中被調(diào)用。其中參數(shù)dwExitCode用來設(shè)置線程的退出碼。1.5、BOOLTerminateThread(HANDLEhThread,DWORDdwExitCode);一般情況下，線程運行結(jié)束之后，線程函數(shù)正常返回，但是應(yīng)用程序可以調(diào)用TerminateThread強行終止某一線程的執(zhí)行。各參數(shù)含義如下:hThread：將被終結(jié)的線程的句柄；dwExitCode：用于指定線程的退出碼。使用TerminateThread()終止某個線程的執(zhí)行是不安全的，可能會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定；雖然

8、該函數(shù)立即終止線程的執(zhí)行，但并不釋放線程所占用的資源。因此，一般不建議使用該函數(shù)。1.6、BOOLPostThreadMessage(DWORDidThread,UINTMsg,WPARAMwParam,LPARAMlParam);該函數(shù)將一條消息放入到指定線程的消息隊列中，并且不等到消息被該線程處理時便返回。idThread：將接收消息的線程的ID；Msg:指定用來發(fā)送的消息；wParam：同消息有關(guān)的字參數(shù)；lParam：同消息有關(guān)的長參數(shù)；調(diào)用該函數(shù)時，如果即將接收消息的線程沒有創(chuàng)建消息循環(huán)，則該函數(shù)執(zhí)行失敗。四、Win32API多線程編程例程例程1MultiThread1建立一個基于對

9、話框的工程MultiThread1，在對話框IDD_MULTITHREAD1_DIALOG中加入兩個按鈕和一個編輯框，兩個按鈕的ID分別是IDC_START，IDC_STOP，標題分別為啟動”停止，IDC_STOP的屬性選中Disabled；編輯框的ID為IDC_TIME，屬性選中Read-only；在MultiThread1Dlg.h文件中添加線程函數(shù)聲明：voidThreadFunc();注意，線程函數(shù)的聲明應(yīng)在類CMultiThreadIDlg的外部。在類CMultiThreadIDlg內(nèi)部添加protected型變量:HANDLEhThread;DWORDThreadID;分別代表線程

10、的句柄和ID。在MultiThread1Dlg.cpp文件中添加全局變量m_bRun：volatileBOOLm_bRun;m_bRun代表線程是否正在運行。你要留意到全局變量m_bRun是使用volatile修飾符的，volatile修飾符的作用是告訴編譯器無需對該變量作任何的優(yōu)化，即無需將它放到一個寄存器中，并且該值可被外部改變。對于多線程引用的全局變量來說，volatile是一個非常重要的修飾符。編寫線程函數(shù)：01.voidThreadFunc()02.03.CTimetime;04.CStringstrTime;05.m_bRun=TRUE;06.while(m_bRun)07.08.

11、time=CTime:GetCurrentTime();09.strTime=time.Format(%H:%M:%S);:SetDlgItemText(AfxGetMainWnd()-m_hWnd,IDC_TIME,strTime);Sleep(1000);該線程函數(shù)沒有參數(shù)，也不返回函數(shù)值。只要m_bRun為TRUE，線程一直運行。雙擊IDC_START按鈕，完成該按鈕的消息函數(shù)：01.voidCMultiThread1Dlg:OnStart()02.03./TODO:Addyourcontrolnotificationhandlercodehere04.hThread=CreateThr

12、ead(NULL,05.0,06.(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,07.NULL,08.0,09.&ThreadID);GetDlgItem(IDC_START)-EnableWindow(FALSE);GetDlgItem(IDC_STOP)-EnableWindow(TRUE);12.13.雙擊IDC_STOP按鈕，完成該按鈕的消息函數(shù)：voidCMultiThread1Dlg:OnStop()/TODO:Addyourcontrolnotificationhandlercodeherem_bRun=FALSE;GetDlgItem(IDC_START

13、)-EnableWindow(TRUE);GetDlgItem(IDC_STOP)-EnableWindow(FALSE);編譯并運行該例程，體會使用Win32API編寫的多線程。例程2MultiThread2該線程演示了如何傳送一個一個整型的參數(shù)到一個線程中，以及如何等待一個線程完成處理。建立一個基于對話框的工程MultiThread2,在對話框IDD_MULTITHREAD2_DIAL0G中加入一個編輯框和一個按鈕,ID分別是IDC_COUNT，IDC_START，按鈕控件的標題為“開始”；在MultiThread2Dlg.h文件中添加線程函數(shù)聲明：voidThreadFunc(intin

14、teger);注意，線程函數(shù)的聲明應(yīng)在類CMultiThread2Dlg的外部。在類CMultiThread2Dlg內(nèi)部添加protected型變量:HANDLEhThread;DWORDThreadID;分別代表線程的句柄和ID。打開ClassWizard,為編輯框IDC_COUNT添加int型變量m_nCount。在MultiThread2Dlg.cpp文件中添加：01.voidThreadFunc(intinteger)02.03.inti;04.for(i=0;iEnableWindow(FALSE);WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);GetD

15、lgItem(IDC_START)-EnableWindow(TRUE);順便說一下WaitForSingleObject函數(shù)，其函數(shù)原型為：DWORDWaitForSingleObject(HANDLEhHandle,DWORDdwMilliseconds);hHandle為要監(jiān)視的對象(一般為同步對象，也可以是線程)的句柄；dwMilliseconds為hHandle對象所設(shè)置的超時值，單位為毫秒；當(dāng)在某一線程中調(diào)用該函數(shù)時，線程暫時掛起，系統(tǒng)監(jiān)視hHandle所指向的對象的狀態(tài)。如果在掛起的dwMilliseconds毫秒內(nèi)，線程所等待的對象變?yōu)橛行盘枲顟B(tài)，則該函數(shù)立即返回；如果超時時間

16、已經(jīng)到達dwMilliseconds毫秒，但hHandle所指向的對象還沒有變成有信號狀態(tài)，函數(shù)照樣返回。參數(shù)dwMilliseconds有兩個具有特殊意義的值：0和INFINITE。若為0,則該函數(shù)立即返回；若為INFINITE，貝I線程一直被掛起，直到hHandle所指向的對象變?yōu)橛行盘枲顟B(tài)時為止。本例程調(diào)用該函數(shù)的作用是按下IDC_START按鈕后，一直等到線程返回，再恢復(fù)IDC_START按鈕正常狀態(tài)。編譯運行該例程并細心體會例程3MultiThread3傳送一個結(jié)構(gòu)體給一個線程函數(shù)也是可能的，可以通過傳送一個指向結(jié)構(gòu)體的指針參數(shù)來完成。先定義一個結(jié)構(gòu)體：typedefstructin

17、tfirstArgu,longsecondArgu,6.myType,*pMyType;創(chuàng)建線程時1.CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyType,);在threadFunc函數(shù)內(nèi)部，可以使用“強制轉(zhuǎn)換”：1.intintValue=(pMyType)lpvoid)-firstArgu;2.longlongValue=(pMyType)lpvoid)-seconddArgu;3.例程3MultiThread3將演示如何傳送一個指向結(jié)構(gòu)體的指針參數(shù)。建立一個基于對話框的工程MultiThread3，在對話框IDD_MULTITHREAD3_DIALOG中加入一個編

18、輯框IDC_MILLISECOND,個按鈕IDC_START,標題為開始，一個進度條IDC_PR0GRESS1；打開Classwizard,為編輯框IDC_MILLISECOND添加int型變量m_nMilliSecond，為進度條IDC_PROGRESS1添加CProgressCtrl型變量m_ctrlProgress；在MultiThread3Dlg.h文件中添加一個結(jié)構(gòu)的定義：structthreadInfoUINTnMilliSecond;CProgressCtrl*pctrlProgress;線程函數(shù)的聲明：1.UINTThreadFunc(LPVOIDlpParam);注意，二者應(yīng)

19、在類CMultiThread3Dlg的外部。在類CMultiThread3Dlg內(nèi)部添加protected型變量:1.HANDLEhThread;DWORDThreadID;分別代表線程的句柄和ID。在MultiThread3Dlg.cpp文件中進行如下操作：定義公共變量threadInfoInfo；雙擊按鈕IDC_START，添加相應(yīng)消息處理函數(shù)：01.voidCMultiThread3Dlg:OnStart()02.03./TODO:Addyourcontrolnotificationhandlercodehere04.05.UpdateData(TRUE);06.Info.nMilliS

20、econd=m_nMilliSecond;07.Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;08.09.hThread=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,&Info,TOC o 1-5 h z0,&ThreadID);/*GetDlgItem(IDC_START)-EnableWindow(FALSE);WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);GetDlgItem(IDC_START)-EnableWindow(TRUE);*/在函數(shù)BOOLCMultiTh

21、read3Dlg:OnInitDialog()中添加語句：01.02.03.04./TODO:Addextrainitializationhere05.m_ctrlProgress.SetRange(0,99);06.m_nMilliSecond=10;07.UpdateData(FALSE);08.returnTRUE;/returnTRUEunlessyousetthefocustoacontrol09.添加線程處理函數(shù)：UINTThreadFunc(LPVOIDIpParam)01.02.threadInfo*pInfo=(threadInfo*)IpParam;03.for(inti=

22、0;inMiIIiSecond;06.07.pInfo-pctrIProgress-SetPos(i);08.09.SIeep(nTemp);return0;順便補充一點，如果你在voidCMuItiThread3DIg:OnStart()函數(shù)中添加/*/語句，編譯運行你就會發(fā)現(xiàn)進度條不進行刷新，主線程也停止了反應(yīng)。什么原因呢？這是因為WaitForSingleObject函數(shù)等待子線程(ThreadFunc)結(jié)束時，導(dǎo)致了線程死鎖。因為WaitForSingIeObject函數(shù)會將主線程掛起(任何消息都得不到處理)，而子線程ThreadFunc正在設(shè)置進度條，一直在等待主線程將刷新消息處理完畢返回才會檢測通知事件。這樣兩個線程都在互相等待，死鎖發(fā)生了，編程時應(yīng)注意避免。例程4MuItiThread4該