一、问题的提出
编写一个耗时的单线程程序:
新建一个基于对话框的应用程序SingleThread,在主对话框IDD_SINGLETHREAD_DIALOG添加一个按钮,ID为IDC_SLEEP_SIX_SECOND,标题为
“延时6秒”,添加按钮的响应函数,代码如下:
void CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond()
{
Sleep(6000); //延时6秒
}
编译并运行应用程序,单击“延时6秒”按钮,你就会发现在这6秒期间程序就象“死机”一样,不在响应其它消息。为了更好地处理这种
耗时的 *** 作,我们有必要学习——多线程编程。
二、多线程概述
进程和线程都是 *** 作系统的概念。进程是应用程序的执行实例,每个进程是由私有的虚拟地址空间、代码、数据和其它各种系统资源组成
,进程在运行过程中创建的资源随着进程的终止而被销毁,所使用的系统资源在进程终止时被释放或关闭。
线程是进程内部的一个执行单元。系统创建好进程后,实际上就启动执行了该进程的主执行线程,主执行线程以函数地址形式,比如说
main或WinMain函数,将程序的启动点提供给Windows系统。主执行线程终止了,进程也就随之终止。
每一个进程至少有一个主执行线程,它无需由用户去主动创建,是由系统自动创建的。用户根据需要在应用程序中创建其它线程,多个线程并发地运行于同一个进程中。一个进程中的所有线程都在该进程的虚拟地址空间中,共同使用这些虚拟地址空间、全局变量和系统资源,所
以线程间的通讯非常方便,多线程技术的应用也较为广泛。
多线程可以实现并行处理,避免了某项任务长时间占用CPU时间。要说明的一点是,目前大多数的计算机都是单处理器(CPU)的,为了运行所有这些线程, *** 作系统为每个独立线程安排一些CPU时间, *** 作系统以轮换方式向线程提供时间片,这就给人一种假象,好象这些线程都在
同时运行。由此可见,如果两个非常活跃的线程为了抢夺对CPU的控制权,在线程切换时会消耗很多的CPU资源,反而会降低系统的性能。这一点在多线程编程时应该注意。
Win32 SDK函数支持进行多线程的程序设计,并提供了 *** 作系统原理中的各种同步、互斥和临界区等 *** 作。Visual C++60中,使用MFC类库也实现了多线程的程序设计,使得多线程编程更加方便。
三、Win32 API对多线程编程的支持
Win32 提供了一系列的API函数来完成线程的创建、挂起、恢复、终结以及通信等工作。下面将选取其中的一些重要函数进行说明。
1、HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,
DWORD dwStackSize,
LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,
LPVOID lpParameter,
DWORD dwCreationFlags,
LPDWORD lpThreadId);
该函数在其调用进程的进程空间里创建一个新的线程,并返回已建线程的句柄,其中各参数说明如下:
lpThreadAttributes:指向一个 SECURITY_ATTRIBUTES 结构的指针,该结构决定了线程的安全属性,一般置为 NULL;
dwStackSize:指定了线程的堆栈深度,一般都设置为0;
lpStartAddress:表示新线程开始执行时代码所在函数的地址,即线程的起始地址。一般情况为(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
ThreadFunc
是线程函数名;
lpParameter:指定了线程执行时传送给线程的32位参数,即线程函数的参数;
dwCreationFlags:控制线程创建的附加标志,可以取两种值。如果该参数为0,线程在被创建后就会立即开始执行;如果该参数为CREATE_SUSPENDED,则系统产生线程后,该线程处于挂起状态,并不马上执行,直至函数ResumeThread被调用;
lpThreadId:该参数返回所创建线程的ID;
如果创建成功则返回线程的句柄,否则返回NULL。
2、DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);
该函数用于挂起指定的线程,如果函数执行成功,则线程的执行被终止。 3、DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);
该函数用于结束线程的挂起状态,执行线程。
4、VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);
该函数用于线程终结自身的执行,主要在线程的执行函数中被调用。其中参数dwExitCode用来设置线程的退出码。
5、BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);
一般情况下,线程运行结束之后,线程函数正常返回,但是应用程序可以调用TerminateThread强行终止某一线程的执行。各参数含义如下:
hThread:将被终结的线程的句柄;
dwExitCode:用于指定线程的退出码。
使用TerminateThread()终止某个线程的执行是不安全的,可能会引起系统不稳定;虽然该函数立即终止线程的执行,但并不释放线程所占用的资源。因此,一般不建议使用该函数。
6、BOOL PostThreadMessage(DWORD idThread,
UINT Msg,
WPARAM wParam,
LPARAM lParam);
该函数将一条消息放入到指定线程的消息队列中,并且不等到消息被该线程处理时便返回。
idThread:将接收消息的线程的ID;
Msg:指定用来发送的消息;
wParam:同消息有关的字参数;
lParam:同消息有关的长参数;
调用该函数时,如果即将接收消息的线程没有创建消息循环,则该函数执行失败。
四、Win32 API多线程编程例程
例程1 MultiThread1
建立一个基于对话框的工程MultiThread1,在对话框IDD_MULTITHREAD1_DIALOG中加入两个按钮和一个编辑框,两个按钮的ID分别是IDC_START,IDC_STOP
,标题分别为“启动”,“停止”,IDC_STOP的属性选中Disabled;编辑框的ID为IDC_TIME ,属性选中Read-only;
在MultiThread1Dlgh文件中添加线程函数声明: void ThreadFunc();
注意,线程函数的声明应在类CMultiThread1Dlg的外部。在类CMultiThread1Dlg内部添加protected型变量: HANDLE
hThread;
DWORD ThreadID;
分别代表线程的句柄和ID。
在MultiThread1Dlgcpp文件中添加全局变量m_bRun : volatile BOOL m_bRun;
m_bRun 代表线程是否正在运行。
你要留意到全局变量 m_bRun 是使用 volatile 修饰符的,volatile
修饰符的作用是告诉编译器无需对该变量作任何的优化,即无需将它放到一个寄存器中,并且该值可被外部改变。对于多线程引用的全局变量
来说,volatile
是一个非常重要的修饰符。
编写线程函数: void ThreadFunc()
{
CTime time;
CString strTime;
m_bRun=TRUE;
while(m_bRun)
{
time=CTime::GetCurrentTime();
strTime=timeFormat("%H:%M:%S");
::SetDlgItemText(AfxGetMainWnd()->m_hWnd,IDC_TIME,strTime);
Sleep(1000);
}
}
该线程函数没有参数,也不返回函数值。只要m_bRun为TRUE,线程一直运行。
双击IDC_START按钮,完成该按钮的消息函数:
void CMultiThread1Dlg::OnStart()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
hThread=CreateThread(NULL,
0,
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
NULL,
0,
&ThreadID);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(TRUE);
}
双击IDC_STOP按钮,完成该按钮的消息函数: void CMultiThread1Dlg::OnStop()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
m_bRun=FALSE;
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(FALSE);
}
编译并运行该例程,体会使用Win32 API编写的多线程。
例程2 MultiThread2
该线程演示了如何传送一个一个整型的参数到一个线程中,以及如何等待一个线程完成处理。
建立一个基于对话框的工程MultiThread2,在对话框IDD_MULTITHREAD2_DIALOG中加入一个编辑框和一个按钮,ID分别是IDC_COUNT,IDC_START
,按钮控件的标题为“开始”;
在MultiThread2Dlgh文件中添加线程函数声明: void ThreadFunc(int integer);
注意,线程函数的声明应在类CMultiThread2Dlg的外部。
在类CMultiThread2Dlg内部添加protected型变量: HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;
分别代表线程的句柄和ID。
打开ClassWizard,为编辑框IDC_COUNT添加int型变量m_nCount。在MultiThread2Dlgcpp文件中添加:void
ThreadFunc(int integer)
{
int i;
for(i=0;i<integer;i++)
{
Beep(200,50);
Sleep(1000);
}
}
双击IDC_START按钮,完成该按钮的消息函数: void CMultiThread2Dlg::OnStart()
{
UpdateData(TRUE);
int integer=m_nCount;
hThread=CreateThread(NULL,
0,
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
(VOID)integer,
0,
&ThreadID);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
}
顺便说一下WaitForSingleObject函数,其函数原型为:DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,DWORD
dwMilliseconds);
hHandle为要监视的对象(一般为同步对象,也可以是线程)的句柄;
dwMilliseconds为hHandle对象所设置的超时值,单位为毫秒;
当在某一线程中调用该函数时,线程暂时挂起,系统监视hHandle所指向的对象的状态。如果在挂起的dwMilliseconds毫秒内,线程所等待
的对象变为有信号状态,则该函数立即返回;如果超时时间已经到达dwMilliseconds毫秒,但hHandle所指向的对象还没有变成有信号状态,函
数照样返回。参数dwMilliseconds有两个具有特殊意义的值:0和INFINITE。若为0,则该函数立即返回;若为INFINITE,则线程一直被挂起,
直到hHandle所指向的对象变为有信号状态时为止。
本例程调用该函数的作用是按下IDC_START按钮后,一直等到线程返回,再恢复IDC_START按钮正常状态。编译运行该例程并细心体会。
例程3 MultiThread3
传送一个结构体给一个线程函数也是可能的,可以通过传送一个指向结构体的指针参数来完成。先定义一个结构体:
typedef struct
{
int firstArgu,
long secondArgu,
…
}myType,pMyType;
创建线程时CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyType,…);
在threadFunc函数内部,可以使用“强制转换”:
int intValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu;
long longValue=((pMyType)lpvoid)->seconddArgu;
……
例程3 MultiThread3将演示如何传送一个指向结构体的指针参数。
建立一个基于对话框的工程MultiThread3,在对话框IDD_MULTITHREAD3_DIALOG中加入一个编辑框IDC_MILLISECOND,一个按钮IDC_START,标题
为“开始”
,一个进度条IDC_PROGRESS1;
打开ClassWizard,为编辑框IDC_MILLISECOND添加int型变量m_nMilliSecond,为进度条IDC_PROGRESS1添加CProgressCtrl型变量
m_ctrlProgress;
在MultiThread3Dlgh文件中添加一个结构的定义: struct threadInfo
{
UINT nMilliSecond;
CProgressCtrl pctrlProgress;
};
线程函数的声明: UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam);
注意,二者应在类CMultiThread3Dlg的外部。
在类CMultiThread3Dlg内部添加protected型变量: HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;
分别代表线程的句柄和ID。
在MultiThread3Dlgcpp文件中进行如下 *** 作:
定义公共变量 threadInfo Info;
双击按钮IDC_START,添加相应消息处理函数:void CMultiThread3Dlg::OnStart()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
UpdateData(TRUE);
InfonMilliSecond=m_nMilliSecond;
InfopctrlProgress=&m_ctrlProgress;
hThread=CreateThread(NULL,
0,
(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
&Info,
0,
&ThreadID);
}
在函数BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中添加语句: {
……
// TODO: Add extra initialization here
m_ctrlProgressSetRange(0,99);
m_nMilliSecond=10;
UpdateData(FALSE);
return TRUE; // return TRUE unless you set the focus to a control
}
添加线程处理函数:UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam) {
threadInfo pInfo=(threadInfo)lpParam;
for(int i=0;i<100;i++)
{
int nTemp=pInfo->nMilliSecond;
pInfo->pctrlProgress->SetPos(i);
Sleep(nTemp);
}
return 0;
}
顺便补充一点,如果你在void CMultiThread3Dlg::OnStart() 函数中添加语句,编译运行你就会发现进度条不进行刷新,主线程也停止了反应。什么原因呢?这是因为WaitForSingleObject函数等待子线程
(ThreadFunc)结束时,导致了线程死锁。因为WaitForSingleObject函数会将主线程挂起(任何消息都得不到处理),而子线程ThreadFunc正
在设置进度条,一直在等待主线程将刷新消息处理完毕返回才会检测通知事件。这样两个线程都在互相等待,死锁发生了,编程时应注意避免
。
例程4 MultiThread4
该例程测试在Windows下最多可创建线程的数目。
建立一个基于对话框的工程MultiThread4,在对话框IDD_MULTITHREAD4_DIALOG中加入一个按钮IDC_TEST和一个编辑框IDC_COUNT,按钮标题为
“测试”
, 编辑框属性选中Read-only;
在MultiThread4Dlgcpp文件中进行如下 *** 作:
添加公共变量volatile BOOL m_bRunFlag=TRUE;
该变量表示是否还能继续创建线程。
添加线程函数:
DWORD WINAPI threadFunc(LPVOID threadNum)
{
while(m_bRunFlag)
{
Sleep(3000);
}
return 0;
}
只要 m_bRunFlag 变量为TRUE,线程一直运行。
双击按钮IDC_TEST,添加其响应消息函数:void CMultiThread4Dlg::OnTest()
{
DWORD threadID;
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(FALSE);
long nCount=0;
while(m_bRunFlag)
{
if(CreateThread(NULL,0,threadFunc,NULL,0,&threadID)==NULL)
{
m_bRunFlag=FALSE;
break;
}
else
{
nCount++;
}
}
//不断创建线程,直到再不能创建为止
m_nCount=nCount;
UpdateData(FALSE);
Sleep(5000);
//延时5秒,等待所有创建的线程结束
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(TRUE);
m_bRunFlag=TRUE;
}
五、MFC对多线程编程的支持
MFC中有两类线程,分别称之为工作者线程和用户界面线程。二者的主要区别在于工作者线程没有消息循环,而用户界面线程有自己的消息
队列和消息循环。
工作者线程没有消息机制,通常用来执行后台计算和维护任务,如冗长的计算过程,打印机的后台打印等。用户界面线程一般用于处理独
立于其他线程执行之外的用户输入,响应用户及系统所产生的事件和消息等。但对于Win32的API编程而言,这两种线程是没有区别的,它们都
只需线程的启动地址即可启动线程来执行任务。
在MFC中,一般用全局函数AfxBeginThread()来创建并初始化一个线程的运行,该函数有两种重载形式,分别用于创建工作者线程和用户界
面线程。两种重载函数原型和参数分别说明如下:
(1) CWinThread AfxBeginThread(AFX_THREADPROC pfnThreadProc,
LPVOID pParam,
nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
UINT nStackSize=0,
DWORD dwCreateFlags=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);
PfnThreadProc:指向工作者线程的执行函数的指针,线程函数原型必须声明如下: UINT ExecutingFunction(LPVOID
pParam);
请注意,ExecutingFunction()应返回一个UINT类型的值,用以指明该函数结束的原因。一般情况下,返回0表明执行成功。
pParam:传递给线程函数的一个32位参数,执行函数将用某种方式解释该值。它可以是数值,或是指向一个结构的指针,甚至可以被忽略;
nPriority:线程的优先级。如果为0,则线程与其父线程具有相同的优先级;
nStackSize:线程为自己分配堆栈的大小,其单位为字节。如果nStackSize被设为0,则线程的堆栈被设置成与父线程堆栈相同大小;
dwCreateFlags:如果为0,则线程在创建后立刻开始执行。如果为CREATE_SUSPEND,则线程在创建后立刻被挂起;
lpSecurityAttrs:线程的安全属性指针,一般为NULL;
(2) CWinThread AfxBeginThread(CRuntimeClass pThreadClass,
int nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
UINT nStackSize=0,
DWORD dwCreateFlags=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);
pThreadClass 是指向 CWinThread
的一个导出类的运行时类对象的指针,该导出类定义了被创建的用户界面线程的启动、退出等;其它参数的意义同形式1。使用函数的这个原型
生成的线程也有消息机制,在以后的例子中我们将发现同主线程的机制几乎一样。
下面我们对CWinThread类的数据成员及常用函数进行简要说明。
m_hThread:当前线程的句柄;
m_nThreadID:当前线程的ID;
m_pMainWnd:指向应用程序主窗口的指针
BOOL CWinThread::CreateThread(DWORD dwCreateFlags=0,
UINT nStackSize=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);
该函数中的dwCreateFlags、nStackSize、lpSecurityAttrs参数和API函数CreateThread中的对应参数有相同含义,该函数执行成功,返回
非0值,否则返回0。
一般情况下,调用AfxBeginThread()来一次性地创建并启动一个线程,但是也可以通过两步法来创建线程:首先创建CWinThread类的一个
对象,然后调用该对象的成员函数CreateThread()来启动该线程。
virtual BOOL CWinThread::InitInstance();
重载该函数以控制用户界面线程实例的初始化。初始化成功则返回非0值,否则返回0。用户界面线程经常重载该函数,工作者线程一般不
使用InitInstance()。
virtual int CWinThread::ExitInstance();
在线程终结前重载该函数进行一些必要的清理工作。该函数返回线程的退出码,0表示执行成功,非0值用来标识各种错误。同
InitInstance()成员函数一样,该函数也只适用于用户界面线程。
六、MFC多线程编程实例
在Visual C++
60编程环境中,我们既可以编写C风格的32位Win32应用程序,也可以利用MFC类库编写C++风格的应用程序,二者各有其优缺点。基于Win32的
应用程序执行代码小巧,运行效率高,但要求程序员编写的代码较多,且需要管理系统提供给程序的所有资源;而基于MFC类库的应用程序可以
快速建立起应用程序,类库为程序员提供了大量的封装类,而且Developer
Studio为程序员提供了一些工具来管理用户源程序,其缺点是类库代码很庞大。由于使用类库所带来的快速、简捷和功能强大等优越性,因此
除非有特殊的需要,否则Visual
C++推荐使用MFC类库进行程序开发。
我们知道,MFC中的线程分为两种:用户界面线程和工作者线程。我们将分别举例说明。
用 MFC 类库编程实现工作者线程
在Windows下使用Code::Blocks + MinGW Win32编写的程序调用COM组件(例如ADO组件),需要按照以下步骤进行:
在Code::Blocks中新建一个项目,并选择"Win32 GUI"或"Win32 Console"作为项目类型。
在项目设置中,选择"Linker Settings",并在"Link libraries"中添加需要调用的COM组件的动态链接库(例如,对于ADO组件,需要添加"ado32lib")。
在程序中包含需要调用的COM组件的头文件(例如,对于ADO组件,需要包含"adoh")。
使用CoInitialize函数初始化COM系统。
使用CoCreateInstance函数创建COM组件的实例。
使用该实例的方法和属性来调用COM组件的功能。
使用CoUninitialize函数反初始化COM系统。
在调用过程中,可能需要处理异常情况,例如COM组件初始化失败、创建实例失败等。
在使用COM组件时,需要注意以下几点:
在使用COM组件之前,需要确保系统已安装该组件,并已正确注册。
在使用COM组件时,需要注意内存管理问题。通常需要使用AddRef和Release方法来管理对象的引用计数。
在使用COM组件时,需要注意多线程问题。通常需要使用CoInitializeEx函数来指定线程的初始化模式。
在使用COM组件时,需要注意版本问题。不同版本的COM组件可能存在差异,因此需要确保使用的COM组件版本与程序所需的版本匹配。
所谓的Win32开发,就是在C语言的层面上,直接使用Win32API开发Windows应用程序或者系统程序。虽说现在直接用Win32API开发应用程序的人已经不多了,但是深入理解Windows系统程序设计原理,仍然是成为Windows开发高手的良好途径。所谓的Win32,其实是一个API规范,与UNIX系统编程接口标准POSIX是相对应的。下面是进行直接的WIN32SDK方式编程的基本思路或者说是一个框架:
一个Windows程序分为程序代码和UI(UserInterface用户接口)资源两大部份,两部份最后以RC编译程序整合为一个完整的EXE文件。所谓UI资源是指功能菜单、对话框、程序图标、光标形状等等东西。这些UI资源的实际内容(二进制代码)系借助各种工具产生,并以各种扩展名存在,如icobmpcur等等。程序员必须在一个所谓的资源描述档(rc)中描述它们。RC编译器(RCEXE)读取RC文件的描述后将所有UI资源文件集中制作出一个RES文件,再与程序代码结合在一起,这才是一个完整的Windows可执行文件。
与控制台程序相同的是,一个Win32程序也必须有一个程序入口点,但是在这儿它不再叫main(),而叫做WinMain(),当WINDOWS的SHELL检测到用户欲执行一个EXE程序,就会调用加载器把程序进行加载,然后调用Cstartupcode,后者再调用WinMain(),程序的执行就开始了,WinMain()函数的原型为:
intCALLBACKWinMain(HINSTANCEhInstance,HINSTANCEhPrevInstance,LPSTRlpCmdLine,intnCmdShow);
下面程序必须进行必要的初始化工作-产生窗口,第一步是注册一个窗口类:用API函数:RegisterClass(),而这个函数需要一个已经定义好的系统结构:WNDCLASS,这个结构里面定义了窗口的种种属性,需要自己定义,但是许多属性都有默认值。然后调用CreateWindow()函数来产生具有上述定义属性的已注册窗口,但是需要注意的是它只是生成窗口,但并不显示之,所以还需要调用一个函数ShowWindow()将它显示在屏幕上,做完这些初始化工作以后,系统将进入消息循环:
while(GetMessage(&msg,NULL,0,0)){
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);}
当消息循环捕捉到消息以后将交由窗口函数WndProc()窗口函数进行相应的处理。这样,一个基于消息事件驱动的WIN32程序的雏形就建立了起来。
以上就是关于如何使用 AfxBeginThread创建MFC线程对象和Win32线程对象全部的内容,包括:如何使用 AfxBeginThread创建MFC线程对象和Win32线程对象、windows下用codeblocks+mingw win32程序如何调用com组件,例如ADO组、Win32编程原理等相关内容解答,如果想了解更多相关内容,可以关注我们,你们的支持是我们更新的动力!
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