UNIX Linux实验教程 6实验六Windows2000多进程和多线程机制

1、实验六 Windows2000多进程和多线程机制一. 实验目的1. 熟悉Windows2000环境下进行多进程和多线程应用程序设计的基本技术；2. 熟悉Windows2000环境下进程间和线程间同步、互斥和通信的基本方法。二. 实验指导Windows2000系统支持多进程和多线程技术。Windows 所创建的每个进程都从调用CreateProcess() API函数开始，该函数的任务是在对象管理器子系统内初始化进程对象。每一进程都以调用ExitProcess() 或TerminateProcess() API函数终止。通常应用程序的框架负责调用 ExitProcess() 函数。对于C+ 运行

2、库来说，这一调用发生在应用程序的main() 函数返回之后。1. 创建进程函数在Windows2000中使用函数CreateProcess()创建进程，该函数调用的核心参数是可执行文件运行时的文件名及其命令行。下表详细地列出了每个参数的类型和名称。参数名称使用目的LPCTSTR lpApplivationName全部或部分地指明包括可执行代码的EXE文件的文件名LPCTSTR lpCommandLine向可执行文件发送的参数LPSECURIITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes返回进程句柄的安全属性。主要指明这一句柄是否应该由其他子进程所继承LPSECURIITY

3、_ATTRIBUTES lpThreadAttributes返回进程的主线程的句柄的安全属性BOOL bInheritHandle一种标志，告诉系统允许新进程继承创建者进程的句柄DWORD dwCreationFlage特殊的创建标志 (如CREATE_SUSPENDED) 的位标记LPVOID lpEnvironment向新进程发送的一套环境变量；如为null值则发送调用者环境LPCTSTR lpCurrentDirectory新进程的启动目录STARTUPINFO lpStartupInfoSTARTUPINFO结构，包括新进程的输入和输出配置的详情LPPROCESS_INFORMATIO

4、N lpProcessInformation调用的结果块；发送新应用程序的进程和主线程的句柄和ID2. 创建线程函数在Windows中创建线程可以调用两个函数_beginthread和CreateThread两个函数。CreateThread函数的原型如下：HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,/ SECURITY_ATTRIBUTES结构指针SIZE_T dwStackSize, /线程堆栈大小LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, /线程代码起始地址LPVOID lpP

5、arameter, /传递给线程的指针DWORD dwCreationFlags, /控制线程创建的标志LPDWORD lpThreadId /接收线程标识符的变量指针);_beginthread函数的原型如下：uintptr_t _beginthread( void( _cdecl *start_address )( void * ), /线程启动代码地址 unsigned stack_size, /线程堆栈大小void *arglist /传递给线程的参数列表);3. 终止线程线程的终止有如下四种方式：（1）线程函数返回；（2）线程自身调用ExitThread 函数即终止自己，其原型为：V

6、OID ExitThread(UINT fuExitCode );它将参数fuExitCode设置为线程的退出码（3）同一进程或其他进程的线程调用TerminateThread函数，其原型为：BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);该函数用来结束由hThread参数指定的线程，并把dwExitCode设成该线程的退出码。当某个线程不再响应时，我们可以用其他线程调用该函数来终止这个不响应的线程。（4）包含线程的进程终止。4. 挂起与恢复线程当我们创建线程的时候，如果给其传入CREATE_SUSPENDED标志，则该线程创建后被挂

7、起，我们应使用ResumeThread恢复它：DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);如果ResumeThread函数运行成功，它将返回线程的前一个暂停计数，否则返回0 x FFFFFFFF。对于没有被挂起的线程，程序员可以调用SuspendThread函数强行挂起之：DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);一个线程可以被挂起多次。线程可以自行暂停运行，但是不能自行恢复运行。如果一个线程被挂起n次，则该线程也必须被恢复n次才可能得以执行。5. 同步与互斥windows2000/xp提供了互斥量（mutex）、信号量（semaphor

8、e）和事件（event）等三种同步对象和相应的系统调用，用于线程的互斥与同步。从本质上讲，这组同步对象的功能是相同的，他们的区别在于适用场合和效率会有所不同。互斥量主要用于共享资源的互斥访问，在一个时刻只能被一个线程使用，相关API包括CreateMutex、OpenMutex和ReleaseMutex。CreateMutex创建一个互斥对象，返回对象句柄；OpenMutex打开并返回一个已存在的互斥对象句柄，用于后续访问；而ReleaseMutex释放对互斥对象的占用，使之成为可用。信号量对象初始值的取值范围在0到最大值之间，用于限制并发访问的线程数。它的相关api包括：Createsema

9、phore、OpenSemaphore、ReleaseSemphore。Createsemaphore创建一个信号量对象，在输入参数中指定最大值和初值，返回对象句柄；OpenSemaphore返回一个已存在的信号量对象的句柄，用于后续访问；ReleaseSemphore释放对信号量对象的占用。事件对象相当于触发器，可用于通知一个或多个线程某事件的出现。它的相关API包括CreateEvent、OpenEvent、SetEvent ResetEvent和PulseEvent。CreateEvent创建一个事件对象，返回对象句柄；OpenEvent 返回一个已存在的事件对象的句柄，用于后续访问。S

10、etEvent 和PulseEvent设置制定事件对象为可用状态；ResetEvent设置指定事件对象为不可用状态。除了上述三种同步对象，windows2000/xp还提供了一些能与进程同步相关的机制。如临界区对象和互锁变量访问API等。临界区（critical section）对象只能用于在同一进程内使用的临界区，同一进程内各线程对它的访问是互斥进行的。把变量说明为CRITIACAL_SECTION类型，就可作为临界区使用。相关的API包括InitializeCriticalSection、EnterCriticalSection、TryEnterCriticalSection、LeaveC

11、riticalSection和DeleteCriticalSection。initiallizeCriticalSection对临界区对象进行初始化；EnterCriticalSection等待占用临界区的使用权，得到使用权时返回；TryEnterCriticalSection非等待方式申请临界区的使用权，申请失败时，返回0。LeaveCriticalSection释放临界区的使用权；DeleteCriticalSection释放与临界区对象相关的所有系统资源。互锁变量访问API用于对整型变量的操作，可避免线程间切换对操作连续性的影响。这组互锁变量访问API包括InterlockedExcha

12、nge、interlockedCompareExchange InterlockedExchangeAdd、InterlockedDecrement Interlockedincrement。InterlockedExchange进行32位数据的限度后写原子操作；interlockedCompareExchange 依据比较结果进行赋值的原子操作；进行限价后村结果的原子操作；InterlockedDecrement 进行先减1后村结果的原子操作；Interlockedincrement进行先加1后村结果的原子操作。三. 实验内容与步骤1. 多进程程序设计实验编写一个多进程应用程序launch.

13、c，从文件读入程序的路径，创建子进程加以执行。 1）子进程的命令行路径在文件set.txt中，其参考内容是：C:WINDOWSSYSTEM32CALC.EXEC:WINDOWSSYSTEM32NOTEPAD.EXE NEW.TXTC:WINDOWSSYSTEM32CHARMAP.EXE 2) launch.c的参考代码见附录6。 3) launch.c作为console应用程序进行编译链接和运行。编译环境为Visual C+，编译时，需要多线程支持,要设置一下VC， 步骤如下：（1点击project，选择settings，进入project settings界面（2 点击C/C+ 把categ

14、ory设置为code generation，Use run-time library设置为：Debug Multithreaded( 多线程支持)。2. 多线程程序设计实验（1）创建一个多线程应用程序Thread.c，thread线程给一个数组赋值，主线程打印数组内容，不考虑同步。thread.c参考程序见附录6。(2) 修改thread.c，用临界区对象保护对共享数组元素的访问，修改后的代码保存为threadcrit.c。threadcrit.c的参考程序如下：(3) 修改thread.c，用互斥对象保护对共享数组元素的访问，修改后的代码保存为threadmutex.c。threadmutex.c的参考程序见附录6。(3) 修改thread.c，用事件对象保护对共享数组元素的访问，修改后的代码保存为threa