作者：宋宝华 e-mail:21cnbao@21cn.com
1.引言
从单进程单线程到多进程多线程是操作系统发展的一种必然趋势，当年的
DOS
系统属于单任务操作系统，最优秀的程序员也只能通过驻留内存的方式实现所谓的“多任务”，而如今的
Win32
操作系统却可以一边听音乐，一边编程，一边打印文档。
理解多线程及其同步、互斥等通信方式是理解现代操作系统的关键一环，当我们精通了
Win32
多线程程序设计后，理解和学习其它操作系统的多任务控制也非常容易。许多程序员从来没有学习过嵌入式系统领域著名的操作系统
VxWorks
，但是立马就能在上面做开发，大概要归功于平时在
Win32
多线程上下的功夫。
因此，学习
Win32
多线程不仅对理解
Win32
本身有重要意义，而且对学习和领会其它操作系统也有触类旁通的作用。
2.进程与线程
先阐述一下进程和线程的概念和区别，这是一个许多大学老师也讲不清楚的问题。
进程（
Process
） 是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。程序只是一组指令的有序集合，它本身没有任何运行 的含义，只是一个静态实体。而进程则不同，它是程序在某个数据集上的执行，是一个动态实体。它因创建而产生，因调度而运行，因等待资源或事件而被处于等待 状态，因完成任务而被撤消，反映了一个程序在一定的数据集上运行的全部动态过程。
线程（
Thread
）是进程的一个实体，是
CPU
调度和分派的基本单位。线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。
线 程和进程的关系是：线程是属于进程的，线程运行在进程空间内，同一进程所产生的线程共享同一内存空间，当进程退出时该进程所产生的线程都会被强制退出并清 除。线程可与属于同一进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源，但是其本身基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的信息
(
如程序计数器、一组寄存器和栈
)
。
根据进程与线程的设置，操作系统大致分为如下类型：
（
1
）单进程、单线程，
MS-DOS
大致是这种操作系统；
（
2
）多进程、单线程，多数
UNIX
（及类
UNIX
的
LINUX
）是这种操作系统；
（
3
）多进程、多线程，
Win32
（
Windows NT/2000/XP
等）、
Solaris 2.x
和
OS/2
都是这种操作系统；
（
4
）单进程、多线程，
VxWorks
是这种操作系统。
在操作系统中引入线程带来的主要好处是：
（
1
）在进程内创建、终止线程比创建、终止进程要快；
（
2
）同一进程内的线程间切换比进程间的切换要快，尤其是用户级线程间的切换。另外，线程的出现还因为以下几个原因：
（
1
）并发程序的并发执行，在多处理环境下更为有效。一个并发程序可以建立一个进程
,
而这个并发程序中的若干并发程序段就可以分别建立若干线程
,
使这些线程在不同的处理机上执行。
（
2
）每个进程具有独立的地址空间，而该进程内的所有线程共享该地址空间。这样可以解决父子进程模型中，子进程必须复制父进程地址空间的问题。
（
3
）线程对解决客户
/
服务器模型非常有效。
3.Win32进程
3.1
进程间通信（
IPC
）
Win32
进程间通信的方式主要有：
（
1
）剪贴板
(Clip Board)
；
（
2
）动态数据交换
(Dynamic Data Exchange)
；
（
3
）部件对象模型
(Component Object Model)
；
（
4
）文件映射
(File Mapping)
；
（
5
）邮件槽
(Mail Slots)
；
（
6
）管道
(Pipes)
；
（
7
）
Win32
套接字
(Socket)
；
（
8
）远程过程调用
(Remote Procedure Call)
；
（
9
）
WM_COPYDATA
消息
(WM_COPYDATA Message)
。
3.2
获取进程信息
在
WIN32
中，可使用在
PSAPI .DLL
中提供的
Process status Helper
函数帮助我们获取进程信息。
（
1
）
EnumProcesses()
函数可以获取进程的
ID
，其原型为：
BOOL EnumProcesses(DWORD * lpidProcess, DWORD cb, DWORD*cbNeeded);
参数
lpidProcess
：一个足够大的
DWORD
类型的数组，用于存放进程的
ID
值；
参数
cb
：存放进程
ID
值的数组的最大长度，是一个
DWORD
类型的数据；
参数
cbNeeded
：指向一个
DWORD
类型数据的指针，用于返回进程的数目；
函数返回值：如果调用成功，返回
TRUE
，同时将所有进程的
ID
值存放在
lpidProcess
参数所指向的数组中，进程个数存放在
cbNeeded
参数所指向的变量中；如果调用失败，返回
FALSE
。
（
2
）
GetModuleFileNameExA()
函数可以实现通过进程句柄获取进程文件名，其原型为：
DWORD GetModuleFileNameExA(HANDLE hProcess, HMODULE hModule,
LPTSTR lpstrFileName, DWORD nsize);
参数
hProcess
：接受进程句柄的参数，是
HANDLE
类型的变量；
参数
hModule
：指针型参数，在本文的程序中取值为
NULL
；
参数
lpstrFileName
：
LPTSTR
类型的指针，用于接受主调函数传递来的用于存放进程名的字符数组指针；
参数
nsize
：
lpstrFileName
所指数组的长度；
函数返回值：如果调用成功，返回一个大于
0
的
DWORD
类型的数据，同时将
hProcess
所对应的进程名存放在
lpstrFileName
参数所指向的数组中；加果调用失败，则返回
0
。
通过下列代码就可以遍历系统中的进程，获得进程列表：
//
获取当前进程总数
EnumProcesses(process_ids, sizeof(process_ids), &num_processes);
//
遍历进程
for (int i = 0; i < num_processes; i++)
{
//
根据进程
ID
获取句柄
process[i] = OpenProcess(PROCESS_QUERY_INFORMATION | PROCESS_VM_READ, 0,
process_ids[i]);
//
通过句柄获取进程文件名
if (GetModuleFileNameExA(process[i], NULL, File_name, sizeof(fileName)))
cout << fileName << endl;
}
4.Win32线程
WIN32
靠线程的优先级（达到抢占式多任务的目的）及分配给线程的
CPU
时间来调度线程。
WIN32
本身的许多应用程序也利用了多线程的特性，如任务管理器等。
本质而言，一个处理器同一时刻只能执行一个线程（“微观串行”）。
WIN32
多任务机制使得
CPU
好像在同时处理多个任务一样，实现了“宏观并行”。其多线程调度的机制为：
（
1
）运行一个线程，直到被中断或线程必须等待到某个资源可用；
（
2
）保存当前执行线程的描述表
(
上下文
)
；
（
3
）装入下一执行线程的描述表
(
上下文
)
；
（
4
）若存在等待被执行的线程，则重复上述过程。
WIN32
下的线程可能具有不同的优先级，优先级的范围为
0
～
31
，共
32
级，其中
31
表示最高优先级，优先级
0
为系统保留。它们可以分成两类，即实时优先级和可变优先级：
（
1
）实时优先级从
16
到
31
，是实时程序所用的高优先级线程，如许多监控类应用程序；
（
2
）可变优先级从
1
到
15
，绝大多数程序的优先级都在这个范围内。。
WIN32
调度器为了优化系统响应时间，在它们执行过程中可动态调整它们的优先级。
多线程确实给应用开发带来了许多好处，但并非任何情况下都要使用多线程，一定要根据应用程序的具体情况来综合考虑。一般来说，在以下情况下可以考虑使用多线程：
（
1
）应用程序中的各任务相对独立；
（
2
）某些任务耗时较多；
（
3
）各任务需要有不同的优先级。
另外，对于一些实时系统应用，应考虑多线程。
5.Win32核心对象
WIN32
核心对象包括进程、线程、文件、事件、信号量、互斥体和管道，核心对象可能有不只一个拥有者，甚至可以跨进程。有一组
WIN32 API
与核心对象息息相关：
（
1
）
WaitForSingleObject
，用于等待对象的“激活”，其函数原型为：
DWORD WaitForSingleObject(
HANDLE hHandle, //
等待对象的句柄
DWORD dwMilliseconds //
等待毫秒数，
INFINITE
表示无限等待
);
可以作为
WaitForSingleObject
第一个参数的对象包括：
Change notification
、
Console input
、
Event
、
Job
、
Memory resource notification
、
Mutex
、
Process
、
Semaphore
、
Thread
和
Waitable timer
。
如果等待的对象不可用，那么线程就会挂起，直到对象可用线程才会被唤醒。对不同的对象，
WaitForSingleObject
表现为不同的含义。例如，使用
WaitForSingleObject(hThread,…)
可以判断一个线程是否结束；使用
WaitForSingleObject(hMutex,…)
可以判断是否能够进入临界区；而
WaitForSingleObject (hProcess,… )
则表现为等待一个进程的结束。
与
WaitForSingleObject
对应还有一个
WaitForMultipleObjects
函数，可以用于等待多个对象，其原型为：
DWORD WaitForMultipleObjects(
DWORD nCount,
const HANDLE* pHandles,
BOOL bWaitAll,
DWORD dwMilliseconds
);
（
2
）
CloseHandle
，用于关闭对象，其函数原型为：
BOOL CloseHandle(
HANDLE hObject
);
如果函数执行成功，则返回
TRUE
；否则返回
FALSE
，我们可以通过
GetLastError
函数进一步可以获得错误原因。
6.C运行时库
在
VC++6.0
中，有两种多线程编程方法：一是使用
C
运行时库及
WIN32 API
函数，另一种方法是使用
MFC
，
MFC
对多线程开发有强大的支持。
标准
C
运行时库是
1970
年问世的，当时还没有多线程的概念。因此，
C
运行时库早期的设计者们不可能考虑到让其支持多线程应用程序。
Visual C++
提供了两种版本的
C
运行时库，—个版本供单线程应用程序调用，另一个版本供多线程应用程序调用。多线程运行时库与单线程运行时库有两个重大差别：
（
1
）类似
errno
的全局变量，每个线程单独设置一个；
这样从每个线程中可以获取正确的错误信息。
（
2
）多线程库中的数据结构以同步机制加以保护。
这样可以避免访问时候的冲突。
Visual C++
提供的多线程运行时库又分为静态链接库和动态链接库两类，而每一类运行时库又可再分为
debug
版和
release
版，因此
Visual C++
共提供了
6
个运行时库。如下表：
|
C
运行时库
|
库文件
|
|
Single thread(static link)
|
libc.lib
|
|
Debug single thread(static link)
|
Libcd.lib
|
|
MultiThread(static link)
|
libcmt.lib
|
|
Debug multiThread(static link)
|
libcmtd.lib
|
|
MultiThread(dynamic link)
|
msvert.lib
|
|
Debug multiThread(dynamic link)
|
msvertd.lib
|
如果不使用
VC
多线程
C
运行时库来生成多线程程序，必须执行下列操作：
（
1
）使用标准
C
库（基于单线程）并且只允许可重入函数集进行库调用；
（
2
）使用
Win32 API
线程管理函数，如
CreateThread
；
（
3
）通过使用
Win32
服务（如信号量和
EnterCriticalSection
及
LeaveCriticalSection
函数），为不可重入的函数提供自己的同步。
如果使用标准
C
库而调用
VC
运行时库函数，则在程序的
link
阶段会提示如下错误：
error LNK2001: unresolved external symbol __endthreadex
error LNK2001: unresolved external symbol __beginthreadex
本文转自 21cnbao 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/21cnbao/120736，如需转载请自行联系原作者
