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基于VC++的多線(xiàn)程通信程序設計論文
介紹了Windows多線(xiàn)程技術(shù)、多線(xiàn)程間通信、以及多線(xiàn)程通信程序設計的主要函數，然后在前面關(guān)鍵技術(shù)的基礎上，采用VC++ 6.0 為開(kāi)發(fā)平臺， 實(shí)現了一個(gè)基于VC++的多線(xiàn)程局域網(wǎng)聊天程序。
在多任務(wù)Windows編程中，為了提高代碼的時(shí)、空效率，廣泛采取后臺程序和前臺程序，而前臺任務(wù)及后臺任務(wù)是通過(guò)多線(xiàn)程技術(shù)來(lái)實(shí)現，從而線(xiàn)程間的通信就變得極為重要。Visual C++對Windwos線(xiàn)程和消息的多任務(wù)機制提供了強有力的支持，并封裝了大量的通信函數，給多線(xiàn)程通信程序編程帶來(lái)了很大的便利。
1、多線(xiàn)程技術(shù)概述
多線(xiàn)程在Windows編程中是一個(gè)比較重要的概念。所謂多線(xiàn)程，即在同一個(gè)程序中可以同時(shí)執行多個(gè)任務(wù)。這意味著(zhù)，編程者可以將整個(gè)任務(wù)分成幾個(gè)線(xiàn)程，然后讓操作系統同時(shí)執行，從而提高程序的執行效率。一般線(xiàn)程被分為兩種：用戶(hù)界面線(xiàn)程和工作線(xiàn)程(又稱(chēng)為后臺線(xiàn)程)。
1.1 創(chuàng )建線(xiàn)程與終止線(xiàn)程
創(chuàng )建線(xiàn)程的過(guò)程可以分成兩大步驟，首先編寫(xiě)線(xiàn)程函數，然后創(chuàng )建線(xiàn)程，并將其參數線(xiàn)程函數地址指向剛剛編寫(xiě)的線(xiàn)程函數。線(xiàn)程函數的退出，除了使用退出函數處理外，大都是隨著(zhù)程序的結束而退出。
1.2 線(xiàn)程同步
多線(xiàn)程提高了程序執行的效率，提高了編程的靈活性，但同時(shí)也引入了新的問(wèn)題。線(xiàn)程之間經(jīng)常要同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)一些資源，因此對共享資源進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)引起沖突是不可避免的。另外，在Windwos的消息驅動(dòng)方式下，必須某個(gè)事件的發(fā)生了，才可以執行某個(gè)線(xiàn)程，為了解決上述問(wèn)題，必須引入線(xiàn)程同步的概念。Win32 API提供了多種同步控制對象，包括臨界區、互斥對象、信號量和事件。
2、多線(xiàn)程間通信
一般而言，應用程序中的一個(gè)次要線(xiàn)程總是為主線(xiàn)程執行特定的任務(wù)，這樣，主線(xiàn)程和次要線(xiàn)程間必定有一個(gè)信息傳遞的渠道，也就是主線(xiàn)程和次要線(xiàn)程間要進(jìn)行通信。這種線(xiàn)程間的通信不但是難以避免的，而且在多線(xiàn)程編程中也是復雜和頻繁的。多線(xiàn)程間通信可以采用全局變量、自定義消息、事件對象通信。
1) 使用全局變量進(jìn)行通信
由于屬于同一個(gè)進(jìn)程的各個(gè)線(xiàn)程共享操作系統分配該進(jìn)程的資源，故解決線(xiàn)程間通信最簡(jiǎn)單的一種方法是使用全局變量。對于標準類(lèi)型的全局變量，可以使用volatile修飾符，它告訴編譯器無(wú)需對該變量作任何的優(yōu)化，即無(wú)需將它放到一個(gè)寄存器中，并且該值可被外部改變。如果線(xiàn)程間所需傳遞的信息較復雜，可以定義一個(gè)結構，通過(guò)傳遞指向該結構的指針進(jìn)行傳遞信息。
2) 使用自定義消息進(jìn)行通信
可以在一個(gè)線(xiàn)程的執行函數中向另一個(gè)線(xiàn)程發(fā)送自定義的消息來(lái)達到通信的目的。一個(gè)線(xiàn)程向另外一個(gè)線(xiàn)程發(fā)送消息是通過(guò)操作系統實(shí)現的。利用Windows操作系統的消息驅動(dòng)機制，當一個(gè)線(xiàn)程發(fā)出一條消息時(shí)，操作系統首先接收到該消息，然后把該消息轉發(fā)給目標線(xiàn)程，接收消息的線(xiàn)程必須已經(jīng)建立了消息循環(huán)。
3) 使用事件對象進(jìn)行通信
在線(xiàn)程之間傳送信號的一種比較復雜的方法是使用享件對象，在MFC中有一個(gè)事件類(lèi)CEvent。一個(gè)事件對象可以處于兩種狀態(tài)的一種：信號態(tài)和非信號態(tài)。線(xiàn)程能夠監視處于信號態(tài)的事件，以便在適當的時(shí)間執行對事件的操作。
3、多線(xiàn)程通信程序設計
3.1 重要函數
1) Win32 API對多線(xiàn)程編程的支持
Win32提供了一系列的API函數來(lái)完成線(xiàn)程的創(chuàng )建、掛起、恢復、終結以及通信等工作。下面將選取其中的一些重要函數進(jìn)行說(shuō)明。
�、貶ANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes，DWORD dwStackSize，LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress，LPVOID lpParameter， DWORD dwCreationFlags， LPDWORD lpThreadId);
該函數在其調用進(jìn)程的進(jìn)程空間里創(chuàng )建一個(gè)新的線(xiàn)程，并返回已建線(xiàn)程的句柄，如果創(chuàng )建成功則返回線(xiàn)程的句柄，否則返回NULL。
�、贒WORD SuspendThread(HANDLE hThread);
該函數用于掛起指定的線(xiàn)程，如果函數執行成功，則線(xiàn)程的執行被終止。
�、跠WORD ResumeThread(HANDLE hThread);
該函數用于結束線(xiàn)程的掛起狀態(tài)，執行線(xiàn)程。
�、躒OID ExitThread(DWORD dwExitCode);
該函數用于線(xiàn)程終結自身的執行，主要在線(xiàn)程的執行函數中被調用。其中參數dwExitCode用來(lái)設置線(xiàn)程的退出碼。
�、軧OOL TerminateThread(HANDLE hThread，DWORD dwExitCode);
一般情況下，線(xiàn)程運行結束之后，線(xiàn)程函數正常返回，但是應用程序可以調用TerminateThread強行終止某一線(xiàn)程的執行。使用TerminateThread()終止某個(gè)線(xiàn)程的執行是不安全的，可能會(huì )引起系統不穩定;雖然該函數立即終止線(xiàn)程的執行，但并不釋放線(xiàn)程所占用的資源。因此，一般不建議使用該函數。
�、轇OOL PostThreadMessage(DWORD idThread，UINT Msg，WPARAM wParam，LPARAM lParam);
該函數將一條消息放入到指定線(xiàn)程的消息隊列中，并且不等到消息被該線(xiàn)程處理時(shí)便返回。調用該函數時(shí)，如果即將接收消息的線(xiàn)程沒(méi)有創(chuàng )建消息循環(huán)，則該函數執行失敗。
2) MFC對多線(xiàn)程編程的支持
MFC中有兩類(lèi)線(xiàn)程，分別稱(chēng)之為工作者線(xiàn)程和用戶(hù)界面線(xiàn)程。二者的主要區別在于工作者線(xiàn)程沒(méi)有消息循環(huán)，而用戶(hù)界面線(xiàn)程有自己的消息隊列和消息循環(huán)。
工作者線(xiàn)程沒(méi)有消息機制，通常用來(lái)執行后臺計算和維護任務(wù)，如冗長(cháng)的計算過(guò)程，打印機的后臺打印等。用戶(hù)界面線(xiàn)程一般用于處理獨立于其他線(xiàn)程執行之外的用戶(hù)輸入，響應用戶(hù)及系統所產(chǎn)生的事件和消息等。但對于Win32的API編程而言，這兩種線(xiàn)程是沒(méi)有區別的，它們都只需線(xiàn)程的啟動(dòng)地址即可啟動(dòng)線(xiàn)程來(lái)執行任務(wù)。
在MFC中，一般用全局函數AfxBeginThread()來(lái)創(chuàng )建并初始化一個(gè)線(xiàn)程的運行，該函數有兩種重載形式，分別用于創(chuàng )建工作者線(xiàn)程和用戶(hù)界面線(xiàn)程。兩種重載函數原型和參數分別說(shuō)明如下：
�、貱WinThread* AfxBeginThread(AFX_THREADPROC pfnThreadProc，LPVOID pParam，
nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL， UINT nStackSize=0，
DWORD dwCreateFlags=0，LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);
�、贑WinThread* AfxBeginThread(CRuntimeClass* pThreadClass，
int nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL，UINT nStackSize=0，
DWORD dwCreateFlags=0， LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);
一般情況下，調用AfxBeginThread()來(lái)一次性地創(chuàng )建并啟動(dòng)一個(gè)線(xiàn)程，但是也可以通過(guò)兩步法來(lái)創(chuàng )建線(xiàn)程：首先創(chuàng )建CWinThread類(lèi)的一個(gè)對象，然后調用該對象的成員函數CreateThread()來(lái)啟動(dòng)該線(xiàn)程。
�、踲irtual BOOL CWinThread：：InitInstance();
重載該函數以控制用戶(hù)界面線(xiàn)程實(shí)例的初始化。初始化成功則返回非0值，否則返回0。用戶(hù)界面線(xiàn)程經(jīng)常重載該函數，工作者線(xiàn)程一般不使用InitInstance()。
�、躹irtual int CWinThread：：ExitInstance();
在線(xiàn)程終結前重載該函數進(jìn)行一些必要的清理工作。該函數返回線(xiàn)程的退出碼，0表示執行成功，非0值用來(lái)標識各種錯誤。同InitInstance()成員函數一樣，該函數也只適用于用戶(hù)界面線(xiàn)程。
3.2 VC++下多線(xiàn)程局域網(wǎng)聊天程序
聊天程序是現代生活中不可缺少的通信工具，為了在局域網(wǎng)中實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)的實(shí)時(shí)通信，在VC++的編程環(huán)境中，利用套接字庫技術(shù)和多線(xiàn)程編程技術(shù)實(shí)現聊天程序。
1) 界面設計。界面設計如圖1所示。
2) 函數
void CMyQQDlg：： SendMsg() //發(fā)送消息
void CMyQQDlg：： SendFile() //發(fā)送文件
void CMyQQDlg：： Caputer() //抓取屏幕
void CMyQQDlg：：AddMsgList(CString IP，CString str) //添加信息于LISTBOX 控件中
CString CMyQQDlg：：GetError(DWORD error) //返回錯誤信息
int CMyQQDlg：：GetLocalHostName(CString &sHostName) //獲得本地計算機名稱(chēng)
int CMyQQDlg：：GetIpAddress(const CString &sHostName， CString &sIpAddress)//獲得本地IP
int CMyQQDlg：：GetNamebyAddress(const CString &IpAddress，CString &sYouName)//獲得對方計算機名稱(chēng)
3) 線(xiàn)程啟動(dòng)
pThreadLisen=：：AfxBeginThread(_ListenTcpThread，this); //開(kāi)始TCP線(xiàn)程
pThreadLisen=：：AfxBeginThread(_UDPThread，this); //開(kāi)始UDP線(xiàn)程
4) 服務(wù)器線(xiàn)程
UINT _ListenTcpThread(LPVOID lparam) //TCP監聽(tīng)線(xiàn)程
UINT _UDPThread(LPVOID lparam) //UDP接受信息線(xiàn)程開(kāi)始
5) 客戶(hù)端線(xiàn)程
UINT _SendFileThread(LPVOID lparam) //發(fā)送文件線(xiàn)程
UINT _SendMsgThread(LPVOID lparam) //TCP發(fā)送信息線(xiàn)程
UINT _SendMsgUdpThread(LPVOID lparam) //UDP發(fā)送信息
UINT _ThreadCapture(LPVOID lparam) //抓取對方屏幕線(xiàn)程
以上程序在Windows XP， Microsoft Visual C++6.0中編譯執行通過(guò)。
4、結束語(yǔ)
要設計出性能較好的多線(xiàn)程通信程序，不僅需要對操作系統的處理過(guò)程很清楚，還需要對VC++的線(xiàn)程處理函數十分了解，并對具體應用中各線(xiàn)程的關(guān)系非常清楚，以利于在應用程序中控制同步事件的發(fā)生，避免出現死鎖或不能同步處理的現象。
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