C/C++中線程基本概念與創(chuàng)建詳解

更新時間：2022年09月13日 16:27:24 作者：霸道小明

線程是在進程中產(chǎn)生的一個執(zhí)行單元，是CPU調度和分配的最小單元，其在同一個進程中與其他線程并行運行，他們可以共享進程內的資源。本文就和大家一起聊聊線程基本概念以及如何創(chuàng)建多線程，需要的可以參考一下

一、線程基本概念

線程是在進程中產(chǎn)生的一個執(zhí)行單元，是CPU調度和分配的最小單元，其在同一個進程中與其他線程并行運行，他們可以共享進程內的資源，比如內存、地址空間、打開的文件等等。

線程是CPU調度和分派的基本單位，

進程是分配資源的基本單位

進程：正在運行的程序

是處于執(zhí)行期的程序以及它所管理的資源（如打開的文件、掛起的信號、進程狀態(tài)、地址空間等等）的總稱，從操作系統(tǒng)核心角度來說，進程是操作系統(tǒng)調度除CPU時間片外進行的資源分配和保護的基本單位，它有一個獨立的虛擬地址空間，用來容納進程映像(如與進程關聯(lián)的程序與數(shù)據(jù))，并以進程為單位對各種資源實施保護，如受保護地訪問處理器、文件、外部設備及其他進程(進程間通信)

計算機有很多資源組成，比如CPU、內存、磁盤、鼠標、鍵盤等，就像一個工廠由電力系統(tǒng)、作業(yè)車間、倉庫、管理辦公室和工人組成

假定工廠的電力有限，一次只能供給一個或少量幾個車間使用。也就是說，一部分車間開工的時候，其他車間都必須停工。背后的含義就是，單個CPU一次只能運行一個任務，多個CPU能夠運行少量任務。

線程就好比車間里的工人。一個進程可以包括多個線程，他們協(xié)同完成某一個任務。

二、為什么使用多線程

1.避免阻塞

大家知道，單個進程只有一個主線程，當主線程阻塞的時候，整個進程也就阻塞了，無法再去做其它的一些功能了。

2.避免CPU空轉

應用程序經(jīng)常會涉及到RPC，數(shù)據(jù)庫訪問，磁盤IO等操作，這些操作的速度比CPU慢很多，而在等待這些響應時，CPU卻不能去處理新的請求，導致這種單線程的應用程序性能很差。

3.提升效率

一個進程要獨立擁有4GB的虛擬地址空間，而多個線程可以共享同一地址空間，線程的切換比進程的切換要快得多。

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三、創(chuàng)建線程函數(shù)

1.CreateThread

CreateThread是一種微軟在Windows API中提供了建立新的線程的函數(shù)，該函數(shù)在主線程的基礎上創(chuàng)建一個新線程。線程終止運行后，線程對象仍然在系統(tǒng)中，必須通過CloseHandle函數(shù)來關閉該線程對象。

HANDLE CreateThread(
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,//SD
    SIZE_T dwStackSize,//initialstacksize
    LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,//threadfunction
    LPVOID lpParameter,//threadargument
    DWORD dwCreationFlags,//creationoption
    LPDWORD lpThreadId//threadidentifier
)

第一個參數(shù) lpThreadAttributes 表示線程內核對象的安全屬性，一般傳入NULL表示使用默認設置。

第二個參數(shù) dwStackSize 表示線程?？臻g大小。傳入0表示使用默認大?。?MB）。

第三個參數(shù) lpStartAddress 表示新線程所執(zhí)行的線程函數(shù)地址，多個線程可以使用同一個函數(shù)地址。

第四個參數(shù) lpParameter 是傳給線程函數(shù)的參數(shù)。

第五個參數(shù) dwCreationFlags 指定額外的標志來控制線程的創(chuàng)建，為0表示線程創(chuàng)建之后立即就可以進行調度，如果為CREATE_SUSPENDED則表示線程創(chuàng)建后暫停運行，這樣它就無法調度，直到調用ResumeThread()。

第六個參數(shù) lpThreadId 將返回線程的ID號，傳入NULL表示不需要返回該線程ID號

2._beginthreadex

unsigned long _beginthreadex(
    void *security,    // 安全屬性， 為NULL時表示默認安全性
    unsigned stack_size,    // 線程的堆棧大小， 一般默認為0
    unsigned(_stdcall *start_address)(void *),   // 線程函數(shù)
    void *argilist, // 線程函數(shù)的參數(shù)
    unsigned initflag,    // 新線程的初始狀態(tài)，0表示立即執(zhí)行，//CREATE_SUSPENDED表示創(chuàng)建之后掛起
    unsigned *threaddr    // 用來接收線程ID
 
);

返回值 : // 成功返回新線程句柄，失敗返回0

__stdcall表示

1.參數(shù)從右向左壓入堆棧

2.函數(shù)被調用者修改堆棧

四、簡單多線程示例

現(xiàn)在有三個任務，Tom每隔3秒捉一次Jerry，Jerry每隔2秒吃一次奶酪，Spike每隔1秒打一次Tom。分別用CreateThread和_beginthreadex實現(xiàn)

使用_beginthreadex

#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
#include<process.h>
 
//Tom每隔3秒捉一次老鼠
unsigned WINAPI thread_main_Tom(void* arg) {
	int cnt = *((int*)arg);
	for (int i = 0; i < cnt; i++) {
		Sleep(3000);
		puts("Tom 捉老鼠\n");
	}
	return 0;
}
//Jerry每隔1秒吃一次奶酪
unsigned WINAPI thread_main_Jerry(void* arg) {
	int cnt = *((int*)arg);
	for (int i = 0; i < cnt; i++) {
		Sleep(1000);
		puts("Jerry 吃奶酪\n");
	}
	return 0;
}
//Spike每隔2秒打一次貓
unsigned WINAPI thread_main_Spike(void* arg) {
	int cnt = *((int*)arg);
	for (int i = 0; i < cnt; i++) {
		Sleep(2000);
		puts("Spike 打貓\n");
	}
	return 0;
}
 
int main() {
	int Tom = 20, Jerry = 50, Spike = 40;
    //保存線程Id
	unsigned int Tom_id, Jerry_id, Spike_id;
    //創(chuàng)建線程
	_beginthreadex(NULL, 0, thread_main_Tom, (void*)&Tom, 0, &Tom_id);
	_beginthreadex(NULL, 0, thread_main_Jerry, (void*)&Jerry, 0, &Jerry_id);
	_beginthreadex(NULL, 0, thread_main_Spike, (void*)&Spike, 0, &Spike_id);
	system("pause");
	return 0;
}

運行結果：

使用CreateThread

#include<stdio.h>
#include<Windows.h>
#include<process.h>
 
//DWORD就是unsigned long
//LPVOID是void*
DWORD _stdcall ThreadFun(LPVOID p) {
 
	printf("我是子線程，PID=%d", GetCurrentThreadId());
	return 0;
}
 
int main() {
	printf("main begin\n");
	HANDLE hThead;
	DWORD dwThreadID;
	hThead = CreateThread(NULL, 0, ThreadFun, 0, 0, &dwThreadID);
	printf("我是主線程，PID=%d\n",GetCurrentThreadId());
	Sleep(2000);
	//關閉線程
	if (hThead) {
		CloseHandle(hThead);
	}
	system("pause");
	return 0;
}

運行結果：