Win32和c++11多线程

一、概念

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进程要想执行任务，必须得有线程，线程是进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中执行。

1.线程的特点

线程内核对象

线程控制块

线程是独立调度和分派的基本单位

共享进程的资源

2.线程的上下文切换

引起上下文切换的原因

3.线程的状态

二、Windows多线程API

头文件#include<Windows.h>

1.CreateThread创建线程

参数说明：

线程的句柄是一块地址，线程ID可以用GetCurrentThreadId()函数获得。

2.获取线程ID

3.关闭线程句柄

关闭句柄后线程还会继续执行。

4.挂起线程

• 

5.恢复线程

• 

6.休眠线程的执行

7.WaitForSingleObject

等待一个内核对象变为已通知状态。这个函数常用于线程同步，确保一个线程在继续执行之前等待某个事件（如线程结束、互斥体释放、信号量达到等）。

未通知状态：该句柄关联的线程未结束，仍在执行。

已通知状态：该句柄关联的线程执行结束。

参数：

• hHandle：等待的对象的句柄。这个句柄可以是各种同步对象，如事件、互斥体、信号量、进程或线程。
• dwMilliseconds：超时时间，以毫秒为单位。如果设置为 INFINITE，表示无限等待，直到对象进入信号状态。

返回值：

WaitForSingleObject 返回一个 DWORD 值，表示函数的结果。常见的返回值包括：

• WAIT_OBJECT_0：指定的对象已进入信号状态。
• WAIT_TIMEOUT：等待超时，指定的对象在超时时间内未进入信号状态。
• WAIT_FAILED：函数调用失败。可以通过调用 GetLastError 函数获取扩展错误信息。

8.终止线程

9.获取线程结束码

10.WaitForMultipleObjects

参数说明：

11._beginthread和_endthread

CreateThread不安全

_beginthread

参数说明：

返回值：

_endthread

三、多线程模拟火车站售票

1.介绍

2.实现

3.为什么会出现卖出了第0张票？

四、多线程之间的同步和互斥

1.临界区

临界区结构对象

初始化临界区

进入和离开临界区

如果这样加锁，那么只要有一个线程进入临界区，除非所有票卖完，否则不会释放临界区。

如果这样加锁，又会出现卖出第0张票的情况。

最后这种情况，修改代码，在进入临界区后再次判断，可以避免上述情况。

尝试进入临界区

区别

删除临界区

2.线程死锁

死锁产生的必要条件

3.信号量

临界区与信号量对比

• 临界区

  • 用于保护共享资源的代码块，确保在同一时间只有一个线程能够执行该代码块。

  • 通常用于同一进程内的线程同步。

• 信号量

  • 是一种更通用的同步机制，允许多个线程同时访问一定数量的共享资源。

  • 可以用于进程间同步（IPC）。

相关API

(1)创建信号量

(2)P操作

(3)V操作

实现进程或线程只有一个实例

虽然每个进程有自己的地址空间，但命名对象（如命名信号量、命名互斥体等）是在系统范围内共享的。这意味着即使进程有各自的地址空间，命名对象在创建时会注册在操作系统的命名空间中，其他进程可以通过同样的名字访问这些对象。

在 Windows 操作系统中，命名对象（包括信号量、互斥体、事件等）在系统命名空间中共享。也就是说，当一个进程创建一个命名信号量时，操作系统会将该信号量注册在全局命名空间中。其他进程如果尝试创建或打开同名的信号量，就可以访问到这个信号量。

4.互斥量mutex

相关API

(1)创建互斥量

bInitialOwner：指定调用线程是否在互斥对象的初始状态下获得所有权。如果这个值为 TRUE，调用线程在互斥对象创建成功后立即获得所有权；否则，互斥对象的初始状态为非信号状态。

(2)获得互斥量

(3)释放互斥量

示例

利用互斥量实现进程只有一个实例

5.事件Event

有信号状态和无信号状态

在 Windows 操作系统中，事件对象用于线程同步，其状态可以是“有信号”（signaled）或“无信号”（nonsignaled）。这两种状态用于控制线程的执行，具体如下：

• 当事件对象处于有信号状态时，所有等待该事件的线程都将被解除阻塞，并继续执行。这意味着事件发生了，等待的线程可以继续进行它们的工作。
• 当事件对象处于无信号状态时，所有等待该事件的线程都将被阻塞，直到事件对象的状态变为有信号。这意味着事件尚未发生，等待的线程需要等待，直到事件发生。

事件对象可以分为两种类型：自动重置事件（auto-reset event）和手动重置事件（manual-reset event）。这两种类型的事件对象在状态变更和重置机制上有所不同。

• 当事件对象处于有信号状态时，等待的线程将被解除阻塞，然后事件对象自动重置为无信号状态。如果有多个线程在等待事件，只有一个线程会被解除阻塞。
• 当事件对象处于有信号状态时，所有等待的线程将被解除阻塞，并且事件对象保持有信号状态，直到显式调用 ResetEvent 函数将其状态重置为无信号状态。

相关API

(1)创建事件

(2)把指定的事件对象设置为有信号状态

(3)把指定的事件对象设置为无信号状态

(4)等待事件对象的句柄

自动重置事件

手动重置事件

实现进程只有一个实例

6.PV操作

生产者消费者问题

7.总结

五、线程本地存储

1.静态TLS

2.动态TLS

六、多线程间的消息通讯

示例:一个线程向另一个线程发送消息

使用PeekMessage写法如下：

七、C++11多线程