一、定义：
1.进程和线程的区别
进程：是程序的执行过程，具有动态性，即运行的程序就叫进程，不运行就叫程序 ，每个进程包含一到多个线程。
线程：系统中的最小执行单元，同一进程中有多个线程，线程可以共享资源，一旦出现共享资源，必须注意线程安全！！
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（表示指向字符/字符串的指针）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; } |
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"。
（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。Win32核心对 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：
| 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（变更通知）、Console input（控制台标准输入）、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。
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，一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（errno 是记录系统的最后一次错误代码）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 |
二．深入浅出Win32多线程程序设计之线程控制
1.线程函数
在启动一个线程之前，必须为线程编写一个全局的线程函数，这个线程函数接受一个32位的LPVOID（没有类型的指针）作为参数，返回一个UINT，线程函数的结构为：
| UINT ThreadFunction(LPVOID pParam) { //线程处理代码 return0; } |
在线程处理代码部分通常包括一个死循环，该循环中先等待某事情的发生，再处理相关的工作：
| while(1) { WaitForSingleObject(…,…);//或WaitForMultipleObjects(…) //Do something } |
一般来说，C++的类成员函数不能作为线程函数。这是因为在类中定义的成员函数，编译器会给其加上this指针。请看下列程序：
| #include "windows.h" #include <process.h> class ExampleTask { public: void taskmain(LPVOID param); void StartTask(); }; void ExampleTask::taskmain(LPVOID param) {} void ExampleTask::StartTask() int main(int argc, char* argv[]) |
程序编译时出现如下错误：
| error C2664: '_beginthread' : cannot convert parameter 1 from 'void (void *)' to 'void (__cdecl *)(void *)' None of the functions with this name in scope match the target type |
再看下列程序：
| #include "windows.h" #include <process.h> class ExampleTask { public: void taskmain(LPVOID param); }; void ExampleTask::taskmain(LPVOID param) int main(int argc, char* argv[]) |
程序编译时会出错：
| error C2664: '_beginthread' : cannot convert parameter 1 from 'void (void *)' to 'void (__cdecl *)(void *)' None of the functions with this name in scope match the target type |
如果一定要以类成员函数作为线程函数，通常有如下解决方案：
（1）将该成员函数声明为static类型，去掉this指针；
我们将上述二个程序改变为：
| #include "windows.h" #include <process.h> class ExampleTask { public: void static taskmain(LPVOID param); void StartTask(); }; void ExampleTask::taskmain(LPVOID param) void ExampleTask::StartTask() int main(int argc, char* argv[]) void ExampleTask::taskmain(LPVOID param) int main(int argc, char* argv[]) |
均编译通过。
将成员函数声明为静态虽然可以解决作为线程函数的问题，但是它带来了新的问题，那就是static成员函数只能访问static成员。解决此问题的一种途径是可以在调用类静态成员函数（线程函数）时将this指针作为参数传入，并在改线程函数中用强制类型转换将this转换成指向该类的指针，通过该指针访问非静态成员。
（2）不定义类成员函数为线程函数，而将线程函数定义为类的友元函数。这样，线程函数也可以有类成员函数同等的权限；
我们将程序修改为：
| #include "windows.h" #include <process.h> class ExampleTask { public: friend void taskmain(LPVOID param); void StartTask(); }; void taskmain(LPVOID param) void ExampleTask::StartTask() |
（3）可以对非静态成员函数实现回调，并访问非静态成员，此法涉及到一些高级技巧，在此不再详述。
进程的主线程由操作系统自动生成，Win32提供了CreateThread API来完成用户线程的创建，该API的原型为：
| HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,//Pointer to a SECURITY_ATTRIBUTES structure SIZE_T dwStackSize, //Initial size of the stack, in bytes. LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, //Pointer to a variable to be passed to the thread DWORD dwCreationFlags, //Flags that control the creation of the thread LPDWORD lpThreadId //Pointer to a variable that receives the thread identifier ); |
注意：如果使用C/C++语言编写多线程应用程序，一定不能使用操作系统提供的CreateThread API，而应该使用C/C++运行时库中的_beginthread（或_beginthreadex），其函数原型为：
| uintptr_t _beginthread( void( __cdecl *start_address )( void * ), //Start address of routine that begins execution of new thread unsigned stack_size, //Stack size for new thread or 0. void *arglist //Argument list to be passed to new thread or NULL ); uintptr_t _beginthreadex( void *security,//Pointer to a SECURITY_ATTRIBUTES structure unsigned stack_size, unsigned ( __stdcall *start_address )( void * ), void *arglist, unsigned initflag,//Initial state of new thread (0 for running or CREATE_SUSPENDED for suspended); unsigned *thrdaddr ); |
_beginthread函数与Win32 API 中的CreateThread函数类似，但有如下差异：
（1）通过_beginthread函数我们可以利用其参数列表arglist将多个参数传递到线程；
（2）_beginthread 函数初始化某些 C 运行时库变量，在线程中若需要使用 C 运行时库。
3.终止线程
线程的终止有如下四种方式：
（1）线程函数返回；
（2）线程自身调用ExitThread 函数即终止自己，其原型为：
| VOID ExitThread(UINT fuExitCode ); |
它将参数fuExitCode设置为线程的退出码。
注意：如果使用C/C++编写代码，我们应该使用C/C++运行时库函数_endthread (_endthreadex)终止线程，决不能使用ExitThread！
_endthread 函数对于线程内的条件终止很有用。例如，专门用于通信处理的线程若无法获取对通信端口的控制，则会退出。
（3）同一进程或其他进程的线程调用TerminateThread函数，其原型为：
| BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode); |
该函数用来结束由hThread参数指定的线程，并把dwExitCode设成该线程的退出码。当某个线程不再响应时，我们可以用其他线程调用该函数来终止这个不响应的线程。
（4）包含线程的进程终止。
最好使用第1种方式终止线程，第2~4种方式都不宜采用。
4.挂起与恢复线程
当我们创建线程的时候，如果给其传入CREATE_SUSPENDED标志，则该线程创建后被挂起，我们应使用ResumeThread恢复它：
| DWORD ResumeThread(HANDLE hThread); |
如果ResumeThread函数运行成功，它将返回线程的前一个暂停计数，否则返回0x FFFFFFFF。
对于没有被挂起的线程，程序员可以调用SuspendThread函数强行挂起之：
| DWORD SuspendThread(HANDLE hThread); |
一个线程可以被挂起多次。线程可以自行暂停运行，但是不能自行恢复运行。如果一个线程被挂起n次，则该线程也必须被恢复n次才可能得以执行。
当一个线程被首次创建时，它的优先级等同于它所属进程的优先级。在单个进程内可以通过调用SetThreadPriority函数改变线程的相对优先级。一个线程的优先级是相对于其所属进程的优先级而言的。
| BOOL SetThreadPriority(HANDLE hThread, int nPriority); |
其中参数hThread是指向待修改优先级线程的句柄，线程与包含它的进程的优先级关系如下：
线程优先级 = 进程类基本优先级 + 线程相对优先级
进程类的基本优先级包括：
（1）实时：REALTIME_PRIORITY_CLASS；
（2）高：HIGH _PRIORITY_CLASS；
（3）高于正常：ABOVE_NORMAL_PRIORITY_CLASS；
（4）正常：NORMAL _PRIORITY_CLASS；
（5）低于正常：BELOW_ NORMAL _PRIORITY_CLASS；
（6）空闲：IDLE_PRIORITY_CLASS。
| VOID Sleep(DWORD dwMilliseconds); |
该函数可使线程暂停自己的运行，直到dwMilliseconds毫秒过去为止。它告诉系统，自身不想在某个时间段内被调度。
7.其它重要API
获得线程优先级
一个线程被创建时，就会有一个默认的优先级，但是有时要动态地改变一个线程的优先级，有时需获得一个线程的优先级。
| Int GetThreadPriority (HANDLE hThread); |
如果函数执行发生错误，会返回THREAD_PRIORITY_ERROR_RETURN标志。如果函数成功地执行，会返回优先级标志。
获得线程退出码
| BOOL WINAPI GetExitCodeThread( HANDLE hThread, LPDWORD lpExitCode ); |
如果执行成功，GetExitCodeThread返回TRUE，退出码被lpExitCode指向内存记录；否则返回FALSE，我们可通过GetLastError()获知错误原因。如果线程尚未结束，lpExitCode带回来的将是STILL_ALIVE。
| BOOL WINAPI GetThreadContext( HANDLE hThread, LPCONTEXT lpContext ); BOOL WINAPI SetThreadContext( HANDLE hThread, CONST CONTEXT *lpContext ); |
由于GetThreadContext和SetThreadContext可以操作CPU内部的寄存器，因此在一些高级技巧的编程中有一定应用。譬如， 调试器可利用GetThreadContext挂起被调试线程获取其上下文，并设置上下文中的标志寄存器中的陷阱标志位，最后通过 SetThreadContext使设置生效来进行单步调试。
8.实例
以下程序使用CreateThread创建两个线程，在这两个线程中Sleep一段时间，主线程通过GetExitCodeThread来判断两个线程是否结束运行：
| #define WIN32_LEAN_AND_MEAN #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <windows.h> #include <conio.h> DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID); int main() hThrd1 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc, (LPVOID)1, 0, &threadId ); hThrd2 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc, (LPVOID)2, 0, &threadId ); // Keep waiting until both calls to GetExitCodeThread succeed AND GetExitCodeThread(hThrd1, &exitCode1); CloseHandle(hThrd1); printf("Thread 1 returned %d\n", exitCode1); return EXIT_SUCCESS; /* |
通过下面的程序我们可以看出多线程程序运行顺序的难以预料以及WINAPI的CreateThread函数与C运行时库的_beginthread的差别：
| #define WIN32_LEAN_AND_MEAN #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <windows.h> DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID); int main() for (i = 0; i < 5; i++) return EXIT_SUCCESS; DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID n) |
运行的输出具有很大的随机性，这里摘取了几次结果的一部分（几乎每一次都不同）
下列程序在主线程中创建一个SecondThread，在SecondThread线程中通过自增对Counter计数到1000000，主线程一直等待其结束：
| #include <Win32.h> #include <stdio.h> #include <process.h> unsigned Counter; while (Counter < 1000000) _endthreadex(0); int main() printf("Creating second thread...\n"); // Create the second thread. // Wait until second thread terminates |