《TCP/IP网络编程》学习笔记 | Chapter 19：Windows 平台下线程的使用

《TCP/IP网络编程》学习笔记 | Chapter 19：Windows 平台下线程的使用

内核对象

要想掌握 Windows 平台下的线程，应首先理解内核对象（Kernel Objects）的概念。

内核对象的定义

操作系统创建的资源有很多种，如进程、线程、文件及即将介绍的信号量、互斥量等。其中大部分都是通过程序员的请求创建的，而且请求方式各不相同。虽然存在一些差异，但它们之间也有如下共同点：都是由 Windows 操作系统创建并管理的资源。

不同资源类型在管理方式也有差异。例如，文件管理中应注册并更新文件相关的数据I/O位置、文件的打开模式（rcad or write）等。如果是线程，则应注册并维护线程ID、线程所属进程等信息。操作系统为了以记录相关信息的方式管理各种资源，在其内部生成数据块（结构体变量）。当然，每种资源需要维护的信息不同，所以每种资源拥有的数据块格式也有差异。这类数据块称为“内核对象”。

假设在 Windows 下创建了 mydata.txt 文件，此时 Windows 操作系统将生成 1 个数据块以便管理，该数据块就是内核对象。同理，Windows 在创建进程、线程、线程同步信号量时也会生成相应的内核对象，用于管理操作系统资源。

内核对象归操作系统所有

线程、文件等资源的创建请求均在进程内部完成，因此，很容易产生“此时创建的内核对象所有者就是进程”的错觉。其实，内核对象所有者是内核（操作系统），内核对象的创建、管理、销毁时机的决定等工作均由操作系统完成。

基于 Windows 的线程创建

进程与线程的关系

现代操作系统都支持线程，因此，非显式创建线程的程序可描述为“单一线程模型的应用程序”，显式创建单独线程的程序可描述为“多线程模型的应用程序”。这就意味着 main 函数的运行同样基于线程完成，此时进程可以比喻为装有线程的篮子，实际的运行主体是线程。

Windows 中线程的创建方法

#include <windows.h>

HANDLE CreateThread(
	LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,
	SIZE_T dwStackSize,
	LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,
	LPVOID lpParameter,
	DWORD dwCreationFlags,
	LPDWORD lpThreadId
);

参数：

• IpThreadAttributes：线程安全相关信息，使用默认设置时传递 NULL。
• dwStackSize：要分配给线程的栈大小，传递 0 时生成默认大小的栈。
• IpStartAddress：传递线程的 main 函数信息。
• lpParameter：调用 main 函数时传递的参数信息。
• dwCreationFlags：用于指定线程创建后的行为，传递 0 时，线程创建后立即进入可执行状态。
• IpThreadld：用于保存线程 ID 的变量地址值。

成功时返回线程句柄，失败时返回 NULL。

调用该函数将创建线程，操作系统为了管理这些资源也将同时创建内核对象。最后返回用于区分内核对象的整数型“句柄”（Handle）。

第 1 章已介绍过，句柄相当于 Linux的文件描述符。

上述定义看起来有些复杂，其实只需要考虑 IpStartAddress 和 lpParameter 这 2 个参数，剩下的只需传递 0 或 NULL 即可。

Windows 线程的销毁时间点

Windows 线程在首次调用的线程 main 函数返回时销毁（销毁时间点和销毁方法与 Linux 不同）。

还有其他方法可以终止线程，但最好的方法就是让线程main函数终止（返回）。

编写多线程程序的环境设置

旧的 VC++6.0版默认只包含支持单线程的库，需要自行配置。

在项目的属性-代码生成界面，可以检查运行库：

创建“使用线程安全标准 C 函数”的线程

通过 CreateThread 函数调用创建出的线程在使用 C/C++ 标准函数时并不稳定。

如果线程要调用 C/C++ 标准函数，需要通过如下方法创建线程：

#include <process.h>

unitptr_t _beginthreadex(
	void *security,
	unsigned stack_size,
	unsigned (*start_address)(void *),
	void *arglist,
	unsigned initflag,
	unsigned *thrdaddr
);

上述函数与之前的 CreateThread 函数相比，参数个数及各参数的含义和顺序的相同，只是变量名和参数类型有所不同。因此，用上述函数替换 CreateThread 函数时，只需适当更改数据类型。上述函数的返回值类型 uintptr_t 是 64 位 unsigned 整数型。

程序示例：

在这里插入代码片

运行结果：

与 Linux 相同，Windows 同样在 main 函数返回后终止进程，也同时终止其中包含的所有线程。另外，如果对上述代码进行运行的话，最后输出的内容并非字符串"end of main"，而是"running thread"。但这是在 main 函数返回后，完全销毁进程前输出的字符串。

句柄、内核对象和 ID 间的关系

线程属于操作系统管理资源，伴随内核对象的创建，为了引用内核对象而返回句柄。

可以通过句柄区分内核对象，通过内核对象可以区分线程，最终，线程句柄成为区分线程的工具。

句柄的整数值在不同进程中可能重复。通过 CreateThread/_beginthreadex 函数可以得到线程 ID，它用于区分操作系统创建的所有线程，在跨进程范围内不会重复。

习题

（1）