编程思想之多线程与多进程(4):C++ 中的多线程

编程思想之多线程与多进程(1)——以操作系统的角度述说线程与进程》一文详细讲述了线程、进程的关系及在操作系统中的表现,《编程思想之多线程与多进程(2)——线程优先级与线程安全》一文讲了线程安全(各种同步锁)和优先级,这是多线程学习必须了解的基础。本文将接着讲一下C++中多线程程序的开发.这里主要讲Windows平台线程的用法,创建线程要调用windows API的CreateThread方法。

 

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我们提到,一个程序至少有一个线程,这个线程称为主线程(main thread),如果我们不显示地创建线程,那我们产的程序就是只有主线程的间线程程序。
下面,我们看看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:

**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:

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。

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

结果如下:

【Demo2】:在线程函数中传入参数

结果:

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我们预期的效果。我们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,我们对线程做一些简单的同步处理,这里我们用互斥量(Mutex),关于互斥量(Mutex)的概念,请看《编程思想之多线程与多进程(2)——线程优先级与线程安全》一文;更多C++线程同步的处理,请看下一节。

在使用互斥量进行线程同步时会用到以下几个函数:

**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。

**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。

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

结果:

为进一步理解线程同步的重要性和互斥量的使用方法,我们再来看一个例子。

买火车票是大家春节回家最为关注的事情,我们就简单模拟一下火车票的售票系统(为使程序简单,我们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.cpp :

测试程序:

结果:

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最新评论
  • 小编辑 编辑 2015/10/30

    有读者在微信反馈如下:

    我只读到demo1而已。这里用了cout和createthread。而这两个直接一起用,线程结束后,会有70到80字节内存泄漏,详见微软知识库kb104641。希望能联系作者修改。应该用_beginthreadex。错误的根本原因是,c库不是为多线程设计,所以其中全局变量如errorcode需要额外内存,_endthreadex可以释放。这个例子会教坏很多初学者的。

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