c多线程编程,c多线程编程实例

本文主要介绍了VC多线程编程，并以实例的形式详细分析了多线程编程的原理和实现方法。有一定的参考价值，有需要的朋友可以参考一下。

本文用实例讲述VC多线程编程的概念和技巧，与大家分享，供大家参考。具体分析如下：

一、多线程编程要点

它是一个线程进程的执行路径，包含独立的堆栈和CPU寄存器状态。每个线程共享所有进程资源，包括打开的文件、信号标识和动态分配的内存。一个进程中的所有线程都使用相同的地址空间，这些线程的执行由系统调度程序控制，系统调度程序决定哪个线程可以执行以及何时执行。有一个线程优先级，优先级较低的线程必须等到优先级较高的线程执行完。在多处理器机器上，调度器可以将多个线程放在不同的处理器上运行，这样可以平衡处理器的任务，提高系统的运行效率。

Windows是一个多任务操作系统，在一个Windows进程中包含一个或多个线程。32位Windows环境下的Win32 API提供了多线程应用程序开发所需的接口函数，VC中提供的标准C库也可以用来开发多线程应用程序。相应的MFC类库封装了多线程编程类，用户可以根据应用的需求和特点选择相应的工具。为了让大家充分了解Windows多线程编程技术，本文将重点介绍如何在Win32 API和MFC中编写多线程程序。

Win32模式下多线程编程的原理与MFC类库支持的一致，一个进程的主线程可以随时创建一个新线程。当线程结束时，自动终止线程；当进程结束时，所有线程都被终止。所有活动线程共享进程的资源，所以在编程时需要考虑多个线程访问同一个资源时的冲突问题。当一个线程正在访问一个进程对象，而另一个线程想要改变该对象时，可能会产生错误的结果。这种冲突应该在编程时解决。

二、Win32 API下的多线程编程

Win32 API是Windows操作系统内核和应用程序之间的接口。它封装了内核提供的函数，应用程序通过调用相关函数获得相应的系统函数。为了给应用程序提供多线程功能，Win32 API函数集提供了一些处理多线程程序的函数集。用Win32 API直接编程有很多优点：基于Win32的应用程序执行代码小，运行效率高，但需要程序员编写更多的代码，管理系统为程序提供的所有资源。直接用Win32 API编写程序，需要程序员对Windows系统内核有一定的了解，这将占用程序员大量的时间来管理系统资源，从而降低了他们的工作效率。

1. 用Win32函数创建和终止线程

Win32库提供操作多线程的函数，包括创建线程、终止线程和建立互斥。在应用程序的主线程或其他活动线程中创建新线程的功能如下：

如下：Handle CreateThread(LP security _ attributes LP thread属性，dword dwstack大小，LP thread _ start _ routine LP start address，lpvoid lpparameter，dword dwcreationflags，lpd word LP threadid)；

如果创建成功，则返回线程的句柄；否则，返回NULL。创建新线程后，该线程开始执行。但是，如果在dwCreationFlags中使用了CREATE_SUSPENDED特性，那么线程不会立即执行，而是先挂起，然后调用ResumeThread后再启动线程。在这个过程中，可以调用下面的函数来设置线程的优先级：

如下：Bool Sethread Priority(handle hthread，int n Priority)；

当调用线程的函数返回时，线程自动终止。如果需要在线程执行期间终止线程，可以调用函数：

如下：VOID exit thread(DWORD dwExitCode)；

如果线程在线程外终止，可以调用下面的函数：

如下：Bool terminate thread(处理hthread，dword dwexit代码)；

但需要注意的是，该功能可能会造成系统不稳定，线程占用的资源不会被释放。因此，一般情况下，不建议使用该功能。

如果要终止的线程是进程中的最后一个线程，则应该在线程终止后终止相应的进程。

2. 线程的同步

在线程体中，如果线程是完全独立的，并且在数据访问等资源操作上与其他线程没有冲突，那么可以按照通常的单线程方式进行编程。但是，在多线程中往往不是这样，线程经常要同时访问一些资源。访问共享资源引起的冲突是不可避免的。为了解决这个线程同步问题，Win32 API提供了多种同步控制对象，帮助程序员解决共享资源访问冲突。在介绍这些同步对象之前，先介绍一下等待函数，因为这个函数是用于所有控制对象的访问控制的。

Win32 API提供了一组等待函数，可以让线程阻塞自己的执行。这些函数在其参数中从一个或多个同步对象生成信号，否则它们将只在指定的等待时间后返回。等待函数不返回时，线程处于等待状态，此时线程只消耗一点点CPU时间。等待功能不仅可以保证线程的同步，还可以提高程序的运行效率。最常用的等待功能有：

如下：DWORD waitforsingleobject(handle h handle，DWORD dw milliseconds)；

WaitForMultipleObject函数可用于同时监视多个同步对象。这个函数的声明是：

如下：Dword Waitformula对象(Dword ncount，const handle * LP handles，bool bwaitall，Dword dw millions)；

（1）互斥体对象

当互斥对象不被任何线程拥有时，它的状态有一个信号，但当它被拥有时没有信号。互斥对象适用于协调多个线程对共享资源的互斥访问。您可以按如下方式使用该对象：

首先，建立互斥对象以获得句柄：

如下：HANDLE create mutex()；

然后，在线程可能发生冲突的区域之前(即访问共享资源之前)调用WaitForSingleObject，将句柄传递给函数，请求占用互斥对象：

如下：dwwaitresult=waitforsingleobject(hmutex，5000 l)；

共享资源访问结束，释放互斥对象的占用：

如下：release mutex(hMutex)；

一个互斥对象一次只能被一个线程占用。当一个互斥对象被一个线程占用时，如果另一个线程想占用它，必须等到前一个线程被释放后才能成功。

（2）信号对象

Signal允许多个线程同时访问共享资源，并指定创建对象时可以同时访问的最大线程数。当线程成功申请访问时，signal对象中的计数器减一，调用ReleaseSemaphore函数后，signal对象中的计数器加一。其中计数器值大于或等于0，但小于或等于创建时指定的最大值。如果应用程序在创建信号对象时将其计数器的初始值设置为0，它会阻塞其他线程并保护资源。初始化完成后，调用ReleaseSemaphore函数将其计数器增加到最大值，即可进行正常访问。您可以按如下方式使用该对象：

首先，创建信号对象：

如下：HANDLE CreateSemaphore()；

或者打开一个信号对象：

如下：HANDLE open semaphore()；

然后，在线程访问共享资源之前调用WaitForSingleObject。

共享资源访问完成后，应该释放对信号对象的占用：

如下：release semaphore()；

（3）事件对象

事件是最简单的同步对象，包括有信号和无信号两种状态。在线程访问资源之前，它需要等待事件发生。这时，使用事件对象是最合适的。例如，只有在通信端口缓冲器中接收到数据之后，监控线程才被激活。

该事件是用CreateEvent函数创建的。这个函数可以指定事件对象的类和事件的初始状态。如果是手动复位事件，它将始终保持信号状态，直到使用复位事件功能将其复位为非信号事件。如果是自动复位事件，在单个等待线程被释放后，其状态会自动变为静默。SetEvent可用于将事件对象设置为信号状态。创建事件时，可以命名对象，以便其他进程中的线程可以使用OpenEvent函数打开具有指定名称的事件对象的句柄。

（4）排斥区对象

在排除区异步执行时，只能在同一个进程的线程间共享资源处理。虽然此时可以使用上述几种方法，但是使用禁区的方法使同步管理更加有效。

使用时，先定义一个CRITICAL_SECTION结构排除区对象，在使用进程前调用以下函数初始化对象：

如下：void初始化器临界段(LP critical _ section)；

当一个线程使用exclusion zone时，调用函数：EnterCriticalSection或TryEnterCriticalSection

当需要占用或退出禁区时，调用函数LeaveCriticalSection释放对禁区对象的占用，供其他线程使用。

三、基于MFC的多线程编程

它是微软的VC开发集成环境中提供给程序员的基础函数库。它将Win32 API封装在类库中，以类的形式提供给开发者。由于其快速、简单、功能强大的特点，深受开发者的喜爱。所以应用开发推荐使用MFC类库。

VC附带的MFC类库提供了对多线程编程的支持，基本原理与基于Win32 API的设计一致。但是，因为MFC封装了同步对象，所以实现起来更方便，并且避免了对象句柄管理的繁琐工作。

在MFC中，有两种线程：工作线程和用户界面线程。工作线程与前述线程相同，用户界面线程是可以接收用户输入并处理事件和消息的线程。

1. 工作线程

工作线程编程比较简单，设计思路基本和上面说的一样：一个基本函数代表一个线程，线程创建启动后，线程进入运行状态；如果线程使用共享资源，它们需要同步资源。通过这种方式，可以在线程创建和启动时调用该函数：

如下：CWinThread*AfxBeginThread(

AFX_THREADPROC pfnThreadProc，

LPVOID pParam，

int n PRIORITY=THREAD _ PRIORITY _ NORMAL，

UINT nStackSize=0，

DWORD dwCreateFlags=0，

LP security _ ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL)；

参数pfnThreadProc是一个线程执行器函数，其原型是uint线程函数(lpvoid p param)。

参数pParam是传递给执行函数的参数；

参数nPriority是线程执行权限，可选值：

线程优先级正常、线程优先级最低、线程优先级最高、线程优先级空闲。

参数dwCreateFlags是创建线程时的标志。可以取CREATE_SUSPENDED的值，表示线程创建后处于挂起状态，调用ResumeThread函数后线程继续运行，或者取值“0”表示线程创建后处于运行状态。

返回值是CWinThread类对象的指针，其成员变量m_hThread是线程句柄。在Win32 API模式下，线程操作的函数参数需要线程句柄，所以线程创建后，所有Win32 API函数都可以用来对pWinThread-m_Thread线程执行相关操作。

注意：在类对象中创建和启动线程时，线程函数应该定义为类外的全局函数。

2. 用户接口线程

基于MFC的应用程序有一个application对象，它是CWinApp派生类的一个对象，这个对象代表应用程序进程的主线程。当线程完成执行并退出线程时，进程自动结束，因为进程中没有其他线程。CWinApp类派生自CWinThread，是用户界面线程的基类。当我们编写用户界面线程时，我们需要从CWinThread中派生出自己的线程类，而ClassWizard可以帮助我们做到这一点。

首先，使用ClassWizard派生一个新类，并将基类设置为CwinThread。注意：类的DECLARE_DYNCREATE和IMPLEMENT_DYNCREATE宏是必需的，因为类的对象需要在创建线程时动态创建。如果需要，初始化和结束代码可以分别放在该类的InitInstance和ExitInstance函数中。如果你需要创建一个窗口，你可以在InitInstance函数中完成。然后创建一个线程并启动它。有两种方法可以创建用户界面线程。MFC提供了两个版本的AfxBeginThread函数，其中一个用于创建用户界面线程。第二种方法分两步：首先调用thread类的构造函数创建一个thread对象；其次，调用CWinThread:CreateThread函数来创建线程。在线程建立和启动之后，它在线程功能的执行期间保持有效。如果它是一个线程对象，线程在对象被删除之前被终止。CWinThread已经为我们完成了线程结束工作。

3. 线程同步

前面我们介绍了Win32 API提供的几个与线程同步相关的对象，这些对象被类封装在MFC类库中。它们有一个共同的基类CSyncObject，对应关系为：Semaphore对应CSemaphore，Mutex对应CMutex，Event对应ce Event，CriticalSection对应CCriticalSection。此外，MFC还封装了两个等待函数，分别是CSingleLock和CMultiLock。由于四个对象的用法相似，这里以CMutex为例进行说明：

创建CMutex对象：

如下：CMutex互斥体(FALSE，NULL，NULL)；

或者复制如下代码：CMutex互斥体；

当每个线程都想要访问共享资源时，请使用以下代码：

如下：CSingleLock sl(互斥)；

sl。lock()；

如果(sl。IsLocked())

//在共享资源上操作.

sl。unlock()；

四、结束语

如果用户的应用需要同时处理多个任务，多线程是理想的选择。在这里提醒一下，多线程编程的时候要注意资源共享和多线程调试的问题。

希望这篇文章对大家的VC编程有所帮助。