VC多線程編程(一)

一、問題的提出

編寫一個耗時的單線程程序：

　　新建一個基於對話框的應用程序SingleThread，在主對話框IDD_SINGLETHREAD_DIALOG添加一個按鈕，ID爲IDC_SLEEP_SIX_SECOND，標題爲“延時6秒”，添加按鈕的響應函數，代碼如下：

void CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond()
{
Sleep(6000); //延時6秒
}

　　編譯並運行應用程序，單擊“延時6秒”按鈕，你就會發現在這6秒期間程序就象“死機”一樣，不在響應其它消息。爲了更好地處理這種耗時的操作，我們有必要學習——多線程編程。
二、多線程概述

　　進程和線程都是操作系統的概念。進程是應用程序的執行實例，每個進程是由私有的虛擬地址空間、代碼、數據和其它各種系統資源組成，進程在運行過程中創建的資源隨着進程的終止而被銷燬，所使用的系統資源在進程終止時被釋放或關閉。
　　線程是進程內部的一個執行單元。系統創建好進程後，實際上就啓動執行了該進程的主執行線程，主執行線程以函數地址形式，比如說main或WinMain函數，將程序的啓動點提供給Windows系統。主執行線程終止了，進程也就隨之終止。
　　每一個進程至少有一個主執行線程，它無需由用戶去主動創建，是由系統自動創建的。用戶根據需要在應用程序中創建其它線程，多個線程併發地運行於同一個進程中。一個進程中的所有線程都在該進程的虛擬地址空間中，共同使用這些虛擬地址空間、全局變量和系統資源，所以線程間的通訊非常方便，多線程技術的應用也較爲廣泛。
　　多線程可以實現並行處理，避免了某項任務長時間佔用CPU時間。要說明的一點是，目前大多數的計算機都是單處理器（CPU）的，爲了運行所有這些線程，操作系統爲每個獨立線程安排一些CPU時間，操作系統以輪換方式向線程提供時間片，這就給人一種假象，好象這些線程都在同時運行。由此可見，如果兩個非常活躍的線程爲了搶奪對CPU的控制權，在線程切換時會消耗很多的CPU資源，反而會降低系統的性能。這一點在多線程編程時應該注意。
　　Win32 SDK函數支持進行多線程的程序設計，並提供了操作系統原理中的各種同步、互斥和臨界區等操作。Visual C++ 6.0中，使用MFC類庫也實現了多線程的程序設計，使得多線程編程更加方便。

三、Win32 API對多線程編程的支持

　　Win32 提供了一系列的API函數來完成線程的創建、掛起、恢復、終結以及通信等工作。下面將選取其中的一些重要函數進行說明。

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

該函數在其調用進程的進程空間裏創建一個新的線程，並返回已建線程的句柄，其中各參數說明如下：
lpThreadAttributes：指向一個 SECURITY_ATTRIBUTES 結構的指針，該結構決定了線程的安全屬性，一般置爲 NULL；
dwStackSize：指定了線程的堆棧深度，一般都設置爲0；
lpStartAddress：表示新線程開始執行時代碼所在函數的地址，即線程的起始地址。一般情況爲(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc，ThreadFunc 是線程函數名；
lpParameter：指定了線程執行時傳送給線程的32位參數，即線程函數的參數；
dwCreationFlags：控制線程創建的附加標誌，可以取兩種值。如果該參數爲0，線程在被創建後就會立即開始執行；如果該參數爲CREATE_SUSPENDED,則系統產生線程後，該線程處於掛起狀態，並不馬上執行，直至函數ResumeThread被調用；
lpThreadId：該參數返回所創建線程的ID；
如果創建成功則返回線程的句柄，否則返回NULL。

2、DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);

該函數用於掛起指定的線程，如果函數執行成功，則線程的執行被終止。 3、DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);

該函數用於結束線程的掛起狀態，執行線程。 4、VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);

該函數用於線程終結自身的執行，主要在線程的執行函數中被調用。其中參數dwExitCode用來設置線程的退出碼。 5、BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);

　　一般情況下，線程運行結束之後，線程函數正常返回，但是應用程序可以調用TerminateThread強行終止某一線程的執行。各參數含義如下：
hThread：將被終結的線程的句柄；
dwExitCode：用於指定線程的退出碼。
　　使用TerminateThread()終止某個線程的執行是不安全的，可能會引起系統不穩定；雖然該函數立即終止線程的執行，但並不釋放線程所佔用的資源。因此，一般不建議使用該函數。

6、BOOL PostThreadMessage(DWORD idThread,
    UINT Msg,
    WPARAM wParam,
    LPARAM lParam);

該函數將一條消息放入到指定線程的消息隊列中，並且不等到消息被該線程處理時便返回。
idThread：將接收消息的線程的ID；
Msg：指定用來發送的消息；
wParam：同消息有關的字參數；
lParam：同消息有關的長參數；
調用該函數時，如果即將接收消息的線程沒有創建消息循環，則該函數執行失敗。

四、Win32 API多線程編程例程

例程1 MultiThread1

建立一個基於對話框的工程MultiThread1，在對話框IDD_MULTITHREAD1_DIALOG中加入兩個按鈕和一個編輯框，兩個按鈕的ID分別是IDC_START，IDC_STOP ，標題分別爲“啓動”，“停止”，IDC_STOP的屬性選中Disabled；編輯框的ID爲IDC_TIME ，屬性選中Read-only；
　
在MultiThread1Dlg.h文件中添加線程函數聲明： void ThreadFunc();

注意，線程函數的聲明應在類CMultiThread1Dlg的外部。 在類CMultiThread1Dlg內部添加protected型變量：   HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;

分別代表線程的句柄和ID。
　
在MultiThread1Dlg.cpp文件中添加全局變量m_bRun ： volatile BOOL m_bRun;

m_bRun 代表線程是否正在運行。

你要留意到全局變量 m_bRun 是使用 volatile 修飾符的，volatile 修飾符的作用是告訴編譯器無需對該變量作任何的優化，即無需將它放到一個寄存器中，並且該值可被外部改變。對於多線程引用的全局變量來說，volatile 是一個非常重要的修飾符。

編寫線程函數： void ThreadFunc()
{
CTime time;
CString strTime;
m_bRun=TRUE;
while(m_bRun)
{
   time=CTime::GetCurrentTime();
   strTime=time.Format("%H:%M:%S");
   ::SetDlgItemText(AfxGetMainWnd()->m_hWnd,IDC_TIME,strTime);
   Sleep(1000);
}
}

該線程函數沒有參數，也不返回函數值。只要m_bRun爲TRUE，線程一直運行。

雙擊IDC_START按鈕，完成該按鈕的消息函數： void CMultiThread1Dlg::OnStart()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
hThread=CreateThread(NULL,
   0,
   (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
   NULL,
   0,
   &ThreadID);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(TRUE);

}

雙擊IDC_STOP按鈕，完成該按鈕的消息函數： void CMultiThread1Dlg::OnStop()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
m_bRun=FALSE;
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(FALSE);
}

編譯並運行該例程，體會使用Win32 API編寫的多線程。

例程2 MultiThread2

　　該線程演示瞭如何傳送一個一個整型的參數到一個線程中，以及如何等待一個線程完成處理。

建立一個基於對話框的工程MultiThread2，在對話框IDD_MULTITHREAD2_DIALOG中加入一個編輯框和一個按鈕，ID分別是IDC_COUNT，IDC_START ，按鈕控件的標題爲“開始”；
在MultiThread2Dlg.h文件中添加線程函數聲明： void ThreadFunc(int integer);

注意，線程函數的聲明應在類CMultiThread2Dlg的外部。

在類CMultiThread2Dlg內部添加protected型變量:   HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;

分別代表線程的句柄和ID。
　
打開ClassWizard，爲編輯框IDC_COUNT添加int型變量m_nCount。在MultiThread2Dlg.cpp文件中添加：void ThreadFunc(int integer)
{
int i;
for(i=0;i<integer;i++)
{
   Beep(200,50);
   Sleep(1000);
}
}

雙擊IDC_START按鈕，完成該按鈕的消息函數： void CMultiThread2Dlg::OnStart()
{
UpdateData(TRUE);
int integer=m_nCount;
hThread=CreateThread(NULL,
   0,
   (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
   (VOID*)integer,
   0,
   &ThreadID);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
}

順便說一下WaitForSingleObject函數，其函數原型爲：DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,DWORD dwMilliseconds);

hHandle爲要監視的對象（一般爲同步對象，也可以是線程）的句柄；
dwMilliseconds爲hHandle對象所設置的超時值，單位爲毫秒；
　　當在某一線程中調用該函數時，線程暫時掛起，系統監視hHandle所指向的對象的狀態。如果在掛起的dwMilliseconds毫秒內，線程所等待的對象變爲有信號狀態，則該函數立即返回；如果超時時間已經到達dwMilliseconds毫秒，但hHandle所指向的對象還沒有變成有信號狀態，函數照樣返回。參數dwMilliseconds有兩個具有特殊意義的值：0和INFINITE。若爲0，則該函數立即返回；若爲INFINITE，則線程一直被掛起，直到hHandle所指向的對象變爲有信號狀態時爲止。
　　本例程調用該函數的作用是按下IDC_START按鈕後，一直等到線程返回，再恢復IDC_START按鈕正常狀態。編譯運行該例程並細心體會。

例程3 MultiThread3
傳送一個結構體給一個線程函數也是可能的，可以通過傳送一個指向結構體的指針參數來完成。先定義一個結構體：

typedef struct
{
int firstArgu,
long secondArgu,
…
}myType,*pMyType;

創建線程時CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyType,…);
在threadFunc函數內部，可以使用“強制轉換”：

int intValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu;
long longValue=((pMyType)lpvoid)->seconddArgu;
……

例程3 MultiThread3將演示如何傳送一個指向結構體的指針參數。

建立一個基於對話框的工程MultiThread3，在對話框IDD_MULTITHREAD3_DIALOG中加入一個編輯框IDC_MILLISECOND，一個按鈕IDC_START，標題爲“開始” ，一個進度條IDC_PROGRESS1；
打開ClassWizard，爲編輯框IDC_MILLISECOND添加int型變量m_nMilliSecond，爲進度條IDC_PROGRESS1添加CProgressCtrl型變量m_ctrlProgress；
在MultiThread3Dlg.h文件中添加一個結構的定義： struct threadInfo
{
UINT nMilliSecond;
CProgressCtrl* pctrlProgress;
};

線程函數的聲明： UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam);

注意，二者應在類CMultiThread3Dlg的外部。

在類CMultiThread3Dlg內部添加protected型變量: HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;

分別代表線程的句柄和ID。
在MultiThread3Dlg.cpp文件中進行如下操作：

定義公共變量 threadInfo Info；
雙擊按鈕IDC_START，添加相應消息處理函數：void CMultiThread3Dlg::OnStart()
{
// TODO: Add your control notification handler code here

UpdateData(TRUE);
Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;

hThread=CreateThread(NULL,
   0,
   (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
   &Info,
   0,
   &ThreadID);
/*
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
*/
}

在函數BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中添加語句： {
……

// TODO: Add extra initialization here
m_ctrlProgress.SetRange(0,99);
m_nMilliSecond=10;
UpdateData(FALSE);
return TRUE;   // return TRUE   unless you set the focus to a control
}

添加線程處理函數：UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam) {
threadInfo* pInfo=(threadInfo*)lpParam;
for(int i=0;i<100;i++)
{
   int nTemp=pInfo->nMilliSecond;

   pInfo->pctrlProgress->SetPos(i);

   Sleep(nTemp);
}
return 0;
}

　　順便補充一點，如果你在void CMultiThread3Dlg::OnStart() 函數中添加/* */語句，編譯運行你就會發現進度條不進行刷新，主線程也停止了反應。什麼原因呢？這是因爲WaitForSingleObject函數等待子線程（ThreadFunc）結束時，導致了線程死鎖。因爲WaitForSingleObject函數會將主線程掛起（任何消息都得不到處理），而子線程ThreadFunc正在設置進度條，一直在等待主線程將刷新消息處理完畢返回纔會檢測通知事件。這樣兩個線程都在互相等待，死鎖發生了，編程時應注意避免。
例程4 MultiThread4
該例程測試在Windows下最多可創建線程的數目。

建立一個基於對話框的工程MultiThread4，在對話框IDD_MULTITHREAD4_DIALOG中加入一個按鈕IDC_TEST和一個編輯框IDC_COUNT，按鈕標題爲“測試” ， 編輯框屬性選中Read-only；
在MultiThread4Dlg.cpp文件中進行如下操作：

添加公共變量volatile BOOL m_bRunFlag=TRUE;
該變量表示是否還能繼續創建線程。

添加線程函數：

DWORD WINAPI threadFunc(LPVOID threadNum)
{
while(m_bRunFlag)
{
   Sleep(3000);
}
return 0;
}

只要 m_bRunFlag 變量爲TRUE，線程一直運行。

雙擊按鈕IDC_TEST，添加其響應消息函數：void CMultiThread4Dlg::OnTest()
{
DWORD threadID;
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(FALSE);
long nCount=0;
while(m_bRunFlag)
{
   if(CreateThread(NULL,0,threadFunc,NULL,0,&threadID)==NULL)
   {
    m_bRunFlag=FALSE;
    break;
   }
   else
   {
    nCount++;
   }
}
    //不斷創建線程，直到再不能創建爲止
m_nCount=nCount;
UpdateData(FALSE);
Sleep(5000);
    //延時5秒，等待所有創建的線程結束
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(TRUE);
     m_bRunFlag=TRUE;
}

五、MFC對多線程編程的支持

　　MFC中有兩類線程，分別稱之爲工作者線程和用戶界面線程。二者的主要區別在於工作者線程沒有消息循環，而用戶界面線程有自己的消息隊列和消息循環。
　　工作者線程沒有消息機制，通常用來執行後臺計算和維護任務，如冗長的計算過程，打印機的後臺打印等。用戶界面線程一般用於處理獨立於其他線程執行之外的用戶輸入，響應用戶及系統所產生的事件和消息等。但對於Win32的API編程而言，這兩種線程是沒有區別的，它們都只需線程的啓動地址即可啓動線程來執行任務。
　　在MFC中，一般用全局函數AfxBeginThread()來創建並初始化一個線程的運行，該函數有兩種重載形式，分別用於創建工作者線程和用戶界面線程。兩種重載函數原型和參數分別說明如下：

(1) CWinThread* AfxBeginThread(AFX_THREADPROC pfnThreadProc,
                       LPVOID pParam,
                       nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
                       UINT nStackSize=0,
                       DWORD dwCreateFlags=0,
                       LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

PfnThreadProc:指向工作者線程的執行函數的指針，線程函數原型必須聲明如下： UINT ExecutingFunction(LPVOID pParam);

請注意，ExecutingFunction()應返回一個UINT類型的值，用以指明該函數結束的原因。一般情況下，返回0表明執行成功。
pParam：傳遞給線程函數的一個32位參數，執行函數將用某種方式解釋該值。它可以是數值，或是指向一個結構的指針，甚至可以被忽略；
nPriority：線程的優先級。如果爲0，則線程與其父線程具有相同的優先級；
nStackSize:線程爲自己分配堆棧的大小，其單位爲字節。如果nStackSize被設爲0，則線程的堆棧被設置成與父線程堆棧相同大小；
dwCreateFlags：如果爲0，則線程在創建後立刻開始執行。如果爲CREATE_SUSPEND，則線程在創建後立刻被掛起；
lpSecurityAttrs：線程的安全屬性指針，一般爲NULL；
(2) CWinThread* AfxBeginThread(CRuntimeClass* pThreadClass,
                       int nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
                       UINT nStackSize=0,
                       DWORD dwCreateFlags=0,
                       LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

　　pThreadClass 是指向 CWinThread 的一個導出類的運行時類對象的指針，該導出類定義了被創建的用戶界面線程的啓動、退出等；其它參數的意義同形式1。使用函數的這個原型生成的線程也有消息機制，在以後的例子中我們將發現同主線程的機制幾乎一樣。

下面我們對CWinThread類的數據成員及常用函數進行簡要說明。

m_hThread：當前線程的句柄；
m_nThreadID:當前線程的ID；
m_pMainWnd：指向應用程序主窗口的指針
BOOL CWinThread::CreateThread(DWORD dwCreateFlags=0,
UINT nStackSize=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

　　該函數中的dwCreateFlags、nStackSize、lpSecurityAttrs參數和API函數CreateThread中的對應參數有相同含義，該函數執行成功，返回非0值，否則返回0。
　　一般情況下，調用AfxBeginThread()來一次性地創建並啓動一個線程，但是也可以通過兩步法來創建線程：首先創建CWinThread類的一個對象，然後調用該對象的成員函數CreateThread()來啓動該線程。

virtual BOOL CWinThread::InitInstance();

　　重載該函數以控制用戶界面線程實例的初始化。初始化成功則返回非0值，否則返回0。用戶界面線程經常重載該函數，工作者線程一般不使用InitInstance()。 virtual int CWinThread::ExitInstance();

　　在線程終結前重載該函數進行一些必要的清理工作。該函數返回線程的退出碼，0表示執行成功，非0值用來標識各種錯誤。同InitInstance()成員函數一樣，該函數也只適用於用戶界面線程。
六、MFC多線程編程實例

　　在Visual C++ 6.0編程環境中，我們既可以編寫C風格的32位Win32應用程序，也可以利用MFC類庫編寫C++風格的應用程序，二者各有其優缺點。基於Win32的應用程序執行代碼小巧，運行效率高，但要求程序員編寫的代碼較多，且需要管理系統提供給程序的所有資源；而基於MFC類庫的應用程序可以快速建立起應用程序，類庫爲程序員提供了大量的封裝類，而且Developer Studio爲程序員提供了一些工具來管理用戶源程序，其缺點是類庫代碼很龐大。由於使用類庫所帶來的快速、簡捷和功能強大等優越性，因此除非有特殊的需要，否則Visual C++推薦使用MFC類庫進行程序開發。

我們知道，MFC中的線程分爲兩種：用戶界面線程和工作者線程。我們將分別舉例說明。

用 MFC 類庫編程實現工作者線程

例程5 MultiThread5

爲了與Win32 API對照，我們使用MFC 類庫編程實現例程3 MultiThread3。

建立一個基於對話框的工程MultiThread5，在對話框IDD_MULTITHREAD5_DIALOG中加入一個編輯框IDC_MILLISECOND，一個按鈕IDC_START，標題爲“開始” ，一個進度條IDC_PROGRESS1；
打開ClassWizard，爲編輯框IDC_MILLISECOND添加int型變量m_nMilliSecond，爲進度條IDC_PROGRESS1添加CProgressCtrl型變量m_ctrlProgress；
在MultiThread5Dlg.h文件中添加一個結構的定義： struct threadInfo
{
UINT nMilliSecond;
CProgressCtrl* pctrlProgress;
};

線程函數的聲明：UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam);
注意，二者應在類CMultiThread5Dlg的外部。

在類CMultiThread5Dlg內部添加protected型變量：

CWinThread* pThread;
在MultiThread5Dlg.cpp文件中進行如下操作：定義公共變量：threadInfo Info;
雙擊按鈕IDC_START，添加相應消息處理函數：

void CMultiThread5Dlg::OnStart()
{
// TODO: Add your control notification handler code here

UpdateData(TRUE);
Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;

pThread=AfxBeginThread(ThreadFunc,
   &Info);
}

在函數BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中添加語句： {
……

// TODO: Add extra initialization here
m_ctrlProgress.SetRange(0,99);
m_nMilliSecond=10;
UpdateData(FALSE);
return TRUE;   // return TRUE   unless you set the focus to a control
}

添加線程處理函數： UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam)
{
threadInfo* pInfo=(threadInfo*)lpParam;
for(int i=0;i<100;i++)
{
   int nTemp=pInfo->nMilliSecond;

   pInfo->pctrlProgress->SetPos(i);

   Sleep(nTemp);
}
return 0;
}
用 MFC 類庫編程實現用戶界面線程

創建用戶界面線程的步驟：

使用ClassWizard創建類CWinThread的派生類（以CUIThread類爲例） class CUIThread : public CWinThread
{
DECLARE_DYNCREATE(CUIThread)
protected:
CUIThread();            // protected constructor used by dynamic creation

// Attributes
public:

// Operations
public:

// Overrides
// ClassWizard generated virtual function overrides
//{{AFX_VIRTUAL(CUIThread)
public:
virtual BOOL InitInstance();
virtual int ExitInstance();
//}}AFX_VIRTUAL

// Implementation
protected:
virtual ~CUIThread();

// Generated message map functions
//{{AFX_MSG(CUIThread)
   // NOTE - the ClassWizard will add and remove member functions here.
//}}AFX_MSG

DECLARE_MESSAGE_MAP()
};

重載函數InitInstance()和ExitInstance()。 BOOL CUIThread::InitInstance()
{
CFrameWnd* wnd=new CFrameWnd;
wnd->Create(NULL,"UI Thread Window");
wnd->ShowWindow(SW_SHOW);
wnd->UpdateWindow();
m_pMainWnd=wnd;
return TRUE;
}

創建新的用戶界面線程 void CUIThreadDlg::OnButton1()
{
CUIThread* pThread=new CUIThread();
pThread->CreateThread();
}

請注意以下兩點：

A、在UIThreadDlg.cpp的開頭加入語句： #include "UIThread.h"
B、把UIThread.h中類CUIThread()的構造函數的特性由 protected 改爲 public。
　　用戶界面線程的執行次序與應用程序主線程相同，首先調用用戶界面線程類的InitInstance()函數，如果返回TRUE，繼續調用線程的Run()函數，該函數的作用是運行一個標準的消息循環，並且當收到WM_QUIT消息後中斷，在消息循環過程中，Run()函數檢測到線程空閒時（沒有消息），也將調用OnIdle()函數，最後Run()函數返回，MFC調用ExitInstance()函數清理資源。
　　你可以創建一個沒有界面而有消息循環的線程，例如：你可以從CWinThread派生一個新類，在InitInstance函數中完成某項任務並返回FALSE，這表示僅執行InitInstance函數中的任務而不執行消息循環，你可以通過這種方法，完成一個工作者線程的功能。

一、問題的提出

編寫一個耗時的單線程程序：

　　新建一個基於對話框的應用程序SingleThread，在主對話框IDD_SINGLETHREAD_DIALOG添加一個按鈕，ID爲IDC_SLEEP_SIX_SECOND，標題爲“延時6秒”，添加按鈕的響應函數，代碼如下：

void CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond()
{
Sleep(6000); //延時6秒
}

　　編譯並運行應用程序，單擊“延時6秒”按鈕，你就會發現在這6秒期間程序就象“死機”一樣，不在響應其它消息。爲了更好地處理這種耗時的操作，我們有必要學習——多線程編程。
二、多線程概述

　　進程和線程都是操作系統的概念。進程是應用程序的執行實例，每個進程是由私有的虛擬地址空間、代碼、數據和其它各種系統資源組成，進程在運行過程中創建的資源隨着進程的終止而被銷燬，所使用的系統資源在進程終止時被釋放或關閉。
　　線程是進程內部的一個執行單元。系統創建好進程後，實際上就啓動執行了該進程的主執行線程，主執行線程以函數地址形式，比如說main或WinMain函數，將程序的啓動點提供給Windows系統。主執行線程終止了，進程也就隨之終止。
　　每一個進程至少有一個主執行線程，它無需由用戶去主動創建，是由系統自動創建的。用戶根據需要在應用程序中創建其它線程，多個線程併發地運行於同一個進程中。一個進程中的所有線程都在該進程的虛擬地址空間中，共同使用這些虛擬地址空間、全局變量和系統資源，所以線程間的通訊非常方便，多線程技術的應用也較爲廣泛。
　　多線程可以實現並行處理，避免了某項任務長時間佔用CPU時間。要說明的一點是，目前大多數的計算機都是單處理器（CPU）的，爲了運行所有這些線程，操作系統爲每個獨立線程安排一些CPU時間，操作系統以輪換方式向線程提供時間片，這就給人一種假象，好象這些線程都在同時運行。由此可見，如果兩個非常活躍的線程爲了搶奪對CPU的控制權，在線程切換時會消耗很多的CPU資源，反而會降低系統的性能。這一點在多線程編程時應該注意。
　　Win32 SDK函數支持進行多線程的程序設計，並提供了操作系統原理中的各種同步、互斥和臨界區等操作。Visual C++ 6.0中，使用MFC類庫也實現了多線程的程序設計，使得多線程編程更加方便。

三、Win32 API對多線程編程的支持

　　Win32 提供了一系列的API函數來完成線程的創建、掛起、恢復、終結以及通信等工作。下面將選取其中的一些重要函數進行說明。

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

該函數在其調用進程的進程空間裏創建一個新的線程，並返回已建線程的句柄，其中各參數說明如下：
lpThreadAttributes：指向一個 SECURITY_ATTRIBUTES 結構的指針，該結構決定了線程的安全屬性，一般置爲 NULL；
dwStackSize：指定了線程的堆棧深度，一般都設置爲0；
lpStartAddress：表示新線程開始執行時代碼所在函數的地址，即線程的起始地址。一般情況爲(LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc，ThreadFunc 是線程函數名；
lpParameter：指定了線程執行時傳送給線程的32位參數，即線程函數的參數；
dwCreationFlags：控制線程創建的附加標誌，可以取兩種值。如果該參數爲0，線程在被創建後就會立即開始執行；如果該參數爲CREATE_SUSPENDED,則系統產生線程後，該線程處於掛起狀態，並不馬上執行，直至函數ResumeThread被調用；
lpThreadId：該參數返回所創建線程的ID；
如果創建成功則返回線程的句柄，否則返回NULL。

2、DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);

該函數用於掛起指定的線程，如果函數執行成功，則線程的執行被終止。 3、DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);

該函數用於結束線程的掛起狀態，執行線程。 4、VOID ExitThread(DWORD dwExitCode);

該函數用於線程終結自身的執行，主要在線程的執行函數中被調用。其中參數dwExitCode用來設置線程的退出碼。 5、BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);

　　一般情況下，線程運行結束之後，線程函數正常返回，但是應用程序可以調用TerminateThread強行終止某一線程的執行。各參數含義如下：
hThread：將被終結的線程的句柄；
dwExitCode：用於指定線程的退出碼。
　　使用TerminateThread()終止某個線程的執行是不安全的，可能會引起系統不穩定；雖然該函數立即終止線程的執行，但並不釋放線程所佔用的資源。因此，一般不建議使用該函數。

6、BOOL PostThreadMessage(DWORD idThread,
    UINT Msg,
    WPARAM wParam,
    LPARAM lParam);

該函數將一條消息放入到指定線程的消息隊列中，並且不等到消息被該線程處理時便返回。
idThread：將接收消息的線程的ID；
Msg：指定用來發送的消息；
wParam：同消息有關的字參數；
lParam：同消息有關的長參數；
調用該函數時，如果即將接收消息的線程沒有創建消息循環，則該函數執行失敗。

四、Win32 API多線程編程例程

例程1 MultiThread1

建立一個基於對話框的工程MultiThread1，在對話框IDD_MULTITHREAD1_DIALOG中加入兩個按鈕和一個編輯框，兩個按鈕的ID分別是IDC_START，IDC_STOP ，標題分別爲“啓動”，“停止”，IDC_STOP的屬性選中Disabled；編輯框的ID爲IDC_TIME ，屬性選中Read-only；
　
在MultiThread1Dlg.h文件中添加線程函數聲明： void ThreadFunc();

注意，線程函數的聲明應在類CMultiThread1Dlg的外部。 在類CMultiThread1Dlg內部添加protected型變量：   HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;

分別代表線程的句柄和ID。
　
在MultiThread1Dlg.cpp文件中添加全局變量m_bRun ： volatile BOOL m_bRun;

m_bRun 代表線程是否正在運行。

你要留意到全局變量 m_bRun 是使用 volatile 修飾符的，volatile 修飾符的作用是告訴編譯器無需對該變量作任何的優化，即無需將它放到一個寄存器中，並且該值可被外部改變。對於多線程引用的全局變量來說，volatile 是一個非常重要的修飾符。

編寫線程函數： void ThreadFunc()
{
CTime time;
CString strTime;
m_bRun=TRUE;
while(m_bRun)
{
   time=CTime::GetCurrentTime();
   strTime=time.Format("%H:%M:%S");
   ::SetDlgItemText(AfxGetMainWnd()->m_hWnd,IDC_TIME,strTime);
   Sleep(1000);
}
}

該線程函數沒有參數，也不返回函數值。只要m_bRun爲TRUE，線程一直運行。

雙擊IDC_START按鈕，完成該按鈕的消息函數： void CMultiThread1Dlg::OnStart()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
hThread=CreateThread(NULL,
   0,
   (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
   NULL,
   0,
   &ThreadID);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(TRUE);

}

雙擊IDC_STOP按鈕，完成該按鈕的消息函數： void CMultiThread1Dlg::OnStop()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
m_bRun=FALSE;
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
GetDlgItem(IDC_STOP)->EnableWindow(FALSE);
}

編譯並運行該例程，體會使用Win32 API編寫的多線程。

例程2 MultiThread2

　　該線程演示瞭如何傳送一個一個整型的參數到一個線程中，以及如何等待一個線程完成處理。

建立一個基於對話框的工程MultiThread2，在對話框IDD_MULTITHREAD2_DIALOG中加入一個編輯框和一個按鈕，ID分別是IDC_COUNT，IDC_START ，按鈕控件的標題爲“開始”；
在MultiThread2Dlg.h文件中添加線程函數聲明： void ThreadFunc(int integer);

注意，線程函數的聲明應在類CMultiThread2Dlg的外部。

在類CMultiThread2Dlg內部添加protected型變量:   HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;

分別代表線程的句柄和ID。
　
打開ClassWizard，爲編輯框IDC_COUNT添加int型變量m_nCount。在MultiThread2Dlg.cpp文件中添加：void ThreadFunc(int integer)
{
int i;
for(i=0;i<integer;i++)
{
   Beep(200,50);
   Sleep(1000);
}
}

雙擊IDC_START按鈕，完成該按鈕的消息函數： void CMultiThread2Dlg::OnStart()
{
UpdateData(TRUE);
int integer=m_nCount;
hThread=CreateThread(NULL,
   0,
   (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
   (VOID*)integer,
   0,
   &ThreadID);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
}

順便說一下WaitForSingleObject函數，其函數原型爲：DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,DWORD dwMilliseconds);

hHandle爲要監視的對象（一般爲同步對象，也可以是線程）的句柄；
dwMilliseconds爲hHandle對象所設置的超時值，單位爲毫秒；
　　當在某一線程中調用該函數時，線程暫時掛起，系統監視hHandle所指向的對象的狀態。如果在掛起的dwMilliseconds毫秒內，線程所等待的對象變爲有信號狀態，則該函數立即返回；如果超時時間已經到達dwMilliseconds毫秒，但hHandle所指向的對象還沒有變成有信號狀態，函數照樣返回。參數dwMilliseconds有兩個具有特殊意義的值：0和INFINITE。若爲0，則該函數立即返回；若爲INFINITE，則線程一直被掛起，直到hHandle所指向的對象變爲有信號狀態時爲止。
　　本例程調用該函數的作用是按下IDC_START按鈕後，一直等到線程返回，再恢復IDC_START按鈕正常狀態。編譯運行該例程並細心體會。

例程3 MultiThread3
傳送一個結構體給一個線程函數也是可能的，可以通過傳送一個指向結構體的指針參數來完成。先定義一個結構體：

typedef struct
{
int firstArgu,
long secondArgu,
…
}myType,*pMyType;

創建線程時CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyType,…);
在threadFunc函數內部，可以使用“強制轉換”：

int intValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu;
long longValue=((pMyType)lpvoid)->seconddArgu;
……

例程3 MultiThread3將演示如何傳送一個指向結構體的指針參數。

建立一個基於對話框的工程MultiThread3，在對話框IDD_MULTITHREAD3_DIALOG中加入一個編輯框IDC_MILLISECOND，一個按鈕IDC_START，標題爲“開始” ，一個進度條IDC_PROGRESS1；
打開ClassWizard，爲編輯框IDC_MILLISECOND添加int型變量m_nMilliSecond，爲進度條IDC_PROGRESS1添加CProgressCtrl型變量m_ctrlProgress；
在MultiThread3Dlg.h文件中添加一個結構的定義： struct threadInfo
{
UINT nMilliSecond;
CProgressCtrl* pctrlProgress;
};

線程函數的聲明： UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam);

注意，二者應在類CMultiThread3Dlg的外部。

在類CMultiThread3Dlg內部添加protected型變量: HANDLE hThread;
DWORD ThreadID;

分別代表線程的句柄和ID。
在MultiThread3Dlg.cpp文件中進行如下操作：

定義公共變量 threadInfo Info；
雙擊按鈕IDC_START，添加相應消息處理函數：void CMultiThread3Dlg::OnStart()
{
// TODO: Add your control notification handler code here

UpdateData(TRUE);
Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;

hThread=CreateThread(NULL,
   0,
   (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFunc,
   &Info,
   0,
   &ThreadID);
/*
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(FALSE);
WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);
GetDlgItem(IDC_START)->EnableWindow(TRUE);
*/
}

在函數BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中添加語句： {
……

// TODO: Add extra initialization here
m_ctrlProgress.SetRange(0,99);
m_nMilliSecond=10;
UpdateData(FALSE);
return TRUE;   // return TRUE   unless you set the focus to a control
}

添加線程處理函數：UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam) {
threadInfo* pInfo=(threadInfo*)lpParam;
for(int i=0;i<100;i++)
{
   int nTemp=pInfo->nMilliSecond;

   pInfo->pctrlProgress->SetPos(i);

   Sleep(nTemp);
}
return 0;
}

　　順便補充一點，如果你在void CMultiThread3Dlg::OnStart() 函數中添加/* */語句，編譯運行你就會發現進度條不進行刷新，主線程也停止了反應。什麼原因呢？這是因爲WaitForSingleObject函數等待子線程（ThreadFunc）結束時，導致了線程死鎖。因爲WaitForSingleObject函數會將主線程掛起（任何消息都得不到處理），而子線程ThreadFunc正在設置進度條，一直在等待主線程將刷新消息處理完畢返回纔會檢測通知事件。這樣兩個線程都在互相等待，死鎖發生了，編程時應注意避免。
例程4 MultiThread4
該例程測試在Windows下最多可創建線程的數目。

建立一個基於對話框的工程MultiThread4，在對話框IDD_MULTITHREAD4_DIALOG中加入一個按鈕IDC_TEST和一個編輯框IDC_COUNT，按鈕標題爲“測試” ， 編輯框屬性選中Read-only；
在MultiThread4Dlg.cpp文件中進行如下操作：

添加公共變量volatile BOOL m_bRunFlag=TRUE;
該變量表示是否還能繼續創建線程。

添加線程函數：

DWORD WINAPI threadFunc(LPVOID threadNum)
{
while(m_bRunFlag)
{
   Sleep(3000);
}
return 0;
}

只要 m_bRunFlag 變量爲TRUE，線程一直運行。

雙擊按鈕IDC_TEST，添加其響應消息函數：void CMultiThread4Dlg::OnTest()
{
DWORD threadID;
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(FALSE);
long nCount=0;
while(m_bRunFlag)
{
   if(CreateThread(NULL,0,threadFunc,NULL,0,&threadID)==NULL)
   {
    m_bRunFlag=FALSE;
    break;
   }
   else
   {
    nCount++;
   }
}
    //不斷創建線程，直到再不能創建爲止
m_nCount=nCount;
UpdateData(FALSE);
Sleep(5000);
    //延時5秒，等待所有創建的線程結束
GetDlgItem(IDC_TEST)->EnableWindow(TRUE);
     m_bRunFlag=TRUE;
}

五、MFC對多線程編程的支持

　　MFC中有兩類線程，分別稱之爲工作者線程和用戶界面線程。二者的主要區別在於工作者線程沒有消息循環，而用戶界面線程有自己的消息隊列和消息循環。
　　工作者線程沒有消息機制，通常用來執行後臺計算和維護任務，如冗長的計算過程，打印機的後臺打印等。用戶界面線程一般用於處理獨立於其他線程執行之外的用戶輸入，響應用戶及系統所產生的事件和消息等。但對於Win32的API編程而言，這兩種線程是沒有區別的，它們都只需線程的啓動地址即可啓動線程來執行任務。
　　在MFC中，一般用全局函數AfxBeginThread()來創建並初始化一個線程的運行，該函數有兩種重載形式，分別用於創建工作者線程和用戶界面線程。兩種重載函數原型和參數分別說明如下：

(1) CWinThread* AfxBeginThread(AFX_THREADPROC pfnThreadProc,
                       LPVOID pParam,
                       nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
                       UINT nStackSize=0,
                       DWORD dwCreateFlags=0,
                       LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

PfnThreadProc:指向工作者線程的執行函數的指針，線程函數原型必須聲明如下： UINT ExecutingFunction(LPVOID pParam);

請注意，ExecutingFunction()應返回一個UINT類型的值，用以指明該函數結束的原因。一般情況下，返回0表明執行成功。
pParam：傳遞給線程函數的一個32位參數，執行函數將用某種方式解釋該值。它可以是數值，或是指向一個結構的指針，甚至可以被忽略；
nPriority：線程的優先級。如果爲0，則線程與其父線程具有相同的優先級；
nStackSize:線程爲自己分配堆棧的大小，其單位爲字節。如果nStackSize被設爲0，則線程的堆棧被設置成與父線程堆棧相同大小；
dwCreateFlags：如果爲0，則線程在創建後立刻開始執行。如果爲CREATE_SUSPEND，則線程在創建後立刻被掛起；
lpSecurityAttrs：線程的安全屬性指針，一般爲NULL；
(2) CWinThread* AfxBeginThread(CRuntimeClass* pThreadClass,
                       int nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,
                       UINT nStackSize=0,
                       DWORD dwCreateFlags=0,
                       LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

　　pThreadClass 是指向 CWinThread 的一個導出類的運行時類對象的指針，該導出類定義了被創建的用戶界面線程的啓動、退出等；其它參數的意義同形式1。使用函數的這個原型生成的線程也有消息機制，在以後的例子中我們將發現同主線程的機制幾乎一樣。

下面我們對CWinThread類的數據成員及常用函數進行簡要說明。

m_hThread：當前線程的句柄；
m_nThreadID:當前線程的ID；
m_pMainWnd：指向應用程序主窗口的指針
BOOL CWinThread::CreateThread(DWORD dwCreateFlags=0,
UINT nStackSize=0,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

　　該函數中的dwCreateFlags、nStackSize、lpSecurityAttrs參數和API函數CreateThread中的對應參數有相同含義，該函數執行成功，返回非0值，否則返回0。
　　一般情況下，調用AfxBeginThread()來一次性地創建並啓動一個線程，但是也可以通過兩步法來創建線程：首先創建CWinThread類的一個對象，然後調用該對象的成員函數CreateThread()來啓動該線程。

virtual BOOL CWinThread::InitInstance();

　　重載該函數以控制用戶界面線程實例的初始化。初始化成功則返回非0值，否則返回0。用戶界面線程經常重載該函數，工作者線程一般不使用InitInstance()。 virtual int CWinThread::ExitInstance();

　　在線程終結前重載該函數進行一些必要的清理工作。該函數返回線程的退出碼，0表示執行成功，非0值用來標識各種錯誤。同InitInstance()成員函數一樣，該函數也只適用於用戶界面線程。
六、MFC多線程編程實例

　　在Visual C++ 6.0編程環境中，我們既可以編寫C風格的32位Win32應用程序，也可以利用MFC類庫編寫C++風格的應用程序，二者各有其優缺點。基於Win32的應用程序執行代碼小巧，運行效率高，但要求程序員編寫的代碼較多，且需要管理系統提供給程序的所有資源；而基於MFC類庫的應用程序可以快速建立起應用程序，類庫爲程序員提供了大量的封裝類，而且Developer Studio爲程序員提供了一些工具來管理用戶源程序，其缺點是類庫代碼很龐大。由於使用類庫所帶來的快速、簡捷和功能強大等優越性，因此除非有特殊的需要，否則Visual C++推薦使用MFC類庫進行程序開發。

我們知道，MFC中的線程分爲兩種：用戶界面線程和工作者線程。我們將分別舉例說明。

用 MFC 類庫編程實現工作者線程

例程5 MultiThread5

爲了與Win32 API對照，我們使用MFC 類庫編程實現例程3 MultiThread3。

建立一個基於對話框的工程MultiThread5，在對話框IDD_MULTITHREAD5_DIALOG中加入一個編輯框IDC_MILLISECOND，一個按鈕IDC_START，標題爲“開始” ，一個進度條IDC_PROGRESS1；
打開ClassWizard，爲編輯框IDC_MILLISECOND添加int型變量m_nMilliSecond，爲進度條IDC_PROGRESS1添加CProgressCtrl型變量m_ctrlProgress；
在MultiThread5Dlg.h文件中添加一個結構的定義： struct threadInfo
{
UINT nMilliSecond;
CProgressCtrl* pctrlProgress;
};

線程函數的聲明：UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam);
注意，二者應在類CMultiThread5Dlg的外部。

在類CMultiThread5Dlg內部添加protected型變量：

CWinThread* pThread;
在MultiThread5Dlg.cpp文件中進行如下操作：定義公共變量：threadInfo Info;
雙擊按鈕IDC_START，添加相應消息處理函數：

void CMultiThread5Dlg::OnStart()
{
// TODO: Add your control notification handler code here

UpdateData(TRUE);
Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;

pThread=AfxBeginThread(ThreadFunc,
   &Info);
}

在函數BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中添加語句： {
……

// TODO: Add extra initialization here
m_ctrlProgress.SetRange(0,99);
m_nMilliSecond=10;
UpdateData(FALSE);
return TRUE;   // return TRUE   unless you set the focus to a control
}

添加線程處理函數： UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam)
{
threadInfo* pInfo=(threadInfo*)lpParam;
for(int i=0;i<100;i++)
{
   int nTemp=pInfo->nMilliSecond;

   pInfo->pctrlProgress->SetPos(i);

   Sleep(nTemp);
}
return 0;
}
用 MFC 類庫編程實現用戶界面線程

創建用戶界面線程的步驟：

使用ClassWizard創建類CWinThread的派生類（以CUIThread類爲例） class CUIThread : public CWinThread
{
DECLARE_DYNCREATE(CUIThread)
protected:
CUIThread();            // protected constructor used by dynamic creation

// Attributes
public:

// Operations
public:

// Overrides
// ClassWizard generated virtual function overrides
//{{AFX_VIRTUAL(CUIThread)
public:
virtual BOOL InitInstance();
virtual int ExitInstance();
//}}AFX_VIRTUAL

// Implementation
protected:
virtual ~CUIThread();

// Generated message map functions
//{{AFX_MSG(CUIThread)
   // NOTE - the ClassWizard will add and remove member functions here.
//}}AFX_MSG

DECLARE_MESSAGE_MAP()
};

重載函數InitInstance()和ExitInstance()。 BOOL CUIThread::InitInstance()
{
CFrameWnd* wnd=new CFrameWnd;
wnd->Create(NULL,"UI Thread Window");
wnd->ShowWindow(SW_SHOW);
wnd->UpdateWindow();
m_pMainWnd=wnd;
return TRUE;
}

創建新的用戶界面線程 void CUIThreadDlg::OnButton1()
{
CUIThread* pThread=new CUIThread();
pThread->CreateThread();
}

請注意以下兩點：

A、在UIThreadDlg.cpp的開頭加入語句： #include "UIThread.h"
B、把UIThread.h中類CUIThread()的構造函數的特性由 protected 改爲 public。
　　用戶界面線程的執行次序與應用程序主線程相同，首先調用用戶界面線程類的InitInstance()函數，如果返回TRUE，繼續調用線程的Run()函數，該函數的作用是運行一個標準的消息循環，並且當收到WM_QUIT消息後中斷，在消息循環過程中，Run()函數檢測到線程空閒時（沒有消息），也將調用OnIdle()函數，最後Run()函數返回，MFC調用ExitInstance()函數清理資源。
　　你可以創建一個沒有界面而有消息循環的線程，例如：你可以從CWinThread派生一個新類，在InitInstance函數中完成某項任務並返回FALSE，這表示僅執行InitInstance函數中的任務而不執行消息循環，你可以通過這種方法，完成一個工作者線程的功能。

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />