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VC多執行緒程式設計(一)

一、問題的提出

編寫一個耗時的單執行緒程式:

  新建一個基於對話方塊的應用程式SingleThread,在主對話方塊IDD_SINGLETHREAD_DIALOG新增一個按鈕,IDIDC_SLEEP_SIX_SECOND,標題為延時6,新增按鈕的響應函式,程式碼如下:

void CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond()
{
Sleep(6000); //
延時6

}

  編譯並執行應用程式,單擊延時6按鈕,你就會發現在這6秒期間程式就象宕機一樣,不在響應其它訊息。為了更好地處理這種耗時的操作,我們有必要學習——多執行緒程式設計。二、多執行緒概述

  程序和執行緒都是作業系統的概念。程序是應用程式的執行例項,每個程序是由私有的虛擬地址空間、程式碼、資料和其它各種系統資源組成,程序在執行過程中建立的資源隨著程序的終止而被銷燬,所使用的系統資源在程序終止時被釋放或關閉。

  執行緒是程序內部的一個執行單元。系統建立好程序後,實際上就啟動執行了該程序的主執行執行緒,主執行執行緒以函式地址形式,比如說mainWinMain函式,將程式的啟動點提供給Windows系統。主執行執行緒終止了,程序也就隨之終止。  每一個程序至少有一個主執行執行緒,它無需由使用者去主動建立,是由系統自動建立的。使用者根據需要在應用程式中建立其它執行緒,多個執行緒併發地運行於同一個程序中。一個程序中的所有執行緒都在該程序的虛擬地址空間中,共同使用這些虛擬地址空間、全域性變數和系統資源,所以執行緒間的通訊非常方便,多執行緒技術的應用也較為廣泛。  多執行緒可以實現並行處理,避免了某項任務長時間佔用CPU
時間。要說明的一點是,目前大多數的計算機都是單處理器(CPU)的,為了執行所有這些執行緒,作業系統為每個獨立執行緒安排一些CPU時間,作業系統以輪換方式向執行緒提供時間片,這就給人一種假象,好象這些執行緒都在同時執行。由此可見,如果兩個非常活躍的執行緒為了搶奪對CPU的控制權,線上程切換時會消耗很多的CPU資源,反而會降低系統的效能。這一點在多執行緒程式設計時應該注意。
  Win32 SDK函式支援進行多執行緒的程式設計,並提供了作業系統原理中的各種同步、互斥和臨界區等操作。Visual C++ 6.0中,使用MFC類庫也實現了多執行緒的程式設計,使得多執行緒程式設計更加方便。

三、Win32 API

對多執行緒程式設計的支援

  Win32 提供了一系列的API函式來完成執行緒的建立、掛起、恢復、終結以及通訊等工作。下面將選取其中的一些重要函式進行說明。

1HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,
                  DWORD dwStackSize,
                  LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,
                  LPVOID lpParameter,
                  DWORD dwCreationFlags,
                  LPDWORD lpThreadId);

該函式在其呼叫程序的程序空間裡建立一個新的執行緒,並返回已建執行緒的控制代碼,其中各引數說明如下:
lpThreadAttributes
:指向一個 SECURITY_ATTRIBUTES 結構的指標,該結構決定了執行緒的安全屬性,一般置為 NULL
dwStackSize
:指定了執行緒的堆疊深度,一般都設定為0

lpStartAddress
:表示新執行緒開始執行時程式碼所在函式的地址,即執行緒的起始地址。一般情況為(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFuncThreadFunc 是執行緒函式名;

lpParameter
:指定了執行緒執行時傳送給執行緒的32位引數,即執行緒函式的引數;

dwCreationFlags
:控制執行緒建立的附加標誌,可以取兩種值。如果該引數為0,執行緒在被建立後就會立即開始執行;如果該引數為CREATE_SUSPENDED,則系統產生執行緒後,該執行緒處於掛起狀態,並不馬上執行,直至函式ResumeThread被呼叫;

lpThreadId
:該引數返回所建立執行緒的ID
如果建立成功則返回執行緒的控制代碼,否則返回NULL

2DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);

該函式用於掛起指定的執行緒,如果函式執行成功,則執行緒的執行被終止。 3DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);

該函式用於結束執行緒的掛起狀態,執行執行緒。 4VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);

該函式用於執行緒終結自身的執行,主要線上程的執行函式中被呼叫。其中引數dwExitCode用來設定執行緒的退出碼。 5BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);

  一般情況下,執行緒執行結束之後,執行緒函式正常返回,但是應用程式可以呼叫TerminateThread強行終止某一執行緒的執行。各引數含義如下:
hThread
:將被終結的執行緒的控制代碼;
dwExitCode
:用於指定執行緒的退出碼。
  使用TerminateThread()終止某個執行緒的執行是不安全的,可能會引起系統不穩定;雖然該函式立即終止執行緒的執行,但並不釋放執行緒所佔用的資源。因此,一般不建議使用該函式。

6BOOL PostThreadMessage(DWORD idThread,
    UINT Msg,
    WPARAM wParam,
    LPARAM lParam);

該函式將一條訊息放入到指定執行緒的訊息佇列中,並且不等到訊息被該執行緒處理時便返回。
idThread
:將接收訊息的執行緒的ID
Msg
:指定用來發送的訊息;

wParam
:同訊息有關的字引數;

lParam
:同訊息有關的長引數;
呼叫該函式時,如果即將接收訊息的執行緒沒有建立訊息迴圈,則該函式執行失敗。

四、Win32 API多執行緒程式設計例程

例程1 MultiThread1

建立一個基於對話方塊的工程MultiThread1,在對話方塊IDD_MULTITHREAD1_DIALOG中加入兩個按鈕和一個編輯框,兩個按鈕的ID分別是IDC_STARTIDC_STOP ,標題分別為啟動停止IDC_STOP的屬性選中Disabled;編輯框的IDIDC_TIME ,屬性選中Read-onlyMultiThread1Dlg.h檔案中新增執行緒函式宣告: void ThreadFunc();

注意,執行緒函式的宣告應在類CMultiThread1Dlg的外部。 在類CMultiThread1Dlg內部新增protected型變數:   HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;

分別代表執行緒的控制代碼和IDMultiThread1Dlg.cpp檔案中新增全域性變數m_bRun volatile BOOL m_bRun;

m_bRun 代表執行緒是否正在執行。

你要留意到全域性變數 m_bRun 是使用 volatile 修飾符的,volatile 修飾符的作用是告訴編譯器無需對該變數作任何的優化,即無需將它放到一個暫存器中,並且該值可被外部改變。對於多執行緒引用的全域性變數來說,volatile 是一個非常重要的修飾符。

編寫執行緒函式: void ThreadFunc()
{
CTime time;
CString strTime;
m_bRun=TRUE;
while(m_bRun)
{
   time=CTime::GetCurrentTime();
   strTime=time.Format("%H:%M:%S");
   ::SetDlgItemText(AfxGetMainWnd()->m_hWnd,IDC_TIME,strTime);
   Sleep(1000);
}
}

該執行緒函式沒有引數,也不返回函式值。只要m_bRunTRUE,執行緒一直執行。

雙擊IDC_START按鈕,完成該按鈕的訊息函式: 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);

}

雙擊IDC_STOP按鈕,完成該按鈕的訊息函式: void CMultiThread1Dlg::OnStop()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
m_bRun=FALSE;
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(FALSE);
}

編譯並執行該例程,體會使用Win32 API編寫的多執行緒。

例程2 MultiThread2

  該執行緒演示瞭如何傳送一個一個整型的引數到一個執行緒中,以及如何等待一個執行緒完成處理。

建立一個基於對話方塊的工程MultiThread2,在對話方塊IDD_MULTITHREAD2_DIALOG中加入一個編輯框和一個按鈕,ID分別是IDC_COUNTIDC_START ,按鈕控制元件的標題為開始MultiThread2Dlg.h檔案中新增執行緒函式宣告: void ThreadFunc(int integer);

注意,執行緒函式的宣告應在類CMultiThread2Dlg的外部。

在類CMultiThread2Dlg內部新增protected型變數:   HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;

分別代表執行緒的控制代碼和ID開啟ClassWizard,為編輯框IDC_COUNT新增int型變數m_nCount。在MultiThread2Dlg.cpp檔案中新增:void ThreadFunc(int integer)
{
int i;
for(i=0;i<integer;i++)
{
   Beep(200,50);
   Sleep(1000);
}
}

雙擊IDC_START按鈕,完成該按鈕的訊息函式: 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);
}

順便說一下WaitForSingleObject函式,其函式原型為:DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,DWORD dwMilliseconds);

hHandle為要監視的物件(一般為同步物件,也可以是執行緒)的控制代碼;
dwMilliseconds
hHandle物件所設定的超時值,單位為毫秒;
  當在某一執行緒中呼叫該函式時,執行緒暫時掛起,系統監視hHandle所指向的物件的狀態。如果在掛起的dwMilliseconds毫秒內,執行緒所等待的物件變為有訊號狀態,則該函式立即返回;如果超時時間已經到達dwMilliseconds毫秒,但hHandle所指向的物件還沒有變成有訊號狀態,函式照樣返回。引數dwMilliseconds有兩個具有特殊意義的值:0INFINITE。若為0,則該函式立即返回;若為INFINITE,則執行緒一直被掛起,直到hHandle所指向的物件變為有訊號狀態時為止。  本例程呼叫該函式的作用是按下IDC_START按鈕後,一直等到執行緒返回,再恢復IDC_START按鈕正常狀態。編譯執行該例程並細心體會。

例程3 MultiThread3
傳送一個結構體給一個執行緒函式也是可能的,可以通過傳送一個指向結構體的指標引數來完成。先定義一個結構體:

typedef struct
{
int firstArgu,
long secondArgu,

}myType,*pMyType;

建立執行緒時CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyType,…);
threadFunc函式內部,可以使用強制轉換

int intValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu;
long longValue=((pMyType)lpvoid)->seconddArgu;
……

例程3 MultiThread3將演示如何傳送一個指向結構體的指標引數。

建立一個基於對話方塊的工程MultiThread3,在對話方塊IDD_MULTITHREAD3_DIALOG中加入一個編輯框IDC_MILLISECOND,一個按鈕IDC_START,標題為開始,一個進度條IDC_PROGRESS1開啟ClassWizard,為編輯框IDC_MILLISECOND新增int型變數m_nMilliSecond,為進度條IDC_PROGRESS1新增CProgressCtrl型變數m_ctrlProgressMultiThread3Dlg.h檔案中新增一個結構的定義: struct threadInfo
{
UINT nMilliSecond;
CProgressCtrl* pctrlProgress;
};

執行緒函式的宣告: UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam);

注意,二者應在類CMultiThread3Dlg的外部。

在類CMultiThread3Dlg內部新增protected型變數: HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;

分別代表執行緒的控制代碼和IDMultiThread3Dlg.cpp檔案中進行如下操作:

定義公共變數 threadInfo Info雙擊按鈕IDC_START,新增相應訊息處理函式:void CMultiThread3Dlg::OnStart()
{
// TODO: Add your control notification handler code here

UpdateData(TRUE);
Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;

hThread=CreateThread(NULL,
   0,
   (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
   &Info,
   0,
   &ThreadID);
/*
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
*/
}

在函式BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中新增語句: {
……

// TODO: Add extra initialization here
m_ctrlProgress.SetRange(0,99);
m_nMilliSecond=10;
UpdateData(FALSE);
return TRUE;   // return TRUE   unless you set the focus to a control
}

新增執行緒處理函式: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;
}

  順便補充一點,如果你在void CMultiThread3Dlg::OnStart() 函式中新增/* */語句,編譯執行你就會發現進度條不進行重新整理,主執行緒也停止了反應。什麼原因呢?這是因為WaitForSingleObject函式等待子執行緒(ThreadFunc)結束時,導致了執行緒死鎖。因為WaitForSingleObject函式會將主執行緒掛起(任何訊息都得不到處理),而子執行緒ThreadFunc正在設定進度條,一直在等待主執行緒將重新整理訊息處理完畢返回才會檢測通知事件。這樣兩個執行緒都在互相等待,死鎖發生了,程式設計時應注意避免。例程4 MultiThread4
該例程測試在Windows下最多可建立執行緒的數目。

建立一個基於對話方塊的工程MultiThread4,在對話方塊IDD_MULTITHREAD4_DIALOG中加入一個按鈕IDC_TEST和一個編輯框IDC_COUNT,按鈕標題為測試, 編輯框屬性選中Read-onlyMultiThread4Dlg.cpp檔案中進行如下操作:

新增公共變數volatile BOOL m_bRunFlag=TRUE;
該變量表示是否還能繼續建立執行緒。

新增執行緒函式:

DWORD WINAPI threadFunc(LPVOID threadNum)
{
while(m_bRunFlag)
{
   Sleep(3000);
}
return 0;
}

只要 m_bRunFlag 變數為TRUE,執行緒一直執行。

雙擊按鈕IDC_TEST,新增其響應訊息函式: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++;
   }
}
    //
不斷建立執行緒,直到再不能建立為止

m_nCount=nCount;
UpdateData(FALSE);
Sleep(5000);
    //
延時5秒,等待所有建立的執行緒結束
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(TRUE);
     m_bRunFlag=TRUE;
}

五、MFC對多執行緒程式設計的支援

  MFC中有兩類執行緒,分別稱之為工作者執行緒和使用者介面執行緒。二者的主要區別在於工作者執行緒沒有訊息迴圈,而使用者介面執行緒有自己的訊息佇列和訊息迴圈。  工作者執行緒沒有訊息機制,通常用來執行後臺計算和維護任務,如冗長的計算過程,印表機的後臺列印等。使用者介面執行緒一般用於處理獨立於其他執行緒執行之外的使用者輸入,響應使用者及系統所產生的事件和訊息等。但對於Win32API程式設計而言,這兩種執行緒是沒有區別的,它們都只需執行緒的啟動地址即可啟動執行緒來執行任務。  在MFC中,一般用全域性函式AfxBeginThread()來建立並初始化一個執行緒的執行,該函式有兩種過載形式,分別用於建立工作者執行緒和使用者介面執行緒。兩種過載函式原型和引數分別說明如下:

(1) CWinThread* AfxBeginThread(AFX_THREADPROC pfnThreadProc,
                       LPVOID pParam,
                       nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
                       UINT nStackSize=0,
                       DWORD dwCreateFlags=0,
                       LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

PfnThreadProc:指向工作者執行緒的執行函式的指標,執行緒函式原型必須宣告如下: UINT ExecutingFunction(LPVOID pParam);

請注意,ExecutingFunction()應返回一個UINT型別的值,用以指明該函式結束的原因。一般情況下,返回0表明執行成功。
pParam
:傳遞給執行緒函式的一個32位引數,執行函式將用某種方式解釋該值。它可以是數值,或是指向一個結構的指標,甚至可以被忽略;

nPriority
:執行緒的優先順序。如果為0,則執行緒與其父執行緒具有相同的優先順序;

nStackSize:
執行緒為自己分配堆疊的大小,其單位為位元組。如果nStackSize被設為0,則執行緒的堆疊被設定成與父執行緒堆疊相同大小;

dwCreateFlags
:如果為0,則執行緒在建立後立刻開始執行。如果為CREATE_SUSPEND,則執行緒在建立後立刻被掛起;

lpSecurityAttrs
:執行緒的安全屬性指標,一般為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 的一個匯出類的執行時類物件的指標,該匯出類定義了被建立的使用者介面執行緒的啟動、退出等;其它引數的意義同形式1。使用函式的這個原型生成的執行緒也有訊息機制,在以後的例子中我們將發現同主執行緒的機制幾乎一樣。

下面我們對CWinThread類的資料成員及常用函式進行簡要說明。

m_hThread:當前執行緒的控制代碼;
m_nThreadID:
當前執行緒的ID

m_pMainWnd
:指向應用程式主視窗的指標

BOOL CWinThread::CreateThread(DWORD dwCreateFlags=0,
UINT nStackSize=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

  該函式中的dwCreateFlagsnStackSizelpSecurityAttrs引數和API函式CreateThread中的對應引數有相同含義,該函式執行成功,返回非0值,否則返回0  一般情況下,呼叫AfxBeginThread()來一次性地建立並啟動一個執行緒,但是也可以通過兩步法來建立執行緒:首先建立CWinThread類的一個物件,然後呼叫該物件的成員函式CreateThread()來啟動該執行緒。

virtual BOOL CWinThread::InitInstance();

  過載該函式以控制使用者介面執行緒例項的初始化。初始化成功則返回非0值,否則返回0。使用者介面執行緒經常過載該函式,工作者執行緒一般不使用InitInstance() virtual int CWinThread::ExitInstance();

  線上程終結前過載該函式進行一些必要的清理工作。該函式返回執行緒的退出碼,0表示執行成功,非0值用來標識各種錯誤。同InitInstance()成員函式一樣,該函式也只適用於使用者介面執行緒。六、MFC多執行緒程式設計例項

  在Visual C++ 6.0程式設計環境中,我們既可以編寫C風格的32Win32應用程式,也可以利用MFC類庫編寫C++風格的應用程式,二者各有其優缺點。基於Win32的應用程式執行程式碼小巧,執行效率高,但要求程式設計師編寫的程式碼較多,且需要管理系統提供給程式的所有資源;而基於MFC類庫的應用程式可以快速建立起應用程式,類庫為程式設計師提供了大量的封裝類,而且Developer Studio為程式設計師提供了一些工具來管理使用者源程式,其缺點是類庫程式碼很龐大。由於使用類庫所帶來的快速、簡捷和功能強大等優越性,因此除非有特殊的需要,否則Visual C++推薦使用MFC類庫進行程式開發。

我們知道,MFC中的執行緒分為兩種:使用者介面執行緒和工作者執行緒。我們將分別舉例說明。

MFC 類庫程式設計實現工作者執行緒

例程5 MultiThread5

為了與Win32 API對照,我們使用MFC 類庫程式設計實現例程3 MultiThread3

建立一個基於對話方塊的工程MultiThread5,在對話方塊IDD_MULTITHREAD5_DIALOG中加入一個編輯框IDC_MILLISECOND,一個按鈕IDC_START,標題為開始,一個進度條IDC_PROGRESS1開啟ClassWizard,為編輯框IDC_MILLISECOND新增int型變數m_nMilliSecond,為進度條IDC_PROGRESS1新增CProgressCtrl型變數m_ctrlProgressMultiThread5Dlg.h檔案中新增一個結構的定義: struct threadInfo
{
UINT nMilliSecond;
CProgressCtrl* pctrlProgress;
};

執行緒函式的宣告:UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam);
注意,二者應在類CMultiThread5Dlg的外部。

在類CMultiThread5Dlg內部新增protected型變數:

CWinThread* pThread;
MultiThread5Dlg.cpp檔案中進行如下操作:定義公共變數:
threadInfo Info;
雙擊按鈕IDC_START,新增相應訊息處理函式:

void CMultiThread5Dlg::OnStart()
{
// TODO: Add your control notification handler code here

UpdateData(TRUE);
Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;

pThread=AfxBeginThread(ThreadFunc,
   &Info);
}

在函式BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中新增語句: {
……

// TODO: Add extra initialization here
m_ctrlProgress.SetRange(0,99);
m_nMilliSecond=10;
UpdateData(FALSE);
return TRUE;   // return TRUE   unless you set the focus to a control
}

新增執行緒處理函式: 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;
}
MFC 類庫程式設計實現使用者介面執行緒

建立使用者介面執行緒的步驟:

使用ClassWizard建立類CWinThread的派生類(以CUIThread類為例) class CUIThread : public CWinThread
{
DECLARE_DYNCREATE(CUIThread)
protected:
CUIThread();            // protected constructor used by dynamic creation

// Attributes
public:

// Operations
public:

// Overrides
// ClassWizard generated virtual function overrides
//{{AFX_VIRTUAL(CUIThread)
public:
virtual BOOL InitInstance();
virtual int ExitInstance();
//}}AFX_VIRTUAL

// Implementation
protected:
virtual ~CUIThread();

// Generated message map functions
//{{AFX_MSG(CUIThread)
   // NOTE - the ClassWizard will add and remove member functions here.
//}}AFX_MSG

DECLARE_MESSAGE_MAP()
};

過載函式InitInstance()ExitInstance() BOOL CUIThread::InitInstance()
{
CFrameWnd* wnd=new CFrameWnd;
wnd->Create(NULL,"UI Thread Window");
wnd->ShowWindow(SW_SHOW);
wnd->UpdateWindow();
m_pMainWnd=wnd;
return TRUE;
}

建立新的使用者介面執行緒 void CUIThreadDlg::OnButton1()
{
CUIThread* pThread=new CUIThread();
pThread->CreateThread();
}

請注意以下兩點:

A、在UIThreadDlg.cpp的開頭加入語句: #include "UIThread.h"
B
、把UIThread.h中類CUIThread()的建構函式的特性由 protected 改為 public
  使用者介面執行緒的執行次序與應用程式主執行緒相同,首先呼叫使用者介面執行緒類的InitInstance()函式,如果返回TRUE,繼續呼叫執行緒的Run()函式,該函式的作用是執行一個標準的訊息迴圈,並且當收到WM_QUIT訊息後中斷,在訊息迴圈過程中,Run()函式檢測到執行緒空閒時(沒有訊息),也將呼叫OnIdle()函式,最後Run()函式返回,MFC呼叫ExitInstance()函式清理資源。  你可以建立一個沒有介面而有訊息迴圈的執行緒,例如:你可以從CWinThread派生一個新類,在InitInstance函式中完成某項任務並返回FALSE,這表示僅執行InitInstance函式中的任務而不執行訊息迴圈,你可以通過這種方法,完成一個工作者執行緒的功能。

一、問題的提出

編寫一個耗時的單執行緒程式:

  新建一個基於對話方塊的應用程式SingleThread,在主對話方塊IDD_SINGLETHREAD_DIALOG新增一個按鈕,IDIDC_SLEEP_SIX_SECOND,標題為延時6,新增按鈕的響應函式,程式碼如下:

void CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond()
{
Sleep(6000); //
延時6

}

  編譯並執行應用程式,單擊延時6按鈕,你就會發現在這6秒期間程式就象宕機一樣,不在響應其它訊息。為了更好地處理這種耗時的操作,我們有必要學習——多執行緒程式設計。二、多執行緒概述

  程序和執行緒都是作業系統的概念。程序是應用程式的執行例項,每個程序是由私有的虛擬地址空間、程式碼、資料和其它各種系統資源組成,程序在執行過程中建立的資源隨著程序的終止而被銷燬,所使用的系統資源在程序終止時被釋放或關閉。  執行緒是程序內部的一個執行單元。系統建立好程序後,實際上就啟動執行了該程序的主執行執行緒,主執行執行緒以函式地址形式,比如說mainWinMain函式,將程式的啟動點提供給Windows系統。主執行執行緒終止了,程序也就隨之終止。  每一個程序至少有一個主執行執行緒,它無需由使用者去主動建立,是由系統自動建立的。使用者根據需要在應用程式中建立其它執行緒,多個執行緒併發地運行於同一個程序中。一個程序中的所有執行緒都在該程序的虛擬地址空間中,共同使用這些虛擬地址空間、全域性變數和系統資源,所以執行緒間的通訊非常方便,多執行緒技術的應用也較為廣泛。  多執行緒可以實現並行處理,避免了某項任務長時間佔用CPU時間。要說明的一點是,目前大多數的計算機都是單處理器(CPU)的,為了執行所有這些執行緒,作業系統為每個獨立執行緒安排一些CPU時間,作業系統以輪換方式向執行緒提供時間片,這就給人一種假象,好象這些執行緒都在同時執行。由此可見,如果兩個非常活躍的執行緒為了搶奪對CPU的控制權,線上程切換時會消耗很多的CPU資源,反而會降低系統的效能。這一點在多執行緒程式設計時應該注意。  Win32 SDK函式支援進行多執行緒的程式設計,並提供了作業系統原理中的各種同步、互斥和臨界區等操作。Visual C++ 6.0中,使用MFC類庫也實現了多執行緒的程式設計,使得多執行緒程式設計更加方便。

三、Win32 API對多執行緒程式設計的支援

  Win32 提供了一系列的API函式來完成執行緒的建立、掛起、恢復、終結以及通訊等工作。下面將選取其中的一些重要函式進行說明。

1HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,
                  DWORD dwStackSize,
                  LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,
                  LPVOID lpParameter,
                  DWORD dwCreationFlags,
                  LPDWORD lpThreadId);

該函式在其呼叫程序的程序空間裡建立一個新的執行緒,並返回已建執行緒的控制代碼,其中各引數說明如下:
lpThreadAttributes
:指向一個 SECURITY_ATTRIBUTES 結構的指標,該結構決定了執行緒的安全屬性,一般置為 NULL
dwStackSize
:指定了執行緒的堆疊深度,一般都設定為0

lpStartAddress
:表示新執行緒開始執行時程式碼所在函式的地址,即執行緒的起始地址。一般情況為(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFuncThreadFunc 是執行緒函式名;

lpParameter
:指定了執行緒執行時傳送給執行緒的32位引數,即執行緒函式的引數;

dwCreationFlags
:控制執行緒建立的附加標誌,可以取兩種值。如果該引數為0,執行緒在被建立後就會立即開始執行;如果該引數為CREATE_SUSPENDED,則系統產生執行緒後,該執行緒處於掛起狀態,並不馬上執行,直至函式ResumeThread被呼叫;

lpThreadId
:該引數返回所建立執行緒的ID
如果建立成功則返回執行緒的控制代碼,否則返回NULL

2DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);

該函式用於掛起指定的執行緒,如果函式執行成功,則執行緒的執行被終止。 3DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);

該函式用於結束執行緒的掛起狀態,執行執行緒。 4VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);

該函式用於執行緒終結自身的執行,主要線上程的執行函式中被呼叫。其中引數dwExitCode用來設定執行緒的退出碼。 5BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);

  一般情況下,執行緒執行結束之後,執行緒函式正常返回,但是應用程式可以呼叫TerminateThread強行終止某一執行緒的執行。各引數含義如下:
hThread
:將被終結的執行緒的控制代碼;
dwExitCode
:用於指定執行緒的退出碼。
  使用TerminateThread()終止某個執行緒的執行是不安全的,可能會引起系統不穩定;雖然該函式立即終止執行緒的執行,但並不釋放執行緒所佔用的資源。因此,一般不建議使用該函式。

6BOOL PostThreadMessage(DWORD idThread,
    UINT Msg,
    WPARAM wParam,
    LPARAM lParam);

該函式將一條訊息放入到指定執行緒的訊息佇列中,並且不等到訊息被該執行緒處理時便返回。
idThread
:將接收訊息的執行緒的ID
Msg
:指定用來發送的訊息;

wParam
:同訊息有關的字引數;

lParam
:同訊息有關的長引數;
呼叫該函式時,如果即將接收訊息的執行緒沒有建立訊息迴圈,則該函式執行失敗。

四、Win32 API多執行緒程式設計例程

例程1 MultiThread1

建立一個基於對話方塊的工程MultiThread1,在對話方塊IDD_MULTITHREAD1_DIALOG中加入兩個按鈕和一個編輯框,兩個按鈕的ID分別是IDC_STARTIDC_STOP ,標題分別為啟動停止IDC_STOP的屬性選中Disabled;編輯框的IDIDC_TIME ,屬性選中Read-onlyMultiThread1Dlg.h檔案中新增執行緒函式宣告: void ThreadFunc();

注意,執行