C++多线程编程--创建线程的API函数

10
五月
2021

主线程(main函数)和我们自己的线程(Fun函数)是随机交替执行的。可以看到Fun函数其实只运行了六次,这是因为主线程运行完之后将所占资源都释放掉了,使得子线程还没有运行完。看来主线程执行得有点快,让它sleep一下吧。

使用函数Sleep来暂停线程的执行。

这时候,正如我们预期的,正确地输出了我们想要输出的内容并且格式也是正确的。在这里,我们可以把屏幕看成是一个资源,这个资源被两个线程所共用,加入当Fun函数输出了Fun Display!后,将要输出endl(也就是清空缓冲区并换行,在这里我们可以不用理解什么是缓冲区),但此时,main函数却得到了运行的机会,此时Fun函数还没有来得及输出换行(时间片用完),就把CPU让给了main函数,而这时main函数就直接在Fun Display!后输出Main Display!。

另一种情况就是“输出两个换行”,这种情况就是比如输出Main Display!并输出endl后,时间片用完,轮到子线程占用CPU,子进程上一次时间片用完时停在了Fun Display!,下一次时间片过来时,刚好开始输出endl,此时就会“输出两个换行”。

那么为什么我们把实例2改成实例3就可以正确的运行呢?原因在于,多个线程虽然是并发运行的,但是有一些操作(比如输出一整段内容)是必须一气呵成的,不允许打断的,所以我们看到实例2和实例3的运行结果是不一样的。它们之间的差异就是少了endl,而多了一个换行符\n。

那么,是不是实例2的代码我们就不可以让它正确的运行呢?答案当然是否定的,下面我就来讲一下怎样才能让实例2的代码可以正确运行。这涉及到多线程的同步问题。对于一个资源被多个线程共用会导致程序的混乱,我们的解决方法是只允许一个线程拥有对共享资源的独占,这里我们用互斥量(Mutex)来进行线程同步。

在使用互斥量进行线程同步时,会用到以下几个函数:

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

/*
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:设置初始栈的大小,以字节为单位,如果为0,那么默认将使用与调用该函数的线程相同的栈空间大小。
任何情况下,Windows根据需要动态延长堆栈的大小。

lpStartAddress:指向线程函数的指针,函数名称没有限制,但是必须以下列形式声明:
DWORD WINAPI 函数名 (LPVOID lpParam) ,格式不正确将无法调用成功。

lpParameter:向线程函数传递的参数,是一个指向结构的指针,不需传递参数时,为NULL。

dwCreationFlags:控制线程创建的标志,可取值如下:
(1)CREATE_SUSPENDED(0x00000004):创建一个挂起的线程(就绪状态),直到线程被唤醒时才调用
(2)0:表示创建后立即激活。
(3)STACK_SIZE_PARAM_IS_A_RESERVATION(0x00010000):dwStackSize参数指定初始的保留堆栈的大小,
如果STACK_SIZE_PARAM_IS_A_RESERVATION标志未指定,dwStackSize将会设为系统预留的值

lpThreadId:保存新线程的id

返回值:函数成功,返回线程句柄,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。
*/
 

创建线程的API函数

C++代码

HANDLE Cre

ateThread(   
  __in   SEC_ATTRS    
            SecurityAttributes,   
  __in   ULONG    
            StackSize,        // initial stack size   
  __in   SEC_THREAD_START    
            StartFunction,    // thread function   
  __in   PVOID    
            ThreadParameter,  // thread argument
  __in   ULONG    
            CreationFlags,    // creation option   
  __out  PULONG    
            ThreadId          // thread identifier   
);  




   在这里我们只用到了第三个和第四个参数,第三个参数传递了一个函数的地址,也是我们要指定的新的线程,第四个参数是传给新线程的参数指针。

   多线程编程实例1:

C++代码

#include <iostream>   
#include <windows.h>   
using namespace std;   
  
DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)   
{   
      while(1) { cout<<"Fun display!"<<endl; }   
}   
  
int main()   
{   
    HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);   
    CloseHandle(hThread);   
    while(1) { cout<<"main display!"<<endl;  }   
    return 0;   
}  
   我们可以看到主线程(main函数)和我们自己的线程(Fun函数)是随机地交替执行的,但是两个线程输出太快,使我们很难看清楚,我们可以使用函数Sleep来暂停线程的执行。

C++代码

VOID WINAPI Sleep(   
  __in  DWORD dwMilliseconds   
);  
       dwMilliseconds表示千分之一秒,所以 Sleep(1000); 表示暂停1秒。
   多线程编程实例2:

C++代码

#include <iostream>   
#include <windows.h>   
using namespace std;   
  
DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)   
{       
      while(1) { cout<<"Fun display!"<<endl; Sleep(1000);}   
}   
  
int main()   
{   
      HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);   
      CloseHandle(hThread);   
      while(1) { cout<<"main display!"<<endl;  Sleep(2000);}   
      return 0;   
}  
   执行上述代码,这次我们可以清楚地看到在屏幕上交错地输出Fun display!和main display!,我们发现这两个函数确实是并发运行的,细心的读者可能会发现我们的程序是每当Fun函数和main函数输出内容后就会输出换行,但是我们看到的确是有的时候程序输出换行了,有的时候确没有输出换行,甚至有的时候是输出两个换行。这是怎么回事?下面我们把程序改一下看看。

C++多线程编程入门之经典实例

    多线程编程实例3:

C++代码

#include <iostream>   
#include <windows.h>   
using namespace std;   
  
DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)   
{   
      while(1) { cout<<"Fun display!\n"; Sleep(1000);}   
}   
  
int main()   
{   
      HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);   
      CloseHandle(hThread);   
      while(1) { cout<<"main display!\n";  Sleep(2000);}   
      return 0;   
}  
   我们再次运行这个程序,我们发现这时候正如我们预期的,正确地输出了我们想要输出的内容并且格式也是正确的。下面我就来讲一下此前我们的程序为什么没有正确的运行。多线程的程序时并发地运行的,多个线程之间如果公用了一些资源的话,我们并不能保证这些资源都能正确地被利用,因为这个时候资源并不是独占的,下面举个例子吧。

   多线程编程实例4:

   假如有一个资源 int a = 3

   有一个线程函数 selfAdd() 该函数是使 a += a;

   又有一个线程函数 selfSub() 该函数是使 a -= a;

   我们假设上面两个线程正在并发欲行,如果selfAdd在执行的时候,我们的目的是想让a编程6,但此时selfSub得到了运行的机会,所以a变成了0,等到selfAdd的到执行的机会后,a += a ,但是此时a确是0,并没有如我们所预期的那样的到6。

   我们回到前面实例2,在这里,我们可以把屏幕看成是一个资源,这个资源被两个线程所共用,加入当Fun函数输出了Fun display!后,将要输出endl(也就是清空缓冲区并换行,在这里我们可以不用理解什么事缓冲区),但此时main函数确得到了运行的机会,此时Fun函数还没有来得及输出换行就把CPU让给了main函数,而这时main函数就直接在Fun display!后输出main display!,至于为什么有的时候程序会连续输出两个换行,读者可以采用同样的分析方法来分析,在这里我就不多讲了,留给读者自己思考了。

   那么为什么我们把实例2改成实例3就可以正确的运行呢?原因在于,多个线程虽然是并发运行的,但是有一些操作是必须一气呵成的,不允许打断的,所以我们看到实例2和实例3的运行结果是不一样的。

   那么,是不是实例2的代码我们就不可以让它正确的运行呢?答案当然是否,下面我就来讲一下怎样才能让实例2的代码可以正确运行。这涉及到多线程的同步问题。对于一个资源被多个线程共用会导致程序的混乱,我们的解决方法是只允许一个线程拥有对共享资源的独占,这样就能够解决上面的问题了。

C++代码

HANDLE CreateMutex(      
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,       
    BOOL bInitialOwner,                       // initial owner      
    LPCTSTR lpName                            // object name      
);   
   该函数用于创造一个独占资源,第一个参数我们没有使用,可以设为NULL,第二个参数指定该资源初始是否归属创建它的进程,第三个参数指定资源的名称。

C++代码

HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL,TRUE,"screen");   
       这条语句创造了一个名为screen并且归属于创建它的进程的资源。

C++代码
BOOL ReleaseMutex(   
    HANDLE hMutex   // handle to mutex   
);  
       该函数用于释放一个独占资源,进程一旦释放该资源,该资源就不再属于它了,如果还要用到,需要重新申请得到该资源。申请资源的函数如下:

C++代码
DWORD WaitForSingleObject(   
    HANDLE hHandle,        // handle to object   
    DWORD dwMilliseconds   // time-out interval   
);  
   第一个参数指定所申请的资源的句柄,第二个参数一般指定为INFINITE,表示如果没有申请到资源就一直等待该资源,如果指定为0,表示一旦得不到资源就返回,也可以具体地指定等待多久才返回,单位是千分之一秒。好了,该到我们来解决实例2的问题的时候了,我们可以把实例2做一些修改,如下面的实例。

   多线程编程实例5:
C++代码
#include <iostream>   
#include <windows.h>   
using namespace std;   
  
HANDLE hMutex;   
  
DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)   
{   
       while(1) {    
                 WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);   
                 cout<<"Fun display!"<<endl;    
                 Sleep(1000);   
                 ReleaseMutex(hMutex);   
        }   
}   
  
int main()   
{   
      HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);   
      hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, "screen");   
      CloseHandle(hThread);   
      while(1) {   
               WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);   
               cout<<"main display!"<<endl;     
               Sleep(2000);   
               ReleaseMutex(hMutex);   
      }   
  
      return 0;   
}  
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