полезные и мощные программы по-прежнему строятся на основе одного первично го потока, принадлежащего процессу
Ваша первая функция потока
Каждый поток начинает выполнение с некоей входной функции. В первичном пото ке таковой является main, wmain, WinMain или wWinMain. Если Вы хотите создать вто ричный поток, в нем тоже должна быть входная функция, которая выглядит пример но так
DWORD WINAPI ThreadFunc(PVOID pvPararn)
{
DWORD rtwResult = 0;
return(dwResult);
}
Функция потока может выполнять любые задачи. Рано или поздно она закончит свою работу и вернет управление. В этот момент Ваш поток остановится, память, от веденная под его стек, будет освобождена, а счетчик пользователей его объекта ядра "поток" уменьшится на 1. Когда счетчик обнулится, этот объект ядра будет разрушен Но, как и объект ядра "процесс", он может жить гораздо дольше, чем сопоставленный с ним поток.
А теперь поговорим о самых важных вещах, касающихся функций потоков
В отличие от входной функции первичного потока, у которой должно быть одно из четырех имен: main, wmain, WinMain или wWinMain, — функцию пото ка можно назвать как угодно. Однако, если в программе несколько функций потоков, Вы должны присвоить им разные имена, иначе компилятор или компоновщик решит, что Вы создаете несколько реализаций единственной функции.
Поскольку входным функциям первичного потока передаются строковые пара метры, они существуют в ANSI- и Unicode-версиях: main - wmain и WinMain —
wWinA4ain. Но функциям потоков передается единственный параметр, смысл которого определяется Вами, а не операционной системой Поэтому здесь нет проблем с ANSI/Unicode
Функция потока должна возвращать значение, которое будет использоваться как код завершения потока. Здесь полная аналогия с библиотекой С/С++: код завершения первичного потока становится кодом завершения процесса.
Функции потоков (да и все Ваши функции) должны по мере возможности об ходиться своими параметрами и локальными переменными. Так как к стати ческой или глобальной переменной могут одновременно обратиться несколь ко потоков, есть риск повредить ее содержимое. Однако параметры и локаль ные переменные создаются в стеке потока, поэтому они в гораздо меньшей степени подвержены влиянию другого потока.
Вот Вы и узнали, как должна быть реализована функция потока Теперь рассмот рим, как заставить операционную систему создать поток, который выполнит эту фун кцию.
Функция CreateThread
Мы уже говорили, как при вызове функции CreateProcess появляется на свет первич ный поток процесса. Если Вы хотите создать дополнительные потоки, нужно вызывать из первичного потока функцию CreateThread:
HANDlF CreateThread( PSECURITY_ATTRIBUTES psa, DWORD cbStack,
PTHREAD_START_ROUTINE pfnStartAddr, PVOID pvParam, DWORD tdwCreate, PDWORD pdwThreadID);
При каждом вызове этой функции система создает объект ядра "поток» Это не сам поток, а компактная структура данных, которая используется операционной систе мой для управления потоком и хранит счатистическую информацию о потоке. Так что объект ядра "поток" — полный аналог объекта ядра "процесс".
Система выделяет память под стек потока из адресного пространства процесса. Новый поток выполняется в контексте того же процесса, что и родительский поток. Поэтому он получает доступ ко всем описателям объектов ядра, всей памяти и стекам всех потоков в процессе. За счет этого потоки в рамках одного процесса могут легко взаимодействовшьдруг с другом.
NOTE:
CreateTbread - это Windows-функция, создающая поток. Но никогда не вы зывайте ее, если Вы пишете код на С/С++ Вместо нее Вы должны использо вать функцию beginthreadex из библиотеки Visual С++. (Если Вы работаете с другим компилятором, он должен поддерживать свой эквивалент функции CreateThread.) Что именно делает _beginthreadex и почему это так важно, я объясню потом.
О'кэй, общее представление о функции CreateThread Вы получили. Давайте рас смотрим все ее параметры.
Параметр psa
Параметр psa является указателем на структуру SECURITY_ATTRIBUTES Если Вы хо тите, чтобы объектуядра "поток" были присвоены атрибуты защиты по умолчанию (что чаще всего и бывает), передайте в этом параметре NULL A чтобы дочерние про цессы смогли наследовать описатель этого объекта, определите структуру SECURI TY_ATTRIBUTES и инициализируйте ее элемент hlnherttHandle значением TRUE (см. главу 3)
Параметр cbStack
Этот параметр определяет, какую часть адресного пространства поток сможет исполь зовать под свой стек. Каждому потоку выделяется отдельный стек Функция Create Process, запуская приложение, вызывает CreateThread, и та инициализирует первич ный поток процесса При этом CreateProcess заносит в параметр cbStack значение, хранящееся в самом исполняемом файле Управлять этим значением позволяет ключ /STACK компоновщика:
/STACK.[reserve] [,commit]
Аргумент reserve определяет объем адресного пространства, который система должна зарезервировать под стек потока (по умолчанию — 1 Мб). Аргумент commit задает объем физической памяти, который изначально передается области, зарезер вированной под стек
(по умолчанию — 1 страница). По мере исполнения кода в по токе Вам, весьма вероятно, понадобится отвести под стек больше одной страницы памяти. При переполнении стека возникнет исключение (О стеке потока и исключе ниях, связанных с его переполнением, см. главу 16, а об общих принципах обработ ки исключений — главу 23.) Перехватив это исключение, система передаст зарезер вированному пространству еще одну страницу (или столько, сколько указано в аргу менте commit) Такой механизм позволяет динамически увеличивать размер стека лишь по необходимости.
Если Вы, обращаясь к CreateThread, передаете в параметре cbStack ненулевое зна чение, функция резервирует всю указанную Вами память. Ее объем определяется либо значением параметра cbStack, либо значением, заданным в ключе /STACK компонов щика (выбирается большее из них). Но передается стеку лишь тот объем памяти, ко торый соответствует значению в cbStack Если же Вы передаете в параметре cbStack нулевое значение, CreateThread создает стск для нового потока, используя информа цию, встроенную компоновщиком в ЕХЕ-файл
Значение аргумента reserve устанавливает верхний предел для стека, и это огра ничение позволяет прекращать деятельность функций с бесконечной рекурсией. До пустим, Вы пишете функцию, которая рекурсивно вызывает сама себя Предположим также, что в функции есть "жучок», приводящий к бесконечной рекурсии. Всякий раз, когда функция вызывает сама себя, в стске создается новый стековый фрейм. Если бы система не позволяла ограничивать максимальный размер стека, рекурсивная функ ция так и вызывала бы сама себя до бесконечности, а стек поглотил бы все адресное пространство процесса. Задавая же определенный предел, Вы, во-первых, предотвра щаете разрастание стека до гигантских объемов и, во-вторых, гораздо быстрее узна ете о наличии ошибки в своей программе. (Программа-пример Summation в главе 16 продемонстрирует, как перехватывать и обрабатывать переполнение стека в прило жениях )
Параметры pfnStartAddr и pvParam
Параметр pfnStartAddr определяет адрес функции потока, с которой должен будет начять работу создаваемый поток, а параметр pvParam идентичен параметру рvРаrат функции потока. CreateTbread лишь передает этот параметр по эстафете той функ ции, с которой начинается выполнение создаваемого потока. Таким образом, данный параметр позволяет передавать функции потока какое-либо инициализирующее зна чение. Оно может быть или просто числовым значением, или указателем на структу ру данных с дополнительной информацией.
Вполне допустимо и даже полезно создавать несколько потоков, у которых в ка честве входной точки используется адрес одной и той же функции. Например, мож но реализовать Web-сервер, который обрабатывает каждый клиентский запрос в от дельном потоке. При создании каждому потоку передается свое значение рvParam.
Учтите, что Windows — операционная система с вытесняющей многозадачностью, а следовательно, новый поток и поток, вызвавший CreateThread, могут выполняться одновременно В связи с этим возможны проблемы Остерегайтесь, например, такого кода.
DWORD WINAPI FirstThread(PVOID pvParam)
{
// инициализируем переменную, которая содержится в стеке
int x = 0;
DWORD dwThreadID;
// создаем новый поток
HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, SecondThread, (PVOID) &x, 0, &dwThreadId);
//мы больше не слылаемся на новый поток,
//поэтому закрываем свой описатель этого потока
CloseHandle(hThread);
//Наш поток закончил работу.
//ОШИБКА, его стек будет разрушен, но SecondThread // может попытаться обратиться к нему return(0);
}
DWORD WINAPI SecondThread(PVOID pvParam) {
//здесь выполняется какая-то длительная обработка
//Пытаемся обратиться к переменной в стеке FirstThread,
//ПРИМЕЧАНИЕэто может привести к ошибке общей защиты
//нарушению доступа * ((int *) pvParam) = 5;
relurn(0);
}
Не исключено, что в приведенном коде FirstThread закончит свою работу до того, как SecondThread присвоит значение 5 переменной x из FirstThread. Если так и будет, SecondThread не узнает, что FirstThread больше не существует, и попытается изменить содержимое какого-то участка памяти с недействительным теперь адресом. Это не избежно вызовет нарушение доступа: стек первого потока уничтожен по завершении
FirstThread. Что же делать? Можно объявить x статической переменной, и компиля тор отведет память для хранения переменной x не в стеке, а в разделе данных прило жения (application's data section). Ho тогда функция станет нереентерабельной. Ина че говоря, в этом случае Вы не смогли бы создачь два потока, выполняющих одну и ту же функцию, так как оба потока совместно использовали бы статическую перемен ную Другое решение этой проблемы (и его более сложные варианты) базируется па методах синхронизации потоков, речь о которых поЙдет в главах 8, 9 и 10.
Параметр fdwCreate
Этот параметр определяет дополнительные флаги, управляющие созданием потока. Он принимает одно из двух значений. 0 (исполнение потока начинается немедлен но) или CREATE_SlJSPENDED. В последнем случае система создает поток, инициали зирует его и приостанавливает до последующих указаний.
Флаг CREATE_SUSPENDED позволяет программе изменить какие-либо свойства потока перед тем, как он начнет выполнять код Правда, необходимость в этом воз никает довольно редко Одно из применений этого флага демонстрирует програм мa - пример
JobLab из главы 5
Параметр pdwThreadlD
Последний параметр функции CreateTbread — это адрес переменной типа DWORD, в которой функция возвращает идентификатор, приписанный системой новому пото ку. (Идентификаторы процессов и но'юков рассматривались в главе 4.)