Windows 线程的创建和销毁

一、引言

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。

操作系统创建的资源（Resource）有很多种，如进程、线程、文件和即将介绍的信号量、互斥量等。其中大部分都是通过程序员的请求创建的，虽然文请求方式不同（请求中使用的函数）各不相同，但是它们都是由 Windows 操作系统创建并管理的资源。操作系统为了记录相关信息的方式以管理各种资源，在其内部生成数据块格式（可以看作结构体变量）。每种资源拥有的数据块格式也有不同，这类数据块称为“内核对象”。

内核对象创建者和所有者均为操作系统，创建、管理、销毁时机的决定等工作均由操作系统完成。

二、线程创建

函数原型

#include <windows.h>

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

lpThreadAttributes：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。

lpStartAddress：函数指针，作为线程函数，并且格式为 DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID lpParam); 或者 void ThreadFunc()。

lpParameter：传递线程函数信息。

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。

lpThreadId：传出参数，用于保存线程 ID 的变量地址值。

成功时返回线程句柄（相当于 Linux 的文件描述），失败时返回 NULL。

但是 CreateThread 函数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++ 标准函数通常使用如下方法：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
#include <process.h>

// 参数与 CreateThread 的参数一一对应
uintptr_t _beginthreadex(
	void * security,
	unsigned stack_size,
	unsigned (* start_address)(void *),
	void * arglist,
	unsigned initflag,
	unsigned * thrdaddr
);

在 _beginthreadex 之前有 _beginthread 函数，但是 _beginthread 函数会让创建线程时返回的句柄失效，以防止访问内核对象。 _beginthreadex 就是为了解决这一问题而定义的函数。

除此之外，C++ 11 推出了 std::thread 支持跨平台，并且性能与 _beginthreadex 相当。

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。可以通过特殊方法解决该问题。

三、线程销毁

线程内核对象会记录线程状态，当线程内核对象需要重点关注线程是否已终止，终止状态会标记为 “signaled 状态” ，未终止状态标记为 “non-signaled 状态”。

在线程销毁之前就当判断线程是否终止，可以使用 WaitForSingleObject 函数进行判断。

函数原型：

1
2
3
#include <windows.h>

DWORD WaitForSingleObjext(HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds);

hHandle：线程句柄

dwMilliseconds：阻塞 dwMilliseconds 毫秒，传递 INFINITE 则一直阻塞。

返回值：signaled 返回 WAIT_OBJECT_0，超时返回 WAIT_TIMEOUT。

除此之外还有一个函数可以同时判断多个线程的状态：

1
2
3
#include <windows.h>

DWORD WaitForMultipleObjects(DWORD nCount, const HANDLE * lpHandles, BOOL bWaitAll, DWORD dwMilliseconds);

nCount：内核对象数

lpHandles：存有内核对象句柄的数组地址值

bWaitAll：如果为 TRUE，则所有内核对象全部变为 signaled 时返回；如果为 FALSE，则只要有 1 个验证对象的状态变为 signaled 就会返回。

dwMilliseconds：阻塞 dwMilliseconds 毫秒，传递 INFINITE 则一直阻塞。

这两个函数也可以用来处理事件对象。

CloseHandle 是 Windows API 中用于关闭内核对象句柄的核心函数，其函数原型如下：

1
2
3
BOOL CloseHandle(
  HANDLE hObject
);

Object：需要关闭的已打开内核对象句柄，例如线程、进程、文件、事件等。

返回：

• 非零值（TRUE）：表示关闭成功。
• 零（FALSE）：表示失败，可通过 GetLastError() 获取错误代码。

调用 CloseHandle 后，系统会将句柄对应的内核对象引用计数减 1。当引用计数归零时，对象会被系统彻底删除。

四、代码示例

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <process.h>

unsigned WINAPI ThreadFunc(void* arg)
{
	int i;
	int cnt = *((int*)arg);
	for (i = 0; i < cnt; ++i) {
		Sleep(1000);
		puts("running thread");
	}
	return 0;
}
int main(int argc, char* argv[]) {
	HANDLE hThread;
	unsigned threadID;
	int param = 5;

	hThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunc, (void*)&param, 0, &threadID);
	if (hThread == 0) {
		printf("Thread creation failed\n");
		return -1;
	}
	// Wait for the thread to finish
	WaitForSingleObject(hThread, INFINITE);
	CloseHandle(hThread);
	printf("Thread finished\n");
	return 0;
}

• Previous
  Windows 线程同步
• Next
  Windows 下的异步通知 IO