《TCP/IP网络编程》第19章

Posted 2022-02-06 yxqq378287007

《TCP/IP网络编程》第19章

• 内核对象（Kernel Objects）
• • 定义
  • 内核对象归操作系统所有
• Windows线程创建
• • 进程与线程
  • 创建线程
  • 创建线程安全函数
• 内核对象的2种状态
• • 内核对象状态及状态查看
  • WaitForSingleObject & WaitForMultipleObjects

内核对象（Kernel Objects）

定义

Windows操作系统创建并管理的资源（Resouce），进程、线程、文件、信号量、互斥量等。

不同资源管理方式有差异。

• 文件管理，注册并更新文件相关的数据I/O
  位置、文件的打开模式（read or write）等。
• 线程管理，注册并维护线程ID、线程所属进程等信息。

操作系统为了以记录相关信息的方式管理各种资源，在其内部生成数据块（结构体变量，内核对象）。

内核对象归操作系统所有

内核对象的创建、管理、销毁时机的决定等工作均由操作系统完成。

Windows线程创建

进程与线程

非显示创建线程的程序，单一线程模型的应用程序。
显示创建单独线程的程序，多线程模型的应用程序。
main函数的运行基于线程完成，进程是装有线程的篮子，实际的运行主体是线程。

创建线程

区分内核对象的整数型句柄(HANDLE)，类似于Linux的文件描述符。

#include <windows.h>
//失败NULL
HANDLE CreateThread(
	LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,//线程安全相关信息，NULL默认
	SIZE_T dwStackSize,//线程栈大小，0默认大小
	LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,//函数
	LPVOID lpParameter,//参数
	DWORD dwCreationFlags, //线程创建后的行为，0线程创建后立即进入可执行状态
	LPDWORD lpThreadId //线程ID
);

Windows线程在main函数返回时销毁。

创建线程安全函数

#include <process.h>
//失败0
unitptr_t _beginthreadex( //unitptr_t，64位unsigned整型
	void *security,//线程安全相关信息，NULL默认
	unsigned stack_size,//线程栈大小，0默认大小
	unsigned (*start_address)(void *),//函数
	void *arglist,//参数
	unsigned initflag, //线程创建后的行为，0线程创建后立即进入可执行状态
	unsigned *thrdaddr //线程ID
);
//_beginthread会让创建线程时返回的句柄失效，以防止访问内核对象

thread1_win.c

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <process.h> //_beginthreadex, _endthreadex
unsigned WINAPI ThreadFunc(void *arg);

//WINAPI，Windows固有关键字，指定参数传递方向、分配的栈返回方式等函数调用相关规定。

int main(int argc, char *argv[]) 
	HANDLE hThread;
	unsigned threadID;
	int param=5;
	hThread=(HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunc, (void*)&param, 0, &threadID);
	if(hThread==0) 
		puts("_beginthreadex() error");
		return -1;
	
	Sleep(3000);
	puts("end of main");
	return 0;


unsigned WINAPI ThreadFunc(void *arg) 
	int i;
	int cnt=*((int*)arg);
	for(i=0; i<cnt; i++) 
		Sleep(1000);
		puts("running thread");
	
	return 0;

cl /EHsc thread1_win.c /Fe:thread1_win.exe
thread1_win

线程属于操作系统管理资源，伴随内核对象的创建，为了引用内核对象而返回句柄。

句柄区分内核对象，内核对象区分线程，线程句柄区分线程。

句柄的整数值在不同进程中可能重复，线程ID在跨进程范围内不会重复。

线程ID区分操作系统创建的所有线程。

内核对象的2种状态

应用程序实现过程中需要特别关注的信息被赋予某种“状态”。线程终止状态又称signaled状态，未终止状态称为non-signaled状态。

内核对象状态及状态查看

进程或线程的内核对象初始状态是non-signaled状态，终止时是signaled状态。

通过boolean变量表示，初始值为FALSE（non-signaled状态），终止时TRUE（signaled状态）。

WaitForSingleObject & WaitForMultipleObjects

#include <windows.h>

//dwMilliseconds为INFINITE时阻塞直到终止
//终止（signaled状态）返回WAIT_OBJECT_0，超时返回WAIT_TIMEOUT
DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, DWORD dwMilliseconds);

该函数发生事件（变为signaled状态）返回时，有时会把相应对象再次改为non-signaled状态。

可以再次进入non-signaled状态的内核对象称为“auto-reset模式”的内核对象，不会自动跳转到non-signaled状态的内核对象称为“manual-reset模式”的内核对象。

#include <windows.h>
//bWaitAll为TRUE，所有内核对象变为signaled状态时返回，
//bWaitAll为FALSE，任一内核对象变为signaled状态时返回
//dwMilliseconds为INFINITE时阻塞直到终止
//终止（signaled状态）返回WAIT_OBJECT_0，超时返回WAIT_TIMEOUT
DWORD WaitForMultipleObjects(DWORD nCount, const HANDLE *lphHandles, BOOL bWaitAll, DWORD dwMilliseconds);

thread2_win.c

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <process.h> //_beginthreadex, _endthreadex
unsigned WINAPI ThreadFunc(void *arg);

int main(int argc, char *argv[]) 
	HANDLE hThread;
	DWORD wr;
	unsigned threadID;
	int param=5;
	
	hThread=(HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFunc, (void*)&param, 0, &threadID);
	if(hThread==0) 
		puts("_beginthreadex() error");
		return -1;
	

	if((wr=WaitForSingleObject(hThread, INFINITE))==WAIT_FAILED) 
		puts("thread wait error");
		return -1;
	

	printf("wait result: %s\\n", (wr==WAIT_OBJECT_0)?"signaled":"time-out");
	puts("end of main");
	return 0;


unsigned WINAPI ThreadFunc(void *arg) 
	int i;
	int cnt=*((int*)arg);
	for(i=0; i<cnt; i++) 
		Sleep(1000);
		puts("running thread");
	
	return 0;

cl /EHsc thread2_win.c /Fe:thread2_win.exe
thread2_win

thread3_win.c

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <process.h>

#define NUM_THREAD 50

unsigned WINAPI thread_inc(void *arg);
unsigned WINAPI thread_des(void *arg);
long long num=0;

int main(int argc, char *argv[]) 
	HANDLE thread_id[NUM_THREAD];
	int i;
	
	printf("size long long: %d\\n", sizeof(long long));
	for(i=0; i<NUM_THREAD; i++) 
		if(i%2)
			thread_id[i]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, thread_inc, NULL, 0, NULL);
		else
			thread_id[i]=(HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, thread_des, NULL, 0, NULL);
	
	
	WaitForMultipleObjects(NUM_THREAD, thread_id, TRUE, INFINITE);
	
	printf("result: %lld\\n", num);
	return 0;
;


unsigned WINAPI thread_inc(void *arg) 
	int i;
	for(i=0; i<50000000; i++)
		num+=1;
	return NULL;


unsigned WINAPI thread_des(void *arg) 
	int i;
	for(i=0; i<50000000; i++)
		num-=1;
	return NULL;

cl /EHsc thread3_win.c /Fe:thread3_win.exe
thread3_win