本文實(shí)例講述了VC多線程編程概念與技巧，分享給大家供大家參考。具體分析如下：

一、多線程編程要點(diǎn)

線程是進(jìn)程的一條執(zhí)行路徑，它包含獨(dú)立的堆棧和CPU寄存器狀態(tài)，每個線程共享所有的進(jìn)程資源，包括打開的文件、信號標(biāo)識及動態(tài)分配的內(nèi)存等。一個進(jìn)程內(nèi)的所有線程使用同一個地址空間，而這些線程的執(zhí)行由系統(tǒng)調(diào)度程序控制，調(diào)度程序決定哪個線程可執(zhí)行以及什么時候執(zhí)行線程。線程有優(yōu)先級別，優(yōu)先權(quán)較低的線程必須等到優(yōu)先權(quán)較高的線程執(zhí)行完后再執(zhí)行。在多處理器的機(jī)器上，調(diào)度程序可將多個線程放到不同的處理器上去運(yùn)行，這樣可使處理器任務(wù)平衡，并提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

Windows是一種多任務(wù)的操作系統(tǒng)，在Windows的一個進(jìn)程內(nèi)包含一個或多個線程。32位Windows環(huán)境下的Win32 API提供了多線程應(yīng)用程序開發(fā)所需要的接口函數(shù)，而利用ＶＣ中提供的標(biāo)準(zhǔn)Ｃ庫也可以開發(fā)多線程應(yīng)用程序，相應(yīng)的ＭＦＣ類庫封裝了多線程編程的類，用戶在開發(fā)時可根據(jù)應(yīng)用程序的需要和特點(diǎn)選擇相應(yīng)的工具。為了使大家能全面地了解Windows多線程編程技術(shù)，本文將重點(diǎn)介紹Win32 API和MFC兩種方式下如何編制多線程程序。

多線程編程在Win32方式下和MFC類庫支持下的原理是一致的，進(jìn)程的主線程在任何需要的時候都可以創(chuàng)建新的線程。當(dāng)線程執(zhí)行完后，自動終止線程; 當(dāng)進(jìn)程結(jié)束后，所有的線程都終止。所有活動的線程共享進(jìn)程的資源，因此，在編程時需要考慮在多個線程訪問同一資源時產(chǎn)生沖突的問題。當(dāng)一個線程正在訪問某進(jìn)程對象，而另一個線程要改變該對象，就可能會產(chǎn)生錯誤的結(jié)果，編程時要解決這個沖突。

二、Win32 API下的多線程編程

Win32 API是Windows操作系統(tǒng)內(nèi)核與應(yīng)用程序之間的界面，它將內(nèi)核提供的功能進(jìn)行函數(shù)包裝，應(yīng)用程序通過調(diào)用相關(guān)函數(shù)而獲得相應(yīng)的系統(tǒng)功能。為了向應(yīng)用程序提供多線程功能，Win32 API函數(shù)集中提供了一些處理多線程程序的函數(shù)集。直接用Win32 API進(jìn)行程序設(shè)計(jì)具有很多優(yōu)點(diǎn): 基于Win32的應(yīng)用程序執(zhí)行代碼小，運(yùn)行效率高，但是它要求程序員編寫的代碼較多，且需要管理所有系統(tǒng)提供給程序的資源。用Win32 API直接編寫程序要求程序員對Windows系統(tǒng)內(nèi)核有一定的了解，會占用程序員很多時間對系統(tǒng)資源進(jìn)行管理，因而程序員的工作效率降低。

1. 用Win32函數(shù)創(chuàng)建和終止線程

Win32函數(shù)庫中提供了操作多線程的函數(shù)，包括創(chuàng)建線程、終止線程、建立互斥區(qū)等。在應(yīng)用程序的主線程或者其他活動線程中創(chuàng)建新的線程的函數(shù)如下：

如果創(chuàng)建成功則返回線程的句柄，否則返回NULL。創(chuàng)建了新的線程后，該線程就開始啟動執(zhí)行了。但如果在dwCreationFlags中使用了CREATE_SUSPENDED特性，那么線程并不馬上執(zhí)行，而是先掛起，等到調(diào)用ResumeThread后才開始啟動線程，在這個過程中可以調(diào)用下面這個函數(shù)來設(shè)置線程的優(yōu)先權(quán)：

當(dāng)調(diào)用線程的函數(shù)返回后，線程自動終止。如果需要在線程的執(zhí)行過程中終止則可調(diào)用函數(shù)：

如果在線程的外面終止線程，則可調(diào)用下面的函數(shù)：

但應(yīng)注意: 該函數(shù)可能會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，而且線程所占用的資源也不釋放。因此，一般情況下，建議不要使用該函數(shù)。

如果要終止的線程是進(jìn)程內(nèi)的最后一個線程，則線程被終止后相應(yīng)的進(jìn)程也應(yīng)終止。

2. 線程的同步

在線程體內(nèi)，如果該線程完全獨(dú)立，與其他線程沒有數(shù)據(jù)存取等資源操作上的沖突，則可按照通常單線程的方法進(jìn)行編程。但是，在多線程處理時情況常常不是這樣，線程之間經(jīng)常要同時訪問一些資源。由于對共享資源進(jìn)行訪問引起沖突是不可避免的，為了解決這種線程同步問題，Win32 API提供了多種同步控制對象來幫助程序員解決共享資源訪問沖突。在介紹這些同步對象之前先介紹一下等待函數(shù)，因?yàn)樗锌刂茖ο蟮脑L問控制都要用到這個函數(shù)。

Win32 API提供了一組能使線程阻塞其自身執(zhí)行的等待函數(shù)。這些函數(shù)在其參數(shù)中的一個或多個同步對象產(chǎn)生了信號，或者超過規(guī)定的等待時間才會返回。在等待函數(shù)未返回時，線程處于等待狀態(tài)，此時線程只消耗很少的CPU時間。使用等待函數(shù)既可以保證線程的同步，又可以提高程序的運(yùn)行效率。最常用的等待函數(shù)是：

而函數(shù)WaitForMultipleObject可以用來同時監(jiān)測多個同步對象，該函數(shù)的聲明為：

（1）互斥體對象

Mutex對象的狀態(tài)在它不被任何線程擁有時才有信號，而當(dāng)它被擁有時則無信號。Mutex對象很適合用來協(xié)調(diào)多個線程對共享資源的互斥訪問?？砂聪铝胁襟E使用該對象：

首先，建立互斥體對象，得到句柄：

然后，在線程可能產(chǎn)生沖突的區(qū)域前（即訪問共享資源之前）調(diào)用WaitForSingleObject，將句柄傳給函數(shù)，請求占用互斥對象：

共享資源訪問結(jié)束，釋放對互斥體對象的占用：

互斥體對象在同一時刻只能被一個線程占用，當(dāng)互斥體對象被一個線程占用時，若有另一線程想占用它，則必須等到前一線程釋放后才能成功。

（2）信號對象

信號對象允許同時對多個線程共享資源進(jìn)行訪問，在創(chuàng)建對象時指定最大可同時訪問的線程數(shù)。當(dāng)一個線程申請?jiān)L問成功后，信號對象中的計(jì)數(shù)器減一，調(diào)用ReleaseSemaphore函數(shù)后，信號對象中的計(jì)數(shù)器加一。其中，計(jì)數(shù)器值大于或等于０，但小于或等于創(chuàng)建時指定的最大值。如果一個應(yīng)用在創(chuàng)建一個信號對象時，將其計(jì)數(shù)器的初始值設(shè)為０，就阻塞了其他線程，保護(hù)了資源。等初始化完成后，調(diào)用ReleaseSemaphore函數(shù)將其計(jì)數(shù)器增加至最大值，則可進(jìn)行正常的存取訪問?？砂聪铝胁襟E使用該對象：

首先，創(chuàng)建信號對象：

或者打開一個信號對象：

然后，在線程訪問共享資源之前調(diào)用WaitForSingleObject。

共享資源訪問完成后，應(yīng)釋放對信號對象的占用：

（3）事件對象

事件對象(Event)是最簡單的同步對象，它包括有信號和無信號兩種狀態(tài)。在線程訪問某一資源之前，需要等待某一事件的發(fā)生，這時用事件對象最合適。例如：只有在通信端口緩沖區(qū)收到數(shù)據(jù)后，監(jiān)視線程才被激活。

事件對象是用CreateEvent函數(shù)建立的。該函數(shù)可以指定事件對象的類和事件的初始狀態(tài)。如果是手工重置事件，那么它總是保持有信號狀態(tài)，直到用ResetEvent函數(shù)重置成無信號的事件。如果是自動重置事件，那么它的狀態(tài)在單個等待線程釋放后會自動變?yōu)闊o信號的。用SetEvent可以把事件對象設(shè)置成有信號狀態(tài)。在建立事件時，可以為對象命名，這樣其他進(jìn)程中的線程可以用OpenEvent函數(shù)打開指定名字的事件對象句柄。

（4）排斥區(qū)對象

在排斥區(qū)中異步執(zhí)行時，它只能在同一進(jìn)程的線程之間共享資源處理。雖然此時上面介紹的幾種方法均可使用，但是，使用排斥區(qū)的方法則使同步管理的效率更高。

使用時先定義一個CRITICAL_SECTION結(jié)構(gòu)的排斥區(qū)對象，在進(jìn)程使用之前調(diào)用如下函數(shù)對對象進(jìn)行初始化:

當(dāng)一個線程使用排斥區(qū)時，調(diào)用函數(shù)：EnterCriticalSection或者TryEnterCriticalSection;

當(dāng)要求占用、退出排斥區(qū)時，調(diào)用函數(shù)LeaveCriticalSection，釋放對排斥區(qū)對象的占用，供其他線程使用。

三、基于MFC的多線程編程

MFC是微軟的VC開發(fā)集成環(huán)境中提供給程序員的基礎(chǔ)函數(shù)庫，它用類庫的方式將Win32 API進(jìn)行封裝，以類的方式提供給開發(fā)者。由于其快速、簡捷、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)深受廣大開發(fā)者喜愛。因此，建議使用MFC類庫進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。

在VC++附帶的MFC類庫中，提供了對多線程編程的支持，基本原理與基于Win32 API的設(shè)計(jì)一致，但由于MFC對同步對象做了封裝，因此實(shí)現(xiàn)起來更加方便，避免了對象句柄管理上的煩瑣工作。

在MFC中，線程分為兩種：工作線程和用戶接口線程。工作線程與前面所述的線程一致，用戶接口線程是一種能夠接收用戶的輸入、處理事件和消息的線程。

1. 工作線程

工作線程編程較為簡單，設(shè)計(jì)思路與前面所講的基本一致: 一個基本函數(shù)代表了一個線程，創(chuàng)建并啟動線程后，線程進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài); 如果線程用到共享資源，則需要進(jìn)行資源同步處理。這種方式創(chuàng)建線程并啟動線程時可調(diào)用函數(shù)：

參數(shù)pfnThreadProc是線程執(zhí)行體函數(shù)，函數(shù)原形為: UINT ThreadFunction( LPVOID pParam)。

參數(shù)pParam是傳遞給執(zhí)行函數(shù)的參數(shù)；

參數(shù)nPriority是線程執(zhí)行權(quán)限，可選值：

THREAD_PRIORITY_NORMAL、THREAD_PRIORITY_LOWEST、THREAD_PRIORITY_HIGHEST、THREAD_PRIORITY_IDLE。

參數(shù)dwCreateFlags是線程創(chuàng)建時的標(biāo)志，可取值CREATE_SUSPENDED，表示線程創(chuàng)建后處于掛起狀態(tài)，調(diào)用ResumeThread函數(shù)后線程繼續(xù)運(yùn)行，或者取值“0”表示線程創(chuàng)建后處于運(yùn)行狀態(tài)。

返回值是CWinThread類對象指針，它的成員變量m_hThread為線程句柄，在Win32 API方式下對線程操作的函數(shù)參數(shù)都要求提供線程的句柄，所以當(dāng)線程創(chuàng)建后可以使用所有Win32 API函數(shù)對pWinThread->m_Thread線程進(jìn)行相關(guān)操作。

注意：如果在一個類對象中創(chuàng)建和啟動線程時，應(yīng)將線程函數(shù)定義成類外的全局函數(shù)。

2. 用戶接口線程

基于MFC的應(yīng)用程序有一個應(yīng)用對象，它是CWinApp派生類的對象，該對象代表了應(yīng)用進(jìn)程的主線程。當(dāng)線程執(zhí)行完并退出線程時，由于進(jìn)程中沒有其他線程存在，進(jìn)程自動結(jié)束。類CWinApp從CWinThread派生出來，CWinThread是用戶接口線程的基本類。我們在編寫用戶接口線程時，需要從CWinThread派生我們自己的線程類，ClassWizard可以幫助我們完成這個工作。

先用ClassWizard派生一個新的類，設(shè)置基類為CwinThread。注意：類的DECLARE_DYNCREATE和IMPLEMENT_DYNCREATE宏是必需的，因?yàn)閯?chuàng)建線程時需要動態(tài)創(chuàng)建類的對象。根據(jù)需要可將初始化和結(jié)束代碼分別放在類的InitInstance和ExitInstance函數(shù)中。如果需要創(chuàng)建窗口，則可在InitInstance函數(shù)中完成。然后創(chuàng)建線程并啟動線程?？梢杂脙煞N方法來創(chuàng)建用戶接口線程，MFC提供了兩個版本的AfxBeginThread函數(shù)，其中一個用于創(chuàng)建用戶接口線程。第二種方法分為兩步進(jìn)行：首先，調(diào)用線程類的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個線程對象；其次，調(diào)用CWinThread::CreateThread函數(shù)來創(chuàng)建該線程。線程建立并啟動后，在線程函數(shù)執(zhí)行過程中一直有效。如果是線程對象，則在對象刪除之前，先結(jié)束線程。CWinThread已經(jīng)為我們完成了線程結(jié)束的工作。

3. 線程同步

前面我們介紹了Win32 API提供的幾種有關(guān)線程同步的對象，在MFC類庫中對這幾個對象進(jìn)行了類封裝，它們有一個共同的基類CSyncObject，它們的對應(yīng)關(guān)系為: Semaphore對應(yīng)CSemaphore、Mutex對應(yīng)CMutex、Event對應(yīng)CEvent、CriticalSection對應(yīng)CCriticalSection。另外，MFC對兩個等待函數(shù)也進(jìn)行了封裝，即CSingleLock和CMultiLock。因四個對象用法相似，在這里就以CMutex為例進(jìn)行說明：

創(chuàng)建一個CMutex對象:

或

當(dāng)各線程要訪問共享資源時使用下面代碼：

四、結(jié)束語

如果用戶的應(yīng)用程序需要多個任務(wù)同時進(jìn)行相應(yīng)的處理，則使用多線程是較理想的選擇。這里，提醒大家注意的是在多線程編程時要特別小心處理資源共享問題以及多線程調(diào)試問題。

希望本文所述對大家的VC程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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