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如何建立DLL(1)

初学DLL,结合教程,总结一下自己的所得,希望对DLL初学者们有所帮助。

动态链接库(DLL)是从C语言函数库和Pascal库单元的概念发展而来的。所有的C语言标准库函数都存放在某一函数库中。在链接应用程序的过程中,链接器从库文件中拷贝程序调用的函数代码,并把这些函数代码添加到可执行文件中。这种方法同只把函数储存在已编译的OBJ文件中相比更有利于代码的重用。但随着Windows这样的多任务环境的出现,函数库的方法显得过于累赘。如果为了完成屏幕输出、消息处理、内存管理、对话框等操作,每个程序都不得不拥有自己的函数,那么Windows程序将变得非常庞大。Windows的发展要求允许同时运行的几个程序共享一组函数的单一拷贝。动态链接库就是在这种情况下出现的。动态链接库不用重复编译或链接,一旦装入内存,DLL函数可以被系统中的任何正在运行的应用程序软件所使用,而不必再将DLL函数的另一拷贝装入内存。

下面我们一步一步来建立一个DLL。

一、建立一个DLL工程
新建一个工程,选择Win32 控制台项目(Win32 Console Application),并且在应用程序设置标签(the advanced tab)上,选择DLL和空项目选项。

二、声明导出函数
这里有两种方法声明导出函数:一种是通过使用__declspec(dllexport),添加到需要导出的函数前,进行声明;另外一种就是通过模块定义文件(Module-Definition File即.DEF)来进行声明。
第一种方法,建立头文件DLLSample.h,在头文件中,对需要导出的函数进行声明。

#ifndef _DLL_SAMPLE_H
#define _DLL_SAMPLE_H

// 如果定义了C++编译器,那么声明为C链接方式
#ifdef __cplusplus
extern “C” {
#endif

// 通过宏来控制是导入还是导出
#ifdef _DLL_SAMPLE
#define DLL_SAMPLE_API __declspec(dllexport)
#else
#define DLL_SAMPLE_API __declspec(dllimport)
#endif

// 导出/导入函数声明
DLL_SAMPLE_API void TestDLL(int);

#undef DLL_SAMPLE_API

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif

这个头文件会分别被DLL和调用DLL的应用程序引入,当被DLL引入时,在DLL中定义_DLL_SAMPLE宏,这样就会在DLL模块中声明函数为导出函数;当被调用DLL的应用程序引入时,就没有定义_DLL_SAMPLE,这样就会声明头文件中的函数为从DLL中的导入函数。

第二种方法:模块定义文件是一个有着.def文件扩展名的文本文件。它被用于导出一个DLL的函数,和__declspec(dllexport)很相似,但是.def文件并不是Microsoft定义的。一个.def文件中只有两个必需的部分:LIBRARY 和 EXPORTS。

LIBRARY DLLSample
DESCRIPTION “my simple DLL”
EXPORTS
        TestDLL @1  ;@1表示这是第一个导出函数

第一行,”LIBRARY”是一个必需的部分。它告诉链接器(linker)如何命名你的DLL。下面被标识为”DESCRIPTION”的部分并不是必需的。该语句将字符串写入 .rdata 节,它告诉人们谁可能使用这个DLL,这个DLL做什么或它为了什么(存在)。再下面的部分标识为”EXPORTS”是另一个必需的部分;这个部分使得该函数可以被其它应用程序访问到并且它创建一个导入库。当你生成这个项目时,不仅是一个.dll文件被创建,而且一个文件扩展名为.lib的导出库也被创建了。除了前面的部分以外,这里还有其它四个部分标识为:NAME, STACKSIZE, SECTIONS, 和 VERSION。另外,一个分号(;)开始一个注解,如同”//”在C++中一样。定义了这个文件之后,头文件中的__declspec(dllexport)就不需要声明了。

三、编写DllMain函数和导出函数
DllMain函数是DLL模块的默认入口点。当Windows加载DLL模块时调用这一函数。系统首先调用全局对象的构造函数,然后调用全局函数DLLMain。DLLMain函数不仅在将DLL链接加载到进程时被调用,在DLL模块与进程分离时(以及其它时候)也被调用。

#include “stdafx.h”
#define _DLL_SAMPLE

#ifndef _DLL_SAMPLE_H
#include “DLLSample.h”
#endif

#include “stdio.h”

//APIENTRY声明DLL函数入口点
BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved)
{
 switch (ul_reason_for_call)
 {
  case DLL_PROCESS_ATTACH:
  case DLL_THREAD_ATTACH:
  case DLL_THREAD_DETACH:
  case DLL_PROCESS_DETACH:
   break;
 }
 return TRUE;
}

void TestDLL(int arg)
{
  printf(“DLL output arg %d\n”, arg);
}

如果程序员没有为DLL模块编写一个DLLMain函数,系统会从其它运行库中引入一个不做任何操作的缺省DLLMain函数版本。在单个线程启动和终止时,DLLMain函数也被调用。
然后,F7编译,就得到一个DLL了。

合并dll到exe中

前言
  你可能不希望在发布程序时附带上一个外部的 DLL,因为可能会有些用户在无意中把 DLL 删除了而造成 EXE 不能正确运行,也有可能该 DLL 会被别人拿去使用,也有可能,此 DLL 会成为破解者破解你的程序的突破口。无论出于何种原因,如果你想把一个 DLL 合并到一个 EXE 中的话,本文向你介绍这种方法。
Win32 程序调用 DLL 的机制

   Win32 EXE 在调用一个外部 DLL 中的函数时,首先要调用 LoadLibary 函数来载入此 DLL 到程序的进程地址空间。如果 LoadLibary 载入此 DLL 成功,将返回一个该 DLL 的句柄。 这个句柄实际上就是该 DLL 在内存中的起始地址。 在载入 DLL 成功后,还必须调用 GetProcAddress 函数来获取要调用的函数的地址。然后再根据该地址来调用这个函数。
根据上述原理,我们可以把一个 DLL 作为资源文件放到 EXE 文件中,在程序运行时,分配一块内存,然后将此资源复制到该分配的内存中,并根据该内存地址计算得到相关的导出函数地址,然后,当我们需要调用某一函数时,可以用该函数在内存中的地址来调用它。
程序实现。
  首先,把要合并的 DLL 作为资源加入到项目的资源文件中,然后在程序运行时,从资源中载入该资源,以得到该 DLL 在内存中的位置:

然后,从资源中载入 DLL 到内存函数 LoadPbDllFromMemory 将载入 DLL 到内存中,该函数有两个参数,第一个参数是指向 DLL 资源在内存中的地址的指针,也就是前面代码中的 LockResource 函数的返回值。第二个参数是一个空的指针,如果函数 LoadPbDllFromMemory 运行成功,该指针将指向重新组合后的内存中的 DLL 的起始地址。该函数还有一个功能就是如果运行成功,它将手动地用 DLL_PROCESS_ATTACH 参数调用 DLL 的入口函数 DllMain 来初始化该 DLL。除此之外,它还会手动地载入合并的 DLL 的入口表中导入的 DLL 并调整它们在内存中的相对地址。以下是该函数代码:

一但 DLL 被正确地载入到内存中,我们就可以通过自定义函数 GetProcAddressDirectly 来获取某函数在内存中的地址,并根据该地址来调用该函数,该函数也有两个参数,第一个参数是指向载入到内存中的 DLL 的起始地址的指针,第二个是要调用的函数的函数名。以下是 GetProcAddressDirectly 函数代码:

在调用完函数后,不要忘记用 UnloadPbDllFromMemory 来从内存中移去 DLL 以释放分配的内存,该函数还会用 DLL_PROCESS_DETACH 参数调用 DLL 的入口函数 DllMain 来从调用进程的地址空间卸载该 DLL。 以下是 UnloadPbDllFromMemory 函数代码:

关于示例代码的说明
  在本文附带的示例代码中,合并了一个名为 hardware.dll 的动态连接库,该动态连接库是一个获取系统硬件信息的库文件,其中包括了以下函数:

在示例代码中,只调用了其中一个函数 getbios 来获取主板 BIOS ID, 这里说明一下,该函数实际上好象只能检测 AWARD 主板的 BIOS, 也就是说它是读取的是系统内存 0x000fex71 处的值。因为其它牌子的主板 BIOS 的位置稍有不同,但在程序中没有进行这方面的处理,所以在读其它牌子的主板 BIOS 时可能会有些问题(读出的内容可能不正确)。关于此 DLL 的内容和实现,也许我会在另一篇文章中论及。

在VC中使用自定义资源,FindResource,LoadResource,LockResource

一、前言

  在VC环境中除了我们所常用的Dialog、Menu和Bitmap等标准资源类型之外,它还支持自定义资源类型(Custom Resource),我们自定义的资源类型能做些什么呢?呵呵,用处多多。
1. 默认的皮肤压缩包或语言包。一些支持换肤的软件特别是一些媒体播放器常常有自定义的皮肤文件(你可以尝试将Media Player或千千静听等软件的Skins目录下的文件的扩展名改为.zip,然后使用WinZip打开看一下),但为了防止Skin文件丢失导致软件无 法显示,他们常常会在EXE文件中内置一套Skin作为默认的皮肤文件。同样,一些支持多语言的EXE文件中存在默认语言包也是这个道理(当然也可以使用 “String Table”资源类型);
2. 做为一些病毒/木马程序的寄生方式。如果不小心执行了带有病毒/木马的程序,它们会在你运行时释放出病毒/木马文件。当然许多病毒是将自身写入PE文件头来实现;
3. 合并EXE与它所需要的DLL文件。出于某些原因程序作者有时可能需要将DLL文件嵌入到可执行的EXE文件中,这可以通过使用自定义资源来实现;
4. 其它需要在程序中播放一个AVI动画等等,都可以通过将二进制的数据文件作为自定义资源加入到可执行文件中来实现;
二、添加

  添加资源时选择自定义,IDE会为你生成一个新的二进制资源,然后你就可以将你已经存在的二进制文件作为自定义的资源类型导入到项目中来了。

三、使用

  要使用自定义资源,我们可能要用到的几个API函数有FindResource、LoadResource和LockResource等,这里每一个函数的返回值分别作为下一个函数的参数,我来简要介绍一下。

  另外我们还需要用SizeofResource来确定资源的尺寸,我们在操作资源时要用到它。在资源使用完毕后我们不需要使用 UnlockResource和FreeResource来手动地释放资源,因为它们都是16位Windows遗留下来的,在Win32中,在使用完毕后系统会自动回收。它们的使用很简单,大致上是这个样子的:

提醒:

最后将数据写入文件的时候,最好不要用fwrite函数,因为虽然此函数是二进制写入的,但遇到资源是exe文件的时候,从资源中写入文件的exe是运行不了的,不知道为什么,但用WriteFile就可以。。。

VS2008 Release模式下的调试设置

VS2008 C++项目 Release模式下的调试设置

Solution Explorer
选中项目,右键–>properties:

Configuration Properties
—>C++
——>General
———>Debug Information Format->Program DataBase for Eidt & Continue(/ZI)

——>Optimization
———>Optimization—>Disable(/Od)
———>Whole Program Optimization—>No

3.Linker->Debugging->Generate Debug Info->Yes (/DEBUG)
4.Linker->Debugging->Generate Program Database File->$(TargetDir)$(TargetName).pdb

SOCKET通信中TCP、UDP数据包大小的确定

UDP和TCP协议利用端口号实现多项应用同时发送和接收数据。数据通过源端口发送出去,通过目标端口接收。有的网络应用只能使用预留或注册的静态端口;而另外一些网络应用则可以使用未被注册的动态端口。因为UDP和TCP报头使用两个字节存放端口号,所以端口号的有效范围是从0到65535。动态端口的范围是从1024到65535。

    MTU最大传输单元,这个最大传输单元实际上和链路层协议有着密切的关系,EthernetII帧的结构DMAC+SMAC+Type+Data+CRC由于以太网传输电气方面的限制,每个以太网帧都有最小的大小64bytes最大不能超过1518bytes,对于小于或者大于这个限制的以太网帧我们都可以视之为错误的数据帧,一般的以太网转发设备会丢弃这些数据帧。

    由于以太网EthernetII最大的数据帧是1518Bytes这样,刨去以太网帧的帧头(DMAC目的MAC地址48bit=6Bytes+SMAC源MAC地址48bit=6Bytes+Type域2bytes)14Bytes和帧尾CRC校验部分4Bytes那么剩下承载上层协议的地方也就是Data域最大就只能有1500Bytes这个值我们就把它称之为MTU。

UDP 包的大小就应该是 1500 – IP头(20) – UDP头(8) = 1472(BYTES)
TCP 包的大小就应该是 1500 – IP头(20) – TCP头(20) = 1460 (BYTES)

注*PPPoE所谓PPPoE就是在以太网上面跑“PPP”。随着宽带接入(这种宽带接入一般为Cable Modem或者xDSL或者以太网的接入),因为以太网缺乏认证计费机制而传统运营商是通过PPP协议来对拨号等接入服务进行认证计费的,所以引入PPPoE。PPPoE导致MTU变小了以太网的MTU是1500,再减去PPP的包头包尾的开销(8Bytes),就变成1492。不过目前大多数的路由设备的MTU都为1500。

   如果我们定义的TCP和UDP包没有超过范围,那么我们的包在IP层就不用分包了,这样传输过程中就避免了在IP层组包发生的错误;如果超过范围,既IP数据报大于1500字节,发送方IP层就需要将数据包分成若干片,而接收方IP层就需要进行数据报的重组。更严重的是,如果使用UDP协议,当IP层组包发生错误,那么包就会被丢弃。接收方无法重组数据报,将导致丢弃整个IP数据报。UDP不保证可靠传输;但是TCP发生组包错误时,该包会被重传,保证可靠传输。

    UDP数据报的长度是指包括报头和数据部分在内的总字节数,其中报头长度固定,数据部分可变。数据报的最大长度根据操作环境的不同而各异。从理论上说,包含报头在内的数据报的最大长度为65535字节(64K)。

    我们在用Socket编程时, UDP协议要求包小于64K,TCP没有限定。

    不过鉴于Internet上的标准MTU值为576字节,所以建议在进行Internet的UDP编程时,最好将UDP的数据长度控制在548字节 (576-8-20)以内。

 

就具体函数而言:

    用UDP协议发送时,用sendto函数最大能发送数据的长度为:65535- IP头(20) – UDP头(8)=65507字节。用sendto函数发送数据时,如果发送数据长度大于该值,则函数会返回错误。

    用TCP协议发送时,由于TCP是数据流协议,因此不存在包大小的限制(暂不考虑缓冲区的大小),这是指在用send函数时,数据长度参数不受限制。而实际上,所指定的这段数据并不一定会一次性发送出去,如果这段数据比较长,会被分段发送,如果比较短,可能会等待和下一次数据一起发送。

UDP/TCP穿越NAT的P2P通信方法研究

内容概述:在p2p通信领域中,由NAT(Network Address Translation,网络地址转换)引起的问题已经众所周知了,它会导致在NAT内部的p2p客户端在无论以何种有效的公网ip都无法访问的问题。虽然目前已经发展出多种穿越NAT的技术,但相关的技术文档却很少,用来证明这些技术的稳定性和优点的实际数据更少。本文的目的在于描述和分析在实际中运用得最广泛、最可靠同时也是最简单的一种NAT穿越技术,该技术通常被称为“打洞”技术。目前,“打洞”技术已经在UDP通信领域中得到了广泛的理解和应用,在此,也将讨论如何利用它实现可靠的p2p的TCP流通信。在收集了大量的“打洞”技术可以穿越的NAT设备和网络的数据以后,我们发现82%的已测 NAT设备支持UDP形式的“打洞”穿越,64%的已测NAT设备支持TCP流形式的“打洞”穿越。由于重量级p2p应用程序(如,VOIP、BT、在线游戏等)的用户需求量持续上升,并且该事实也已经引起了NAT设备生产厂商的广泛关注,因此,我们认为未来会有越来越多的NAT设备提供对“打洞”穿越技术的支持。
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MFC中用户自定义类响应自定义消息

这篇技术文章不是讨论经典的MFC中的消息工作机理的,讨论消息工作原理、方式和路径的文章在网上和书本中随处可见。网上众多的讨论都是关于如何响应并进行用户自定义消息映射的;网上还有一些文章介绍如何在自定义类中响应Windows消息,在本文中都简略叙述。但是,网上大部分的文章没用透彻阐述如何在用户自定义类中响应自定义消息这一通用方法。

问题定义如下:用户自定义一个类,这个类不一定要有界面(完全可以是不可视的),要求自定义的类可以响应某个自定义消息。

首先能够响应消息的类必须都从CCmdTarget类中派生,因为只有以这个类中提供了消息的框架和处理机制,而CWnd类也派生与此类。CWinApp类、CDocument类、CDocTemplate类等都是CCmdTarget的派生类,即子类;而CFrameWnd类、CView类、CDialog类等都是从CWnd中派生的,其实也是CCmdTarget的子孙,所以都能够响应消息,但是响应消息的种类不太相同。

那么,如果自己定义的类要求响应命令消息(就是WM_COMMAND,也就是一些菜单、工具栏中的消息,包括快捷键,这类消息处理的机制与其他以WM_开头的消息处理机制不同,它具有一条层次明确的消息流动路径),那么自定义的类可以从CCmdTarget中派生。由于CWnd窗体类派生于CCmdTarget父类,那么从CWnd中派生的类也可以理所应当的响应命令消息。这种命令消息无论是往已有的一些诸如CWinApp类中还是自定义的类中添加都是一件非常容易的事情,只需用向导即可,在此不再叙述。

如果用户自定义的类要求响应普通的Windows消息(也就是以WM_开头,除了WM_COMMAND以外的消息,这类消息在WM_USER以下的是系统消息,WM_USER以上的可以由用户自己定义),那就要求自定义的类必须从CWnd中派生。这是由于此类消息的处理机制决定的,这类消息没有命令消息那条繁琐的流动路径,而是消息发出者直接发给对应CWnd的窗体句柄,由CWnd负责消息的响应。所以这类消息必须同一个CWnd类对应,更精确的说必须与一个HWND类型的窗体句柄相对应。这样得出一个重要的结论,就是从CCmdTarget中派生而没有从CWnd派生的类没有处理此类消息的能力。

综上所述,就是为什么命令消息可以放到大部分类中处理,包括CWinThread、CWinApp、CDocument、CView、CFrameWnd或是自定义的类中,而普通Windows消息和用户自定义的消息只能放到CFrameWnd和CView等派生与CWnd中的类中处理。

由此可见,我们自定义的类要想响应自定义消息就只能从CWnd中派生(当然不响应任何消息的类可以从CObject中派生)。先来看看如何自定义消息:

在.h中做的工作:

第一步要声明消息:

#define WM_MYMSG WM_USER+8

第二步要在类声明中声明消息映射:

DECLARE_MESSAGE_MAP()

第三步要在类声明中定义消息处理函数:

afx_msg LRESULT MyMsgHandler(WPARAM,LPARAM);

在.cpp中做的工作:

第四步要实现消息映射:

BEGIN_MESSAGE_MAP(CMainFrame, CMDIFrameWnd)
ON_MESSAGE(WM_MYMSG,OnMyMsgHandler)
END_MESSAGE_MAP()

第五步要实现消息处理函数(当然可以不实现):

LRESULT CMainFrame::OnMyMsgHandler(WPARAM w,LPARAM l)
{
AfxMessageBox(“Hello,World!”);
return 0;
}

在引发或发出消息的地方只用写上:

::SendMessge(::AfxGetMainWnd()->m_hWnd,WM_MYMSG,0,0);

到此,自定义消息完毕,这是好多网上文章都写的东西。大家会发现上面代码是在CMainFrame类中实现的,但是如果要用自定义类,就没有那么简单了。显然把第四步与第五步的CMainFrame换成自定义的类名(这里我用CMyTestObject来代表自定义类)是不能正常工作的。原因在于在发送消息的SendMessage函数中的第一个参数是要响应消息对应的HWND类型的窗体句柄,而CMyTestObject类中的m_hWnd中在没有调用CWnd::Create之前是没有任何意义的,也就是没有调用CWnd::Create或CWnd::CreateEx函数时,CWnd不对应任何窗体,消息处理不能正常运作。

所以,又一个重要的结论,在自定义类能够处理任何消息之前一定要确保m_hWnd关联到一个窗体,即便这个窗体是不可见的。那么有人说,在自定义类的构造函数中调用Create函数就行了,不错,当然也可以在别处调用,只要确保在消息发送之前。但是,Create的调用很有说法,要注意两个地方,第一个参数是类的名称,我建议最好设为NULL;第五个参数是父窗体对象的指针,这个函数指定的对象一定要存在,我建议最好为整个程序的主窗体。还有很多人问第六个参数的意义,这个参数关系不大,是子窗体ID,用于传给父窗体记录以便识别。如下是我的自定义类的构造函数:

CMyTestObject::CMyTestObject()
{
CWnd::Create(NULL,”MyTestObject”,WS_CHILD,CRect(0,0,0,0),::AfxGetMainWnd(),1234);
}    //一定要在生成主窗体后使用,在主窗体完成OnCreate消息的处理后

CMyTestObject::CMyTestObject(CWnd *pParent)
{
CWnd::Create(NULL,”MyTestObject”,WS_CHILD,CRect(0,0,0,0),pParent,1234);
}

不能如下调用Create,因为此时CMyTestObject不关联任何窗体,所以this中的m_hWnd无效:

CWnd::Create(NULL,”MyTestObject”,WS_CHILD,CRect(0,0,0,0),this,1234);

这时上面四、五两步修改成:

BEGIN_MESSAGE_MAP(CMyTestObject, CWnd)
ON_MESSAGE(WM_MYMSG,OnMyMsgHandler)
END_MESSAGE_MAP()

LRESULT CMyTestObject::OnMyMsgHandler(WPARAM w,LPARAM l)
{
AfxMessageBox(“My Messge Handler in My Self-Custom Class!”);
return 0;
}

在类外部发出消息:

CMyTestObject *test=new CMyTestObject();
::SendMessage(test->m_hWnd,WM_MYMSG,0,0);

在类内部某个成员函数(方法)中发出消息:

::SendMessage(m_hWnd,WM_MYMSG,0,0);

最后一个问题便是容易产生警告错误的窗体回收,自定义的类要显式调用窗体销毁,析构函数如下:

CMyTestObject::~CMyTestObject()
{
CWnd::DestroyWindow();
}

linux多线程创建时使用类成员函数作为参数

实际上所有线程都是用来处理C函数的,而不是C++类成员函数。标准库中提供一个API函数,这个函数以回调函数指针作为线程的执行代码并在单独的线程中调用回调函数。问题是在这样的线程库中不能创建执行对象成员函数的线程;只能使用普通的函数。因此,下列代码是失败的:

#include “class1.h”

int func (void *param )
{
pthread_t ptid;
// 下列调用导致编译器错误: “Cannot convert ”void (class1::*)()” to ”void (*)()””
// 意思是不能转换类型
return pthread_create ( &ptid, NULL, &class1::some_method, NULL);
}

上面的代码之所以编译失败是因为传递到pthread_create()的第一个参数是类class1的成员函数指针,而不是普通函数指针。从概念上讲,普通函数和类成员函数是两个完全不同的事情。即使进行强制类型转换也不行。那么如何解决这个问题呢?

方法一:使用静态成员函数

第一个解决方法是使回调成员函数为静态。因为静态成员函数不带隐含式参数“this”。因此,可以将其参数中的地址当作是普通函数的指针来使用。如果要从静态成员函数中访问对象的数据成员,显式传入对象的地址即可。例如:

class Hack
{
private:
int x;
public:
int get_x();
static void func(Hack * pthis); // 静态成员函数
void func2(); // 非静态成员函数
}; 

void Hack::func(Hack * pthis)
{
int y = pthis->get_x(); // 访问对象的数据成员
}

这个方法在大多数情形下都能行得通,但有时候成员函数不能声明为静态,也就是说成员函数是虚函数或者正在使用不能修改的第三方类。遇到这种情况时,用方法一解决问题就比较难了。

其实用静态成员函数做线程函数还不错,可以在调用函数时用param传入this指针,然后在线程函数中用类型转换转换成指向该类的指针,这时该指针就可以访问非静态变量和私有变量了

方法二:处理非静态成员函数

假设需要在单独的线程中调用类Hack的非静态成员函数func2()。不用直接传递成员函数的地址到thr_create(),声明一个带 void* 参数的普通函数intermediary(void*),然后调用它:

void intermediary(void*);

接着创建一个结构,结构定义如下:

struct A
{
Hack * p; //类对象指针
void (Hack::*pmf)(); // 成员函数指针
};

创建一个结构实例,用希望的对象地址和成员函数地址填充结构(有关详细的成员函数指针内容请参见VC知识库中的其它文章)。

A a; // 结构实例
Hack h; // 创建对象
//填充结构
a.p = & h;
a.pmf = &Hack::func2; // 取成员函数地址

现在回过头来实现intermediary()函数:

void intermediary(void* ptr)
{
A* pa=static_cast < A* > (ptr); // 强制转换 p 为 A*
Hack* ph=pa->p; // 从A中析取Hack对象地址
void (Hack::*pmf)()=pa->pmf; // 析取 ptr 到成员函数
(ph->*pmf)(); // 调用成员函数
}

最后将intermediary()的地址传递到thr_create():

pthread_create (&ptid, NULL, intermediary, NULL );

pthread_create()调用函数intermediary()并将A的地址传递给它。intermediary()再从其指针参数中展开结构A并调用希望的成员函数。这种间接方式的处理可以安全地在单独线程中启动成员函数,即便是线程库不支持成员函数。如果需要调用不同类的不同成员函数,可以将结构A转换成类模板,将函数intermediary()转换成函数模板。从而编译器便会自动产生大多数样板文件代码。

第三种方法:

以将线程函数申明成友员函数,这样可以传入该类的指针,访问类的成员;

出处:http://www.yesky.com/345/1658345.shtml

VC的CListCtrl控件

1. CListCtrl 样式及设置
 LVS_ICON: 每个item显示大图标
LVS_SMALLICON: 每个item显示小图标
LVS_LIST: 显示一列带有小图标的item
LVS_REPORT: 显示item详细资料

如windows资源管理器,“查看”标签下的“大图标,小图标,列表,详细资料”

 

LONG lStyle;
lStyle=GetWindowLong(m_ListCtrl.m_hWnd, GWL_STYLE); //获取当前窗口style
lStyle &= ~LVS_TYPEMASK; //清除显示方式位
lStyle |= LVS_REPORT; //设置style
SetWindowLong(m_ListCtrl.m_hWnd, GWL_STYLE, lStyle); //设置style


2. 扩展样式设置

DWORD dwStyle = m_ListCtrl.GetExtendedStyle(); //获取当前扩展样式
dwStyle |= LVS_EX_FULLROWSELECT; //选中某行使整行高亮(report风格时)
dwStyle |= LVS_EX_GRIDLINES; //网格线(report风格时)
dwStyle |= LVS_EX_CHECKBOXES; //item前生成checkbox控件
m_ListCtrl.SetExtendedStyle(dwStyle); //设置扩展风格


3. 数据插入

m_ListCtrl.InsertColumn(0,”名称”,LVCFMT_LEFT,50); //插入列
m_ListCtrl.InsertColumn(1,”备注”,LVCFMT_LEFT,50);
//直接插入:

int nRow=m_ListCtrl.InsertItem(0, “VC++”);        //插入行
m_ListCtrl.SetItemText(nRow,1,”Visual C++ 6.0″);  //设置数据

 

//LVITEM 结构插入:

LVITEM item={0};
item.iItem=0;  //行号
item.mask=LVIF_TEXT; /*LVIF_IMAGE支持图标*/;
item.cchTextMax=15;//插入字符串长度
item.pszText=”Visual C++ 6.0″;

int nRow=m_ListCtrl.InsertItem(&item);

m_ListCtrl.SetItemText(nRow,1,”Visual C++ 6.0″);


4. 一直选中Item

选中style中的 Show selection always,

或者添加扩展样式 LVS_SHOWSELALWAYS


5. 选中和取消选中Item
 int nIndex = 0;
//选中
m_ListCtrl.SetItemState(nIndex,LVIS_SELECTED|

LVIS_FOCUSED,LVIS_SELECTED|LVIS_FOCUSED);
//取消选中
m_ListCtrl.SetItemState(nIndex,0,LVIS_SELECTED|LVIS_FOCUSED);


6. 得到CListCtrl中所有行的checkbox的状态
CString str;
for(int i=0; i<m_ListCtrl.GetItemCount(); i++)

{
if(m_ListCtrl.GetItemState(i, LVIS_SELECTED)==

LVIS_SELECTED || m_ListCtrl.GetCheck(i))
{
str.Format(_T(“第%d行的checkbox为选中状态”), i);
AfxMessageBox(str);
}

}


7. 得到CListCtrl中所有选中行的序号

//方法一:
CString str;
for(int i=0; i<m_ListCtrl.GetItemCount(); i++)
{
if(m_ListCtrl.GetItemState(i, LVIS_SELECTED) == LVIS_SELECTED )
{
str.Format(_T(“选中了第%d行”), i);
AfxMessageBox(str);
}
}

//方法二:
POSITION pos=m_ListCtrl.GetFirstSelectedItemPosition();
if(pos==NULL)
TRACE0(“No items were selected!/n”);
else
{
while(pos)
{
int nItem=m_ListCtrl.GetNextSelectedItem(pos);
TRACE1(“Item %d was selected!/n”, nItem);
//添加其他操作

}
}


8. 得到item的信息
TCHAR szBuf[1024];
LVITEM lvi;
lvi.iItem = nItemIndex;
lvi.iSubItem = 0;
lvi.mask = LVIF_TEXT;
lvi.pszText = szBuf;
lvi.cchTextMax = 1024;
m_ListCtrl.GetItem(&lvi);

 

关于得到设置item的状态,还可以参考msdn文章
Q173242: Use Masks to Set/Get Item States in CListCtrl
http://support.microsoft.com/kb/173242/en-us


9. 得到CListCtrl的所有列的header字符串内容
LVCOLUMN lvcol;
char  str[256];
int   nColNum;
CString strColumnName[3];//假如有3列

nColNum = 0;
lvcol.mask = LVCF_TEXT;
lvcol.pszText = str;
lvcol.cchTextMax = 256;
while(m_list.GetColumn(nColNum, &lvcol))
{
strColumnName[nColNum] = lvcol.pszText;
nColNum++;
}


10. 使CListCtrl中一项可见,即滚动滚动条
m_ListCtrl.EnsureVisible(i, FALSE);


11. 得到CListCtrl列数
int nHeadNum=m_ListCtrl.GetHeaderCtrl()->GetItemCount();


12. 删除所有列
方法一:
while(m_ListCtrl.DeleteColumn(0))
//因为你删除了第一列后,后面的列会依次向上移动。

方法二:
int nColumns = 3; //列数
for(int i=nColumns-1; i>=0; i–)

m_ListCtrl.DeleteColumn(i);


13. 得到单击的CListCtrl的行列号
添加listctrl控件的NM_CLICK消息相应函数
void CMyDlg::OnClickList1(NMHDR* pNMHDR, LRESULT* pResult)
{
//方法一:

DWORD dwPos=GetMessagePos();
CPoint point( LOWORD(dwPos), HIWORD(dwPos));

m_ListCtrl.ScreenToClient(&point);
LVHITTESTINFO lvinfo;
lvinfo.pt=point;
lvinfo.flags=LVHT_ABOVE;
int nItem=m_ListCtrl.SubItemHitTest(&lvinfo);
if(nItem!=-1)
{
CString strtemp;
strtemp.Format(“单击的是第%d行第%d列”,

lvinfo.iItem, lvinfo.iSubItem);
AfxMessageBox(strtemp);
}

// 方法二:
NM_LISTVIEW* pNMListView=(NM_LISTVIEW*)pNMHDR;
if(pNMListView->iItem!=-1)
{

CString strtemp;
strtemp.Format(“单击的是第%d行第%d列”,
pNMListView->iItem, pNMListView->iSubItem);
AfxMessageBox(strtemp);
}

*pResult = 0;

}


14. 判断是否点击在CListCtrl的checkbox上
添加listctrl控件的NM_CLICK消息相应函数
void CMyDlg::OnClickList1(NMHDR* pNMHDR, LRESULT* pResult)
{

DWORD dwPos=GetMessagePos();
CPoint point(LOWORD(dwPos), HIWORD(dwPos));

m_ListCtrl.ScreenToClient(&point);
LVHITTESTINFO lvinfo;
lvinfo.pt=point;
lvinfo.flags=LVHT_ABOVE;

UINT nFlag;
int nItem=m_ListCtrl.HitTest(point, &nFlag);
//判断是否点在checkbox上
if(nFlag==LVHT_ONITEMSTATEICON)
{
AfxMessageBox(“点在listctrl的checkbox上”);
}
*pResult = 0;
}


15. 右键点击CListCtrl的item弹出菜单
添加CListCtrl控件的NM_RCLICK消息相应函数
void CMyDlg::OnRclickList1(NMHDR* pNMHDR, LRESULT* pResult)
{
NM_LISTVIEW* pNMListView=(NM_LISTVIEW*)pNMHDR;
if(pNMListView->iItem!=-1)
{
DWORD dwPos = GetMessagePos();
CPoint point( LOWORD(dwPos), HIWORD(dwPos) );

CMenu menu;
VERIFY( menu.LoadMenu( IDR_MENU1 ) );
CMenu* popup = menu.GetSubMenu(0);
ASSERT( popup != NULL );
popup->TrackPopupMenu(TPM_LEFTALIGN | TPM_RIGHTBUTTON,

point.x, point.y, this );

}
*pResult = 0;

}


16. CListCtrl进行大数据量更新时,避免闪烁
 m_ListCtrl.SetRedraw(FALSE);
//更新内容
m_ListCtrl.SetRedraw(TRUE);
m_ListCtrl.Invalidate();
m_ListCtrl.UpdateWindow();

 

 

VC++ MFC 多线程及线程同步

使线程同步

  在程序中使用多线程时,一般很少有多个线程能在其生命期内进行完全独立的操作。更多的情况是一些线程进行某些处理操作,而其他的线程必须对其处理结果进行了解。正常情况下对这种处理结果的了解应当在其处理任务完成后进行。

如果不采取适当的措施,其他线程往往会在线程处理任务结束前就去访问处理结果,这就很有可能得到有关处理结果的错误了解。例如,多个线程同时访问同一个全局变量,如果都是读取操作,则不会出现问题。如果一个线程负责改变此变量的值,而其他线程负责同时读取变量内容,则不能保证读取到的数据是经过写线程修改后的。

为了确保读线程读取到的是经过修改的变量,就必须在向变量写入数据时禁止其他线程对其的任何访问,直至赋值过程结束后再解除对其他线程的访问限制。象这种保证线程能了解其他线程任务处理结束后的处理结果而采取的保护措施即为线程同步。

线程同步是一个非常大的话题,包括方方面面的内容。从大的方面讲,线程的同步可分用户模式的线程同步和内核对象的线程同步两大类。

用户模式中线程的同步方法主要有原子访问和临界区等方法。其特点是同步速度特别快,适合于对线程运行速度有严格要求的场合。

内核对象的线程同步则主要由事件、等待定时器、信号量以及信号灯等内核对象构成。由于这种同步机制使用了内核对象,使用时必须将线程从用户模式切换到内核模式,而这种转换一般要耗费近千个CPU周期,因此同步速度较慢,但在适用性上却要远优于用户模式的线程同步方式。

  临界区

临界区(Critical Section)是一段独占对某些共享资源访问的代码,在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区,那么在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起,并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后,其他线程可以继续抢占,并以此达到用原子方式操作共享资源的目的。

临界区在使用时以CRITICAL_SECTION结构对象保护共享资源,并分别用EnterCriticalSection()和LeaveCriticalSection()函数去标识和释放一个临界区。所用到的CRITICAL_SECTION结构对象必须经过InitializeCriticalSection()的初始化后才能使用,而且必须确保所有线程中的任何试图访问此共享资源的代码都处在此临界区的保护之下。否则临界区将不会起到应有的作用,共享资源依然有被破坏的可能。

下面通过一段代码展示了临界区在保护多线程访问的共享资源中的作用。通过两个线程来分别对全局变量g_cArray[10]进行写入操作,用临界区结构对象g_cs来保持线程的同步,并在开启线程前对其进行初始化。为了使实验效果更加明显,体现出临界区的作用,在线程函数对共享资源g_cArray[10]的写入时,以Sleep()函数延迟1毫秒,使其他线程同其抢占CPU的可能性增大。如果不使用临界区对其进行保护,则共享资源数据将被破坏(参见图1(a)所示计算结果),而使用临界区对线程保持同步后则可以得到正确的结果(参见图1(b)所示计算结果)。代码实现清单附下:

 

 

 

// 临界区结构对象
CRITICAL_SECTION g_cs;
// 共享资源
char g_cArray[10];
UINT ThreadProc10(LPVOID pParam)
{
// 进入临界区
EnterCriticalSection(&g_cs);
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[i] = ‘a’;
Sleep(1);
}
// 离开临界区
LeaveCriticalSection(&g_cs);
return 0;
}
UINT ThreadProc11(LPVOID pParam)
{
// 进入临界区
EnterCriticalSection(&g_cs);
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[10 – i – 1] = ‘b’;
Sleep(1);
}
// 离开临界区
LeaveCriticalSection(&g_cs);
return 0;
}
……
void CSample08View::OnCriticalSection()
{
// 初始化临界区
InitializeCriticalSection(&g_cs);
// 启动线程
AfxBeginThread(ThreadProc10, NULL);
AfxBeginThread(ThreadProc11, NULL);
// 等待计算完毕
Sleep(300);
// 报告计算结果
CString sResult = CString(g_cArray);
AfxMessageBox(sResult);
}

 

  在使用临界区时,一般不允许其运行时间过长,只要进入临界区的线程还没有离开,其他所有试图进入此临界区的线程都会被挂起而进入到等待状态,并会在一定程度上影响程序的运行性能。尤其需要注意的是不要将等待用户输入或是其他一些外界干预的操作包含到临界区。如果进入了临界区却一直没有释放,同样也会引起其他线程的长时间等待。换句话说,在执行了EnterCriticalSection()语句进入临界区后无论发生什么,必须确保与之匹配的LeaveCriticalSection()都能够被执行到。可以通过添加结构化异常处理代码来确保LeaveCriticalSection()语句的执行。虽然临界区同步速度很快,但却只能用来同步本进程内的线程,而不可用来同步多个进程中的线程。

MFC为临界区提供有一个CCriticalSection类,使用该类进行线程同步处理是非常简单的,只需在线程函数中用CCriticalSection类成员函数Lock()和UnLock()标定出被保护代码片段即可。对于上述代码,可通过CCriticalSection类将其改写如下:

 

 

 

// MFC临界区类对象
CCriticalSection g_clsCriticalSection;
// 共享资源
char g_cArray[10];
UINT ThreadProc20(LPVOID pParam)
{
// 进入临界区
g_clsCriticalSection.Lock();
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[i] = ‘a’;
Sleep(1);
}
// 离开临界区
g_clsCriticalSection.Unlock();
return 0;
}
UINT ThreadProc21(LPVOID pParam)
{
// 进入临界区
g_clsCriticalSection.Lock();
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[10 – i – 1] = ‘b’;
Sleep(1);
}
// 离开临界区
g_clsCriticalSection.Unlock();
return 0;
}
……
void CSample08View::OnCriticalSectionMfc()
{
// 启动线程
AfxBeginThread(ThreadProc20, NULL);
AfxBeginThread(ThreadProc21, NULL);
// 等待计算完毕
Sleep(300);
// 报告计算结果
CString sResult = CString(g_cArray);
AfxMessageBox(sResult);
}

 

管理事件内核对象

在前面讲述线程通信时曾使用过事件内核对象来进行线程间的通信,除此之外,事件内核对象也可以通过通知操作的方式来保持线程的同步。对于前面那段使用临界区保持线程同步的代码可用事件对象的线程同步方法改写如下:

 

 

 

// 事件句柄
HANDLE hEvent = NULL;
// 共享资源
char g_cArray[10];
……
UINT ThreadProc12(LPVOID pParam)
{
// 等待事件置位
WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[i] = ‘a’;
Sleep(1);
}
// 处理完成后即将事件对象置位
SetEvent(hEvent);
return 0;
}
UINT ThreadProc13(LPVOID pParam)
{
// 等待事件置位
WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[10 – i – 1] = ‘b’;
Sleep(1);
}
// 处理完成后即将事件对象置位
SetEvent(hEvent);
return 0;
}
……
void CSample08View::OnEvent()
{
// 创建事件
hEvent = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
// 事件置位
SetEvent(hEvent);
// 启动线程
AfxBeginThread(ThreadProc12, NULL);
AfxBeginThread(ThreadProc13, NULL);
// 等待计算完毕
Sleep(300);
// 报告计算结果
CString sResult = CString(g_cArray);
AfxMessageBox(sResult);
}

在创建线程前,首先创建一个可以自动复位的事件内核对象hEvent,而线程函数则通过WaitForSingleObject()等待函数无限等待hEvent的置位,只有在事件置位时WaitForSingleObject()才会返回,被保护的代码将得以执行。对于以自动复位方式创建的事件对象,在其置位后一被WaitForSingleObject()等待到就会立即复位,也就是说在执行ThreadProc12()中的受保护代码时,事件对象已经是复位状态的,这时即使有ThreadProc13()对CPU的抢占,也会由于WaitForSingleObject()没有hEvent的置位而不能继续执行,也就没有可能破坏受保护的共享资源。在ThreadProc12()中的处理完成后可以通过SetEvent()对hEvent的置位而允许ThreadProc13()对共享资源g_cArray的处理。这里SetEvent()所起的作用可以看作是对某项特定任务完成的通知。

使用临界区只能同步同一进程中的线程,而使用事件内核对象则可以对进程外的线程进行同步,其前提是得到对此事件对象的访问权。可以通过OpenEvent()函数获取得到,其函数原型为:

HANDLE OpenEvent(
DWORD dwDesiredAccess, // 访问标志
BOOL bInheritHandle, // 继承标志
LPCTSTR lpName // 指向事件对象名的指针
);

如果事件对象已创建(在创建事件时需要指定事件名),函数将返回指定事件的句柄。对于那些在创建事件时没有指定事件名的事件内核对象,可以通过使用内核对象的继承性或是调用DuplicateHandle()函数来调用CreateEvent()以获得对指定事件对象的访问权。在获取到访问权后所进行的同步操作与在同一个进程中所进行的线程同步操作是一样的。

如果需要在一个线程中等待多个事件,则用WaitForMultipleObjects()来等待。WaitForMultipleObjects()与WaitForSingleObject()类似,同时监视位于句柄数组中的所有句柄。这些被监视对象的句柄享有平等的优先权,任何一个句柄都不可能比其他句柄具有更高的优先权。WaitForMultipleObjects()的函数原型为:

DWORD WaitForMultipleObjects(
DWORD nCount, // 等待句柄数
CONST HANDLE *lpHandles, // 句柄数组首地址
BOOL fWaitAll, // 等待标志
DWORD dwMilliseconds // 等待时间间隔
);

参数nCount指定了要等待的内核对象的数目,存放这些内核对象的数组由lpHandles来指向。fWaitAll对指定的这nCount个内核对象的两种等待方式进行了指定,为TRUE时当所有对象都被通知时函数才会返回,为FALSE则只要其中任何一个得到通知就可以返回。dwMilliseconds在这里的作用与在WaitForSingleObject()中的作用是完全一致的。如果等待超时,函数将返回WAIT_TIMEOUT。如果返回WAIT_OBJECT_0到WAIT_OBJECT_0+nCount-1中的某个值,则说明所有指定对象的状态均为已通知状态(当fWaitAll为TRUE时)或是用以减去WAIT_OBJECT_0而得到发生通知的对象的索引(当fWaitAll为FALSE时)。如果返回值在WAIT_ABANDONED_0与WAIT_ABANDONED_0+nCount-1之间,则表示所有指定对象的状态均为已通知,且其中至少有一个对象是被丢弃的互斥对象(当fWaitAll为TRUE时),或是用以减去WAIT_OBJECT_0表示一个等待正常结束的互斥对象的索引(当fWaitAll为FALSE时)。 下面给出的代码主要展示了对WaitForMultipleObjects()函数的使用。通过对两个事件内核对象的等待来控制线程任务的执行与中途退出:

// 存放事件句柄的数组
HANDLE hEvents[2];
UINT ThreadProc14(LPVOID pParam)
{
// 等待开启事件
DWORD dwRet1 = WaitForMultipleObjects(2, hEvents, FALSE, INFINITE);
// 如果开启事件到达则线程开始执行任务
if (dwRet1 == WAIT_OBJECT_0)
{
AfxMessageBox(“线程开始工作!”);
while (true)
{
for (int i = 0; i < 10000; i++);
// 在任务处理过程中等待结束事件
DWORD dwRet2 = WaitForMultipleObjects(2, hEvents, FALSE, 0);
// 如果结束事件置位则立即终止任务的执行
if (dwRet2 == WAIT_OBJECT_0 + 1)
break;
}
}
AfxMessageBox(“线程退出!”);
return 0;
}
……
void CSample08View::OnStartEvent()
{
// 创建线程
for (int i = 0; i < 2; i++)
hEvents[i] = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
// 开启线程
AfxBeginThread(ThreadProc14, NULL);
// 设置事件0(开启事件)
SetEvent(hEvents[0]);
}
void CSample08View::OnEndevent()
{
// 设置事件1(结束事件)
SetEvent(hEvents[1]);
}

MFC为事件相关处理也提供了一个CEvent类,共包含有除构造函数外的4个成员函数PulseEvent()、ResetEvent()、SetEvent()和UnLock()。在功能上分别相当与Win32 API的PulseEvent()、ResetEvent()、SetEvent()和CloseHandle()等函数。而构造函数则履行了原CreateEvent()函数创建事件对象的职责,其函数原型为:

CEvent(BOOL bInitiallyOwn = FALSE, BOOL bManualReset = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL );

按照此缺省设置将创建一个自动复位、初始状态为复位状态的没有名字的事件对象。封装后的CEvent类使用起来更加方便.
B线程在执行到CEvent类成员函数Lock()时将会发生阻塞,而A线程此时则可以在没有B线程干扰的情况下对共享资源进行处理,并在处理完成后通过成员函数SetEvent()向B发出事件,使其被释放,得以对A先前已处理完毕的共享资源进行操作。可见,使用CEvent类对线程的同步方法与通过API函数进行线程同步的处理方法是基本一致的。前面的API处理代码可用CEvent类将其改写为:

// MFC事件类对象
CEvent g_clsEvent;
UINT ThreadProc22(LPVOID pParam)
{
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[i] = ‘a’;
Sleep(1);
}
// 事件置位
g_clsEvent.SetEvent();
return 0;
}
UINT ThreadProc23(LPVOID pParam)
{
// 等待事件
g_clsEvent.Lock();
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[10 – i – 1] = ‘b’;
Sleep(1);
}
return 0;
}
……
void CSample08View::OnEventMfc()
{
// 启动线程
AfxBeginThread(ThreadProc22, NULL);
AfxBeginThread(ThreadProc23, NULL);
// 等待计算完毕
Sleep(300);
// 报告计算结果
CString sResult = CString(g_cArray);
AfxMessageBox(sResult);
}

信号量内核对象

信号量(Semaphore)内核对象对线程的同步方式与前面几种方法不同,它允许多个线程在同一时刻访问同一资源,但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。在用CreateSemaphore()创建信号量时即要同时指出允许的最大资源计数和当前可用资源计数。一般是将当前可用资源计数设置为最大资源计数,每增加一个线程对共享资源的访问,当前可用资源计数就会减1,只要当前可用资源计数是大于0的,就可以发出信号量信号。但是当前可用计数减小到0时则说明当前占用资源的线程数已经达到了所允许的最大数目,不能在允许其他线程的进入,此时的信号量信号将无法发出。线程在处理完共享资源后,应在离开的同时通过ReleaseSemaphore()函数将当前可用资源计数加1。在任何时候当前可用资源计数决不可能大于最大资源计数。
使用信号量内核对象进行线程同步主要会用到CreateSemaphore()、OpenSemaphore()、ReleaseSemaphore()、WaitForSingleObject()和WaitForMultipleObjects()等函数。其中,

CreateSemaphore()用来创建一个信号量内核对象,其函数原型为:

HANDLE CreateSemaphore(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, // 安全属性指针
LONG lInitialCount, // 初始计数
LONG lMaximumCount, // 最大计数
LPCTSTR lpName // 对象名指针
);

参数lMaximumCount是一个有符号32位值,定义了允许的最大资源计数,最大取值不能超过4294967295。lpName参数可以为创建的信号量定义一个名字,由于其创建的是一个内核对象,因此在其他进程中可以通过该名字而得到此信号量。

OpenSemaphore()函数即可用来根据信号量名打开在其他进程中创建的信号量,函数原型如下:

HANDLE OpenSemaphore(
DWORD dwDesiredAccess, // 访问标志
BOOL bInheritHandle, // 继承标志
LPCTSTR lpName // 信号量名
);

在线程离开对共享资源的处理时,必须通过ReleaseSemaphore()来增加当前可用资源计数。否则将会出现当前正在处理共享资源的实际线程数并没有达到要限制的数值,而其他线程却因为当前可用资源计数为0而仍无法进入的情况。

ReleaseSemaphore()的函数原型为:

BOOL ReleaseSemaphore(
HANDLE hSemaphore, // 信号量句柄
LONG lReleaseCount, // 计数递增数量
LPLONG lpPreviousCount // 先前计数
);

该函数将lReleaseCount中的值添加给信号量的当前资源计数,一般将lReleaseCount设置为1,如果需要也可以设置其他的值。WaitForSingleObject()和WaitForMultipleObjects()主要用在试图进入共享资源的线程函数入口处,主要用来判断信号量的当前可用资源计数是否允许本线程的进入。只有在当前可用资源计数值大于0时,被监视的信号量内核对象才会得到通知。

信号量的使用特点使其更适用于对Socket(套接字)程序中线程的同步。例如,网络上的HTTP服务器要对同一时间内访问同一页面的用户数加以限制,这时可以为没一个用户对服务器的页面请求设置一个线程,而页面则是待保护的共享资源,通过使用信号量对线程的同步作用可以确保在任一时刻无论有多少用户对某一页面进行访问,只有不大于设定的最大用户数目的线程能够进行访问,而其他的访问企图则被挂起,只有在有用户退出对此页面的访问后才有可能进入。下面给出的示例代码即展示了类似的处理过程:

// 信号量对象句柄
HANDLE hSemaphore;
UINT ThreadProc15(LPVOID pParam)
{
// 试图进入信号量关口
WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE);
// 线程任务处理
AfxMessageBox(“线程一正在执行!”);
// 释放信号量计数
ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);
return 0;
}
UINT ThreadProc16(LPVOID pParam)
{
// 试图进入信号量关口
WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE);
// 线程任务处理
AfxMessageBox(“线程二正在执行!”);
// 释放信号量计数
ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);
return 0;
}
UINT ThreadProc17(LPVOID pParam)
{
// 试图进入信号量关口
WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE);
// 线程任务处理
AfxMessageBox(“线程三正在执行!”);
// 释放信号量计数
ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);
return 0;
}
……
void CSample08View::OnSemaphore()
{
// 创建信号量对象
hSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 2, 2, NULL);
// 开启线程
AfxBeginThread(ThreadProc15, NULL);
AfxBeginThread(ThreadProc16, NULL);
AfxBeginThread(ThreadProc17, NULL);
}

上述代码在开启线程前首先创建了一个初始计数和最大资源计数均为2的信号量对象hSemaphore。即在同一时刻只允许2个线程进入由hSemaphore保护的共享资源。随后开启的三个线程均试图访问此共享资源,在前两个线程试图访问共享资源时,由于hSemaphore的当前可用资源计数分别为2和1,此时的hSemaphore是可以得到通知的,也就是说位于线程入口处的WaitForSingleObject()将立即返回,而在前两个线程进入到保护区域后,hSemaphore的当前资源计数减少到0,hSemaphore将不再得到通知,WaitForSingleObject()将线程挂起。直到此前进入到保护区的线程退出后才能得以进入。图4和图5为上述代脉的运行结果。从实验结果可以看出,信号量始终保持了同一时刻不超过2个线程的进入。

在MFC中,通过CSemaphore类对信号量作了表述。该类只具有一个构造函数,可以构造一个信号量对象,并对初始资源计数、最大资源计数、对象名和安全属性等进行初始化,其原型如下:

CSemaphore( LONG lInitialCount = 1, LONG lMaxCount = 1, LPCTSTR pstrName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttributes = NULL );

在构造了CSemaphore类对象后,任何一个访问受保护共享资源的线程都必须通过CSemaphore从父类CSyncObject类继承得到的Lock()和UnLock()成员函数来访问或释放CSemaphore对象。与前面介绍的几种通过MFC类保持线程同步的方法类似,通过CSemaphore类也可以将前面的线程同步代码进行改写,这两种使用信号量的线程同步方法无论是在实现原理上还是从实现结果上都是完全一致的。下面给出经MFC改写后的信号量线程同步代码:

// MFC信号量类对象
CSemaphore g_clsSemaphore(2, 2);
UINT ThreadProc24(LPVOID pParam)
{
// 试图进入信号量关口
g_clsSemaphore.Lock();
// 线程任务处理
AfxMessageBox(“线程一正在执行!”);
// 释放信号量计数
g_clsSemaphore.Unlock();
return 0;
}
UINT ThreadProc25(LPVOID pParam)
{
// 试图进入信号量关口
g_clsSemaphore.Lock();
// 线程任务处理
AfxMessageBox(“线程二正在执行!”);
// 释放信号量计数
g_clsSemaphore.Unlock();
return 0;
}
UINT ThreadProc26(LPVOID pParam)
{
// 试图进入信号量关口
g_clsSemaphore.Lock();
// 线程任务处理
AfxMessageBox(“线程三正在执行!”);
// 释放信号量计数
g_clsSemaphore.Unlock();
return 0;
}
……
void CSample08View::OnSemaphoreMfc()
{
// 开启线程
AfxBeginThread(ThreadProc24, NULL);
AfxBeginThread(ThreadProc25, NULL);
AfxBeginThread(ThreadProc26, NULL);
}

互斥内核对象
互斥(Mutex)是一种用途非常广泛的内核对象。能够保证多个线程对同一共享资源的互斥访问。同临界区有些类似,只有拥有互斥对象的线程才具有访问资源的权限,由于互斥对象只有一个,因此就决定了任何情况下此共享资源都不会同时被多个线程所访问。当前占据资源的线程在任务处理完后应将拥有的互斥对象交出,以便其他线程在获得后得以访问资源。与其他几种内核对象不同,互斥对象在操作系统中拥有特殊代码,并由操作系统来管理,操作系统甚至还允许其进行一些其他内核对象所不能进行的非常规操作。
以互斥内核对象来保持线程同步可能用到的函数主要有CreateMutex()、OpenMutex()、ReleaseMutex()、WaitForSingleObject()和WaitForMultipleObjects()等。在使用互斥对象前,首先要通过CreateMutex()或OpenMutex()创建或打开一个互斥对象。CreateMutex()函数原型为:

HANDLE CreateMutex(
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, // 安全属性指针
BOOL bInitialOwner, // 初始拥有者
LPCTSTR lpName // 互斥对象名
);

参数bInitialOwner主要用来控制互斥对象的初始状态。一般多将其设置为FALSE,以表明互斥对象在创建时并没有为任何线程所占有。如果在创建互斥对象时指定了对象名,那么可以在本进程其他地方或是在其他进程通过OpenMutex()函数得到此互斥对象的句柄。

OpenMutex()函数原型为:

HANDLE OpenMutex(
DWORD dwDesiredAccess, // 访问标志
BOOL bInheritHandle, // 继承标志
LPCTSTR lpName // 互斥对象名
);

 

当目前对资源具有访问权的线程不再需要访问此资源而要离开时,必须通过ReleaseMutex()函数来释放其拥有的互斥对象,其函数原型为:

BOOL ReleaseMutex(HANDLE hMutex);

其唯一的参数hMutex为待释放的互斥对象句柄。至于WaitForSingleObject()和WaitForMultipleObjects()等待函数在互斥对象保持线程同步中所起的作用与在其他内核对象中的作用是基本一致的,也是等待互斥内核对象的通知。但是这里需要特别指出的是:在互斥对象通知引起调用等待函数返回时,等待函数的返回值不再是通常的WAIT_OBJECT_0(对于WaitForSingleObject()函数)或是在WAIT_OBJECT_0到WAIT_OBJECT_0+nCount-1之间的一个值(对于WaitForMultipleObjects()函数),而是将返回一个WAIT_ABANDONED_0(对于WaitForSingleObject()函数)或是在WAIT_ABANDONED_0到WAIT_ABANDONED_0+nCount-1之间的一个值(对于WaitForMultipleObjects()函数)。以此来表明线程正在等待的互斥对象由另外一个线程所拥有,而此线程却在使用完共享资源前就已经终止。除此之外,使用互斥对象的方法在等待线程的可调度性上同使用其他几种内核对象的方法也有所不同,其他内核对象在没有得到通知时,受调用等待函数的作用,线程将会挂起,同时失去可调度性,而使用互斥的方法却可以在等待的同时仍具有可调度性,这也正是互斥对象所能完成的非常规操作之一。
在编写程序时,互斥对象多用在对那些为多个线程所访问的内存块的保护上,可以确保任何线程在处理此内存块时都对其拥有可靠的独占访问权。下面给出的示例代码即通过互斥内核对象hMutex对共享内存快g_cArray[]进行线程的独占访问保护。下面给出实现代码清单:

// 互斥对象
HANDLE hMutex = NULL;
char g_cArray[10];
UINT ThreadProc18(LPVOID pParam)
{
// 等待互斥对象通知
WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[i] = ‘a’;
Sleep(1);
}
// 释放互斥对象
ReleaseMutex(hMutex);
return 0;
}
UINT ThreadProc19(LPVOID pParam)
{
// 等待互斥对象通知
WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[10 – i – 1] = ‘b’;
Sleep(1);
}
// 释放互斥对象
ReleaseMutex(hMutex);
return 0;
}
……
void CSample08View::OnMutex()
{
// 创建互斥对象
hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);
// 启动线程
AfxBeginThread(ThreadProc18, NULL);
AfxBeginThread(ThreadProc19, NULL);
// 等待计算完毕
Sleep(300);
// 报告计算结果
CString sResult = CString(g_cArray);
AfxMessageBox(sResult);
}

互斥对象在MFC中通过CMutex类进行表述。使用CMutex类的方法非常简单,在构造CMutex类对象的同时可以指明待查询的互斥对象的名字,在构造函数返回后即可访问此互斥变量。CMutex类也是只含有构造函数这唯一的成员函数,当完成对互斥对象保护资源的访问后,可通过调用从父类CSyncObject继承的UnLock()函数完成对互斥对象的释放。CMutex类构造函数原型为:

CMutex( BOOL bInitiallyOwn = FALSE, LPCTSTR lpszName = NULL, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsaAttribute = NULL );

该类的适用范围和实现原理与API方式创建的互斥内核对象是完全类似的,但要简洁的多,下面给出就是对前面的示例代码经CMutex类改写后的程序实现清单:

// MFC互斥类对象
CMutex g_clsMutex(FALSE, NULL);
UINT ThreadProc27(LPVOID pParam)
{
// 等待互斥对象通知
g_clsMutex.Lock();
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[i] = ‘a’;
Sleep(1);
}
// 释放互斥对象
g_clsMutex.Unlock();
return 0;
}
UINT ThreadProc28(LPVOID pParam)
{
// 等待互斥对象通知
g_clsMutex.Lock();
// 对共享资源进行写入操作
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
g_cArray[10 – i – 1] = ‘b’;
Sleep(1);
}
// 释放互斥对象
g_clsMutex.Unlock();
return 0;
}
……
void CSample08View::OnMutexMfc()
{
// 启动线程
AfxBeginThread(ThreadProc27, NULL);
AfxBeginThread(ThreadProc28, NULL);
// 等待计算完毕
Sleep(300);
// 报告计算结果
CString sResult = CString(g_cArray);
AfxMessageBox(sResult);
}