创建线程

在Windows平台 Windows API提供了对多线程的支持。前面进程和线程的概念中提到 一个程序至少有一个线程 这个线程称为主线程(main thread) 如果不显示地创建线程 那产的程序就是只有主线程的间线程程序。

下面 看看Windows中线程相关的操作和方法：

CreateThread 与 CloseHandle

CreateThread 用于创建一个线程 其函数原型如下：

HANDLE WINAPI CreateThread(  LPSECURITY_ATTRIBUTES  lpThreadAttributes, //线程安全相关的属性 常置为NULL  SIZE_T         dwStackSize,    //新线程的初始化栈在大小 可设置为0  LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,   //被线程执行的回调函数 也称为线程函数  LPVOID         lpParameter,    //传入线程函数的参数 不需传递参数时为NULL  DWORD          dwCreationFlags,  //控制线程创建的标志  LPDWORD         lpThreadId     //传出参数 用于获得线程ID 如果为NULL则不返回线程ID);

说明：

  • lpThreadAttributes：指向SECURITY_ATTRIBUTES结构的指针 决定返回的句柄是否可被子进程继承 如果为NULL则表示返回的句柄不能被子进程继承。

  • dwStackSize ：线程栈的初始化大小 字节单位。系统分配这个值对

  • lpStartAddress：指向一个函数指针 该函数将被线程调用执行。因此该函数也被称为线程函数(ThreadProc) 是线程执行的起始地址 线程函数是一个回调函数 由操作系统在线程中调用。线程函数的原型如下：

    DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter);  //lpParameter是传入的参数 是一个空指针

  • lpParameter：传入线程函数(ThreadProc)的参数 不需传递参数时为NULL

  • dwCreationFlags：控制线程创建的标志 有三个类型 0：线程创建后立即执行线程；CREATE_SUSPENDED：线程创建后进入就绪状态 直到线程被唤醒时才调用；STACK_SIZE_PARAM_IS_A_RESERVATION：dwStackSize 参数指定线程初始化栈的大小 如果STACK_SIZE_PARAM_IS_A_RESERVATION标志未指定 dwStackSize将会设为系统预留的值。

  • 返回值：如果线程创建成功 则返回这个新线程的句柄 否则返回NULL。如果线程创建失败 可通过GetLastError函数获得错误信息。

    BOOL WINAPI CloseHandle(HANDLE hObject);    //关闭一个被打开的对象句柄
    可用这个函数关闭创建的线程句柄 如果函数执行成功则返回true(非0),如果失败则返回false(0) 如果执行失败可调用GetLastError.函数获得错误信息。

【Demo1】：创建一个最简单的线程

实例

#include "stdafx.h"#include <windows.h>#include <iostream>using namespace std;//线程函数DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter){for (int i = 0; i < 5; ++ i){cout << "子线程:i = " << i << endl;Sleep(100);}return 0L;}int main(){//创建一个线程HANDLE thread = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, NULL, 0, NULL);//关闭线程CloseHandle(thread);//主线程的执行路径for (int i = 0; i < 5; ++ i){cout << "主线程:i = " << i << endl;Sleep(100);}return 0;}

结果如下：

主线程:i = 0 子线程:i = 0 主线程:i = 1 子线程:i = 1 子线程:i = 2 主线程:i = 2 子线程:i = 3 主线程:i = 3 子线程:i = 4 主线程:i = 4

【Demo2】：在线程函数中传入参数

实例

#include "stdafx.h"#include <windows.h>#include <iostream>using namespace std;#define NAME_LINE 40//定义线程函数传入参数的结构体typedef struct __THREAD_DATA{int nMaxNum;char strThreadName[NAME_LINE];__THREAD_DATA() : nMaxNum(0){memset(strThreadName, 0, NAME_LINE * sizeof(char));}}THREAD_DATA;//线程函数DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter){THREAD_DATA* pThreadData = (THREAD_DATA*)lpParameter;for (int i = 0; i < pThreadData->nMaxNum; ++ i){cout << pThreadData->strThreadName << " --- " << i << endl;Sleep(100);}return 0L;}int main(){//初始化线程数据THREAD_DATA threadData1, threadData2;threadData1.nMaxNum = 5;strcpy(threadData1.strThreadName, "线程1");threadData2.nMaxNum = 10;strcpy(threadData2.strThreadName, "线程2");//创建第一个子线程HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, &threadData1, 0, NULL);//创建第二个子线程HANDLE hThread2 = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, &threadData2, 0, NULL);//关闭线程CloseHandle(hThread1);CloseHandle(hThread2);//主线程的执行路径for (int i = 0; i < 5; ++ i){cout << "主线程 === " << i << endl;Sleep(100);}system("pause");return 0;}

结果：

主线程 === 线程1 — 0 0 线程2 — 0 线程1 — 1 主线程 === 1 线程2 — 1 主线程 === 2 线程1 — 2 线程2 — 2 主线程 === 3 线程2 — 3 线程1 — 3 主线程 === 4 线程2 — 4 线程1 — 4 线程2 — 5 请按任意键继续… 线程2 — 6 线程2 — 7 线程2 — 8 线程2 — 9

CreateMutex、WaitForSingleObject、ReleaseMutex

从【Demo2】中可以看出 虽然创建的子线程都正常执行起来了 但输出的结果并不是预期的效果。预期的效果是每输出一条语句后自动换行 但结果却并非都是这样。这是因为在线程执行时没有做同步处理 比如第一行的输出 主线程输出"主线程 ==="后时间片已用完 这时轮到子线程1输出 在子线程输出"线程1 —"后时间片也用完了 这时又轮到主线程执行输出"0" 之后又轮到子线程1输出"0"。于是就出现了"主线程 === 线程1 — 0 0"的结果。

主线程：cout << "主线程 === " << i << endl;
子线程：cout << pThreadData->strThreadName << " — " << i << endl;

为避免出现这种情况 对线程做一些简单的同步处理 这里用互斥量(Mutex)。

互斥量(Mutex)和二元信号量类似 资源仅允许一个线程访问。与二元信号量不同的是 信号量在整个系统中可以被任意线程获取和释放 也就是说 同一个信号量可以由一个线程获取而由另一线程释放。而互斥量则要求哪个线程获取了该互斥量锁就由哪个线程释放 其它线程越俎代庖释放互斥量是无效的。

在使用互斥量进行线程同步时会用到以下几个函数：

HANDLE WINAPI CreateMutex(  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,    //线程安全相关的属性 常置为NULL  BOOL         bInitialOwner,      //创建Mutex时的当前线程是否拥有Mutex的所有权  LPCTSTR        lpName          //Mutex的名称);

说明： lpMutexAttributes也是表示安全的结构 与CreateThread中的lpThreadAttributes功能相同 表示决定返回的句柄是否可被子进程继承 如果为NULL则表示返回的句柄不能被子进程继承。bInitialOwner表示创建Mutex时的当前线程是否拥有Mutex的所有权 若为TRUE则指定为当前的创建线程为Mutex对象的所有者 其它线程访问需要先ReleaseMutex。lpName为Mutex的名称。

DWORD WINAPI WaitForSingleObject(  HANDLE hHandle,               //要获取的锁的句柄  DWORD dwMilliseconds              //超时间隔);

说明： WaitForSingleObject的作用是等待一个指定的对象(如Mutex对象) 直到该对象处于非占用的状态(如Mutex对象被释放)或超出设定的时间间隔。除此之外 还有一个与它类似的函数WaitForMultipleObjects 它的作用是等待一个或所有指定的对象 直到所有的对象处于非占用的状态 或超出设定的时间间隔。

hHandle：要等待的指定对象的句柄。dwMilliseconds：超时的间隔 以毫秒为单位；如果dwMilliseconds为非0 则等待直到dwMilliseconds时间间隔用完或对象变为非占用的状态 如果dwMilliseconds 为INFINITE则表示无限等待 直到等待的对象处于非占用的状态。

BOOL WINAPI ReleaseMutex(HANDLE hMutex);

说明：释放所拥有的互斥量锁对象 hMutex为释放的互斥量的句柄。

【Demo3】：线程同步

实例

#include "stdafx.h"#include <windows.h>#include <iostream>#define NAME_LINE 40//定义线程函数传入参数的结构体typedef struct __THREAD_DATA{int nMaxNum;char strThreadName[NAME_LINE];__THREAD_DATA() : nMaxNum(0){memset(strThreadName, 0, NAME_LINE * sizeof(char));}}THREAD_DATA;HANDLE g_hMutex = NULL; //互斥量//线程函数DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter){THREAD_DATA* pThreadData = (THREAD_DATA*)lpParameter;for (int i = 0; i < pThreadData->nMaxNum; ++ i){//请求获得一个互斥量锁WaitForSingleObject(g_hMutex, INFINITE);cout << pThreadData->strThreadName << " --- " << i << endl;Sleep(100);//释放互斥量锁ReleaseMutex(g_hMutex);}return 0L;}int main(){//创建一个互斥量g_hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);//初始化线程数据THREAD_DATA threadData1, threadData2;threadData1.nMaxNum = 5;strcpy(threadData1.strThreadName, "线程1");threadData2.nMaxNum = 10;strcpy(threadData2.strThreadName, "线程2");//创建第一个子线程HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, &threadData1, 0, NULL);//创建第二个子线程HANDLE hThread2 = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, &threadData2, 0, NULL);//关闭线程CloseHandle(hThread1);CloseHandle(hThread2);//主线程的执行路径for (int i = 0; i < 5; ++ i){//请求获得一个互斥量锁WaitForSingleObject(g_hMutex, INFINITE);cout << "主线程 === " << i << endl;Sleep(100);//释放互斥量锁ReleaseMutex(g_hMutex);}system("pause");return 0;}

结果：

主线程 === 0 线程1 — 0 线程2 — 0 主线程 === 1 线程1 — 1 线程2 — 1 主线程 === 2 线程1 — 2 线程2 — 2 主线程 === 3 线程1 — 3 线程2 — 3 主线程 === 4 线程1 — 4 请按任意键继续… 线程2 — 4 线程2 — 5 线程2 — 6 线程2 — 7 线程2 — 8 线程2 — 9

为进一步理解线程同步的重要性和互斥量的使用方法 再来看一个例子。

买火车票是大家春节回家最为关注的事情 就简单模拟一下火车票的售票系统(为使程序简单 就抽出最简单的模型进行模拟)：有500张从北京到赣州的火车票 在8个窗口同时出售 保证系统的稳定性和数据的原子性。

【Demo4】：模拟火车售票系统

SaleTickets.h

#include "stdafx.h"#include <windows.h>#include <iostream>#include <strstream> #include <string>using namespace std;#define NAME_LINE 40//定义线程函数传入参数的结构体typedef struct __TICKET{int nCount;char strTicketName[NAME_LINE];__TICKET() : nCount(0){memset(strTicketName, 0, NAME_LINE * sizeof(char));}}TICKET;typedef struct __THD_DATA{TICKET* pTicket;char strThreadName[NAME_LINE];__THD_DATA() : pTicket(NULL){memset(strThreadName, 0, NAME_LINE * sizeof(char));}}THD_DATA;//基本类型数据转换成字符串template<class T>string convertToString(const T val){string s;std::strstream ss;ss << val;ss >> s;return s;}//售票程序DWORD WINAPI SaleTicket(LPVOID lpParameter);

SaleTickets.cpp

#include "stdafx.h"#include <windows.h>#include <iostream>#include "SaleTickets.h"using namespace std;extern HANDLE g_hMutex;//售票程序DWORD WINAPI SaleTicket(LPVOID lpParameter){THD_DATA* pThreadData = (THD_DATA*)lpParameter;TICKET* pSaleData = pThreadData->pTicket;while(pSaleData->nCount > 0){//请求获得一个互斥量锁WaitForSingleObject(g_hMutex, INFINITE);if (pSaleData->nCount > 0){cout << pThreadData->strThreadName << "出售第" << pSaleData->nCount -- << "的票,";if (pSaleData->nCount >= 0) {cout << "出票成功!剩余" << pSaleData->nCount << "张票." << endl;} else {cout << "出票失败！该票已售完。" << endl;}}Sleep(10);//释放互斥量锁ReleaseMutex(g_hMutex);}return 0L;}

测试程序：

//售票系统void Test2(){  //创建一个互斥量  g_hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);  //初始化火车票  TICKET ticket;  ticket.nCount = 100;  strcpy(ticket.strTicketName, "北京-->赣州");  const int THREAD_NUMM = 8;  THD_DATA threadSale[THREAD_NUMM];  HANDLE hThread[THREAD_NUMM];  for(int i = 0; i < THREAD_NUMM; ++ i)  {    threadSale[i].pTicket = &ticket;    string strThreadName = convertToString(i);    strThreadName = "窗口" + strThreadName;    strcpy(threadSale[i].strThreadName, strThreadName.c_str());    //创建线程    hThread[i] = CreateThread(NULL, NULL, SaleTicket, &threadSale[i], 0, NULL);    //请求获得一个互斥量锁    WaitForSingleObject(g_hMutex, INFINITE);    cout << threadSale[i].strThreadName << "开始出售 " << threadSale[i].pTicket->strTicketName << " 的票..." << endl;    //释放互斥量锁    ReleaseMutex(g_hMutex);    //关闭线程    CloseHandle(hThread[i]);  }  system("pause");}

结果：

窗口0开始出售 北京–>赣州 的票… 窗口0出售第100的票,出票成功!剩余99张票. 窗口1开始出售 北京–>赣州 的票… 窗口1出售第99的票,出票成功!剩余98张票. 窗口0出售第98的票,出票成功!剩余97张票. 窗口2开始出售 北京–>赣州 的票… 窗口2出售第97的票,出票成功!剩余96张票. 窗口1出售第96的票,出票成功!剩余95张票. 窗口0出售第95的票,出票成功!剩余94张票. 窗口3开始出售 北京–>赣州 的票… 窗口3出售第94的票,出票成功!剩余93张票. 窗口2出售第93的票,出票成功!剩余92张票. 窗口1出售第92的票,出票成功!剩余91张票. 窗口0出售第91的票,出票成功!剩余90张票. 窗口4开始出售 北京–>赣州 的票… 窗口4出售第90的票,出票成功!剩余89张票. 窗口3出售第89的票,出票成功!剩余88张票. 窗口2出售第88的票,出票成功!剩余87张票. 窗口1出售第87的票,出票成功!剩余86张票. 窗口0出售第86的票,出票成功!剩余85张票. 窗口5开始出售 北京–>赣州 的票… 窗口5出售第85的票,出票成功!剩余84张票. 窗口4出售第84的票,出票成功!剩余83张票. 窗口3出售第83的票,出票成功!剩余82张票. 窗口2出售第82的票,出票成功!剩余81张票.

来源：http://blog.csdn.net/luoweifu/article/details/46835437