深入浅出Win32多线程程序设计之基本概念

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。

　　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。

　　Win32进程

　　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)。

　　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; }