C++多线程编程（入门实例）

 

 

 

　　多线程在编程中有至关重要的地位，咱们在实际开发时或者找工做面试时总能遇到多线程的问题，对多线程的理解程度从一个侧面反映了程序员的编程水平。

　　其实C++语言自己并无提供多线程机制（固然目前C++ 11新特性中，已经可使用std::thread来建立线程了，由于尚未系统地了解过，因此这里不提了。），但Windows系统为咱们提供了相关API，咱们可使用他们来进行多线程编程。

建立线程的API函数

HANDLE CreateThread(
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,//SD：线程安全相关的属性，常置为NULL
    SIZE_T dwStackSize,//initialstacksize：新线程的初始化栈的大小，可设置为0
    LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,//threadfunction：被线程执行的回调函数，也称为线程函数
    LPVOID lpParameter,//threadargument：传入线程函数的参数，不需传递参数时为NULL
    DWORD dwCreationFlags,//creationoption：控制线程建立的标志
    LPDWORD lpThreadId//threadidentifier：传出参数，用于得到线程ID，若是为NULL则不返回线程ID
    )

/*
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，若是为NULL则表示返回的句柄不能被子进程继承。

dwStackSize：设置初始栈的大小，以字节为单位，若是为0，那么默认将使用与调用该函数的线程相同的栈空间大小。
任何状况下，Windows根据须要动态延长堆栈的大小。

lpStartAddress：指向线程函数的指针，函数名称没有限制，可是必须如下列形式声明：
DWORD WINAPI 函数名 (LPVOID lpParam) ，格式不正确将没法调用成功。

lpParameter：向线程函数传递的参数，是一个指向结构的指针，不需传递参数时，为NULL。

dwCreationFlags：控制线程建立的标志，可取值以下：
（1）CREATE_SUSPENDED(0x00000004)：建立一个挂起的线程（就绪状态），直到线程被唤醒时才调用
（2）0：表示建立后当即激活。
（3）STACK_SIZE_PARAM_IS_A_RESERVATION(0x00010000)：dwStackSize参数指定初始的保留堆栈的大小，
若是STACK_SIZE_PARAM_IS_A_RESERVATION标志未指定，dwStackSize将会设为系统预留的值

lpThreadId:保存新线程的id

返回值：函数成功，返回线程句柄，不然返回NULL。若是线程建立失败，可经过GetLastError函数得到错误信息。


*/

BOOL WINAPI CloseHandle(HANDLE hObject);        //关闭一个被打开的对象句柄
/*可用这个函数关闭建立的线程句柄，若是函数执行成功则返回true(非0),若是失败则返回false(0)，
若是执行失败可调用GetLastError.函数得到错误信息。
*/

 

多线程编程实例1：

 1 #include <iostream>   
 2 #include <windows.h>   
 3 using namespace std;
 4 
 5 DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)
 6 {
 7     for (int i = 0; i < 10; i++)
 8         cout << "A Thread Fun Display!" << endl;
 9     return 0L;
10 }
11 
12 int main()
13 {
14     HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);
15     CloseHandle(hThread);
16     for (int i = 0; i < 10; i++)
17         cout << "Main Thread Display!" << endl;
18     return 0;
19 }

　　

　　运行结果：

　　

 

　　能够看到主线程（main函数）和咱们本身的线程（Fun函数）是随机交替执行的。能够看到Fun函数其实只运行了六次，这是由于主线程运行完以后将所占资源都释放掉了，使得子线程尚未运行完。看来主线程执行得有点快，让它sleep一下吧。

　　使用函数Sleep来暂停线程的执行。

1 VOID WINAPI Sleep(   
2   __in  DWORD dwMilliseconds   
3 );  

dwMilliseconds表示千分之一秒，因此 Sleep(1000); 表示暂停1秒。

多线程编程实例2：

 1 #include <iostream>   
 2 #include <windows.h>   
 3 using namespace std;
 4 
 5 DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)
 6 {
 7     for (int i = 0; i < 10; i++)
 8     {
 9         cout << "A Thread Fun Display!" << endl;
10         Sleep(200);
11     }
12         
13     return 0L;
14 }
15 
16 int main()
17 {
18     HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);
19     CloseHandle(hThread);
20     for (int i = 0; i < 10; i++)
21     {
22         cout << "Main Thread Display!" << endl;
23         Sleep(500);
24     }
25         
26     return 0;
27 }

　　运行结果：

　　

 

　　程序是每当Fun函数和main函数输出内容后就会输出换行，可是咱们看到的确是有的时候程序输出换行了，有的时候确没有输出换行，甚至有的时候是输出两个换行。这是怎么回事？下面咱们把程序改一下看看。

多线程编程实例3：

 1 #include <iostream>   
 2 #include <windows.h>   
 3 using namespace std;
 4 
 5 DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)
 6 {
 7     for (int i = 0; i < 10; i++)
 8     {
 9         //cout << "A Thread Fun Display!" << endl;
10         cout << "A Thread Fun Display!\n";
11         Sleep(200);
12     }
13         
14     return 0L;
15 }
16 
17 int main()
18 {
19     HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);
20     CloseHandle(hThread);
21     for (int i = 0; i < 10; i++)
22     {
23         //cout << "Main Thread Display!" << endl;
24         cout << "Main Thread Display!\n";
25         Sleep(500);
26     }
27         
28     return 0;
29 }

　　运行结果：

　　

 

　　这时候，正如咱们预期的，正确地输出了咱们想要输出的内容而且格式也是正确的。在这里，咱们能够把屏幕当作是一个资源，这个资源被两个线程所共用，加入当Fun函数输出了Fun Display!后，将要输出endl（也就是清空缓冲区并换行，在这里咱们能够不用理解什么是缓冲区），但此时，main函数却获得了运行的机会，此时Fun函数尚未来得及输出换行（时间片用完），就把CPU让给了main函数，而这时main函数就直接在Fun Display！后输出Main Display!。

　　另外一种状况就是“输出两个换行”，这种状况就是好比输出Main Display！并输出endl后，时间片用完，轮到子线程占用CPU，子进程上一次时间片用完时停在了Fun Display!,下一次时间片过来时，恰好开始输出endl，此时就会“输出两个换行”。

　　那么为何咱们把实例2改为实例3就能够正确的运行呢？缘由在于，多个线程虽然是并发运行的，可是有一些操做（好比输出一整段内容）是必须一鼓作气的，不容许打断的，因此咱们看到实例2和实例3的运行结果是不同的。它们之间的差别就是少了endl,而多了一个换行符\n。

　　那么，是否是实例2的代码咱们就不可让它正确的运行呢？答案固然是否认的，下面我就来说一下怎样才能让实例2的代码能够正确运行。这涉及到多线程的同步问题。对于一个资源被多个线程共用会致使程序的混乱，咱们的解决方法是只容许一个线程拥有对共享资源的独占，这里咱们用互斥量(Mutex)来进行线程同步。

　　在使用互斥量进行线程同步时，会用到如下几个函数：

HANDLE WINAPI CreateMutex(
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,        //线程安全相关的属性，常置为NULL
    BOOL                  bInitialOwner,            //建立Mutex时的当前线程是否拥有Mutex的全部权
    LPCTSTR               lpName                    //Mutex的名称
);
/*
MutexAttributes: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，若是为NULL则表示返回的句柄不能被子进程继承。
bInitialOwner:表示建立Mutex时的当前线程是否拥有Mutex的全部权，若为TRUE则指定为当前的建立线程为Mutex对象的全部者，其它线程访问须要先ReleaseMutex
lpName:Mutex的名称
*/

DWORD WINAPI WaitForSingleObject(
    HANDLE hHandle,                             //要获取的锁的句柄
    DWORD  dwMilliseconds                           //超时间隔
);

/*
WaitForSingleObject: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。除此以外，还有一个与它相似的函数WaitForMultipleObjects，它的做用是等待一个或全部指定的对象，直到全部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；若是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，若是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。
*/

BOOL WINAPI ReleaseMutex(HANDLE hMutex);

//说明：释放所拥有的互斥量锁对象，hMutex为释放的互斥量句柄

 

多线程实例4：

 1 #include <iostream>
 2 #include <windows.h>
 3 using namespace std;
 4 
 5 HANDLE hMutex = NULL;//互斥量
 6 //线程函数
 7 DWORD WINAPI Fun(LPVOID lpParamter)
 8 {
 9     for (int i = 0; i < 10; i++)
10     {
11         //请求一个互斥量锁
12         WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
13         cout << "A Thread Fun Display!" << endl;
14         Sleep(100);
15         //释放互斥量锁
16         ReleaseMutex(hMutex);
17     }
18     return 0L;//表示返回的是long型的0
19 
20 }
21 
22 int main()
23 {
24     //建立一个子线程
25     HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Fun, NULL, 0, NULL);
26     hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE,"screen");
27     //关闭线程
28     CloseHandle(hThread);
29     //主线程的执行路径
30     for (int i = 0; i < 10; i++)
31     {
32         //请求得到一个互斥量锁
33         WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);
34         cout << "Main Thread Display!" << endl;
35         Sleep(100);
36         //释放互斥量锁
37         ReleaseMutex(hMutex);
38     }
39     return 0;
40 }

 

　　运行结果：