多线程CreateThread与_beginthreadex本质区别

Posted 2021-04-21 C语言专家集中营

本文将带领你与多线程作第一次亲密接触，并深入分析CreateThread与_beginthreadex的本质区别，相信阅读本文后你能轻松的使用多线程并能流畅准确的回答CreateThread与_beginthreadex到底有什么区别，在实际的编程中到底应该使用CreateThread还是_beginthreadex？

 

   使用多线程其实是非常容易的，下面这个程序的主线程会创建了一个子线程并等待其运行完毕，子线程就输出它的线程ID号然后输出一句经典名言——Hello World。整个程序的代码非常简短，只有区区几行。

[cpp] view plain copy

1. //最简单的创建多线程实例  

2. #include <stdio.h>  

3. #include <windows.h>  

4. //子线程函数  

5. DWORD WINAPI ThreadFun(LPVOID pM)  

6. {  

7.     printf("子线程的线程ID号为：%d\n子线程输出Hello World\n", GetCurrentThreadId());  

8.     return 0;  

9. }  

10. //主函数，所谓主函数其实就是主线程执行的函数。  

11. int main()  

12. {  

13.     printf("     最简单的创建多线程实例\n");  

14.     printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --\n\n");  

15.   

16.     HANDLE handle = CreateThread(NULL, 0, ThreadFun, NULL, 0, NULL);  

17.     WaitForSingleObject(handle, INFINITE);  

18.     return 0;  

19. }  

运行结果如下所示：

下面来细讲下代码中的一些函数

第一个 CreateThread

函数功能：创建线程

函数原型：

HANDLEWINAPICreateThread(

  LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,

  SIZE_TdwStackSize,

  LPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress,

  LPVOIDlpParameter,

  DWORDdwCreationFlags,

  LPDWORDlpThreadId

);

函数说明：

第一个参数表示线程内核对象的安全属性，一般传入NULL表示使用默认设置。

第二个参数表示线程栈空间大小。传入0表示使用默认大小（1MB）。

第四个参数是传给线程函数的参数。

第五个参数指定额外的标志来控制线程的创建，为0表示线程创建之后立即就可以进行调度，如果为CREATE_SUSPENDED则表示线程创建后暂停运行，这样它就无法调度，直到调用ResumeThread()。

第六个参数将返回线程的ID号，传入NULL表示不需要返回该线程ID号。

函数返回值：

成功返回新线程的句柄，失败返回NULL。 

 

第二个 WaitForSingleObject

函数功能：等待函数 – 使线程进入等待状态，直到指定的内核对象被触发。

函数原形：

DWORDWINAPIWaitForSingleObject(

  HANDLEhHandle,

  DWORDdwMilliseconds

);

函数说明：

第一个参数为要等待的内核对象。

第二个参数为最长等待的时间，以毫秒为单位，如传入5000就表示5秒，传入0就立即返回，传入INFINITE表示无限等待。

因为线程的句柄在线程运行时是未触发的，线程结束运行，句柄处于触发状态。所以可以用WaitForSingleObject()来等待一个线程结束运行。

函数返回值：

在指定的时间内对象被触发，函数返回WAIT_OBJECT_0。超过最长等待时间对象仍未被触发返回WAIT_TIMEOUT。传入参数有错误将返回WAIT_FAILED

 

CreateThread()函数是Windows提供的API接口，在C/C++语言另有一个创建线程的函数_beginthreadex()，在很多书上（包括《Windows核心编程》）提到过尽量使用_beginthreadex()来代替使用CreateThread()，这是为什么了？下面就来探索与发现它们的区别吧。

 

       首先要从标准C运行库与多线程的矛盾说起，标准C运行库在1970年被实现了，由于当时没任何一个操作系统提供对多线程的支持。因此编写标准C运行库的程序员根本没考虑多线程程序使用标准C运行库的情况。比如标准C运行库的全局变量errno。很多运行库中的函数在出错时会将错误代号赋值给这个全局变量，这样可以方便调试。但如果有这样的一个代码片段：

[cpp] view plain copy

1. if (system("notepad.exe readme.txt") == -1)  

2. {  

3.     switch(errno)  

4.     {  

5.         ...//错误处理代码  

6.     }  

7. }  

假设某个线程A在执行上面的代码，该线程在调用system()之后且尚未调用switch()语句时另外一个线程B启动了，这个线程B也调用了标准C运行库的函数，不幸的是这个函数执行出错了并将错误代号写入全局变量errno中。这样线程A一旦开始执行switch()语句时，它将访问一个被B线程改动了的errno。这种情况必须要加以避免！因为不单单是这一个变量会出问题，其它像strerror()、strtok()、tmpnam()、gmtime()、asctime()等函数也会遇到这种由多个线程访问修改导致的数据覆盖问题。

 

为了解决这个问题，Windows操作系统提供了这样的一种解决方案——每个线程都将拥有自己专用的一块内存区域来供标准C运行库中所有有需要的函数使用。而且这块内存区域的创建就是由C/C++运行库函数_beginthreadex()来负责的。下面列出_beginthreadex()函数的源代码（我在这份代码中增加了一些注释）以便读者更好的理解_beginthreadex()函数与CreateThread()函数的区别。

[cpp] view plain copy

1. //_beginthreadex源码整理By MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows )  

2. _MCRTIMP uintptr_t __cdecl _beginthreadex(  

3.     void *security,  

4.     unsigned stacksize,  

5.     unsigned (__CLR_OR_STD_CALL * initialcode) (void *),  

6.     void * argument,  

7.     unsigned createflag,  

8.     unsigned *thrdaddr  

9. )  

10. {  

11.     _ptiddata ptd;          //pointer to per-thread data 见注1  

12.     uintptr_t thdl;         //thread handle 线程句柄  

13.     unsigned long err = 0L; //Return from GetLastError()  

14.     unsigned dummyid;    //dummy returned thread ID 线程ID号  

15.       

16.     // validation section 检查initialcode是否为NULL  

17.     _VALIDATE_RETURN(initialcode != NULL, EINVAL, 0);  

18.   

19.     //Initialize FlsGetValue function pointer  

20.     __set_flsgetvalue();  

21.       

22.     //Allocate and initialize a per-thread data structure for the to-be-created thread.  

23.     //相当于new一个_tiddata结构，并赋给_ptiddata指针。  

24.     if ( (ptd = (_ptiddata)_calloc_crt(1, sizeof(struct _tiddata))) == NULL )  

25.         goto error_return;  

26.   

27.     // Initialize the per-thread data  

28.     //初始化线程的_tiddata块即CRT数据区域 见注2  

29.     _initptd(ptd, _getptd()->ptlocinfo);  

30.       

31.     //设置_tiddata结构中的其它数据，这样这块_tiddata块就与线程联系在一起了。  

33.     ptd->_initarg = argument;              //传入的线程参数  

34.     ptd->_thandle = (uintptr_t)(-1);  

35.       

36. #if defined (_M_CEE) || defined (MRTDLL)  

37.     if(!_getdomain(&(ptd->__initDomain))) //见注3  

38.     {  

39.         goto error_return;  

40.     }  

41. #endif  // defined (_M_CEE) || defined (MRTDLL)  

42.       

43.     // Make sure non-NULL thrdaddr is passed to CreateThread  

44.     if ( thrdaddr == NULL )//判断是否需要返回线程ID号  

45.         thrdaddr = &dummyid;  

46.   

47.     // Create the new thread using the parameters supplied by the caller.  

48.     //_beginthreadex()最终还是会调用CreateThread()来向系统申请创建线程  

49.     if ( (thdl = (uintptr_t)CreateThread(  

50.                     (LPSECURITY_ATTRIBUTES)security,  

51.                     stacksize,  

52.                     _threadstartex,  

53.                     (LPVOID)ptd,  

54.                     createflag,  

55.                     (LPDWORD)thrdaddr))  

56.         == (uintptr_t)0 )  

57.     {  

58.         err = GetLastError();  

59.         goto error_return;  

60.     }  

61.   

62.     //Good return  

63.     return(thdl); //线程创建成功,返回新线程的句柄.  

64.       

65.     //Error return  

66. error_return:  

67.     //Either ptd is NULL, or it points to the no-longer-necessary block  

68.     //calloc-ed for the _tiddata struct which should now be freed up.  

69.     //回收由_calloc_crt()申请的_tiddata块  

70.     _free_crt(ptd);  

71.     // Map the error, if necessary.  

72.     // Note: this routine returns 0 for failure, just like the Win32  

73.     // API CreateThread, but _beginthread() returns -1 for failure.  

74.     //校正错误代号(可以调用GetLastError()得到错误代号)  

75.     if ( err != 0L )  

76.         _dosmaperr(err);  

77.     return( (uintptr_t)0 ); //返回值为NULL的效句柄  

78. }  

讲解下部分代码：

注1．_ptiddataptd;中的_ptiddata是个结构体指针。在mtdll.h文件被定义：

      typedefstruct_tiddata * _ptiddata

微软对它的注释为Structure for each thread's data。这是一个非常大的结构体，有很多成员。本文由于篇幅所限就不列出来了。

 

注2．_initptd(ptd, _getptd()->ptlocinfo);微软对这一句代码中的getptd()的说明为：

      /* return address of per-thread CRT data */

      _ptiddata __cdecl_getptd(void);

对_initptd()说明如下：

      /* initialize a per-thread CRT data block */

      void__cdecl_initptd(_Inout_ _ptiddata _Ptd,_In_opt_ pthreadlocinfo _Locale);

注释中的CRT （C Runtime Library）即标准C运行库。

 

注3．if(!_getdomain(&(ptd->__initDomain)))中的_getdomain()函数代码可以在thread.c文件中找到，其主要功能是初始化COM环境。

 

 

接下来，类似于上面的程序用CreateThread()创建输出“Hello World”的子线程，下面使用_beginthreadex()来创建多个子线程：

[cpp] view plain copy

1. //创建多子个线程实例  

2. #include <stdio.h>  

3. #include <process.h>  

4. #include <windows.h>  

5. //子线程函数  

6. unsigned int __stdcall ThreadFun(PVOID pM)  

7. {  

8.     printf("线程ID号为%4d的子线程说：Hello World\n", GetCurrentThreadId());  

9.     return 0;  

10. }  

11. //主函数，所谓主函数其实就是主线程执行的函数。  

12. int main()  

13. {  

14.     printf("     创建多个子线程实例 \n");  

15.     printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --\n\n");  

16.       

17.     const int THREAD_NUM = 5;  

18.     HANDLE handle[THREAD_NUM];  

19.     for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)  

20.         handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFun, NULL, 0, NULL);  

21.     WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);  

22.     return 0;  

23. }  

运行结果如下：

图中每个子线程说的都是同一句话，不太好看。能不能来一个线程报数功能，即第一个子线程输出1，第二个子线程输出2，第三个子线程输出3，……。要实现这个功能似乎非常简单——每个子线程对一个全局变量进行递增并输出就可以了。代码如下：

[cpp] view plain copy

1. //子线程报数  

2. #include <stdio.h>  

3. #include <process.h>  

4. #include <windows.h>  

5. int g_nCount;  

6. //子线程函数  

7. unsigned int __stdcall ThreadFun(PVOID pM)  

8. {  

9.     g_nCount++;  

10.     printf("线程ID号为%4d的子线程报数%d\n", GetCurrentThreadId(), g_nCount);  

11.     return 0;  

12. }  

13. //主函数，所谓主函数其实就是主线程执行的函数。  

14. int main()  

15. {  

16.     printf("     子线程报数 \n");  

17.     printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --\n\n");  

18.       

19.     const int THREAD_NUM = 10;  

20.     HANDLE handle[THREAD_NUM];  

21.   

22.     g_nCount = 0;  

23.     for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)  

24.         handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFun, NULL, 0, NULL);  

25.     WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);  

26.     return 0;  

27. }  

对一次运行结果截图如下：

显示结果从1数到10，看起来好象没有问题。

       答案是不对的，虽然这种做法在逻辑上是正确的，但在多线程环境下这样做是会产生严重的问题。