深入解析父子线程（父子线程相互独立，子线程使用自己的栈空间，进程要等到所有线程终止运行之后才终止运行）

Posted 2020-06-24 朝闻道

说起多线程，我们可以说起一大堆和它相关的有趣话题来，比如什么子孙线程关系，父子线程关系，线程同步异步之类的研究话题来，而我今天所说的，是关于父子线程的一些有趣现象。

 

首先提出一个问题，“在多线程的应用程序中，当父线程结束之后，子线程会不会退出呢？”，本文将围绕这个问题，深入分析windows中父子线程的生命周期及他们之间的关系。

 

我们知道，不管你使用的是何种编程语言，但当我们在windows下编程，且使用了平台相关性的库的时候，不管我们使用什么函数来创建线程，最终的结果是，我们的代码中都会调用CreateThread来创建线程，当然，这个工作是由你所使用的库封装完成的，你可以不用关心它是如何工作的。而在线程的使命完成之后，必须结束的时候，我们的代码中又会调用ExitThread或是TeriminateThread来终止线程运行，其中，前一个函数一般用来终止自己，后一个函数可以终止任何线程，大多被用来终止其它线程。

 

在《Windows 核心编程》中告诉我们，一般情况下，尽量让线程自己返回而不要使用ExitThread或是TeriminateThread来强制终止线程，也不要让包含线程的进程在线程结束前就终止的方式来结束线程。为啥呢？

 

一般情况下，对于线程函数的正常返回，这才是最好的处理方式，线程函数正常返回，会处理下面4件事情：

1.线程函数中创建的所有C++对象都通过其析构函数被正常析构。

2.操作系统正确释放线程栈使用的内存。

3.操作系统把线程的退出代码设为线程函数的返回值。

4.系统减少线程内核对象的使用计数。

 

在线程终止的时候，会处理下面几件事情：

1.线程拥有的所有用户对象句柄会被释放。在Windows中，大多对象都是包含了“创建这些对象的线程”的进程拥有。但一个线程有2个用户对象：窗口和钩子。一个线程终止时，系统会自动销毁由线程创建或安装的任何窗口，并卸载由线程创建或安装的任何钩子。其他对象只有在拥有线程的进程终止的时候才会被销毁。

2.线程的退出代码从STILL_ACTIVE变成传给ExitThread或TerminateThread的代码

3.线程内核对象的状态变为触发状态。

4.如果线程是进程的最后一个活动进程，系统认为进程也终止了。

5.线程内核对象的使用计数减为1.

所以说，为了回收各种线程占用的资源，让线程函数正常返回才是最好的解决方案。

 

下面解释父子线程。对于父子线程，有两种情况：

第一种是父线程是进程的主线程，子线程由主线程创建；

第二种情况是父线程为进程主线程创建的一个子线程，而这个子线程又创建了一个孙线程，这种情况大多被称为子孙线程。

 

对于我们前面提出的问题，我们先看第二种情况，假设主线程为A，创建了线程B，然后B又创建了线程C，现在，如果线程B终止了，那么线程C会不会也终止呢？先来看看CreateThread的原型：

HANDLE WINAPI CreateThread(

  __in          LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,

  __in          SIZE_T dwStackSize,

  __in          LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,

  __in          LPVOID lpParameter,

  __in          DWORD dwCreationFlags,

  __out         LPDWORD lpThreadId

);

这里，我们关心的是前两个参数，lpThreadAttributes表示的是线程内核对象的默认安全属性，一般传入NULL，表示具有系统默认的安全属性，如果想要使子线程继承这个线程的对象句柄，必须指定这个结构。对于具体如何指定在这里不在细谈，我们想要知道的是C线程如果继承了B线程的对象句柄，那么B线程结束，C线程是否也会结束？我们由操作系统对内核对象的管理得知，如果C线程继承了B线程的对象句柄，那么这个对象引用计数会增加，而当B线程终止的时候，这个计数会递减，但是要注意，这里并不是清零，而是递减，操作系统对于资源的回收是看内核对象引用计数的，如果不为零，则不会回收，所以，即使C线程继承了B线程的对象句柄，那么B线程结束，C线程还是存活的。

 

再看第二个参数dwStackSize，它表示的是指定线程栈使用的地址空间大小，当我们注意到，这个地址空间的分配不是在父线程之上，而是在系统物理存储之上的时候，我们已经明白，这个空间是和父线程无关系的。

 

由上面两条可得，由于我们创建的C线程没有使用B线程的任何资源，也就是说，B线程创建的C线程，在创建之后，这两者就是相互独立的，所以这种情况下，如果B线程终止，那么C线程在线程函数没有返回的时候，是不会结束的。

 

下面再来讨论第一种情况：父线程是进程的主线程，子线程由主线程创建。这种情况比较复杂。据《深入解析Windows 操作系统》所述，Windows本身在系统级上根本就没有进程的概念，察看这部分源代码会发现，CreateProcess实际上调用的就是CreateThread。这说明主线程即可以概念上的进程了。至于地址空间，仅仅是一个数据结构所决定的，还是与我们所了解的进程概念无关。而《Windows 核心编程》又云，当主线程的进入点函数（WinMain、wWinMain、main或wmain）返回时，它将返回给C/C++运行期启动代码，它能正确地清除该进程使用的所有的C运行期资源。当C运行期资源被 释放之后，C运行期启动代码就显式调用ExitProcess，并将进入点函数返回的值传递给它。这解释了为什么只需要主线程的进入点函数返回，就能够终止整个进程的运行。请注意，进程中运行的任何其他线程都随着进程而一起终止运行。

 

MSDN文档中声明，进程要等到所有线程终止运行之后才终止运行。就操作系统而言，这种说法是对的。但是，C/C++运行期对应用程序采用了不同的规则，通过调用 ExitProcess，使得C/C++运行期启动代码能够确保主线程从它的进入点函数返回时，进程便终止运行，而不管进程中是否还有其他线程在运行。不过，如果在进入点函数中调用ExitThread，而不是调用ExitProcess或者仅仅是返回，那么应用程序的主线程将停止运行，但是，如果进程中至少有一个线程还在运行，该进程将不会终止运行。

 

还有一种特殊的情况，如果子进程内发生死锁，那么这个子进程就无法退出，也会导致整个进程都无法退出。这种就是为什么有时候我们的程序已经退出（至少界面已经关闭），但任务管理器中却还有这个应用程序的进程存在的原因。

搞清楚了问题的答案，终于可以松口气了，小问题，大学问，值得探讨！

参考资料：MSDN《深入解析Windows 操作系统》《Windows 核心编程》

http://blog.csdn.net/blpluto/article/details/5953206