【学习笔记】在 windows 下创建多线程 C++

先决条件

最好了解以下内容

1. 了解内核对象
2. 了解进程，线程的理论，基本知识
3. 了解内存结构
4. 了解堆栈

传统的创建方式

使用 CreateThread 函数

1. 定义：该函数可以在进程的虚拟地址空间内创建线程
   【注】要在 A 进程中创建 B 进程里的线程，可以使用 CreateRemoteThread 函数
2. 语法

HANDLE CreateThread(
  [in, optional]  LPSECURITY_ATTRIBUTES   lpThreadAttributes,
  [in]            SIZE_T                  dwStackSize,
  [in]            LPTHREAD_START_ROUTINE  lpStartAddress,
  [in, optional]  __drv_aliasesMem LPVOID lpParameter,
  [in]            DWORD                   dwCreationFlags,
  [out, optional] LPDWORD                 lpThreadId
);
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参数说明

• lpThreadAttributes：线程的句柄是否可以被子进程继承，一般选择填 NULL，表示不可继承
• dwStackSize：初始化栈的大小，其单位是字节，如果参数为 0，表示使用默认的大小
• lpStartAddress：要执行的函数的地址
• lpParameter：要传入该函数的参数，这是一个指针结构
• dwCreationFlags：“创建标志位”，如果参数为 0 线程创建后立即执行，参数为 CREATE_SUSPENDED 表示线程创建后进入挂起状态，直到 ResumeThread 函数调用
• lpThreadId：接收线程标识符，如果为 NULL，表示不接收。个人觉得这个就是线程的 id 号
• 返回值：如果函数成功执行则返回指向这个新创建的线程的句柄

【注】in 表示输入参数，out 表示输出参数，optional 表示参数可选
【注】即使 lpStartAddress 指向数据、代码或不可访问的区域，CreateThread 也可能会执行成功
【注】如果多线程要调用 CRT，则应该使用 _beginthreadex 函数来创建线程，同时它具有更高的安全性

实例

#include 
#include 

#define HANDLENUM 5

// function declaration
DWORD WINAPI MyThreadFunction(LPVOID lpParam);

// pass paramter
typedef struct PassValue{
	int val1;
	int val2;
}PASSVALUE, *PPASSVALUE;

void m_CreateThread()
{
	HANDLE aHandleArray[HANDLENUM];
	DWORD adwThreadID[HANDLENUM]; // receive thread descriptor

	// fill paramter
	PASSVALUE pv{
		1,
		2
	};

	// create threads
	for (int i = 0; i < HANDLENUM; i++)
	{
		aHandleArray[i] = CreateThread(NULL, 0, MyThreadFunction, &pv, 0, &adwThreadID[i]);
	}

	// omit error handling ...

	// wait for all thread execution completed
	WaitForMultipleObjects(HANDLENUM, aHandleArray, TRUE, INFINITE);

	printf("所有线程执行完毕\n");

	// close handle
	for (int i = 0; i < HANDLENUM; i++)
	{
		CloseHandle(aHandleArray[i]);
	}
}

DWORD WINAPI MyThreadFunction(LPVOID lpParam)
{
	PASSVALUE *pv = (PASSVALUE *)lpParam;
	printf("thread id is %d, pass paramter one is: %d, pass paramter two is: %d\n", GetCurrentThreadId(), pv->val1, pv->val2);

	return 0;
}
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执行结果

thread id is 23408, pass paramter one is: 1, pass paramter two is: 2
thread id is 24404, pass paramter one is: 1, pass paramter two is: 2
thread id is 13612, pass paramter one is: 1, pass paramter two is: 2
thread id is 33796, pass paramter one is: 1, pass paramter two is: 2
thread id is 8032, pass paramter one is: 1, pass paramter two is: 2
所有线程执行完毕
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更安全的方式

_beginthreadex

_beginthread 与其属于同一类方式，这里不单独说明

1. 定义：创建线程的函数
2. _beginthreadex 与 CreateThread 的区别：_beginthreadex 相较来说更加的安全，不会产生内存泄漏，在 _beginthreadex 的源码中，实际是对 CreateThread 进行了封装，所以你可以看到它们的参数几乎是通用的
3. 语法

uintptr_t _beginthreadex( // NATIVE CODE
   void *security,
   unsigned stack_size,
   unsigned ( __stdcall *start_address )( void * ),
   void *arglist,
   unsigned initflag,
   unsigned *thrdaddr
);
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参数解释：

• security：如果该参数为 NULL，则表示不能继承
• stack_size：为 0 时，使用默认的栈大小
• start_address：执行的函数，注意这里的函数类型和 CreateThread 中的就不一样了，要用它的来定义
• arglist：传入要执行的函数的参数的指针
• initflag：为 0 表示线程立即执行
• thrdaddr：线程标识符
• 返回值：线程句柄

实例

该部分代码仅对 CreateThread 中的实例做了很小的修改即可运行

#include 
#include 
#include     /* _beginthread, _endthread */

#define HANDLENUM 5

unsigned __stdcall MyThreadFunction(void *lpParam);

// pass paramter
typedef struct PassValue {
	int val1;
	int val2;
}PASSVALUE, *PPASSVALUE;

void m_beginthreadex()
{
	HANDLE aHandleArray[HANDLENUM];
	unsigned int adwThreadID[HANDLENUM]; // receive thread descriptor

	// fill paramter
	PASSVALUE pv{
		1,
		2
	};

	// create threads
	for (int i = 0; i < HANDLENUM; i++)
	{
		aHandleArray[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, MyThreadFunction, &pv, 0, &adwThreadID[i]);
	}

	// omit error handling ...

	// wait for all thread execution completed
	WaitForMultipleObjects(HANDLENUM, aHandleArray, TRUE, INFINITE);

	printf("所有线程执行完毕\n");

	// close handle
	for (int i = 0; i < HANDLENUM; i++)
	{
		CloseHandle(aHandleArray[i]);
	}
}

unsigned __stdcall MyThreadFunction(void *lpParam)
{
	PASSVALUE *pv = (PASSVALUE *)lpParam;
	printf("thread id is %d, pass paramter one is: %d, pass paramter two is: %d\n", GetCurrentThreadId(), pv->val1, pv->val2);

	return 0;
}
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执行结果

thread id is 1920, pass paramter one is: 1, pass paramter two is: 2
thread id is 11760, pass paramter one is: 1, pass paramter two is: 2
thread id is 2896, pass paramter one is: 1, pass paramter two is: 2
thread id is 6556, pass paramter one is: 1, pass paramter two is: 2
thread id is 29496, pass paramter one is: 1, pass paramter two is: 2
所有线程执行完毕
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终止线程

有四种终止运行线程的方式

• 线程函数返回，也就是让线程正常执行完毕（推荐）
• 线程通过调用 ExitThread 或者 _endthreadex 函数杀死自己，也就是与创建线程对应的函数
• 其他线程（不一定是同一个进程的）调用 TerminateThread 杀死另一个线程
• 进程终止

补充

WaitForMultipleObjects 函数

1. 定义：该函数用于等待执行完所有线程才执行接下来的代码语句，MSDN 中的描述语句是，等待指定对象变成有信号（signaled）的状态。或者，函数第二个参数用于设置超时
2. 语法

DWORD WaitForMultipleObjects(
  [in] DWORD        nCount,
  [in] const HANDLE *lpHandles,
  [in] BOOL         bWaitAll,
  [in] DWORD        dwMilliseconds
);
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3. nCount：有多少句柄需要等待。结合 CreateThread 中的实例，其实就是要等待的线程的数量
4. lpHandles：线程句柄
5. bWaitAll：为 TRUE 表示等待所有线程执行完毕。为 FALSE 表示任何一个线程执行完成就返回
6. dwMilliseconds：超时设定，如果设置为某个大于 0 的数值，则在该数值到达后，而线程又没有执行完，也依旧继续执行主线程中的剩余代码。若设置为 INFINITE 表示无限等待。

实例

我们将 CreateThread 小节中实例的代码修改如下部分，以演示 bWaitAll 设置为 FLASE 的效果

1. 将 HANDLENUM 设置为 50，方便我们更容易观察结果
2. bWaitAll 设置为 FLASE 表示只要有一个线程触发信号则 WaitForMultipleObjects 函数执行完成

当 bWaitAll 设置为 TRUE 时，“所有线程执行完毕” 这句话始终出现在输出语句的结尾，而当 bWaitAll 设置为 FLASE 其效果如下

可以看到，该语句将不会在最后出现。
【注】当如果你只用等待一个信号的时候，可以使用 WaitForSingleObject

参考

1. 《Windows 核心编程》
2. CreateThread function
3. Creating Threads
4. WaitForMultipleObjects function
5. _beginthread, _beginthreadex
6. windows 多线程： CreateThread、_beginthread、_beginthreadex、AfxBeginThread 的区别