windows基礎程式設計 - 程序和線程

前言

微軟鼓勵大家多用線程，而弱化子程序的使用，是以和unix不同，windows下程序的通信很少，記憶體映射檔案是一種。
           

程序

• 程序環境資訊(程序上下文)

  每個程序啟動時系統都會生成相關的環境表，擷取裡面的環境變量可使用下面函數

  GetEnvironmentStrings FreeEnvironmentStrings 可以獲得該環境表的首位址

  SetEnvironmentVariable GetEnvironmentVariable 可以設定和得到環境變量的值

• 擷取程序ID和程序句柄

  GetCurrentProcessId 擷取id

  GetCurrentProcess 獲得句柄，但是一個假句柄，值為-1，可正常使用

  OpenProcess 通過id獲得程序句柄，通常拿來獲得别的程序的句柄，也可調用OpenProcess(GetCurrentProcessId)獲得本程序真實句柄

• 建立和結束程序

  BOOL CreateProcess(

  LPCTSTR lpApplicationName,應用程式全路徑名

  LPTSTR lpCommandLine, // 指令行參數

  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes, // 安全屬性 設為NULL

  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // 線程安全屬性NULL

  BOOL bInheritHandles, // 繼承辨別 NULL

  DWORD dwCreationFlags, // 建立方式 給0立即啟動

  LPVOID lpEnvironment, // 設定環境資訊 可為NULL

  LPCTSTR lpCurrentDirectory, // 設定工作目錄 可為NULL

  LPSTARTUPINFO lpStartupInfo, // 儲存起始資訊 需放入結構體位址

  LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation // 建立的程序相關資訊，需放入結構體位址

  );

  ExitProcess 可以結束目前程序

  TerminateProcess 可以結束别的程序

  CloseHandle 将句柄置為 -1,程序不結束

  • 程序間的等候,即阻塞函數等待别的程序傳回

    DWORD WaitForSingleObject(

    HANDLE hHandle, // 程序句柄

    DWORD dwMilliseconds // 等待時間(INFINITE為無限長)

    );

    DWORD WaitForMultipleObjects(

    DWORD nCount, // 句柄數量

    CONST HANDLE *lpHandles, // 存放句柄的數組

    BOOL fWaitAll, // 等候方式TRUE等待所有 FALSE任何一個

    DWORD dwMilliseconds // 等待時間(INFINITE為無限長)

    );

    這兩個等候的函數一個可以等待單個程序，一個可以等候多個，裡頭的HANDLE其實可以不光隻是程序，也可以是線程,隻要是帶信号的句柄，這些句柄包括

    Change notification

    Console input 控制台輸入

    Event 事件

    Job

    Mutex 互斥

    Process 程序

    Semaphore 信号

    Thread 線程

    Waitable timer 可等候定時器

    。

線程

程序如果對應電腦的記憶體，線程對應着電腦的CPU，線程也就是執行的代碼的執行個體。
系統是以線程為機關排程程式。
線程的排程: 将CPU的執行時間劃分成時間片,依次根據時間片執行不同的線程。
           

- 建立

HANDLE CreateThread(

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, //安全屬性

DWORD dwStackSize, // 線程棧大小為0向1M靠攏

LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, // 線程處理函數

LPVOID lpParameter, // 處理函數參數

DWORD dwCreationFlags, //建立方式 挂起還是執行

LPDWORD lpThreadId // 接收的線程ID

);

- 結束 TerminateThread / ExitThread

結束後依舊需要調用CloseHandle釋放句柄資源

- 挂起/執行 SuspendThread ResumeThread

- 線程資訊 GetCurrentThreadId / GetCurrentThread

線程同步

線程同步技術是解決線程之間的資源競争和線程之間的協調工作。

其中,原子鎖、臨界區(段)、互斥 是給線程間加鎖,

• 原子鎖

  直接對一個資料的記憶體操作,任一時間隻有一個線程通路該記憶體,可對這個資料進行增,減，改變數值

  InterlockedIncrement, InterlockedExchange, InterlockedDecrement

• 臨界區

  可以鎖定一段代碼，防止多個線程同時使用該段代碼

  VOID InitializeCriticalSection(

  LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection // 臨界區結構體的位址

  ); //初始化一個臨界區

  VOID EnterCriticalSection(

  LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection

  ); //進入臨界區,放在要鎖定的代碼前

  VOID LeaveCriticalSection(

  LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection //

  ); //離開臨界區,放在鎖定的代碼結尾

  VOID DeleteCriticalSection(

  LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection

  ); //釋放臨界區資源

• 互斥

  用于多線程下代碼或資源的共享使用

  HANDLE CreateMutex(

  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,

  // 安全屬性

  BOOL bInitialOwner, // 初始擁有着,TRUE立刻獲得互斥鎖

  LPCTSTR lpName // 互斥名

  ); //傳回互斥句柄

  一個程序調用WaitForSingleObject時，如果持鎖，則無需等待，否則等待持鎖線程調用ReleaseMutext時立刻獲得互斥鎖

  CloseHandle 可以釋放互斥鎖句柄資源,OpenMutex可以根據互斥名獲得互斥鎖句柄,也可以使用在兩個程序間的通信。

  注: 互斥和臨界區的差別,

  臨界區 - 運作在使用者态,執行效率高,隻能在同一個程序中使用

  互斥 - 運作在核心态,執行效率低，可以通過命名方式跨程序使用(配合記憶體映射檔案)

• 事件

  事件用于程式之間的通知的問題，是最常用的線程同步技術，事件句柄也分為有信号和無信号兩種狀态，無信号時會被WaitFor..函數等待，而SetEvent和ResetEvent可以手動設定事件句柄的信号狀态

  HANDLE CreateEvent(

  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,

  // 安全屬性

  BOOL bManualReset, // 手動還是自動複位

  BOOL bInitialState, // 初始狀态(有無信号)

  LPCTSTR lpName // 事件名字

  );

  另一程序調用WaitFor..函數等待時間句柄變為有信号狀态，如果是自動複位，會在調用結束後信号立馬變成無信号狀态，如果是手動，需要在調用結束後使用ResetEvent将信号置為無信号狀态

  不使用以後使用CloseHandle關閉事件句柄

• 信号量

  類似于事件,解決通知的相關問題,可以提供一個計數器，設定信号有效的次數

  HANDLE CreateSemaphore(

  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes,

  // 安全屬性

  LONG lInitialCount, // 初始計數值

  LONG lMaximumCount, // 最大值

  LPCTSTR lpName // 信号量名字

  );

  當一個線程調用WaitFor..函數會使信号量計數值減1，直到該值為0這個信号量會變為無信号狀态。使用ReleaseSemaphore可以重置信号量的計數值。使用結束後依舊使用CloseHandle釋放資源