一、問題的提出

編寫一個耗時(shí)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(biāo)題為“延時(shí)6秒”，添加按鈕的響應(yīng)函數(shù)，代碼如下：

void CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond(){ Sleep(6000); //延時(shí)6秒 }

　　編譯并運(yùn)行應(yīng)用程序，單擊“延時(shí)6秒”按鈕，你就會發(fā)現(xiàn)在這6秒期間程序就象“死機(jī)”一樣，不在響應(yīng)其它消息。為了更好地處理這種耗時(shí)的操作，我們有必要學(xué)習(xí)——多線程編程。

二、多線程概述

　　進(jìn)程和線程都是操作系統(tǒng)的概念。進(jìn)程是應(yīng)用程序的執(zhí)行實(shí)例，每個進(jìn)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(jìn)程在運(yùn)行過程中創(chuàng)建的資源隨著進(jìn)程的終止而被銷毀，所使用的系統(tǒng)資源在進(jìn)程終止時(shí)被釋放或關(guān)閉。
　　線程是進(jìn)程內(nèi)部的一個執(zhí)行單元。系統(tǒng)創(chuàng)建好進(jìn)程后，實(shí)際上就啟動執(zhí)行了該進(jìn)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(diǎn)提供給Windows系統(tǒng)。主執(zhí)行線程終止了，進(jìn)程也就隨之終止。
　　每一個進(jìn)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(yùn)行于同一個進(jìn)程中。一個進(jìn)程中的所有線程都在該進(jìn)程的虛擬地址空間中，共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(shí)現(xiàn)并行處理，避免了某項(xiàng)任務(wù)長時(shí)間占用CPU時(shí)間。要說明的一點(diǎn)是，目前大多數(shù)的計(jì)算機(jī)都是單處理器（CPU）的，為了運(yùn)行所有這些線程，操作系統(tǒng)為每個獨(dú)立線程安排一些CPU時(shí)間，操作系統(tǒng)以輪換方式向線程提供時(shí)間片，這就給人一種假象，好象這些線程都在同時(shí)運(yùn)行。由此可見，如果兩個非常活躍的線程為了搶奪對CPU的控制權(quán)，在線程切換時(shí)會消耗很多的CPU資源，反而會降低系統(tǒng)的性能。這一點(diǎn)在多線程編程時(shí)應(yīng)該注意。
　　Win32 SDK函數(shù)支持進(jìn)行多線程的程序設(shè)計(jì)，并提供了操作系統(tǒng)原理中的各種同步、互斥和臨界區(qū)等操作。Visual C++ 6.0中，使用MFC類庫也實(shí)現(xiàn)了多線程的程序設(shè)計(jì)，使得多線程編程更加方便。

三、Win32 API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(jìn)行說明。

1、HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize,LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId);

該函數(shù)在其調(diào)用進(jìn)程的進(jìn)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(shí)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；
• lpParameter：指定了線程執(zhí)行時(shí)傳送給線程的32位參數(shù)，即線程函數(shù)的參數(shù)；
• dwCreationFlags：控制線程創(chuàng)建的附加標(biāo)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；
• lpThreadId：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。

2、DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);

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。

3、DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);

該函數(shù)用于結(jié)束線程的掛起狀態(tài)，執(zhí)行線程。

4、VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);

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。

5、BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);

　　一般情況下，線程運(yùn)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(qiáng)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)。

6、BOOL PostThreadMessage(DWORD idThread,UINT Msg,WPARAM wParam,LPARAM lParam);

該函數(shù)將一條消息放入到指定線程的消息隊(duì)列中，并且不等到消息被該線程處理時(shí)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(shí)，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、Win32 API多線程編程例程

例程1 MultiThread1

建立一個基于對話框的工程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(biāo)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： DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID lpParameter); 注意，線程函數(shù)的聲明應(yīng)在類CMultiThread1Dlg的外部。 在類CMultiThread1Dlg內(nèi)部添加protected型變量： HANDLE hThread; DWORD ThreadID; 分別代表線程的句柄和ID。
　

在MultiThread1Dlg.cpp文件中添加全局變量m_bRun ： volatile BOOL m_bRun; m_bRun 代表線程是否正在運(yùn)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)： DWORD WINAPI ThreadProc( LPVOID lpParameter) {CTime time;CString strTime;m_bRun=TRUE;while(m_bRun){time=CTime::GetCurrentTime();strTime=time.Format("%H:%M:%S");::SetDlgItemText((HWND)(lpParameter),IDC_TIME,strTime);Sleep(1000);}return 0; } 只要m_bRun為TRUE，線程一直運(yùn)行。

雙擊IDC_START按鈕，完成該按鈕的消息函數(shù): void CMultiThread1Dlg::OnBnClickedStart() { HWND hDlg = this->GetSafeHwnd();hThread=CreateThread(NULL,0,??(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadProc,?hDlg,?0,?&ThreadID); GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE); GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(TRUE); } 雙擊IDC_STOP按鈕，完成該按鈕的消息函數(shù)：
void CMultiThread1Dlg::OnBnClickedStop()
{
m_bRun=FALSE;
?GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
?GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(FALSE);
}
編譯并運(yùn)行該例程，體會使用Win32 API編寫的多線程。

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例程2 MultiThread2

　　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_DIALOG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(biāo)題為“開始”；

在MultiThread2Dlg.h文件中添加線程函數(shù)聲明： DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter); 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: HANDLE hThread; DWORD ThreadID; 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： DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter) {for(int i=0; i < *(int*)lpParameter;i++){Beep(200,50);Sleep(1000);}return 0; } 雙擊IDC_START按鈕，完成該按鈕的消息函數(shù)：
void CMultiThread2Dlg::OnBnClickedStart()
{
UpdateData(TRUE);
?int integer=m_nCount;
?hThread = CreateThread(NULL,
??0,
??ThreadProc,
??(LPVOID)&integer,
??0,
??&ThreadID);
?GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
?WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
?GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
}

順便說一下WaitForSingleObject函數(shù)，其函數(shù)原型為： DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,DWORD dwMilliseconds);

• 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(shí)值，單位為毫秒；

　　當(dāng)在某一線程中調(diào)用該函數(shù)時(shí)，線程暫時(shí)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(shí)時(shí)間已經(jīng)到達(dá)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，則線程一直被掛起，直到hHandle所指向的對象變?yōu)橛行盘枲顟B(tài)時(shí)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(yùn)行該例程并細(xì)心體會。

例程3 MultiThread3

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：

typedef struct {int firstArgu, long secondArgu,… }myType,*pMyType;

創(chuàng)建線程時(shí)

CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyType,…);

在threadFunc函數(shù)內(nèi)部，可以使用“強(qiáng)制轉(zhuǎn)換”：

int intValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu; long longValue=((pMyType)lpvoid)->seconddArgu; ……

例程3 MultiThread3將演示如何傳送一個指向結(jié)構(gòu)體的指針參數(shù)。

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建立一個基于對話框的工程MultiThread3，在對話框IDD_MULTITHREAD3_DIALOG中加入一個編輯框IDC_MILLISECOND，一個按鈕IDC_START，標(biāo)題為“開始” ，一個進(jìn)度條IDC_PROGRESS1；

打開ClassWizard，為編輯框IDC_MILLISECOND添加int型變量m_nMilliSecond，為進(jìn)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： struct threadInfo { UINT nMilliSecond; CProgressCtrl* pctrlProgress; }; 線程函數(shù)的聲明： DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter); 注意，二者應(yīng)在類CMultiThread3Dlg的外部。 在類CMultiThread3Dlg內(nèi)部添加protected型變量: HANDLE hThread; DWORD ThreadID; 分別代表線程的句柄和ID。

在MultiThread3Dlg.cpp文件中進(jìn)行如下操作：

定義公共變量 threadInfo Info；
雙擊按鈕IDC_START，添加相應(yīng)消息處理函數(shù)：
void CMultiThread3Dlg::OnBnClickedStart()
{
UpdateData(TRUE);
?Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
?Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;
hThread=CreateThread(NULL,0,ThreadProc,&Info,0,&ThreadID);
//GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
//WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
//GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
}
在函數(shù)BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中添加語句： { …… // TODO: Add extra initialization here m_ctrlProgress.SetRange(0,99); m_nMilliSecond=10;UpdateData(FALSE); return TRUE; // return TRUE unless you set the focus to a control } 添加線程處理函數(shù)：DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter) { threadInfo* pInfo=(threadInfo*)lpParameter; for(int i=0;i<100;i++) { int nTemp=pInfo->nMilliSecond; pInfo->pctrlProgress->SetPos(i); Sleep(nTemp); } return 0; } 　　順便補(bǔ)充一點(diǎn)，如果你在void CMultiThread3Dlg::OnStart() 函數(shù)中添加/* */語句，編譯運(yùn)行你就會發(fā)現(xiàn)進(jìn)度條不進(jìn)行刷新，主線程也停止了反應(yīng)。什么原因呢？這是因?yàn)閃aitForSingleObject函數(shù)等待子線程（ThreadFunc）結(jié)束時(shí)，導(dǎo)致了線程死鎖。因?yàn)閃aitForSingleObject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(jìn)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(shí)應(yīng)注意避免。

例程4 MultiThread4

該例程測試在Windows下最多可創(chuàng)建線程的數(shù)目。

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建立一個基于對話框的工程MultiThread4，在對話框IDD_MULTITHREAD4_DIALOG中加入一個按鈕IDC_TEST和一個編輯框IDC_COUNT，按鈕標(biāo)題為“測試” ， 編輯框?qū)傩赃x中Read-only,為IDC_COUNT添加整型變量m_nCount；

在MultiThread4Dlg.h中添加線程函數(shù)的聲明
DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter);
在MultiThread4Dlg.cpp文件中進(jìn)行如下操作：

添加公共變量 volatile BOOL m_bRunFlag = TRUE;

該變量表示是否還能繼續(xù)創(chuàng)建線程。

添加線程函數(shù)：

DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter) { while(m_bRunFlag) { Sleep(3000); } return 0; } 只要 m_bRunFlag 變量為TRUE，線程一直運(yùn)行。

雙擊按鈕IDC_TEST，添加其響應(yīng)消息函數(shù)： void CMultiThread4Dlg::OnBnClickedTest() { DWORD threadID; GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(FALSE); long nCount = 0; while(m_bRunFlag) { if(CreateThread(NULL,0,ThreadProc,NULL,0,&threadID)==NULL) { m_bRunFlag=FALSE; break; } else { nCount++; } } //不斷創(chuàng)建線程，直到再不能創(chuàng)建為止 m_nCount = nCount; UpdateData(FALSE); Sleep(5000); //延時(shí)5秒，等待所有創(chuàng)建的線程結(jié)束 GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(TRUE); m_bRunFlag=TRUE; }

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的多线程编程之一——问题提出的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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