VC多线程编程【2】

五、MFC对多线程编程的支持

　　MFC中有两类线程，分别称之为工作者线程和用户界面线程。二者的主要区别在于工作者线程没有消息循环，而用户界面线程有自己的消息队列和消息循环。

　 　工作者线程没有消息机制，通常用来执行后台计算和维护任务，如冗长的计算过程，打印机的后台打印等。用户界面线程一般用于处理独立于其他线程执行之外的 用户输入，响应用户及系统所产生的事件和消息等。但对于Win32的API编程而言，这两种线程是没有区别的，它们都只需线程的启动地址即可启动线程来执 行任务。

　　在MFC中，一般用全局函数AfxBeginThread()来创建并初始化一个线程的运行，该函数有两种重载形式，分别用于创建工作者线程和用户界面线程。两种重载函数原型和参数分别说明如下：    

1、CWinThread* AfxBeginThread(AFX_THREADPROC        pfnThreadProc, 
                          　  LPVOID                pParam, 
                            　int                   nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL, 
                        　    UINT                  nStackSize=0, 
                        　    DWORD                 dwCreateFlags=0, 
                        　    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

　　PfnThreadProc:指向工作者线程的执行函数的指针，线程函数原型必须声明如下：

UINT ExecutingFunction(LPVOID pParam);

　　请注意，ExecutingFunction()应返回一个UINT类型的值，用以指明该函数结束的原因。一般情况下，返回0表明执行成功。

　　● pParam：传递给线程函数的一个32位参数，执行函数将用某种方式解释该值。它可以是数值，或是指向一个结构的指针，甚至可以被忽略； 
　　● nPriority：线程的优先级。如果为0，则线程与其父线程具有相同的优先级； 
　　● nStackSize:线程为自己分配堆栈的大小，其单位为字节。如果nStackSize被设为0，则线程的堆栈被设置成与父线程堆栈相同大小； 
　　● dwCreateFlags：如果为0，则线程在创建后立刻开始执行。如果为CREATE_SUSPEND，则线程在创建后立刻被挂起； 
　　● lpSecurityAttrs：线程的安全属性指针，一般为NULL；  

2、CWinThread* AfxBeginThread(CRuntimeClass*        pThreadClass, 
                    　　　　　 int                   nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL, 
                            　UINT                  nStackSize=0, 
                      　      DWORD                 dwCreateFlags=0, 
                      　      LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

　 　pThreadClass 是指向 CWinThread 的一个导出类的运行时类对象的指针，该导出类定义了被创建的用户界面线程的启动、退出等；其它参数的意义同形式1。使用函数的这个原型生成的线程也有消息 机制，在以后的例子中我们将发现同主线程的机制几乎一样。  

　　下面我们对CWinThread类的数据成员及常用函数进行简要说明。  
　　● m_hThread：当前线程的句柄； 
　　● m_nThreadID:当前线程的ID； 
　　● m_pMainWnd：指向应用程序主窗口的指针  

BOOL CWinThread::CreateThread(DWORD                 dwCreateFlags=0, 
                              UINT                  nStackSize=0, 
                              LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL);

　　该函数中的dwCreateFlags、nStackSize、lpSecurityAttrs参数和API函数CreateThread中的对应参数有相同含义，该函数执行成功，返回非0值，否则返回0。

　　一般情况下，调用AfxBeginThread()来一次性地创建并启动一个线程，但是也可以通过两步法来创建线程：首先创建CWinThread类的一个对象，然后调用该对象的成员函数CreateThread()来启动该线程。    

virtual BOOL CWinThread::InitInstance();

　　重载该函数以控制用户界面线程实例的初始化。初始化成功则返回非0值，否则返回0。用户界面线程经常重载该函数，工作者线程一般不使用InitInstance()。

virtual int CWinThread::ExitInstance();

　　在线程终结前重载该函数进行一些必要的清理工作。该函数返回线程的退出码，0表示执行成功，非0值用来标识各种错误。同InitInstance()成员函数一样，该函数也只适用于用户界面线程。

六、MFC多线程编程实例

　 　在Visual C++ 6.0编程环境中，我们既可以编写C风格的32位Win32应用程序，也可以利用MFC类库编写C++风格的应用程序，二者各有其优缺点。基于Win32 的应用程序执行代码小巧，运行效率高，但要求程序员编写的代码较多，且需要管理系统提供给程序的所有资源；而基于MFC类库的应用程序可以快速建立起应用 程序，类库为程序员提供了大量的封装类，而且Developer Studio为程序员提供了一些工具来管理用户源程序，其缺点是类库代码很庞大。由于使用类库所带来的快速、简捷和功能强大等优越性，因此除非有特殊的需 要，否则Visual C++推荐使用MFC类库进行程序开发。

　　我们知道，MFC中的线程分为两种：用户界面线程和工作者线程。我们将分别举例说明。

　　用 MFC 类库编程实现工作者线程

例程5 MultiThread5

　　为了与Win32 API对照，我们使用MFC 类库编程实现例程3 MultiThread3。  

　　1. 建立一个基于对话框的工程MultiThread5，在对话框IDD_MULTITHREAD5_DIALOG中加入一个编辑框IDC_MILLISECOND，一个按钮IDC_START，标题为“开始” ，一个进度条IDC_PROGRESS1； 

　　2. 打开ClassWizard，为编辑框IDC_MILLISECOND添加int型变量m_nMilliSecond，为进度条IDC_PROGRESS1添加CProgressCtrl型变量m_ctrlProgress； 

　　3. 在MultiThread5Dlg.h文件中添加一个结构的定义：

struct threadInfo
...{
    UINT nMilliSecond;
    CProgressCtrl* pctrlProgress;
};

　　线程函数的声明：

UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam);

　　注意，二者应在类CMultiThread5Dlg的外部。  

　　在类CMultiThread5Dlg内部添加protected型变量：   

CWinThread* pThread;

　　4. 在MultiThread5Dlg.cpp文件中进行如下操作：定义公共变量：

threadInfo Info;

　　双击按钮IDC_START，添加相应消息处理函数：   

void CMultiThread5Dlg::OnStart()
...{
    // TODO: Add your control notification handler code here
    UpdateData(TRUE);
    Info.nMilliSecond=m_nMilliSecond;
    Info.pctrlProgress=&m_ctrlProgress;
    pThread=AfxBeginThread(ThreadFunc, &Info); 
}

　　在函数BOOL CMultiThread3Dlg::OnInitDialog()中添加语句：

...{ 
    ……
    // TODO: Add extra initialization here 
    m_ctrlProgress.SetRange(0,99); 
    m_nMilliSecond=10; 
    UpdateData(FALSE); 
    return TRUE;  // return TRUE  unless you set the focus to a control 
}

　　添加线程处理函数：

UINT ThreadFunc(LPVOID lpParam)
...{
    threadInfo* pInfo=(threadInfo*)lpParam;
    for(int i=0;i<100;i++)
    ...{
        int nTemp=pInfo->nMilliSecond;
        pInfo->pctrlProgress->SetPos(i);
        Sleep(nTemp);
    }
    return 0;
}

用 MFC 类库编程实现用户界面线程

　　创建用户界面线程的步骤：

　　1. 使用ClassWizard创建类CWinThread的派生类（以CUIThread类为例）

class CUIThread : public CWinThread
...{
    DECLARE_DYNCREATE(CUIThread)
protected:
    CUIThread();           // protected constructor used by dynamic creation
    // Attributes
public:
    // Operations
public:
    // Overrides
    // ClassWizard generated virtual function overrides
    //{{AFX_VIRTUAL(CUIThread)
public:
    virtual BOOL InitInstance();
    virtual int ExitInstance();
    //}}AFX_VIRTUAL
    // Implementation
protected:
    virtual ~CUIThread();
    // Generated message map functions
    //{{AFX_MSG(CUIThread)
    // NOTE - the ClassWizard will add and remove member functions here.
    //}}AFX_MSG
    DECLARE_MESSAGE_MAP()
};

　　2. 重载函数InitInstance()和ExitInstance()。

BOOL CUIThread::InitInstance()
...{
    CFrameWnd* wnd=new CFrameWnd;
    wnd->Create(NULL,"UI Thread Window");
    wnd->ShowWindow(SW_SHOW);
    wnd->UpdateWindow();
    m_pMainWnd=wnd;
    return TRUE;
}

　　创建新的用户界面线程

void CUIThreadDlg::OnButton1()
...{
    CUIThread* pThread=new CUIThread();
    pThread->CreateThread();
}

　　请注意以下两点：

　　A、在UIThreadDlg.cpp的开头加入语句：

#include "UIThread.h"

　　B、把UIThread.h中类CUIThread()的构造函数的特性由 protected 改为 public。

　 　用户界面线程的执行次序与应用程序主线程相同，首先调用用户界面线程类的InitInstance()函数，如果返回TRUE，继续调用线程的Run ()函数，该函数的作用是运行一个标准的消息循环，并且当收到WM_QUIT消息后中断，在消息循环过程中，Run()函数检测到线程空闲时（没有消 息），也将调用OnIdle()函数，最后Run()函数返回，MFC调用ExitInstance()函数清理资源。

　　你可以创 建一个没有界面而有消息循环的线程，例如：你可以从CWinThread派生一个新类，在InitInstance函数中完成某项任务并返回FALSE， 这表示仅执行InitInstance函数中的任务而不执行消息循环，你可以通过这种方法，完成一个工作者线程的功能。   

例程6 MultiThread6

　　1. 建立一个基于对话框的工程MultiThread6，在对话框IDD_MULTITHREAD6_DIALOG中加入一个按钮IDC_UI_THREAD，标题为“用户界面线程” 

　　2. 右击工程并选中“New Class…”为工程添加基类为CWinThread派生线程类CUIThread。 

　　3. 给工程添加新对话框IDD_UITHREADDLG，标题为“线程对话框”。 

　　4. 为对话框IDD_UITHREADDLG创建一个基于CDialog的类CUIThreadDlg。使用ClassWizard为CUIThreadDlg类添加WM_LBUTTONDOWN消息的处理函数OnLButtonDown，如下：

void CUIThreadDlg::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)
...{
    AfxMessageBox("You Clicked The Left Button!");
    CDialog::OnLButtonDown(nFlags, point);
}

　　5. 在UIThread.h中添加 #include "UIThreadDlg.h"

　　并在CUIThread类中添加protected变量CUIThread m_dlg：

class CUIThread : public CWinThread
...{
    DECLARE_DYNCREATE(CUIThread)
protected:
    CUIThread();           // protected constructor used by dynamic creation
    // Attributes
public:
    // Operations
public:
    // Overrides
    // ClassWizard generated virtual function overrides
    //{{AFX_VIRTUAL(CUIThread)
public:
    virtual BOOL InitInstance();
    virtual int ExitInstance();
    //}}AFX_VIRTUAL
    // Implementation
protected:
    CUIThreadDlg m_dlg;
    virtual ~CUIThread();
    // Generated message map functions
    //{{AFX_MSG(CUIThread)
    // NOTE - the ClassWizard will add and remove member functions here.
    //}}AFX_MSG
    DECLARE_MESSAGE_MAP()
};

6. 分别重载InitInstance()函数和ExitInstance()函数：

BOOL CUIThread::InitInstance()
...{
    m_dlg.Create(IDD_UITHREADDLG);
    m_dlg.ShowWindow(SW_SHOW);
    m_pMainWnd=&m_dlg;
    return TRUE;
}
int CUIThread::ExitInstance()
...{
    m_dlg.DestroyWindow();
    return CWinThread::ExitInstance();
}

7. 双击按钮IDC_UI_THREAD，添加消息响应函数：

void CMultiThread6Dlg::OnUiThread()
...{
    CWinThread *pThread=AfxBeginThread(RUNTIME_CLASS(CUIThread));
}

　　并在MultiThread6Dlg.cpp的开头添加：

#include "UIThread.h"

　　好了，编译并运行程序吧。每单击一次“用户界面线程”按钮，都会弹出一个线程对话框，在任何一个线程对话框内按下鼠标左键，都会弹出一个消息框。

七、线程间通讯

　　一般而言,应用程序中的一个次要线程总是为主线程执行特定的任务,这样,主线程和次要线程间必定有一个信息传递的渠道,也就是主线程和次要线程间要进行通信。这种线程间的通信不但是难以避免的，而且在多线程编程中也是复杂和频繁的，下面将进行说明。  

　　1、使用全局变量进行通信  

　 　由于属于同一个进程的各个线程共享操作系统分配该进程的资源，故解决线程间通信最简单的一种方法是使用全局变量。对于标准类型的全局变量，我们建议使用 volatile 修饰符，它告诉编译器无需对该变量作任何的优化，即无需将它放到一个寄存器中，并且该值可被外部改变。如果线程间所需传递的信息较复杂，我们可以定义一个 结构，通过传递指向该结构的指针进行传递信息。  　 

　　2、使用自定义消息  

　　我们可以在一个线程的执行 函数中向另一个线程发送自定义的消息来达到通信的目的。一个线程向另外一个线程发送消息是通过操作系统实现的。利用Windows操作系统的消息驱动机 制，当一个线程发出一条消息时，操作系统首先接收到该消息，然后把该消息转发给目标线程，接收消息的线程必须已经建立了消息循环。   

例程7 MultiThread7

　 　该例程演示了如何使用自定义消息进行线程间通信。首先，主线程向CCalculateThread线程发送消息WM_CALCULATE， CCalculateThread线程收到消息后进行计算，再向主线程发送WM_DISPLAY消息，主线程收到该消息后显示计算结果。  

　 　1. 建立一个基于对话框的工程MultiThread7，在对话框IDD_MULTITHREAD7_DIALOG中加入三个单选按钮IDC_RADIO1， IDC_RADIO2，IDC_RADIO3，标题分别为1+2+3+4+......+10，1+2+3+4+......+50，1+2+3+4 +......+100。加入按钮IDC_SUM，标题为“求和”。加入标签框IDC_STATUS，属性选中“边框”； 

　　2. 在MultiThread7Dlg.h中定义如下变量：

protected:
    int nAddend;

　　代表加数的大小。  

　　分别双击三个单选按钮，添加消息响应函数：

void CMultiThread7Dlg::OnRadio1()
...{
    nAddend=10;
}

void CMultiThread7Dlg::OnRadio2()
...{
    nAddend=50;
}

void CMultiThread7Dlg::OnRadio3() 
...{
    nAddend=100;
}

　　并在OnInitDialog函数中完成相应的初始化工作：

BOOL CMultiThread7Dlg::OnInitDialog()
...{
    ……
    ((CButton*)GetDlgItem(IDC_RADIO1))->SetCheck(TRUE);
    nAddend=10;
    ……
}

　　在MultiThread7Dlg.h中添加：

#include "CalculateThread.h"
#define WM_DISPLAY WM_USER+2
class CMultiThread7Dlg : public CDialog
...{
    // Construction
public:
    CMultiThread7Dlg(CWnd* pParent = NULL); // standard constructor
    CCalculateThread* m_pCalculateThread;
    ……
protected:
    int nAddend;
    LRESULT OnDisplay(WPARAM wParam,LPARAM lParam);
    ……
}

　　在MultiThread7Dlg.cpp中添加：

BEGIN_MESSAGE_MAP(CMultiThread7Dlg, CDialog)
    ……
    ON_MESSAGE(WM_DISPLAY,OnDisplay)
END_MESSAGE_MAP()
LRESULT CMultiThread7Dlg::OnDisplay(WPARAM wParam,LPARAM lParam)
...{
    int nTemp=(int)wParam;
    SetDlgItemInt(IDC_STATUS,nTemp,FALSE);
    return 0;
}

　　以上代码使得主线程类CMultiThread7Dlg可以处理WM_DISPLAY消息，即在IDC_STATUS标签框中显示计算结果。

　　3. 双击按钮IDC_SUM，添加消息响应函数：

void CMultiThread7Dlg::OnSum()
...{
    m_pCalculateThread=(CCalculateThread*)AfxBeginThread(RUNTIME_CLASS(CCalculateThread));
    Sleep(500);
    m_pCalculateThread->PostThreadMessage(WM_CALCULATE,nAddend,NULL);
}

　　OnSum()函数的作用是建立CalculateThread线程，延时给该线程发送WM_CALCULATE消息。

　　4. 右击工程并选中“New Class…”为工程添加基类为 CWinThread 派生线程类 CCalculateThread。

　　在文件CalculateThread.h 中添加

#define WM_CALCULATE WM_USER+1
class CCalculateThread : public CWinThread
...{
    ……
protected:
    afx_msg LONG OnCalculate(UINT wParam,LONG lParam);
    ……
}

 
　　在文件CalculateThread.cpp中添加

LONG CCalculateThread::OnCalculate(UINT wParam,LONG lParam)
...{
    int nTmpt=0;
    for(int i=0;i<=(int)wParam;i++)
    ...{
        nTmpt=nTmpt+i;
    }
    Sleep(500);
    ::PostMessage((HWND)(GetMainWnd()->GetSafeHwnd()),WM_DISPLAY,nTmpt,NULL);
    return 0;
}
BEGIN_MESSAGE_MAP(CCalculateThread, CWinThread)
    //{{AFX_MSG_MAP(CCalculateThread)
    // NOTE - the ClassWizard will add and remove mapping macros here.
    //}}AFX_MSG_MAP
    ON_THREAD_MESSAGE(WM_CALCULATE,OnCalculate)
    //和主线程对比，注意它们的区别
END_MESSAGE_MAP()

　　在CalculateThread.cpp文件的开头添加一条：

#include "MultiThread7Dlg.h"

　 　以上代码为　CCalculateThread　类添加了 WM_CALCULATE 消息，消息的响应函数是 OnCalculate，其功能是根据参数 wParam 的值，进行累加，累加结果在临时变量nTmpt中，延时0.5秒，向主线程发送WM_DISPLAY消息进行显示，nTmpt作为参数传递。 
　　编译并运行该例程,体会如何在线程间传递消息。