线程是进程中的一个执行单元（每个进程必须有一个主线程），一个进程可以有多个线程，一个线程只存在于一个进程中。在数据关系上，进程和线程是一对多的关系。线程不拥有系统资源，线程使用的所有资源都是由进程向系统申请的，线程拥有CPU时间片。在单处理器（或单核处理器）上，同一个进程中的不同线程交替获取CPU的时间片。在多处理器（或多核处理器）上，不同的线程可以同时运行在不同的CPU上，这样可以提高程序运行的效率。此外，还有一些方面必须使用多线程。比如扫描磁盘，同时在程序界面上同步显示当前扫描位置，就必须使用多线程。因为程序界面上的显示和磁盘的扫描工作在同一个线程中，不断的重新显示界面，会导致软件出现卡顿的现象。在这种情况下，可以通过分成两个线程来解决问题。界面的显示由主线程完成，扫描磁盘的工作由另一个线程完成。两个线程协同工作，这样就可以实现当前扫描的实时显示。状态效果。Firstunderstandthecreationofthreads.线程的创建使用CreateThread()函数，该函数的原型如下：HANDLECreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,//SDDWORDdwStackSize,//initialstacksizeLPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress,//threadfunctionLPVOIDlpParameter,//threadargumentDWORDdwCreationFlags,//creationoptionLPDWORDlpThreadId//threadidentifier);lpThreadAttributes：表示创建的线程的安全属性，是指向SECURITY_ATTRIBUTES结构的指针，该参数一般设置为NULL。dwStackSize：指定线程使用默认的栈大小，如果为NULL，则与进程的主线程栈相同。lpStartAddress：指定线程函数，线程从函数入口开始运行，当函数返回时，表示线程终止，该函数属于回调函数。线程函数的定义形式如下：DWORDWINAPIThreadProc(LPVOIDlpParameter//threaddata);线程函数的返回值为DWORD类型，线程函数只有一个参数，在CreateThread()函数中给出。这个函数的函数名可以任意给定。在很多情况下，并不能保证线程会在CreateThread()函数执行后立即启动。线程的启动需要等待CPU的调度。只有当CPU给线程一个时间片时，线程才会执行。当然，这个时间短得可以忽略不计。.lpParameter：该参数表示传递给线程函数的参数，可以是指向任何数据类型的指针。这里是一个指针，可以很方便的通过结构体等方式一次给线程函数传递多个参数。dwCreationFlags：该参数表示线程创建后的线程状态。线程创建后，可以立即执行线程（这里的立即执行是指不会人为的让其进入等待状态），也可以挂起线程。如果需要立即执行，该参数设置为0；如果线程要处于挂起状态，则设置该参数为CREATE_SUSPENDED，当线程需要执行时，调用ResumeThread()函数将线程状态调整为等待运行状态，以及然后CPU在分配一个时间片后执行。lpThreadId：该参数用于返回新创建线程的线程ID。如果线程创建成功，函数返回线程句柄，否则返回NULL。创建新线程后，线程开始执行。但如果在dwCreationFlags中使用了CREATE_SUSPENDED参数，则线程不会立即执行，而是先挂起，直到调用ResumeThread后线程才会启动。线程的句柄需要通过CloseHandle()关闭才能释放资源。写一个简单的多线程例子，代码如下：#include#includeDWORDWINAPIThreadProc(LPVOIDlpParam){printf("ThreadProc\r\n");return0;}intmain(){HANDLEhThread=CreateThread(NULL,0,ThreadProc,NULL,0,NULL);printf("main\r\n");CloseHandle(hThread);return0;}代码在主线程打印一行“main”，在新建的线程中会打印一行“ThreadProc”。编译运行，查看运行结果，如图1所示。图1多线程程序的输出结果从图1可以看出程序的输出与预期的结果不一样。程序的问题在哪里？每个线程都有自己的CPU时间片。当主线程创建新线程时，主线程的CPU时间片还没有结束，会继续往下执行。由于主线程的代码很小，主线程在CPU分配的时间片内执行和退出。由于主线程结束意味着进程结束并退出。所以代码中创建的线程虽然创建了，但是根本没有机会执行。那么在这么短的代码中，如何保证新创建的线程能够在主线程结束前执行完呢？也就是说，主线程的操作需要等待新线程完成后才能执行。这里需要用到WaitForSingleObject()函数。该函数的原型如下：DWORDWaitForSingleObject(HANDLEhHandle,//handletoobjectDWORDdwMilliseconds//time-outinterval);参数说明如下。hHandle：这个参数是要等待的对象的句柄。dwMilliseconds：此参数指定等待超时的毫秒数。如果设置为0，它将立即返回。如果设置为INFINITE，表示一直在等待线程函数的返回。INFINITE是系统定义的宏，其定义如下。#defineINFINITE0xFFFFFFFF如果函数失败，将返回WAIT_FAILED；如果等待对象程序被激活，则返回WAIT_OBJECT_0；如果在等待对象激活之前等待时间结束，它将返回WAIT_TIMEOUT。修改以上代码，在CreateThread()函数后添加如下代码：WaitForSingleObject(hThread,INFINITE);添加WaitForSingleObject()函数后，主线程会等待新创建的线程结束，然后再继续执行主线程的后续代码。控制台的输出如图2所示。图2主线程等待子线程的执行WaitForSingleObject()只能等待一个线程，但是在程序中往往需要创建多个线程来执行，所以如果需要等待几个线程的完成状态，WaitForSingleObject()函数就无能为力了。不过除了WaitForSingleObject()函数之外，系统还提供了另一个函数WaitForMultipleObjects()，可以等待多个线程的完成状态。该函数的定义如下：handlearrayBOOLfWaitAll,//waitoptionDWORDdwMilliseconds//time-outinterval);该函数的参数比WaitForSingleObject()函数多了2个参数，下面分别介绍这些参数。nCount：此参数用于指示您希望函数等待的线程数。该参数的取值范围在1到MAXIMUM_WAIT_OBJECTS之间。lpHandles：该参数是一个数组指针，指向等待线程的句柄。fWaitAll：该参数表示是否等待所有线程完成的状态，如果设置为TRUE，则等待所有。dwMilliseconds：该参数与WaitForSingleObject()函数中的dwMilliseconds相同。WaitForSingleObject()和WaitForMultipleObjects()这两个函数不仅可以等待线程，还可以等待用于多线程同步互斥的内核对象。在使用多线程时往往需要考虑和注意的问题很多。比如多个线程同时操作一个共享资源，线程需要按照一定的顺序执行。看一个简单的多线程例子：intg_Num_One=0；DWORDWINAPIThreadProc(LPVOIDlpParam){intnTmp=0;for(inti=0;i<10;i++){nTmp=g_Num_One;nTmp++;//Sleep(1)是让OutofCPU//让其他线程被调度运行Sleep(1);g_Num_One=nTmp;}return0;}每个线程都有一个CPU时间片，当自己的时间片完成后，CPU会停止该线程运行，并切换到另一个线程运行。当多个线程同时对一个共享资源进行操作时，这样的切换会造成无形的问题。这里的代码比较短，肯定会在一个CPU时间片内完成，无法体现线程切换带来的错误。为了实现线程切换导致的错误，在代码中加入了Sleep(1)，让线程主动让出CPU，让CPU进行线程切换。代码中，线程处理的共享资源是全局变量g_Num_One变量。创建线程的main函数代码如下：intmain(){HANDLEhThread[10]={0};inti;for(i=0;i<10;i++){hThread[i]=CreateThread(NULL,0,ThreadProc,NULL,0,NULL);}WaitForMultipleObjects(10,hThread,TRUE,INFINITE);for(i=0;i<10;i++){CloseHandle(hThread[i]);}printf("g_Num_One=%d\r\n",g_Num_One);return0;}在main函数中，通过CreateThread()创建了10个线程，每个线程将g_Num_One递增10次，每次递增1。然后10个线程将结果g_Num_One变成100编译运行上面的代码，查看输出结果，如图3所示。图3.多线程操作共享资源的错误结果这个结果和预测的结果不一样。为什么会有这样的差异？下面进行模拟分析。为了分析方便，线程数减少为两个线程，即A线程和B线程。①g_Num_One初始值为0。②当线程A执行nTmp=g_Num_One和nTmp++时（此时nTmp值为1），由于Sleep(1)发生线程切换，g_Num_One初始值为此时还是0。③当nTmp=g_Num_One和nTmp++在线程B中执行时（此时nTmp的值也为1），由于Sleep(1)再次发生线程切换。④线程A执行g_Num_One=nTmp，此时g_Num_One的值为1，然后在下一个循环执行nTmp=g_Num_One和nTmp++的操作，再次切换。⑤线程B执行g_Num_One=nTmp，此时g_Num_One的值为1。到了第5步，不用继续分析了，已经可以看出原因了。g_Num_One的值是nTmp最后一次赋值后的值（线程中的局部变量在线程内是私有的，虽然是同一个线程函数，但是nTmp在每个线程内都是私有的）。为了解决这个问题，这里使用了临界区。临界区对象是一个CRITICAL_SECTION数据结构，Windows操作系统就是利用这个数据结构来保护关键代码，以保证多线程下的共享资源。Windows一次只允许一个线程进入临界区。临界区有4个函数，分别是初始化临界区对象（InitializeCriticalSection()）、进入临界区（EnterCriticalSection()）、离开临界区（LeaveCriticalSection()）和删除临界区对象（DeleteCriticalSection()）).临界区很好地保护了共享资源，现实生活中类似临界区的例子还有很多。例如体检时，一个体检室只有一个体检医师，体检医师会叫病人进来体检。这个时候，其他人是不能进去的。当病人离开时，下一个病人可以进入。在这里，体检医师是一个共享资源，每次体检的患者都是多个不同的线程。关键部分以类似的方式保护共享资源免受损坏。下面依次来看一下这四个函数关于临界区的函数的定义，分别如下：VOIDInitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTIONlpCriticalSection//criticalsection);VOIDEnterCriticalSection(LPCRITICAL_SECTIONlpCriticalSection//criticalsection);VOIDLeaveCriticalSection(LPCRITICAL_SECTIONlpCriticalSection//criticalsection);VOIDDeleteCriticalSection(LPCRITICAL_SECTIONlpCriticalSection//criticalsection);TheparametersofthesefourAPIfunctionsareallpointerstotheCRITICAL_SECTIONstructure.修改上面有问题的代码，修改后的代码如下：#include#includeintg_Num_One=0;CRITICAL_SECTIONg_cs;DWORDWINAPIThreadProc(LPVOIDlpParam){intnTmp=0;for(inti=0;i<10;i++){//进入临界区EnterCriticalSection(&g_cs);nTmp=g_Num_One;nTmp++;Sleep(1);g_Num_One=nTmp;//离开临界区LeaveCriticalSection(&g_cs);}return0;}intmain(){InitializeCriticalSection(&g_cs);HANDLEhThread[10]={0};inti;for(i=0;i<10;i++){hThread[i]=CreateThread(NULL,0,ThreadProc,NULL,0,NULL);}WaitForMultipleObjects(10,hThread,TRUE,INFINITE);printf("g_Num_One=%d\r\n",g_Num_One);for(i=0;i<10;i++){CloseHandle(hThread[i]);}DeleteCriticalSection(&g_cs);return0;}编译运行上面的代码，输出的结果是想要的正确结果，即g_Num_One的值为100。除了使用临界区外，线程同步和相互还有其他方法排斥，这里不做介绍。在开发多线程程序时，要注意多线程的同步和互斥。临界区对象只能用于多线程互斥。
