在C程序中的Windows线程API

Windows线程API简介

Windows线程API是一组用于实现多线程应用程序的函数，它提供了创建、启动、终止和同步线程的函数。该API使得在Windows操作系统中开发多线程应用程序变得更加容易。

在Windows线程API中，每个线程都由一个线程ID表示，这个ID用于唯一标识该线程。此外，每个线程可以被赋予一个优先级，以确定其相对执行顺序。

线程创建

要创建一个线程，需要使用CreateThread函数，该函数的参数包括一个指向线程函数的指针和一个可选的参数，该参数可以传递给线程函数。

HANDLE CreateThread(
        LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // 安全属性，可以为空
        SIZE_T dwStackSize,                       // 初始化堆栈大小，默认为0
        LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,     // 线程函数指针
        LPVOID lpParameter,                       // 传递给线程函数的参数指针，可以为空
        DWORD dwCreationFlags,                    
        LPDWORD lpThreadId                        // 线程ID存放指针
    );

其中，lpStartAddress是指向线程函数的指针，该函数必须形如下面这个原型：

DWORD WINAPI ThreadFunction(LPVOID lpParam);

其中，lpParam为CreateThread函数的lpParameter参数所传递的值。

线程同步

在多线程编程中，线程同步非常重要。Windows线程API提供了多种同步方法，如互斥体、信号量、事件、临界区等。

互斥体

互斥体是一种用于保护临界资源的同步方法，使用Mutex API可创建、获取、释放互斥对象。当一个线程获得了互斥体的所有权后，其他线程必须等待该线程释放互斥体后才能操作这个共享资源。

HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); // 创建互斥量
WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE); // 等待互斥量
ReleaseMutex(hMutex); // 释放互斥量

信号量

信号量是一种用于控制同时访问资源的数量的同步方法，使用Semaphore API可创建、获取、释放信号量。当一个线程获取了信号量后，其他线程必须等待其释放信号量后才能获取。

HANDLE hSemaphore = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL); // 创建信号量
WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE); // 等待信号量
ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL); // 释放信号量

事件

事件是一种用于通知线程发生了某个事情的同步方法，使用Event API可创建、等待、设置和重置事件对象。

HANDLE hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); // 创建事件，初值为无信号
SetEvent(hEvent); // 设置事件为有信号
ResetEvent(hEvent); // 重置事件为无信号
WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE); // 等待事件

临界区

临界区是一种用于保护临界资源的同步方法，使用CriticalSection API可创建、进入、离开、删除临界区对象。

CRITICAL_SECTION cs;
InitializeCriticalSection(&cs); // 初始化临界区
EnterCriticalSection(&cs); // 进入临界区
LeaveCriticalSection(&cs); // 离开临界区
DeleteCriticalSection(&cs); // 删除临界区

线程控制

Windows线程API提供了多种函数用于控制线程的执行状态，如挂起、终止、等待、获取返回值等。

线程挂起和恢复

在Windows线程API中，可以使用SuspendThread和ResumeThread函数挂起和恢复线程的执行。需要注意的是，当一个线程处于挂起状态时，任何尝试访问它持有的资源的线程都将被阻塞。

HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, MyThreadFunc, NULL, 0, NULL); // 创建线程
SuspendThread(hThread); // 挂起线程
ResumeThread(hThread); // 恢复线程

线程终止

在线程执行完毕后，Windows操作系统会自动将其终止。可通过调用ExitThread函数来显式终止一个线程的执行。

DWORD WINAPI MyThreadFunc(LPVOID lpParameter) {
    // 线程逻辑
    ExitThread(0); // 显式终止线程
}

等待线程结束

在Windows线程API中，可以使用WaitForSingleObject函数等待一个线程结束。

HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, MyThreadFunc, NULL, 0, NULL); // 创建线程
WaitForSingleObject(hThread, INFINITE); // 等待线程结束

获取线程返回值

在线程执行完毕后，可以调用GetExitCodeThread函数获取该线程的返回值。

DWORD dwThreadId;
HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, MyThreadFunc, NULL, 0, &dwThreadId); // 创建线程并获取线程ID
WaitForSingleObject(hThread, INFINITE); // 等待线程结束
DWORD dwExitCode;
GetExitCodeThread(hThread, &dwExitCode); // 获取线程返回值

结语

Windows线程API提供了一组强大的函数，用于实现多线程应用程序。当我们需要在Windows操作系统中开发多线程应用程序时，这些函数将会非常有用，可以简化开发过程并提高程序性能。