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| 利用API在Windows下创建进程和线程 | ||||
| 作者：佚名 数据库来源：不详 点击数： 更新时间：2008-6-27 | ||||
前言: 谈到在Windows创建线程的例子，在网上的很多的参考都是基于MFC的。其实，就操作系统实验这个前提而言，大可不必去碰那个大型的MFC的框架。[1]中提到了在Windows命令控制台下创建进程及线程的方法，本文对[1]中的方法加以了实现，并做些简单的进程及线程的测试程序。 1、实验准备: 要实验的Windows下的多线程实验，应做如下准备: a) 在新建中选”Win32 Console Application”àAn empty project b) 选”工程”à”设置”选项，在”设置”中选择“C/C++”标签，在”Project Option”中，将”MLd”参数改成“MTd”(如图1)。
2、Windows下进程的创建: 在[1]中，Windows的进程和线程模型被描述成”多进程，基于单进程的多线程”。 在创建一个线程时，Windows会做大量的工作---创建一个新的地址空间，为进程分配资源以及创建一个基线程。 CreateProcess函数的原型如下: CreateProcess( LPCTSTR lpApplicationName， //pointer to name of executable moudle LPTSTR cmdLine， //pointer to command line string LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes， //pointer to process security attributes LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes， //pointer to theread security attributes BOOL bInheritHandle ， //handle inheritance flag DWord dwCreationFlag，//various creation flags LPVOID lpEnviroment，//Enviroment variable LPCTSTR lpCurrentDirectory， //Child's current directory LPSTARTUPINFO lpStartupInfo， //pointer to StartupInfo LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation //pointer to PROCESS_INFORMATION ) 虽然有很多参数，不过在现阶段的实验级别，大多数参数只要用默认值即可。 下面要做的关于Windows使用进程的实验，在Linux系统下，可以使用类似: execve(char* cmdName ， char* cmdArgu)的语句从一个程序中去执行其它的程序。 而如果在Windows下，当使用CreateProcess去执行相应的功能时，只要去改变cmdLine中的内容即可，其它的参数使用默认值，具体见代码1: 代码1执行的功能是从命令行中启动这个名叫的launch的测试程序，在launch后面应加上保存有需要打开程序路径的文件名: 如在命令行中键入: >launch set.txt 而set.txt中的内容为: C:\\WINDOWS\\SYSTEM32\\CALC.EXE C:\\WINDOWS\\SYSTEM32\\NOTEPAD.EXE NEW.TXT C:\\WINDOWS\\SYSTEM32\\CHARMAP.EXE 路径的前半部分为”C:\\WINDOWS\\”，这当然要视你的Windows系统的类型以及系统盘的存放位置而定。如果是NT或2000的机器，则应使用WINNT. /*测试程序1: 示例如何使用进程的launch程序，通过在命令行中加载相应的命令文件，去按照命令文件中指定的程序路径打开相应的程序去执行*/ #include <windows.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #define MAX_LINE_LEN 80 int main(int argc，char* argv[]) { //local variables FILE* fid; char cmdLine[MAX_LINE_LEN]; //CreateProcess parameters LPSECURITY_ATTRIBUTES processA=NULL;//Default LPSECURITY_ATTRIBUTES threadA=NULL;//Default BOOL shareRights=TRUE;//Default DWORD creationMask=CREATE_NEW_CONSOLE;//Window per process. LPVOID enviroment=NULL;//Default LPSTR curDir=NULL;//Default STARTUPINFO startInfo;//Result PROCESS_INFORMATION procInfo;//Result //1.Read the command line parameters if(argc!=2) { fprintf(stderr，"Usage:lanch<launch_set_filename>\n"); exit(0); } //2.Open a file that coutain a set of commands fid=fopen(argv[1]，"r"); //3.For every command in the launch file while(fgets(cmdLine，MAX_LINE_LEN，fid)!=NULL) { //Read a command from the file if(cmdLine[strlen(cmdLine)-1]=='\n') cmdLine[strlen(cmdLine)-1]='\0';//Remove NEWLINE //Create a new process to execute the command ZeroMemory(&startInfo，sizeof(startInfo)); startInfo.cb=sizeof(startInfo); if(!CreateProcess( NULL，//File name of executable cmdLine，//command line processA，//Process inherited security threadA， //Thread inherited security shareRights，//Rights propagation creationMask，//various creation flags enviroment，//Enviroment variable curDir， //Child's current directory &startInfo， &procInfo ) ) { fprintf(stderr，"CreatProcess failed on error %d\n"，GetLastError()); ExitProcess(0); } } //Terminate after all commands have finished. return 0; } 通过上面这段极其简洁的代码，完成了看似有些难度的任务，让我们充分感受到采用一些高级的编程手段所带来的便捷与高效. 2、Windows线程的创建及实验: 2.1 使用CreateThread在Windows下创建线程: 在Windows中创建线程可以调用两个函数_beginthreadex和CreateThread两个函数，这里只介绍后者。 CreateThread函数原型: HANDLE CreateThread (LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes，//pointer to thread security attributes DWORD dwStackSize，//initial thread stack size， in bytes LPSECURITY_START_ROUTINE lpStartAddress，//pointer to thread function LPVOID lpParameter，//argument for new thread DWORD dwCreationFlags，//creation flags LPDWORD lpThreadId //pointer to returned thread identifier ) 其中，在本实验阶段比较重要的参数是第三和第四个: a)第三个参数是一个指向函数的指针，所以应传入的参数应为函数的地址，如&Func的形式.而这个传入的参数，则必须被声明成为: DWORD WINAPI threadFunc(LPVOID threadArgu); 的形式.这个函数也就是要执行线程任务的那个函数体实体.这里应注意，传入应使用Func而非&Func。 如：CreateThread(NULL，0，Func，…) 具体原因：我目前认为是系函数前部使用WINAPI所致。 b)第四个参数应是执行线程任务的函数体实体所需要的参数，即上面所举例的函数threadFunc的参数threadArgu，这在WINDOWS中被定义成一个LPVOID的类型，目前我认为，可以把它在功能上看成和void* 类似。 参考:LPVOID的原型: typedef void far *LPVOID; 所以，当你有自己需要的类型的参数传入时，可以用 typedef strUCt { int firstArgu， long secArgu， … }myType，* pMyType; 将你想要传入的参数装入一个结构体中。 在传入点，使用类似: pMyType pMyTpeyArgu; … CreateThread(NULL，0，threadFunc，pMyTypeArgu，…); … 在函数threadFunc内部的接收点，可以使用“强行转换”，如: int intValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu; long longValue=((pMyType)lpvoid)->secArgu; … … 2.2 线程实验1---创建N个随机线程，所有线程的执行时间均为T秒，观察每个线程的运行状况: 为了使线程的运行趋于随机化，应先使用: srand((unsigned int)time (NULL)); 在每个线程的运行中，每个线程的睡眠时间为: sleepTime=1000+30*(int)eRandom(50+tNo); Sleep(sleepTime); 这样，可以使进程的运行趋于随机化. /*测试程序2： 创建N个随机线程的随机实验. 命令行输入参数: test threadNo runSecs */ #include <windows.h> #include <math.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #define N 5 #define Type float static int runFlag=TRUE; DWORD WINAPI threadWork(LPVOID threadNo); int parseArgToInt(char* inNumChar); Type eRandom(int upLimit); typedef struct { int data; }INTEGER; void main(int argc，char* argv[]) { unsigned int runTime; int i; int threadNum; //int N; SYSTEMTIME now; WORD stopTimeMinute，stopTimeSecond; DWORD targetThreadID; //Get command line argument，N if(argc!=3) { printf("please enter:NThread <ThreadNum> <runTime>\n"); return; } threadNum=parseArgToInt(argv[1]); runTime=parseArgToInt(argv[2]); //Get the time the threads should run，runtime //Calculate time to halt // runTime=60;/*in seconds.*/ GetSystemTime(&now); printf("mthread:Suite starting aty system time%d，%d，%d\n"，now.wHour，now.wMinute，now.wSecond); stopTimeSecond=(now.wSecond+(WORD)runTime)%60; stopTimeMinute=now.wMinute+(now.wSecond+(WORD)runTime)/60; //FOR 1 TO N INTEGER* tmpInt; for(i=0;i<threadNum;i++) { //CREATE A NEW THREAD TO EXECUTE SIMULATED WORK; //threadWork(i); tmpInt=(INTEGER*)malloc(sizeof(INTEGER)); tmpInt->data=i; CreateThread(NULL，0，threadWork，tmpInt，0，&targetThreadID); Sleep(100);//Let newly created thread run } //Cycle while children work... while(runFlag) { GetSystemTime(&now); if((now.wMinute>=stopTimeMinute)&&(now.wSecond>=stopTimeSecond)) runFlag=FALSE; Sleep(1000); } Sleep(5000); printf("Program ends successfully\n"); } DWORD WINAPI threadWork(LPVOID threadNo) { //local variables double y; const double x=3.14159; const double e=2.7183; int i; const int napTime=1000;//in milliseconds const int busyTime=400; int tNo=((INTEGER*)threadNo)->data; int sleepTime; DWORD result=0; /*randomasize the random num seeds.*/ srand((unsigned int)time (NULL)); while(runFlag) { //Parameterized processor burst phase for(i=0;i<busyTime;i++) y=pow(x，e); //Parameterized sleep phase sleepTime=1000+30*(int)eRandom(50+tNo); Sleep(sleepTime); printf("I am thread No.%d，sleep sec:%ds\n"，tNo，sleepTime); } //Terminate return result; } int parseArgToInt(char* inNumChar) { int equipData=0，i=0; while(inNumChar[i]>='0'&&inNumChar[i]<='9') { equipData=10*equipData+(inNumChar[i]-48); i++; } return equipData; } Type eRandom(int upLimit) { Type tmpData; do { tmpData=((Type)rand()/(Type)32767)*(Type)100.0*(Type)upLimit; } while(tmpData>upLimit); return tmpData; } 2.3 线程实验2---Windows下可创建的线程的数目的测试: 这里使用的是让测试线程睡眠100秒，如果用的是让测试进程进入死循环的方法，则会很快让系统僵掉。 /*测试程序3: 测试在Windows下最多可创建线程的数目. */ DWORD WINAPI threadWork(LPVOID threadNo) { DWORD result=0; while(runFlag) { Sleep(100000); } //Terminate return result; } void main(int argc，char* argv[]) { int count=0; DWORD targetThreadID; while(runFlag) { if(CreateThread(NULL，0，threadWork，NULL，0，&targetThreadID)==NULL) { runFlag=false; break; } else count++; printf("%d "，count); } Sleep(5000); printf("max threads num:%d\n"，count); printf("Program ends successfully\n"); } 在Windows XP下(赛扬800MHZ，256M内存)，在上述方式下，测得可创建的最多的线程数目为2030个. 2.4 线程实验3---最简单的一个临界资源的读者，写者程序. 这个程序要实现的是最简单的读者，写者程序，读者将1~10十个数字依次填入临界资源区gData，当且仅当gData被读者消费后，写者才可以写入下一个数. /*测试程序4: 最简单的一个临界资源的读者，写者程序. */ DWORD WINAPI threadReader(LPVOID lpvoid) { int reader_Data; int busyTime=10000; float tmp; int i; while(gRunFlag) { while(stateFlag==WRITER_FLAG) for(i=0;i<busyTime;i++) tmp=pow(2，10); reader_Data=gData; printf("reader gets data:%d\n"，gData); stateFlag=WRITER_FLAG; } printf("reader ends\n"); return NULL; } DWORD WINAPI threadWriter(LPVOID lpvoid) { int upTime=((INTEGER*)lpvoid)->mInt; int busyTime=10000; float tmp; int i; while(gRunFlag) { while(stateFlag==READER_FLAG) for(i=0;i<busyTime;i++) tmp=pow(2，10); gData++; printf("writer gets data:%d\n"，gData); if(gData==upTime) gRunFlag=false; stateFlag=READER_FLAG; } printf("writer ends\n"); return NULL; } /*Main 中的调用*/ …… CreateThread(NULL，0，threadReader，tmpInt，0，&targetThreadID); CreateThread(NULL，0，threadWriter，tmpInt，0，&targetThreadID); …… 测试结果: (如图2)
2.5 几点说明: 2.5.1 主调用程序在结束时使用Sleep(5000)的意图在于:使得由它所产生的子线程可以在主进程结束之前，完成如资源释放一类的工作。 2.5.2 在随机线程产生测试程序中: 之所以采用在每个线程内部用 srand((unsigned int)time (NULL)); 去初始化每个线程，是为了使得所有的线程拥有自己的随机数种子，否则，如果是在主调用程序中去初始化随机数种子数，则所有的线程得到的随机数序列都是一样的，将无法产生随机效果。 3、应用及推广: 采用这种在Windows下利用控制台调用Windows API进行操作系统实验的方法，具有代码简洁，观察效果好与实现目标接近等优点。 （出处：网侠） |
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