9.1 运用API创建多线程

在Windows平台下创建多线程有两种方式,读者可以使用CreateThread函数,或者使用beginthreadex函数均可,两者虽然都可以用于创建多线程环境,但还是存在一些差异的,首先CreateThread函数它是Win32 API的一部分,而_beginthreadexC/C++运行库的一部分,在参数返回值类型方面,CreateThread返回线程句柄,而_beginthreadex返回线程ID,当然这两者在使用上并没有太大的差异,但为了代码更加通用笔者推荐使用后者,因为后者与平台无关性更容易实现跨平台需求。

9.1.1 CreateThread

CreateThread 函数是Windows API提供的用于创建线程的函数。它接受一些参数,如线程的入口函数、线程的堆栈大小等,可以创建一个新的线程并返回线程句柄。开发者可以使用该句柄控制该线程的运行状态。需要注意,在使用CreateThread创建线程时,线程入口函数的返回值是线程的退出码,而不是线程执行的结果值。

CreateThread 函数原型如下:

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

参数说明:

  • lpThreadAttributes:指向SECURITY_ATTRIBUTES结构体的指针,指定线程安全描述符和访问权限。通常设为NULL,表示使用默认值。
  • dwStackSize:指定线程堆栈的大小,以字节为单位。如果dwStackSize为0,则使用默认的堆栈大小。(注:在32位程序下,该值的默认大小为1MB;在64位程序下,该值的默认大小为4MB)
  • lpStartAddress:指向线程函数的指针,这个函数就是线程执行的入口点。当线程启动时,系统就会调用这个函数。
  • lpParameter:指定传递给线程函数的参数,可以为NULL。
  • dwCreationFlags:指定线程的创建标志。通常设为0,表示使用默认值。
  • lpThreadId:指向一个DWORD变量的指针,表示返回的线程ID号。可以为NULL。

CreateThread 函数将创建一个新的线程,并返回线程句柄。开发者可以使用该句柄控制该线程的运行状态,如挂起、恢复、终止等。线程创建成功后,执行线程函数进行相应的业务处理。需要注意的是,在使用CreateThread创建线程时,线程入口函数的返回值是线程的退出码,而不是线程执行的结果值。

#include <windows.h> #include <iostream>  using namespace std;  DWORD WINAPI Func(LPVOID lpParamter) {   for (int x = 0; x < 10; x++)   {     cout << "thread function" << endl;     Sleep(200);   }   return 0; }  int main(int argc,char * argv[]) {   HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Func, NULL, 0, NULL);   CloseHandle(hThread);    for (int x = 0; x < 10; x++)   {     cout << "main thread" << endl;     Sleep(400);   }    system("pause");   return 0; } 

如上所示代码中我们在线程函数Func()内没有进行任何的加锁操作,那么也就会出现资源的争夺现象,这些会被抢夺的资源就被称为是临界资源,我们可以通过设置临界锁来实现同一时刻内保持一个线程操作资源。

EnterCriticalSection 是Windows API提供的线程同步函数之一,用于进入一个临界区并且锁定该区域,以确保同一时间只有一个线程访问临界区代码。

EnterCriticalSection函数的函数原型如下:

void EnterCriticalSection(   LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection ); 

参数说明:

  • lpCriticalSection:指向CRITICAL_SECTION结构体的指针,表示要进入的临界区。

EnterCriticalSection 函数将等待,直到指定的临界区对象可用并且已经锁定,然后,当前线程将进入临界区。临界区中的代码将在当前线程完成之前,不允许被任何其他线程执行。当线程完成临界区的工作时,应该调用LeaveCriticalSection函数释放临界区。否则,其他线程将无法进入临界区,导致死锁。

EnterCriticalSection 函数是比较底层的线程同步函数,需要开发者自行创建临界区,维护临界区的状态并进行加锁解锁的操作,使用时需要注意对临界区中的操作进行适当的封装和处理。同时,EnterCriticalSection函数也是比较高效的线程同步方式,对于需要频繁访问临界资源的场景,可以通过使用临界区来提高程序的性能。

#include <Windows.h> #include <iostream>  int Global_One = 0;  // 全局定义临界区对象 CRITICAL_SECTION g_cs;  // 定义一个线程函数 DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParam) {   // 加锁防止线程数据冲突   EnterCriticalSection(&g_cs);   for (int x = 0; x < 10; x++)   {     Global_One++;     Sleep(1);   }    // 执行完修改以后,需要释放锁   LeaveCriticalSection(&g_cs);   return 0; }  int main(int argc, char * argv[]) {   // 初始化临界区   InitializeCriticalSection(&g_cs);   HANDLE hThread[10] = { 0 };    for (int x = 0; x < 10; x++)   {     // 循环创建线程     hThread[x] = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, NULL, 0, NULL);   }    // 等待多个线程执行结束   WaitForMultipleObjects(10, hThread, TRUE, INFINITE);    // 最后循环释放资源   for (int x = 0; x < 10; x++)   {     CloseHandle(hThread[x]);   }    printf("全局变量值: %d n", Global_One);    // 释放锁   DeleteCriticalSection(&g_cs);    system("pause");   return 0; } 

9.1.2 BeginThreadex

BeginThreadex 是C/C++运行库提供的用于创建线程的函数。它也接受一些参数,如线程的入口函数、线程的堆栈大小等,与CreateThread不同的是,_beginthreadex函数返回的是线程的ID,而不是线程句柄。开发者可以使用该ID在运行时控制该线程的运行状态。此外,_beginthreadex函数通常与_endthreadex配对使用,供线程退出时使用。

beginthreadex 函数的函数原型如下:

uintptr_t _beginthreadex(   void*                 security,   unsigned             stack_size,   unsigned(__stdcall*  start_address)(void*),   void*                 arglist,   unsigned             initflag,   unsigned*            thrdaddr ); 

参数说明:

  • security:与Windows安全机制相关,用于指定线程的安全属性,一般填NULL即可。
  • stack_size:指定线程的堆栈大小,以字节为单位。如果stack_size为0,则使用默认的堆栈大小。
  • start_address:线程函数的入口点。
  • arglist:传递给线程函数的参数。
  • initflag:线程标志,0表示启动线程后立即运行,CREATE_SUSPENDED表示启动线程后暂停运行。
  • thrdaddr:指向unsigned变量的指针,表示返回的线程ID号。可以为NULL。

CreateThread相比,_beginthreadex函数返回线程ID而非线程句柄,使用时需要注意区分。与CreateThread不同的是,_beginthreadex函数接受传递给线程函数的参数放在arglist中,方便传递多个参数。线程使用完需要调用_endthreadex函数来关闭线程。当使用了_beginthreadex创建的线程退出时,会调用_endthreadex来结束线程,这里的返回值会被当做线程的退出码。

#include <windows.h> #include <iostream> #include <process.h>  using namespace std;  unsigned WINAPI Func(void *arg) {   for (int x = 0; x < 10; x++)   {     cout << "thread function" << endl;     Sleep(200);   }   return 0; }  int main(int argc, char * argv[]) {   HANDLE hThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, Func, NULL, 0, NULL);   CloseHandle(hThread);   for (int x = 0; x < 10; x++)   {     cout << "main thread" << endl;     Sleep(400);   }    system("pause");   return 0; } 

由于CreateThread()函数是Windows提供的API接口,在C/C++语言另有一个创建线程的函数_beginthreadex()该函数在创建新线程时会分配并初始化一个_tiddata块,这个块用来存放一些需要线程独享的数据,从而保证了线程资源不会发生冲突的情况,代码只需要稍微在上面基础上改进即可。

当然该函数同样需要设置线程临界区而设置方式与CreateThread中所展示的完全一致。

#include <stdio.h> #include <process.h> #include <windows.h>  // 全局资源 long g_nNum = 0;  // 子线程个数 const int THREAD_NUM = 10;  CRITICAL_SECTION  g_csThreadCode;  unsigned int __stdcall ThreadFunction(void *ptr) {   int nThreadNum = *(int *)ptr;    // 进入线程锁   EnterCriticalSection(&g_csThreadCode);   g_nNum++;   printf("线程编号: %d --> 全局资源值: %d --> 子线程ID: %d n", nThreadNum, g_nNum, GetCurrentThreadId());    // 离开线程锁   LeaveCriticalSection(&g_csThreadCode);   return 0; }  int main(int argc,char * argv[]) {   unsigned int ThreadCount = 0;   HANDLE handle[THREAD_NUM];    InitializeCriticalSection(&g_csThreadCode);    for (int each = 0; each < THREAD_NUM; each++)   {     handle[each] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunction, &each, 0, &ThreadCount);     printf("线程ID: %d n", ThreadCount);   }    WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);    DeleteCriticalSection(&g_csThreadCode);    system("pause");   return 0; } 

总的来说,_beginthreadexCreateThread更加高级,封装了许多细节,使用起来更方便,特别是对于传递多个参数的情况下,可以更简单地传参。

本文作者: 王瑞
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