一．深入淺出Win32多線程程序設(shè)計之基本概念[轉(zhuǎn)]

引言

　　從單進程單線程到多進程多線程是操作系統(tǒng)發(fā)展的一種必然趨勢，當年的DOS系統(tǒng)屬于單任務(wù)操作系統(tǒng)，最優(yōu)秀的程序員也只能通過駐留內(nèi)存的方式實現(xiàn)所謂的"多任務(wù)"，而如今的Win32操作系統(tǒng)卻可以一邊聽音樂，一邊編程，一邊打印文檔。

　 　理解多線程及其同步、互斥等通信方式是理解現(xiàn)代操作系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)，當我們精通了Win32多線程程序設(shè)計后，理解和學(xué)習(xí)其它操作系統(tǒng)的多任務(wù)控制也非 常容易。許多程序員從來沒有學(xué)習(xí)過嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域著名的操作系統(tǒng)VxWorks，但是立馬就能在上面做開發(fā)，大概要歸功于平時在Win32多線程上下的功 夫。

　　因此，學(xué)習(xí)Win32多線程不僅對理解Win32本身有重要意義，而且對學(xué)習(xí)和領(lǐng)會其它操作系統(tǒng)也有觸類旁通的作用。

　　進程與線程

　　先闡述一下進程和線程的概念和區(qū)別，這是一個許多大學(xué)老師也講不清楚的問題。

　 　進程（Process）是具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位。程序只是一組指令的有序 集合，它本身沒有任何運行的含義，只是一個靜態(tài)實體。而進程則不同，它是程序在某個數(shù)據(jù)集上的執(zhí)行，是一個動態(tài)實體。它因創(chuàng)建而產(chǎn)生，因調(diào)度而運行，因等 待資源或事件而被處于等待狀態(tài)，因完成任務(wù)而被撤消，反映了一個程序在一定的數(shù)據(jù)集上運行的全部動態(tài)過程。

　　線程（Thread）是進程的一個實體，是CPU調(diào)度和分派的基本單位。線程不能夠獨立執(zhí)行，必須依存在應(yīng)用程序中，由應(yīng)用程序提供多個線程執(zhí)行控制。

　 　線程和進程的關(guān)系是：線程是屬于進程的，線程運行在進程空間內(nèi)，同一進程所產(chǎn)生的線程共享同一內(nèi)存空間，當進程退出時該進程所產(chǎn)生的線程都會被強制退出 并清除。線程可與屬于同一進程的其它線程共享進程所擁有的全部資源，但是其本身基本上不擁有系統(tǒng)資源，只擁有一點在運行中必不可少的信息(如程序計數(shù)器、 一組寄存器和棧)。

　　根據(jù)進程與線程的設(shè)置，操作系統(tǒng)大致分為如下類型：

　　（1）單進程、單線程，MS-DOS大致是這種操作系統(tǒng)；

　　（2）多進程、單線程，多數(shù)UNIX（及類UNIX的LINUX）是這種操作系統(tǒng)；

　　（3）多進程、多線程，Win32（Windows NT/2000/XP等）、Solaris 2.x和OS/2都是這種操作系統(tǒng)；

　　（4）單進程、多線程，VxWorks是這種操作系統(tǒng)。

　　在操作系統(tǒng)中引入線程帶來的主要好處是：

　　（1）在進程內(nèi)創(chuàng)建、終止線程比創(chuàng)建、終止進程要快；

　　（2）同一進程內(nèi)的線程間切換比進程間的切換要快，尤其是用戶級線程間的切換。另外，線程的出現(xiàn)還因為以下幾個原因：

　　（1）并發(fā)程序的并發(fā)執(zhí)行，在多處理環(huán)境下更為有效。一個并發(fā)程序可以建立一個進程,而這個并發(fā)程序中的若干并發(fā)程序段就可以分別建立若干線程,使這些線程在不同的處理機上執(zhí)行。

　　（2）每個進程具有獨立的地址空間，而該進程內(nèi)的所有線程共享該地址空間。這樣可以解決父子進程模型中，子進程必須復(fù)制父進程地址空間的問題。

　　（3）線程對解決客戶/服務(wù)器模型非常有效。

　　Win32進程

　　1、進程間通信（IPC）

　　Win32進程間通信的方式主要有：

　　（1）剪貼板(Clip Board)；

　　（2）動態(tài)數(shù)據(jù)交換(Dynamic Data Exchange)；

　　（3）部件對象模型(Component Object Model)；

　　（4）文件映射(File Mapping)；

　　（5）郵件槽(Mail Slots)；

　　（6）管道(Pipes)；

　　（7）Win32套接字(Socket)；

　　（8）遠程過程調(diào)用(Remote Procedure Call)；

　　（9）WM_COPYDATA消息(WM_COPYDATA Message)。

　　2、獲取進程信息

　　在WIN32中，可使用在PSAPI .DLL中提供的Process status Helper函數(shù)幫助我們獲取進程信息。

　　（1）EnumProcesses()函數(shù)可以獲取進程的ID，其原型為：

BOOL EnumProcesses(DWORD * lpidProcess, DWORD cb, DWORD*cbNeeded);

　　參數(shù)lpidProcess：一個足夠大的DWORD類型的數(shù)組，用于存放進程的ID值；

　　參數(shù)cb：存放進程ID值的數(shù)組的最大長度，是一個DWORD類型的數(shù)據(jù)；

　　參數(shù)cbNeeded：指向一個DWORD類型數(shù)據(jù)的指針，用于返回進程的數(shù)目；

　　函數(shù)返回值：如果調(diào)用成功，返回TRUE，同時將所有進程的ID值存放在lpidProcess參數(shù)所指向的數(shù)組中，進程個數(shù)存放在cbNeeded參數(shù)所指向的變量中；如果調(diào)用失敗，返回FALSE。

　　（2）GetModuleFileNameExA()函數(shù)可以實現(xiàn)通過進程句柄獲取進程文件名，其原型為：

DWORD GetModuleFileNameExA(HANDLE hProcess, HMODULE hModule,LPTSTR lpstrFileName, DWORD nsize);

　　參數(shù)hProcess：接受進程句柄的參數(shù)，是HANDLE類型的變量；

　　參數(shù)hModule：指針型參數(shù)，在本文的程序中取值為NULL；

　　參數(shù)lpstrFileName：LPTSTR類型的指針，用于接受主調(diào)函數(shù)傳遞來的用于存放進程名的字符數(shù)組指針；

　　參數(shù)nsize：lpstrFileName所指數(shù)組的長度；

　　函數(shù)返回值：如果調(diào)用成功，返回一個大于0的DWORD類型的數(shù)據(jù)，同時將hProcess所對應(yīng)的進程名存放在lpstrFileName參數(shù)所指向的數(shù)組中；加果調(diào)用失敗，則返回0。

　　通過下列代碼就可以遍歷系統(tǒng)中的進程，獲得進程列表：

//獲取當前進程總數(shù) EnumProcesses(process_ids, sizeof(process_ids), &num_processes); //遍歷進程 for (int i = 0; i < num_processes; i++) { 　//根據(jù)進程ID獲取句柄 　process[i] = OpenProcess(PROCESS_QUERY_INFORMATION | PROCESS_VM_READ, 0, 　process_ids[i]); 　//通過句柄獲取進程文件名 　if (GetModuleFileNameExA(process[i], NULL, File_name, sizeof(fileName))) 　　cout << fileName << endl; }

Win32線程

　　WIN32靠線程的優(yōu)先級（達到搶占式多任務(wù)的目的）及分配給線程的CPU時間來調(diào)度線程。WIN32本身的許多應(yīng)用程序也利用了多線程的特性，如任務(wù)管理器等。

　　本質(zhì)而言，一個處理器同一時刻只能執(zhí)行一個線程（"微觀串行"）。WIN32多任務(wù)機制使得CPU好像在同時處理多個任務(wù)一樣，實現(xiàn)了"宏觀并行"。其多線程調(diào)度的機制為：

　　（1）運行一個線程，直到被中斷或線程必須等待到某個資源可用；

　　（2）保存當前執(zhí)行線程的描述表(上下文)；

　　（3）裝入下一執(zhí)行線程的描述表(上下文)；

　　（4）若存在等待被執(zhí)行的線程，則重復(fù)上述過程。

　　WIN32下的線程可能具有不同的優(yōu)先級，優(yōu)先級的范圍為0～31，共32級，其中31表示最高優(yōu)先級，優(yōu)先級0為系統(tǒng)保留。它們可以分成兩類，即實時優(yōu)先級和可變優(yōu)先級：

　　（1）實時優(yōu)先級從16到31，是實時程序所用的高優(yōu)先級線程，如許多監(jiān)控類應(yīng)用程序；

　　（2）可變優(yōu)先級從1到15，絕大多數(shù)程序的優(yōu)先級都在這個范圍內(nèi)。。WIN32調(diào)度器為了優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)時間，在它們執(zhí)行過程中可動態(tài)調(diào)整它們的優(yōu)先級。

　　多線程確實給應(yīng)用開發(fā)帶來了許多好處，但并非任何情況下都要使用多線程，一定要根據(jù)應(yīng)用程序的具體情況來綜合考慮。一般來說，在以下情況下可以考慮使用多線程：

　　（1）應(yīng)用程序中的各任務(wù)相對獨立；

　　（2）某些任務(wù)耗時較多；

　　（3）各任務(wù)需要有不同的優(yōu)先級。

　　另外，對于一些實時系統(tǒng)應(yīng)用，應(yīng)考慮多線程。

　　Win32核心對象

　　WIN32核心對象包括進程、線程、文件、事件、信號量、互斥體和管道，核心對象可能有不只一個擁有者，甚至可以跨進程。有一組WIN32 API與核心對象息息相關(guān)：

　　（1）WaitForSingleObject，用于等待對象的"激活"，其函數(shù)原型為：

DWORD WaitForSingleObject( 　HANDLE hHandle, // 等待對象的句柄 　DWORD dwMilliseconds // 等待毫秒數(shù)，INFINITE表示無限等待 );

　 　可以作為WaitForSingleObject第一個參數(shù)的對象包括：Change notification、Console input、Event、Job、Memory resource notification、Mutex、Process、Semaphore、Thread和Waitable timer。

　　如果等 待的對象不可用，那么線程就會掛起，直到對象可用線程才會被喚醒。對不同的對象，WaitForSingleObject表現(xiàn)為不同的含義。例如，使用 WaitForSingleObject(hThread,…)可以判斷一個線程是否結(jié)束；使用WaitForSingleObject (hMutex,…)可以判斷是否能夠進入臨界區(qū)；而WaitForSingleObject (hProcess,… )則表現(xiàn)為等待一個進程的結(jié)束。

　　與WaitForSingleObject對應(yīng)還有一個WaitForMultipleObjects函數(shù)，可以用于等待多個對象，其原型為：

DWORD WaitForMultipleObjects(DWORD nCount,const HANDLE* pHandles,BOOL bWaitAll,DWORD dwMilliseconds);

　　（2）CloseHandle，用于關(guān)閉對象，其函數(shù)原型為：

BOOL CloseHandle(HANDLE hObject);

　　如果函數(shù)執(zhí)行成功，則返回TRUE；否則返回FALSE，我們可以通過GetLastError函數(shù)進一步可以獲得錯誤原因。

　　C運行時庫

　　在VC++6.0中，有兩種多線程編程方法：一是使用C運行時庫及WIN32 API函數(shù)，另一種方法是使用MFC，MFC對多線程開發(fā)有強大的支持。
標準C運行時庫是1970年問世的，當時還沒有多線程的概念。因此，C運行時庫早期的設(shè)計者們不可能考慮到讓其支持多線程應(yīng)用程序。
Visual C++提供了兩種版本的C運行時庫，-個版本供單線程應(yīng)用程序調(diào)用，另一個版本供多線程應(yīng)用程序調(diào)用。多線程運行時庫與單線程運行時庫有兩個重大差別：

　　（1）類似errno的全局變量，每個線程單獨設(shè)置一個；

　　這樣從每個線程中可以獲取正確的錯誤信息。

　　（2）多線程庫中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以同步機制加以保護。

　　這樣可以避免訪問時候的沖突。

　　Visual C++提供的多線程運行時庫又分為靜態(tài)鏈接庫和動態(tài)鏈接庫兩類，而每一類運行時庫又可再分為debug版和release版，因此Visual C++共提供了6個運行時庫。如下表：

C運行時庫	庫文件
Single thread(static link)	libc.lib
Debug single thread(static link)	Libcd.lib
MultiThread(static link)	libcmt.lib
Debug multiThread(static link)	libcmtd.lib
MultiThread(dynamic link)	msvert.lib
Debug multiThread(dynamic link)	msvertd.lib

　　如果不使用VC多線程C運行時庫來生成多線程程序，必須執(zhí)行下列操作：

　　（1）使用標準 C 庫（基于單線程）并且只允許可重入函數(shù)集進行庫調(diào)用；

　　（2）使用 Win32 API 線程管理函數(shù)，如 CreateThread；

　　（3）通過使用 Win32 服務(wù)（如信號量和 EnterCriticalSection 及 LeaveCriticalSection 函數(shù)），為不可重入的函數(shù)提供自己的同步。

　　如果使用標準 C 庫而調(diào)用VC運行時庫函數(shù)，則在程序的link階段會提示如下錯誤：

error LNK2001: unresolved external symbol __endthreadex error LNK2001: unresolved external symbol __beginthreadex

二．深入淺出Win32多線程程序設(shè)計之線程控制

WIN32線程控制主要實現(xiàn)線程的創(chuàng)建、終止、掛起和恢復(fù)等操作，這些操作都依賴于WIN32提供的一組API和具體編譯器的C運行時庫函數(shù)。

　　1.線程函數(shù)

　　在啟動一個線程之前，必須為線程編寫一個全局的線程函數(shù)，這個線程函數(shù)接受一個32位的LPVOID作為參數(shù)，返回一個UINT，線程函數(shù)的結(jié)構(gòu)為：

UINT ThreadFunction(LPVOID pParam) { 　//線程處理代碼 　return0; }

　　在線程處理代碼部分通常包括一個死循環(huán)，該循環(huán)中先等待某事情的發(fā)生，再處理相關(guān)的工作：

while(1) { 　WaitForSingleObject(…,…);//或WaitForMultipleObjects(…) 　//Do something }

　　一般來說，C++的類成員函數(shù)不能作為線程函數(shù)。這是因為在類中定義的成員函數(shù)，編譯器會給其加上this指針。請看下列程序：

#include "windows.h" #include <process.h> class ExampleTask { 　public: 　　void taskmain(LPVOID param); 　　void StartTask(); }; void ExampleTask::taskmain(LPVOID param) {} void ExampleTask::StartTask() { 　_beginthread(taskmain,0,NULL); } int main(int argc, char* argv[]) { 　ExampleTask realTimeTask; 　realTimeTask.StartTask(); 　return 0; }

　　程序編譯時出現(xiàn)如下錯誤：

error C2664: '_beginthread' : cannot convert parameter 1 from 'void (void *)' to 'void (__cdecl *)(void *)' None of the functions with this name in scope match the target type

　　再看下列程序：

#include "windows.h" #include <process.h> class ExampleTask { 　public: 　　void taskmain(LPVOID param); }; void ExampleTask::taskmain(LPVOID param) {} int main(int argc, char* argv[]) { 　ExampleTask realTimeTask; 　_beginthread(ExampleTask::taskmain,0,NULL); 　return 0; }

　　程序編譯時會出錯：

error C2664: '_beginthread' : cannot convert parameter 1 from 'void (void *)' to 'void (__cdecl *)(void *)' None of the functions with this name in scope match the target type

　　如果一定要以類成員函數(shù)作為線程函數(shù)，通常有如下解決方案：

　　（1）將該成員函數(shù)聲明為static類型，去掉this指針；

　　我們將上述二個程序改變?yōu)椋?br />

#include "windows.h" #include <process.h> class ExampleTask { 　public: 　　void static taskmain(LPVOID param); 　　void StartTask(); }; void ExampleTask::taskmain(LPVOID param) {} void ExampleTask::StartTask() { 　_beginthread(taskmain,0,NULL); } int main(int argc, char* argv[]) { 　ExampleTask realTimeTask; 　realTimeTask.StartTask(); 　return 0; } 和 #include "windows.h" #include <process.h> class ExampleTask { 　public: 　　void static taskmain(LPVOID param); }; void ExampleTask::taskmain(LPVOID param) {} int main(int argc, char* argv[]) { 　_beginthread(ExampleTask::taskmain,0,NULL); 　return 0; }

　　均編譯通過。

　　將成員函數(shù)聲明為靜態(tài)雖然可以解決作為線程函數(shù)的問題，但是它帶來了新的問題，那就是static成員函數(shù)只能訪問static成員。解決此問題的一種途徑是可以在調(diào)用類靜態(tài)成員函數(shù)（線程函數(shù)）時將this指針作為參數(shù)傳入，并在改線程函數(shù)中用強制類型轉(zhuǎn)換將this轉(zhuǎn)換成指向該類的指針，通過該指針訪問非靜態(tài)成員。

　　（2）不定義類成員函數(shù)為線程函數(shù)，而將線程函數(shù)定義為類的友元函數(shù)。這樣，線程函數(shù)也可以有類成員函數(shù)同等的權(quán)限；

　　我們將程序修改為：

#include "windows.h" #include <process.h> class ExampleTask { 　public: 　　friend void taskmain(LPVOID param); 　　void StartTask(); }; void taskmain(LPVOID param) { 　ExampleTask * pTaskMain = (ExampleTask *) param; 　//通過pTaskMain指針引用 } void ExampleTask::StartTask() { 　_beginthread(taskmain,0,this); } int main(int argc, char* argv[]) { 　ExampleTask realTimeTask; 　realTimeTask.StartTask(); 　return 0; }

　　（3）可以對非靜態(tài)成員函數(shù)實現(xiàn)回調(diào)，并訪問非靜態(tài)成員，此法涉及到一些高級技巧，在此不再詳述。
2.創(chuàng)建線程

　　進程的主線程由操作系統(tǒng)自動生成，Win32提供了CreateThread API來完成用戶線程的創(chuàng)建，該API的原型為：

HANDLE CreateThread( 　LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,//Pointer to a SECURITY_ATTRIBUTES structure 　SIZE_T dwStackSize, //Initial size of the stack, in bytes. 　LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, 　LPVOID lpParameter, //Pointer to a variable to be passed to the thread 　DWORD dwCreationFlags, //Flags that control the creation of the thread 　LPDWORD lpThreadId //Pointer to a variable that receives the thread identifier );

　　如果使用C/C++語言編寫多線程應(yīng)用程序，一定不能使用操作系統(tǒng)提供的CreateThread API，而應(yīng)該使用C/C++運行時庫中的_beginthread（或_beginthreadex），其函數(shù)原型為：

uintptr_t _beginthread( 　void( __cdecl *start_address )( void * ), //Start address of routine that begins execution of new thread 　unsigned stack_size, //Stack size for new thread or 0. 　void *arglist //Argument list to be passed to new thread or NULL ); uintptr_t _beginthreadex( 　void *security,//Pointer to a SECURITY_ATTRIBUTES structure 　unsigned stack_size, 　unsigned ( __stdcall *start_address )( void * ), 　void *arglist, 　unsigned initflag,//Initial state of new thread (0 for running or CREATE_SUSPENDED for suspended); 　unsigned *thrdaddr );

　　_beginthread函數(shù)與Win32 API 中的CreateThread函數(shù)類似，但有如下差異：

　　（1）通過_beginthread函數(shù)我們可以利用其參數(shù)列表arglist將多個參數(shù)傳遞到線程；

　　（2）_beginthread 函數(shù)初始化某些 C 運行時庫變量，在線程中若需要使用 C 運行時庫。

　　3.終止線程

　　線程的終止有如下四種方式：

　　（1）線程函數(shù)返回；

　　（2）線程自身調(diào)用ExitThread 函數(shù)即終止自己，其原型為：

VOID ExitThread(UINT fuExitCode );

　　它將參數(shù)fuExitCode設(shè)置為線程的退出碼。

　　注意：如果使用C/C++編寫代碼，我們應(yīng)該使用C/C++運行時庫函數(shù)_endthread (_endthreadex)終止線程，決不能使用ExitThread！
_endthread 函數(shù)對于線程內(nèi)的條件終止很有用。例如，專門用于通信處理的線程若無法獲取對通信端口的控制，則會退出。

　　（3）同一進程或其他進程的線程調(diào)用TerminateThread函數(shù)，其原型為：

BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode);

　　該函數(shù)用來結(jié)束由hThread參數(shù)指定的線程，并把dwExitCode設(shè)成該線程的退出碼。當某個線程不再響應(yīng)時，我們可以用其他線程調(diào)用該函數(shù)來終止這個不響應(yīng)的線程。

　　（4）包含線程的進程終止。

　　最好使用第1種方式終止線程，第2~4種方式都不宜采用。

　　4.掛起與恢復(fù)線程

　　當我們創(chuàng)建線程的時候，如果給其傳入CREATE_SUSPENDED標志，則該線程創(chuàng)建后被掛起，我們應(yīng)使用ResumeThread恢復(fù)它：

DWORD ResumeThread(HANDLE hThread);

　　如果ResumeThread函數(shù)運行成功，它將返回線程的前一個暫停計數(shù)，否則返回0x FFFFFFFF。

　　對于沒有被掛起的線程，程序員可以調(diào)用SuspendThread函數(shù)強行掛起之：

DWORD SuspendThread(HANDLE hThread);

　　一個線程可以被掛起多次。線程可以自行暫停運行，但是不能自行恢復(fù)運行。如果一個線程被掛起n次，則該線程也必須被恢復(fù)n次才可能得以執(zhí)行。
5.設(shè)置線程優(yōu)先級

　　當一個線程被首次創(chuàng)建時，它的優(yōu)先級等同于它所屬進程的優(yōu)先級。在單個進程內(nèi)可以通過調(diào)用SetThreadPriority函數(shù)改變線程的相對優(yōu)先級。一個線程的優(yōu)先級是相對于其所屬進程的優(yōu)先級而言的。

BOOL SetThreadPriority(HANDLE hThread, int nPriority);

　　其中參數(shù)hThread是指向待修改優(yōu)先級線程的句柄，線程與包含它的進程的優(yōu)先級關(guān)系如下：

　　　線程優(yōu)先級 = 進程類基本優(yōu)先級 + 線程相對優(yōu)先級

　　進程類的基本優(yōu)先級包括：

　　（1）實時：REALTIME_PRIORITY_CLASS；

　　（2）高：HIGH _PRIORITY_CLASS；

　　（3）高于正常：ABOVE_NORMAL_PRIORITY_CLASS；

　　（4）正常：NORMAL _PRIORITY_CLASS；

　　（5）低于正常：BELOW_ NORMAL _PRIORITY_CLASS；

　　（6）空閑：IDLE_PRIORITY_CLASS。

　　我們從Win32任務(wù)管理器中可以直觀的看到這六個進程類優(yōu)先級，如下圖：


　　線程的相對優(yōu)先級包括：

　　（1）空閑：THREAD_PRIORITY_IDLE；

　　（2）最低線程：THREAD_PRIORITY_LOWEST；

　　（3）低于正常線程：THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL；

　　（4）正常線程：THREAD_PRIORITY_ NORMAL (缺省)；

　　（5）高于正常線程：THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL；

　　（6）最高線程：THREAD_PRIORITY_HIGHEST；

　　（7）關(guān)鍵時間：THREAD_PRIOTITY_CRITICAL。

　　下圖給出了進程優(yōu)先級和線程相對優(yōu)先級的映射關(guān)系：


　　例如：

HANDLE hCurrentThread = GetCurrentThread(); //獲得該線程句柄 SetThreadPriority(hCurrentThread, THREAD_PRIORITY_LOWEST);

　　6.睡眠

VOID Sleep(DWORD dwMilliseconds);

　　該函數(shù)可使線程暫停自己的運行，直到dwMilliseconds毫秒過去為止。它告訴系統(tǒng)，自身不想在某個時間段內(nèi)被調(diào)度。

　　7.其它重要API

　　獲得線程優(yōu)先級

　　一個線程被創(chuàng)建時，就會有一個默認的優(yōu)先級，但是有時要動態(tài)地改變一個線程的優(yōu)先級，有時需獲得一個線程的優(yōu)先級。

Int GetThreadPriority (HANDLE hThread);

　　如果函數(shù)執(zhí)行發(fā)生錯誤，會返回THREAD_PRIORITY_ERROR_RETURN標志。如果函數(shù)成功地執(zhí)行，會返回優(yōu)先級標志。

　　獲得線程退出碼

BOOL WINAPI GetExitCodeThread( 　HANDLE hThread, 　LPDWORD lpExitCode );

　　如果執(zhí)行成功，GetExitCodeThread返回TRUE，退出碼被lpExitCode指向內(nèi)存記錄；否則返回FALSE，我們可通過GetLastError()獲知錯誤原因。如果線程尚未結(jié)束，lpExitCode帶回來的將是STILL_ALIVE。

獲得/設(shè)置線程上下文 BOOL WINAPI GetThreadContext( 　HANDLE hThread, 　LPCONTEXT lpContext ); BOOL WINAPI SetThreadContext( 　HANDLE hThread, 　CONST CONTEXT *lpContext );

　 　由于GetThreadContext和SetThreadContext可以操作CPU內(nèi)部的寄存器，因此在一些高級技巧的編程中有一定應(yīng)用。譬如， 調(diào)試器可利用GetThreadContext掛起被調(diào)試線程獲取其上下文，并設(shè)置上下文中的標志寄存器中的陷阱標志位，最后通過 SetThreadContext使設(shè)置生效來進行單步調(diào)試。

　　8.實例

　　以下程序使用CreateThread創(chuàng)建兩個線程，在這兩個線程中Sleep一段時間，主線程通過GetExitCodeThread來判斷兩個線程是否結(jié)束運行：

#define WIN32_LEAN_AND_MEAN #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <windows.h> #include <conio.h> DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID); int main() { 　HANDLE hThrd1; 　HANDLE hThrd2; 　DWORD exitCode1 = 0; 　DWORD exitCode2 = 0; 　DWORD threadId; 　hThrd1 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc, (LPVOID)1, 0, &threadId ); 　if (hThrd1) 　　printf("Thread 1 launched\n"); 　hThrd2 = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc, (LPVOID)2, 0, &threadId ); 　if (hThrd2) 　　printf("Thread 2 launched\n"); 　// Keep waiting until both calls to GetExitCodeThread succeed AND 　// neither of them returns STILL_ACTIVE. 　for (;;) 　{ 　　printf("Press any key to exit..\n"); 　　getch(); 　　GetExitCodeThread(hThrd1, &exitCode1); 　　GetExitCodeThread(hThrd2, &exitCode2); 　　if ( exitCode1 == STILL_ACTIVE ) 　　　puts("Thread 1 is still running!"); 　　if ( exitCode2 == STILL_ACTIVE ) 　　　puts("Thread 2 is still running!"); 　　if ( exitCode1 != STILL_ACTIVE && exitCode2 != STILL_ACTIVE ) 　　　break; 　} 　CloseHandle(hThrd1); 　CloseHandle(hThrd2); 　printf("Thread 1 returned %d\n", exitCode1); 　printf("Thread 2 returned %d\n", exitCode2); 　return EXIT_SUCCESS; } /* * Take the startup value, do some simple math on it, * and return the calculated value. */ DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID n) { 　Sleep((DWORD)n*1000*2); 　return (DWORD)n * 10; }

　　通過下面的程序我們可以看出多線程程序運行順序的難以預(yù)料以及WINAPI的CreateThread函數(shù)與C運行時庫的_beginthread的差別：

#define WIN32_LEAN_AND_MEAN #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <windows.h> DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID); int main() { 　HANDLE hThrd; 　DWORD threadId; 　int i; 　for (i = 0; i < 5; i++) 　{ 　　hThrd = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc, (LPVOID)i, 0, &threadId); 　　if (hThrd) 　　{ 　　　printf("Thread launched %d\n", i); 　　　CloseHandle(hThrd); 　　} 　} 　// Wait for the threads to complete. 　Sleep(2000); 　return EXIT_SUCCESS; } DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID n) { 　int i; 　for (i = 0; i < 10; i++) 　　printf("%d%d%d%d%d%d%d%d\n", n, n, n, n, n, n, n, n); 　return 0; }

　　運行的輸出具有很大的隨機性，這里摘取了幾次結(jié)果的一部分（幾乎每一次都不同）：


　　如果我們使用標準C庫函數(shù)而不是多線程版的運行時庫，則程序可能輸出"3333444444"這樣的結(jié)果，而使用多線程運行時庫后，則可避免這一問題。

　　下列程序在主線程中創(chuàng)建一個SecondThread，在SecondThread線程中通過自增對Counter計數(shù)到1000000，主線程一直等待其結(jié)束：

#include <Win32.h> #include <stdio.h> #include <process.h> unsigned Counter; unsigned __stdcall SecondThreadFunc(void *pArguments) { 　printf("In second thread...\n"); 　while (Counter < 1000000) 　　Counter++; 　_endthreadex(0); 　return 0; } int main() { 　HANDLE hThread; 　unsigned threadID; 　printf("Creating second thread...\n"); 　// Create the second thread. 　hThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &SecondThreadFunc, NULL, 0, &threadID); 　// Wait until second thread terminates 　WaitForSingleObject(hThread, INFINITE); 　printf("Counter should be 1000000; it is-> %d\n", Counter); 　// Destroy the thread object. 　CloseHandle(hThread); }

三．深入淺出Win32多線程程序設(shè)計之線程通信

簡介

　　線程之間通信的兩個基本問題是互斥和同步。

　　線程同步是指線程之間所具有的一種制約關(guān)系，一個線程的執(zhí)行依賴另一個線程的消息，當它沒有得到另一個線程的消息時應(yīng)等待，直到消息到達時才被喚醒。

　 　線程互斥是指對于共享的操作系統(tǒng)資源（指的是廣義的"資源"，而不是Windows的.res文件，譬如全局變量就是一種共享資源），在各線程訪問時的 排它性。當有若干個線程都要使用某一共享資源時，任何時刻最多只允許一個線程去使用，其它要使用該資源的線程必須等待，直到占用資源者釋放該資源。

　　線程互斥是一種特殊的線程同步。

　　實際上，互斥和同步對應(yīng)著線程間通信發(fā)生的兩種情況：

　　（1）當有多個線程訪問共享資源而不使資源被破壞時；

　　（2）當一個線程需要將某個任務(wù)已經(jīng)完成的情況通知另外一個或多個線程時。

　　在WIN32中，同步機制主要有以下幾種：

　　（1）事件(Event);

　　（2）信號量(semaphore);

　　（3）互斥量(mutex);

　　（4）臨界區(qū)(Critical section)。

　　全局變量

　　因為進程中的所有線程均可以訪問所有的全局變量，因而全局變量成為Win32多線程通信的最簡單方式。例如：

int var; //全局變量 UINT ThreadFunction(LPVOIDpParam) { 　var = 0; 　while (var < MaxValue) 　{ 　　//線程處理 　　::InterlockedIncrement(long*) &var); 　} 　return 0; } 請看下列程序： int globalFlag = false; DWORD WINAPI ThreadFunc(LPVOID n) { 　Sleep(2000); 　globalFlag = true; 　return 0; } int main() { 　HANDLE hThrd; 　DWORD threadId; 　hThrd = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc, NULL, 0, &threadId); 　if (hThrd) 　{ 　　printf("Thread launched\n"); 　　CloseHandle(hThrd); 　} 　while (!globalFlag) 　; 　printf("exit\n"); }

　　上述程序中使用全局變量和while循環(huán)查詢進行線程間同步，實際上，這是一種應(yīng)該避免的方法，因為：

　　（1）當主線程必須使自己與ThreadFunc函數(shù)的完成運行實現(xiàn)同步時，它并沒有使自己進入睡眠狀態(tài)。由于主線程沒有進入睡眠狀態(tài)，因此操作系統(tǒng)繼續(xù)為它調(diào)度C P U時間，這就要占用其他線程的寶貴時間周期；

　　（2）當主線程的優(yōu)先級高于執(zhí)行ThreadFunc函數(shù)的線程時，就會發(fā)生globalFlag永遠不能被賦值為true的情況。因為在這種情況下，系統(tǒng)決不會將任何時間片分配給ThreadFunc線程。

　　事件

　　事件(Event)是WIN32提供的最靈活的線程間同步方式，事件可以處于激發(fā)狀態(tài)(signaled or true)或未激發(fā)狀態(tài)(unsignal or false)。根據(jù)狀態(tài)變遷方式的不同，事件可分為兩類：

　　（1）手動設(shè)置：這種對象只可能用程序手動設(shè)置，在需要該事件或者事件發(fā)生時，采用SetEvent及ResetEvent來進行設(shè)置。

　　（2）自動恢復(fù)：一旦事件發(fā)生并被處理后，自動恢復(fù)到?jīng)]有事件狀態(tài)，不需要再次設(shè)置。

　　創(chuàng)建事件的函數(shù)原型為：

HANDLE CreateEvent( 　LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes, 　// SECURITY_ATTRIBUTES結(jié)構(gòu)指針，可為NULL 　BOOL bManualReset, 　// 手動/自動 　// TRUE：在WaitForSingleObject后必須手動調(diào)用ResetEvent清除信號 　// FALSE：在WaitForSingleObject后，系統(tǒng)自動清除事件信號 　BOOL bInitialState, //初始狀態(tài) 　LPCTSTR lpName //事件的名稱 );

　　使用"事件"機制應(yīng)注意以下事項：

　　（1）如果跨進程訪問事件，必須對事件命名，在對事件命名的時候，要注意不要與系統(tǒng)命名空間中的其它全局命名對象沖突；

　　（2）事件是否要自動恢復(fù)；

　　（3）事件的初始狀態(tài)設(shè)置。

　 　由于event對象屬于內(nèi)核對象，故進程B可以調(diào)用OpenEvent函數(shù)通過對象的名字獲得進程A中event對象的句柄，然后將這個句柄用于 ResetEvent、SetEvent和WaitForMultipleObjects等函數(shù)中。此法可以實現(xiàn)一個進程的線程控制另一進程中線程的運 行，例如：

HANDLE hEvent=OpenEvent(EVENT_ALL_ACCESS,true,"MyEvent"); ResetEvent(hEvent);

臨界區(qū)

　　定義臨界區(qū)變量

CRITICAL_SECTION gCriticalSection;

　　通常情況下，CRITICAL_SECTION結(jié)構(gòu)體應(yīng)該被定義為全局變量，以便于進程中的所有線程方便地按照變量名來引用該結(jié)構(gòu)體。

　　初始化臨界區(qū)

VOID WINAPI InitializeCriticalSection( 　LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection 　//指向程序員定義的CRITICAL_SECTION變量 );

　 　該函數(shù)用于對pcs所指的CRITICAL_SECTION結(jié)構(gòu)體進行初始化。該函數(shù)只是設(shè)置了一些成員變量，它的運行一般不會失敗，因此它采用了 VOID類型的返回值。該函數(shù)必須在任何線程調(diào)用EnterCriticalSection函數(shù)之前被調(diào)用，如果一個線程試圖進入一個未初始化的 CRTICAL_SECTION，那么結(jié)果將是很難預(yù)計的。

　　刪除臨界區(qū)

VOID WINAPI DeleteCriticalSection( 　LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection 　//指向一個不再需要的CRITICAL_SECTION變量 );

　　進入臨界區(qū)

VOID WINAPI EnterCriticalSection( 　LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection 　//指向一個你即將鎖定的CRITICAL_SECTION變量 );

　　離開臨界區(qū)

VOID WINAPI LeaveCriticalSection( 　LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection 　//指向一個你即將離開的CRITICAL_SECTION變量 );

　　使用臨界區(qū)編程的一般方法是：

void UpdateData() { 　EnterCriticalSection(&gCriticalSection); 　...//do something 　LeaveCriticalSection(&gCriticalSection); }

　　關(guān)于臨界區(qū)的使用，有下列注意點：

　　（1）每個共享資源使用一個CRITICAL_SECTION變量；

　　（2）不要長時間運行關(guān)鍵代碼段，當一個關(guān)鍵代碼段長時間運行時，其他線程就會進入等待狀態(tài)，這會降低應(yīng)用程序的運行性能；

　　（3）如果需要同時訪問多個資源，則可能連續(xù)調(diào)用EnterCriticalSection；

　　（4）Critical Section不是OS核心對象，如果進入臨界區(qū)的線程"掛"了，將無法釋放臨界資源。這個缺點在Mutex中得到了彌補。

　　互斥

　　互斥量的作用是保證每次只能有一個線程獲得互斥量而得以繼續(xù)執(zhí)行，使用CreateMutex函數(shù)創(chuàng)建：

HANDLE CreateMutex( 　LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, 　// 安全屬性結(jié)構(gòu)指針，可為NULL 　BOOL bInitialOwner, 　//是否占有該互斥量，TRUE：占有，F(xiàn)ALSE：不占有 　LPCTSTR lpName 　//信號量的名稱 );

　　Mutex是核心對象，可以跨進程訪問，下面的代碼給出了從另一進程訪問命名Mutex的例子：

HANDLE hMutex; hMutex = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, L"mutexName"); if (hMutex){ 　… ｝ else{ 　… }

　　相關(guān)API：

BOOL WINAPI ReleaseMutex( 　HANDLE hMutex );

　　使用互斥編程的一般方法是：

void UpdateResource() { 　WaitForSingleObject(hMutex,…); 　...//do something 　ReleaseMutex(hMutex); }

　　互斥(mutex)內(nèi)核對象能夠確保線程擁有對單個資源的互斥訪問權(quán)。互斥對象的行為特性與臨界區(qū)相同，但是互斥對象屬于內(nèi)核對象，而臨界區(qū)則屬于用戶方式對象，因此這導(dǎo)致mutex與Critical Section的如下不同：

　　（1） 互斥對象的運行速度比關(guān)鍵代碼段要慢；

　　（2） 不同進程中的多個線程能夠訪問單個互斥對象；

　　（3） 線程在等待訪問資源時可以設(shè)定一個超時值。

　　下圖更詳細地列出了互斥與臨界區(qū)的不同：

信號量

　　信號量是維護0到指定最大值之間的同步對象。信號量狀態(tài)在其計數(shù)大于0時是有信號的，而其計數(shù)是0時是無信號的。信號量對象在控制上可以支持有限數(shù)量共享資源的訪問。

　　信號量的特點和用途可用下列幾句話定義：

　　（1）如果當前資源的數(shù)量大于0，則信號量有效；

　　（2）如果當前資源數(shù)量是0，則信號量無效；

　　（3）系統(tǒng)決不允許當前資源的數(shù)量為負值；

　　（4）當前資源數(shù)量決不能大于最大資源數(shù)量。

　　創(chuàng)建信號量

HANDLE CreateSemaphore ( 　PSECURITY_ATTRIBUTE psa, 　LONG lInitialCount, //開始時可供使用的資源數(shù) 　LONG lMaximumCount, //最大資源數(shù) PCTSTR pszName);

　　釋放信號量

　　通過調(diào)用ReleaseSemaphore函數(shù)，線程就能夠?qū)π艠说漠斍百Y源數(shù)量進行遞增，該函數(shù)原型為：

BOOL WINAPI ReleaseSemaphore( 　HANDLE hSemaphore, 　LONG lReleaseCount, //信號量的當前資源數(shù)增加lReleaseCount 　LPLONG lpPreviousCount );

　　打開信號量

　　和其他核心對象一樣，信號量也可以通過名字跨進程訪問，打開信號量的API為：

HANDLE OpenSemaphore ( 　DWORD fdwAccess, 　BOOL bInherithandle, 　PCTSTR pszName );

　　互鎖訪問

　　當必須以原子操作方式來修改單個值時，互鎖訪問函數(shù)是相當有用的。所謂原子訪問，是指線程在訪問資源時能夠確保所有其他線程都不在同一時間內(nèi)訪問相同的資源。

　　請看下列代碼：

int globalVar = 0; DWORD WINAPI ThreadFunc1(LPVOID n) { 　globalVar++; 　return 0; } DWORD WINAPI ThreadFunc2(LPVOID n) { 　globalVar++; 　return 0; }

　　運行ThreadFunc1和ThreadFunc2線程，結(jié)果是不可預(yù)料的，因為globalVar++并不對應(yīng)著一條機器指令，我們看看globalVar++的反匯編代碼：

00401038 mov eax,[globalVar (0042d3f0)] 0040103D add eax,1 00401040 mov [globalVar (0042d3f0)],eax

　 　在"mov eax,[globalVar (0042d3f0)]" 指令與"add eax,1" 指令以及"add eax,1" 指令與"mov [globalVar (0042d3f0)],eax"指令之間都可能發(fā)生線程切換，使得程序的執(zhí)行后globalVar的結(jié)果不能確定。我們可以使用 InterlockedExchangeAdd函數(shù)解決這個問題：

int globalVar = 0; DWORD WINAPI ThreadFunc1(LPVOID n) { 　InterlockedExchangeAdd(&globalVar,1); 　return 0; } DWORD WINAPI ThreadFunc2(LPVOID n) { 　InterlockedExchangeAdd(&globalVar,1); 　return 0; }

　　InterlockedExchangeAdd保證對變量globalVar的訪問具有"原子性"。互鎖訪問的控制速度非常快，調(diào)用一個互鎖函數(shù)的CPU周期通常小于50，不需要進行用戶方式與內(nèi)核方式的切換（該切換通常需要運行1000個CPU周期）。

　　互鎖訪問函數(shù)的缺點在于其只能對單一變量進行原子訪問，如果要訪問的資源比較復(fù)雜，仍要使用臨界區(qū)或互斥。

　　可等待定時器

　　可等待定時器是在某個時間或按規(guī)定的間隔時間發(fā)出自己的信號通知的內(nèi)核對象。它們通常用來在某個時間執(zhí)行某個操作。

　　創(chuàng)建可等待定時器

HANDLE CreateWaitableTimer( 　PSECURITY_ATTRISUTES psa, 　BOOL fManualReset,//人工重置或自動重置定時器 PCTSTR pszName);

　　設(shè)置可等待定時器

　　可等待定時器對象在非激活狀態(tài)下被創(chuàng)建，程序員應(yīng)調(diào)用 SetWaitableTimer函數(shù)來界定定時器在何時被激活：

BOOL SetWaitableTimer( 　HANDLE hTimer, //要設(shè)置的定時器 　const LARGE_INTEGER *pDueTime, //指明定時器第一次激活的時間 　LONG lPeriod, //指明此后定時器應(yīng)該間隔多長時間激活一次 　PTIMERAPCROUTINE pfnCompletionRoutine, 　PVOID PvArgToCompletionRoutine, BOOL fResume);

　　取消可等待定時器

BOOl Cancel WaitableTimer( 　HANDLE hTimer //要取消的定時器 );

　　打開可等待定時器

　　作為一種內(nèi)核對象，WaitableTimer也可以被其他進程以名字打開：

HANDLE OpenWaitableTimer ( 　DWORD fdwAccess, 　BOOL bInherithandle, 　PCTSTR pszName );

　　實例

　　下面給出的一個程序可能發(fā)生死鎖現(xiàn)象：

#include <windows.h> #include <stdio.h> CRITICAL_SECTION cs1, cs2; long WINAPI ThreadFn(long); main() { 　long iThreadID; 　InitializeCriticalSection(&cs1); 　InitializeCriticalSection(&cs2); 　CloseHandle(CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)ThreadFn, NULL, 0,&iThreadID)); 　while (TRUE) 　{ 　　EnterCriticalSection(&cs1); 　　printf("\n線程1占用臨界區(qū)1"); 　　EnterCriticalSection(&cs2); 　　printf("\n線程1占用臨界區(qū)2"); 　　printf("\n線程1占用兩個臨界區(qū)"); 　　LeaveCriticalSection(&cs2); 　　LeaveCriticalSection(&cs1); 　　printf("\n線程1釋放兩個臨界區(qū)"); 　　Sleep(20); 　}; 　return (0); } long WINAPI ThreadFn(long lParam) { 　while (TRUE) 　{ 　　EnterCriticalSection(&cs2); 　　printf("\n線程2占用臨界區(qū)2"); 　　EnterCriticalSection(&cs1); 　　printf("\n線程2占用臨界區(qū)1"); 　　printf("\n線程2占用兩個臨界區(qū)"); 　　LeaveCriticalSection(&cs1); 　　LeaveCriticalSection(&cs2); 　　printf("\n線程2釋放兩個臨界區(qū)"); 　　Sleep(20); 　}; }

　　運行這個程序，在中途一旦發(fā)生這樣的輸出：

　　線程1占用臨界區(qū)1

　　線程2占用臨界區(qū)2

　　或

　　線程2占用臨界區(qū)2

　　線程1占用臨界區(qū)1

　　或

　　線程1占用臨界區(qū)2

　　線程2占用臨界區(qū)1

　　或

　　線程2占用臨界區(qū)1

　　線程1占用臨界區(qū)2

　　程序就"死"掉了，再也運行不下去。因為這樣的輸出，意味著兩個線程相互等待對方釋放臨界區(qū)，也即出現(xiàn)了死鎖。

　　如果我們將線程2的控制函數(shù)改為：

long WINAPI ThreadFn(long lParam) { 　while (TRUE) 　{ 　　EnterCriticalSection(&cs1); 　　printf("\n線程2占用臨界區(qū)1"); 　　EnterCriticalSection(&cs2); 　　printf("\n線程2占用臨界區(qū)2"); 　　printf("\n線程2占用兩個臨界區(qū)"); 　　LeaveCriticalSection(&cs1); 　　LeaveCriticalSection(&cs2); 　　printf("\n線程2釋放兩個臨界區(qū)"); 　　Sleep(20); 　}; }

　　再次運行程序，死鎖被消除，程序不再擋掉。這是因為我們改變了線程2中獲得臨界區(qū)1、2的順序，消除了線程1、2相互等待資源的可能性。

　　由此我們得出結(jié)論，在使用線程間的同步機制時，要特別留心死鎖的發(fā)生。
四．深入淺出Win32多線程程序設(shè)計之綜合實例

本章我們將以工業(yè)控制和嵌入式系統(tǒng)中運用極為廣泛的串口通信為例講述多線程的典型應(yīng)用。

　　而網(wǎng)絡(luò)通信也是多線程應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一，所以本章的最后一節(jié)也將對多線程網(wǎng)絡(luò)通信進行簡短的描述。

　　1.串口通信

　　在工業(yè)控制系統(tǒng)中，工控機（一般都基于PC Windows平臺）經(jīng)常需要與單片機通過串口進行通信。因此，操作和使用PC的串口成為大多數(shù)單片機、嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域工程師必須具備的能力。

　　串口的使用需要通過三個步驟來完成的：

　　（1） 打開通信端口；

　　（2） 初始化串口，設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗等參數(shù)。為了給讀者一個直觀的印象，下圖從Windows的"控制面板－>系統(tǒng)－>設(shè)備管理器－>通信端口（COM1）"打開COM的設(shè)置窗口：

　　（3） 讀寫串口。

　　在WIN32平臺下，對通信端口進行操作跟基本的文件操作一樣。

　　創(chuàng)建/打開COM資源

　　下列函數(shù)如果調(diào)用成功，則返回一個標識通信端口的句柄，否則返回-1：

HADLE CreateFile(PCTSTR lpFileName, //通信端口名，如"COM1" WORD dwDesiredAccess, //對資源的訪問類型 WORD dwShareMode, //指定共享模式，COM不能共享，該參數(shù)為0 PSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, //安全描述符指針，可為NULL WORD dwCreationDisposition, //創(chuàng)建方式 WORD dwFlagsAndAttributes, //文件屬性，可為NULL HANDLE hTemplateFile //模板文件句柄，置為NULL );

　　獲得/設(shè)置COM屬性

　　下列函數(shù)可以獲得COM口的設(shè)備控制塊，從而獲得相關(guān)參數(shù)：

BOOL WINAPI GetCommState( 　HANDLE hFile, //標識通信端口的句柄 　LPDCB lpDCB //指向一個設(shè)備控制塊(DCB結(jié)構(gòu))的指針 );

　　如果要調(diào)整通信端口的參數(shù)，則需要重新配置設(shè)備控制塊，再用WIN32 API SetCommState()函數(shù)進行設(shè)置：

BOOL SetCommState( 　HANDLE hFile, //標識通信端口的句柄 　LPDCB lpDCB //指向一個設(shè)備控制塊(DCB結(jié)構(gòu))的指針 );

　　DCB結(jié)構(gòu)包含了串口的各項參數(shù)設(shè)置，如下：

typedef struct _DCB { 　// dcb 　DWORD DCBlength; // sizeof(DCB) 　DWORD BaudRate; // current baud rate 　DWORD fBinary: 1; // binary mode, no EOF check 　DWORD fParity: 1; // enable parity checking 　DWORD fOutxCtsFlow: 1; // CTS output flow control 　DWORD fOutxDsrFlow: 1; // DSR output flow control 　DWORD fDtrControl: 2; // DTR flow control type 　DWORD fDsrSensitivity: 1; // DSR sensitivity 　DWORD fTXContinueOnXoff: 1; // XOFF continues Tx 　DWORD fOutX: 1; // XON/XOFF out flow control 　DWORD fInX: 1; // XON/XOFF in flow control 　DWORD fErrorChar: 1; // enable error replacement 　DWORD fNull: 1; // enable null stripping 　DWORD fRtsControl: 2; // RTS flow control 　DWORD fAbortOnError: 1; // abort reads/writes on error 　DWORD fDummy2: 17; // reserved 　WORD wReserved; // not currently used 　WORD XonLim; // transmit XON threshold 　WORD XoffLim; // transmit XOFF threshold 　BYTE ByteSize; // number of bits/byte, 4-8 　BYTE Parity; // 0-4=no,odd,even,mark,space 　BYTE StopBits; // 0,1,2 = 1, 1.5, 2 　char XonChar; // Tx and Rx XON character 　char XoffChar; // Tx and Rx XOFF character 　char ErrorChar; // error replacement character 　char EofChar; // end of input character 　char EvtChar; // received event character 　WORD wReserved1; // reserved; do not use } DCB;

　　讀寫串口

　　在讀寫串口之前，還要用PurgeComm()函數(shù)清空緩沖區(qū)，并用SetCommMask ()函數(shù)設(shè)置事件掩模來監(jiān)視指定通信端口上的事件，其原型為：

BOOL SetCommMask( 　HANDLE hFile, //標識通信端口的句柄 　DWORD dwEvtMask //能夠使能的通信事件 );

　　串口上可能發(fā)生的事件如下表所示：

值	事件描述
EV_BREAK	A break was detected on input.
EV_CTS	The CTS (clear-to-send) signal changed state.
EV_DSR	The DSR(data-set-ready) signal changed state.
EV_ERR	A line-status error occurred. Line-status errors are CE_FRAME, CE_OVERRUN, and CE_RXPARITY.
EV_RING	A ring indicator was detected.
EV_RLSD	The RLSD (receive-line-signal-detect) signal changed state.
EV_RXCHAR	A character was received and placed in the input buffer.
EV_RXFLAG	The event character was received and placed in the input buffer. The event character is specified in the device's DCB structure, which is applied to a serial port by using the SetCommState function.
EV_TXEMPTY	The last character in the output buffer was sent.

　　在設(shè)置好事件掩模后，我們就可以利用WaitCommEvent()函數(shù)來等待串口上發(fā)生事件，其函數(shù)原型為：

BOOL WaitCommEvent( 　HANDLE hFile, //標識通信端口的句柄 　LPDWORD lpEvtMask, //指向存放事件標識變量的指針 　LPOVERLAPPED lpOverlapped, // 指向overlapped結(jié)構(gòu) );

　　我們可以在發(fā)生事件后，根據(jù)相應(yīng)的事件類型，進行串口的讀寫操作：

BOOL ReadFile(HANDLE hFile, //標識通信端口的句柄 　LPVOID lpBuffer, //輸入數(shù)據(jù)Buffer指針 　DWORD nNumberOfBytesToRead, // 需要讀取的字節(jié)數(shù) 　LPDWORD lpNumberOfBytesRead, //實際讀取的字節(jié)數(shù)指針 　LPOVERLAPPED lpOverlapped //指向overlapped結(jié)構(gòu) ); BOOL WriteFile(HANDLE hFile, //標識通信端口的句柄 　LPCVOID lpBuffer, //輸出數(shù)據(jù)Buffer指針 　DWORD nNumberOfBytesToWrite, //需要寫的字節(jié)數(shù) 　LPDWORD lpNumberOfBytesWritten, //實際寫入的字節(jié)數(shù)指針 　LPOVERLAPPED lpOverlapped //指向overlapped結(jié)構(gòu) );

2.工程實例

　　下面我們用第1節(jié)所述API實現(xiàn)一個多線程的串口通信程序。這個例子工程（工程名為MultiThreadCom）的界面很簡單，如下圖所示：


　　它是一個多線程的應(yīng)用程序，包括兩個工作者線程，分別處理串口1和串口2。為了簡化問題，我們讓連接兩個串口的電纜只包含RX、TX兩根連線（即不以硬件控制RS-232，串口上只會發(fā)生EV_TXEMPTY、EV_RXCHAR事件）。

　　在工程實例的BOOL CMultiThreadComApp::InitInstance()函數(shù)中，啟動并設(shè)置COM1和COM2，其源代碼為：

BOOL CMultiThreadComApp::InitInstance() { 　AfxEnableControlContainer(); 　//打開并設(shè)置COM1 　hComm1=CreateFile("COM1", GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0, NULL ,OPEN_EXISTING, 0,NULL); 　if (hComm1==(HANDLE)-1) 　{ 　　AfxMessageBox("打開COM1失敗"); 　　return false; 　} 　else 　{ 　　DCB wdcb; 　　GetCommState (hComm1,&wdcb); 　　wdcb.BaudRate=9600; 　　SetCommState (hComm1,&wdcb); 　　PurgeComm(hComm1,PURGE_TXCLEAR); 　} 　//打開并設(shè)置COM2 　hComm2=CreateFile("COM2", GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0, NULL ,OPEN_EXISTING, 0,NULL); 　if (hComm2==(HANDLE)-1) 　{ 　　AfxMessageBox("打開COM2失敗"); 　　return false; 　} 　else 　{ 　　DCB wdcb; 　　GetCommState (hComm2,&wdcb); 　　wdcb.BaudRate=9600; 　　SetCommState (hComm2,&wdcb); 　　PurgeComm(hComm2,PURGE_TXCLEAR); 　} 　CMultiThreadComDlg dlg; 　m_pMainWnd = &dlg; 　int nResponse = dlg.DoModal(); 　if (nResponse == IDOK) 　{ 　　// TODO: Place code here to handle when the dialog is 　　// dismissed with OK 　} 　else if (nResponse == IDCANCEL) 　{ 　　// TODO: Place code here to handle when the dialog is 　　// dismissed with Cancel 　} 　return FALSE; }

　　此后我們在對話框CMultiThreadComDlg的初始化函數(shù)OnInitDialog中啟動兩個分別處理COM1和COM2的線程：

BOOL CMultiThreadComDlg::OnInitDialog() { 　CDialog::OnInitDialog(); 　// Add "About..." menu item to system menu. 　// IDM_ABOUTBOX must be in the system command range. 　ASSERT((IDM_ABOUTBOX & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX); 　ASSERT(IDM_ABOUTBOX < 0xF000); 　CMenu* pSysMenu = GetSystemMenu(FALSE); 　if (pSysMenu != NULL) 　{ 　　CString strAboutMenu; 　　strAboutMenu.LoadString(IDS_ABOUTBOX); 　　if (!strAboutMenu.IsEmpty()) 　　{ 　　　pSysMenu->AppendMenu(MF_SEPARATOR); 　　　pSysMenu->AppendMenu(MF_STRING, IDM_ABOUTBOX, strAboutMenu); 　　} 　} 　// Set the icon for this dialog. The framework does this automatically 　// when the application's main window is not a dialog 　SetIcon(m_hIcon, TRUE); // Set big icon 　SetIcon(m_hIcon, FALSE); // Set small icon 　// TODO: Add extra initialization here 　//啟動串口1處理線程 　DWORD nThreadId1; 　hCommThread1 = ::CreateThread((LPSECURITY_ATTRIBUTES)NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)Com1ThreadProcess, AfxGetMainWnd()->m_hWnd, 0, &nThreadId1); 　if (hCommThread1 == NULL) 　{ 　　AfxMessageBox("創(chuàng)建串口1處理線程失敗"); 　　return false; 　} 　//啟動串口2處理線程 　DWORD nThreadId2; 　hCommThread2 = ::CreateThread((LPSECURITY_ATTRIBUTES)NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)Com2ThreadProcess, AfxGetMainWnd()->m_hWnd, 0, &nThreadId2); 　if (hCommThread2 == NULL) 　{ 　　AfxMessageBox("創(chuàng)建串口2處理線程失敗"); 　　return false; 　} 　return TRUE; // return TRUE unless you set the focus to a control }

　　兩個串口COM1和COM2對應(yīng)的線程處理函數(shù)等待串口上發(fā)生事件，并根據(jù)事件類型和自身緩沖區(qū)是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送進行相應(yīng)的處理，其源代碼為：

DWORD WINAPI Com1ThreadProcess(HWND hWnd//主窗口句柄) { 　DWORD wEven; 　char str[10]; //讀入數(shù)據(jù) 　SetCommMask(hComm1, EV_RXCHAR | EV_TXEMPTY); 　while (TRUE) 　{ 　　WaitCommEvent(hComm1, &wEven, NULL); 　　if(wEven = 0) 　　{ 　　　CloseHandle(hCommThread1); 　　　hCommThread1 = NULL; 　　　ExitThread(0); 　　} 　　else 　　{ 　　　switch (wEven) 　　　{ 　　　　case EV_TXEMPTY: 　　　　　if (wTxPos < wTxLen) 　　　　　{ 　　　　　　//在串口1寫入數(shù)據(jù) 　　　　　　DWORD wCount; //寫入的字節(jié)數(shù) 　　　　　　WriteFile(hComm1, com1Data.TxBuf[wTxPos], 1, &wCount, NULL); 　　　　　　com1Data.wTxPos++; 　　　　　} 　　　　　break; 　　　　case EV_RXCHAR: 　　　　　if (com1Data.wRxPos < com1Data.wRxLen) 　　　　　{ 　　　　　　//讀取串口數(shù)據(jù), 處理收到的數(shù)據(jù) 　　　　　　DWORD wCount; //讀取的字節(jié)數(shù) 　　　　　　ReadFile(hComm1, com1Data.RxBuf[wRxPos], 1, &wCount, NULL); 　　　　　　com1Data.wRxPos++; 　　　　　　if(com1Data.wRxPos== com1Data.wRxLen); 　　　　　　　::PostMessage(hWnd, COM_SENDCHAR, 0, 1); 　　　　　} 　　　　　break; 　　　　} 　　　} 　　} 　} 　return TRUE; } DWORD WINAPI Com2ThreadProcess(HWND hWnd //主窗口句柄) { 　DWORD wEven; 　char str[10]; //讀入數(shù)據(jù) 　SetCommMask(hComm2, EV_RXCHAR | EV_TXEMPTY); 　while (TRUE) 　{ 　　WaitCommEvent(hComm2, &wEven, NULL); 　　if (wEven = 0) 　　{ 　　　CloseHandle(hCommThread2); 　　　hCommThread2 = NULL; 　　　ExitThread(0); 　　} 　　else 　　{ 　　　switch (wEven) 　　　{ 　　　　case EV_TXEMPTY: 　　　　　if (wTxPos < wTxLen) 　　　　　{ 　　　　　　//在串口2寫入數(shù)據(jù) 　　　　　　DWORD wCount; //寫入的字節(jié)數(shù) 　　　　　　WriteFile(hComm2, com2Data.TxBuf[wTxPos], 1, &wCount, NULL); 　　　　　　com2Data.wTxPos++; 　　　　　} 　　　　　break; 　　　　case EV_RXCHAR: 　　　　　if (com2Data.wRxPos < com2Data.wRxLen) 　　　　　{ 　　　　　　//讀取串口數(shù)據(jù), 處理收到的數(shù)據(jù) 　　　　　　DWORD wCount; //讀取的字節(jié)數(shù) 　　　　　　ReadFile(hComm2, com2Data.RxBuf[wRxPos], 1, &wCount, NULL); 　　　　　　com2Data.wRxPos++; 　　　　　　if(com2Data.wRxPos== com2Data.wRxLen); 　　　　　　　::PostMessage(hWnd, COM_SENDCHAR, 0, 1); 　　　　　} 　　　　　break; 　　　　} 　　　} 　　} 　　return TRUE; 　}

　　線程控制函數(shù)中所操作的com1Data和com2Data是與串口對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct tagSerialPort的實例，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是：

typedef struct tagSerialPort { 　BYTE RxBuf[SPRX_BUFLEN];//接收Buffer 　WORD wRxPos; //當前接收字節(jié)位置 　WORD wRxLen; //要接收的字節(jié)數(shù) 　BYTE TxBuf[SPTX_BUFLEN];//發(fā)送Buffer 　WORD wTxPos; //當前發(fā)送字節(jié)位置 　WORD wTxLen; //要發(fā)送的字節(jié)數(shù) }SerialPort, * LPSerialPort;

3.多線程串口類

　　使用多線程串口通信更方便的途徑是編寫一個多線程的串口類，例如Remon Spekreijse編寫了一個CSerialPort串口類。仔細分析這個類的源代碼，將十分有助于我們對先前所學(xué)多線程及同步知識的理解。

　　3.1類的定義

#ifndef __SERIALPORT_H__ #define __SERIALPORT_H__ #define WM_COMM_BREAK_DETECTED WM_USER+1 // A break was detected on input. #define WM_COMM_CTS_DETECTED WM_USER+2 // The CTS (clear-to-send) signal changed state. #define WM_COMM_DSR_DETECTED WM_USER+3 // The DSR (data-set-ready) signal changed state. #define WM_COMM_ERR_DETECTED WM_USER+4 // A line-status error occurred. Line-status errors are CE_FRAME, CE_OVERRUN, and CE_RXPARITY. #define WM_COMM_RING_DETECTED WM_USER+5 // A ring indicator was detected. #define WM_COMM_RLSD_DETECTED WM_USER+6 // The RLSD (receive-line-signal-detect) signal changed state. #define WM_COMM_RXCHAR WM_USER+7 // A character was received and placed in the input buffer. #define WM_COMM_RXFLAG_DETECTED WM_USER+8 // The event character was received and placed in the input buffer. #define WM_COMM_TXEMPTY_DETECTED WM_USER+9 // The last character in the output buffer was sent. class CSerialPort { 　public: 　　// contruction and destruction 　　CSerialPort(); 　　virtual ~CSerialPort(); 　　// port initialisation 　 　BOOL InitPort(CWnd* pPortOwner, UINT portnr = 1, UINT baud = 19200, char parity = 'N', UINT databits = 8, UINT stopsbits = 1, DWORD dwCommEvents = EV_RXCHAR | EV_CTS, UINT nBufferSize = 512); 　　// start/stop comm watching 　　BOOL StartMonitoring(); 　　BOOL RestartMonitoring(); 　　BOOL StopMonitoring(); 　　DWORD GetWriteBufferSize(); 　　DWORD GetCommEvents(); 　　DCB GetDCB(); 　　void WriteToPort(char* string); 　protected: 　　// protected memberfunctions 　　void ProcessErrorMessage(char* ErrorText); 　　static UINT CommThread(LPVOID pParam); 　　static void ReceiveChar(CSerialPort* port, COMSTAT comstat); 　　static void WriteChar(CSerialPort* port); 　　// thread 　　CWinThread* m_Thread; 　　// synchronisation objects 　　CRITICAL_SECTION m_csCommunicationSync; 　　BOOL m_bThreadAlive; 　　// handles 　　HANDLE m_hShutdownEvent; 　　HANDLE m_hComm; 　　HANDLE m_hWriteEvent; 　　// Event array. 　　// One element is used for each event. There are two event handles for each port. 　　// A Write event and a receive character event which is located in the overlapped structure (m_ov.hEvent). 　　// There is a general shutdown when the port is closed. 　　HANDLE m_hEventArray[3]; 　　// structures 　　OVERLAPPED m_ov; 　　COMMTIMEOUTS m_CommTimeouts; 　　DCB m_dcb; 　　// owner window 　　CWnd* m_pOwner; 　　// misc 　　UINT m_nPortNr; 　　char* m_szWriteBuffer; 　　DWORD m_dwCommEvents; 　　DWORD m_nWriteBufferSize; 　}; #endif __SERIALPORT_H__

　　3.2類的實現(xiàn)

　　3.2.1構(gòu)造函數(shù)與析構(gòu)函數(shù)

　　進行相關(guān)變量的賦初值及內(nèi)存恢復(fù)：

CSerialPort::CSerialPort() { 　m_hComm = NULL; 　// initialize overlapped structure members to zero 　m_ov.Offset = 0; 　m_ov.OffsetHigh = 0; 　// create events 　m_ov.hEvent = NULL; 　m_hWriteEvent = NULL; 　m_hShutdownEvent = NULL; 　m_szWriteBuffer = NULL; 　m_bThreadAlive = FALSE; } // // Delete dynamic memory // CSerialPort::~CSerialPort() { 　do 　{ 　　SetEvent(m_hShutdownEvent); 　} 　while (m_bThreadAlive); 　TRACE("Thread ended\n"); 　delete []m_szWriteBuffer; }

　　3.2.2核心函數(shù)：初始化串口

　　在初始化串口函數(shù)中，將打開串口，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，并創(chuàng)建串口相關(guān)的用戶控制事件，初始化臨界區(qū)（Critical Section），以成隊的EnterCriticalSection()、LeaveCriticalSection()函數(shù)進行資源的排它性訪問：

BOOL CSerialPort::InitPort(CWnd *pPortOwner, // the owner (CWnd) of the port (receives message) UINT portnr, // portnumber (1..4) UINT baud, // baudrate char parity, // parity UINT databits, // databits UINT stopbits, // stopbits DWORD dwCommEvents, // EV_RXCHAR, EV_CTS etc UINT writebuffersize) // size to the writebuffer { 　assert(portnr > 0 && portnr < 5); 　assert(pPortOwner != NULL); 　// if the thread is alive: Kill 　if (m_bThreadAlive) 　{ 　　do 　　{ 　　　SetEvent(m_hShutdownEvent); 　　} 　　while (m_bThreadAlive); 　　TRACE("Thread ended\n"); 　} 　// create events 　if (m_ov.hEvent != NULL) 　　ResetEvent(m_ov.hEvent); 　　m_ov.hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); 　if (m_hWriteEvent != NULL) 　　ResetEvent(m_hWriteEvent); 　　m_hWriteEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); 　if (m_hShutdownEvent != NULL) 　　ResetEvent(m_hShutdownEvent); 　　m_hShutdownEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); 　// initialize the event objects 　m_hEventArray[0] = m_hShutdownEvent; // highest priority 　m_hEventArray[1] = m_ov.hEvent; 　m_hEventArray[2] = m_hWriteEvent; 　// initialize critical section 　InitializeCriticalSection(&m_csCommunicationSync); 　// set buffersize for writing and save the owner 　m_pOwner = pPortOwner; 　if (m_szWriteBuffer != NULL) 　　delete []m_szWriteBuffer; 　　m_szWriteBuffer = new char[writebuffersize]; 　　m_nPortNr = portnr; 　　m_nWriteBufferSize = writebuffersize; 　　m_dwCommEvents = dwCommEvents; 　　BOOL bResult = FALSE; 　　char *szPort = new char[50]; 　　char *szBaud = new char[50]; 　　// now it critical! 　　EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync); 　　// if the port is already opened: close it 　if (m_hComm != NULL) 　{ 　　CloseHandle(m_hComm); 　　m_hComm = NULL; 　} 　// prepare port strings 　sprintf(szPort, "COM%d", portnr); 　sprintf(szBaud, "baud=%d parity=%c data=%d stop=%d", baud, parity, databits,stopbits); 　// get a handle to the port 　m_hComm = CreateFile(szPort, // communication port string (COMX) 　　GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // read/write types 　　0, // comm devices must be opened with exclusive access 　　NULL, // no security attributes 　　OPEN_EXISTING, // comm devices must use OPEN_EXISTING 　　FILE_FLAG_OVERLAPPED, // Async I/O 　　0); // template must be 0 for comm devices 　if (m_hComm == INVALID_HANDLE_VALUE) 　{ 　　// port not found 　　delete []szPort; 　　delete []szBaud; 　　return FALSE; 　} 　// set the timeout values 　m_CommTimeouts.ReadIntervalTimeout = 1000; 　m_CommTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 1000; 　m_CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant = 1000; 　m_CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 1000; 　m_CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant = 1000; 　// configure 　if (SetCommTimeouts(m_hComm, &m_CommTimeouts)) 　{ 　　if (SetCommMask(m_hComm, dwCommEvents)) 　　{ 　　　if (GetCommState(m_hComm, &m_dcb)) 　　　{ 　　　　m_dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_ENABLE; // set RTS bit high! 　　　　if (BuildCommDCB(szBaud, &m_dcb)) 　　　　{ 　　　　　if (SetCommState(m_hComm, &m_dcb)) 　　　　　　; 　　　　　　// normal operation... continue 　　　　　else 　　　　　　ProcessErrorMessage("SetCommState()"); 　　　　} 　　　　else 　　　　　ProcessErrorMessage("BuildCommDCB()"); 　　　　} 　　　else 　　　　ProcessErrorMessage("GetCommState()"); 　　} 　　else 　　　ProcessErrorMessage("SetCommMask()"); 　} 　else 　　ProcessErrorMessage("SetCommTimeouts()"); 　delete []szPort; 　delete []szBaud; 　// flush the port 　PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT | PURGE_TXABORT); 　// release critical section 　LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync); 　TRACE("Initialisation for communicationport %d completed.\nUse Startmonitor to communicate.\n", portnr); 　return TRUE; }

3.3.3核心函數(shù)：串口線程控制函數(shù)

　　串口線程處理函數(shù)是整個類中最核心的部分，它主要完成兩類工作：

　　（1）利用WaitCommEvent函數(shù)對串口上發(fā)生的事件進行獲取并根據(jù)事件的不同類型進行相應(yīng)的處理；

　　（2）利用WaitForMultipleObjects函數(shù)對串口相關(guān)的用戶控制事件進行等待并做相應(yīng)處理。

UINT CSerialPort::CommThread(LPVOID pParam) { 　// Cast the void pointer passed to the thread back to 　// a pointer of CSerialPort class 　CSerialPort *port = (CSerialPort*)pParam; 　// Set the status variable in the dialog class to 　// TRUE to indicate the thread is running. 　port->m_bThreadAlive = TRUE; 　// Misc. variables 　DWORD BytesTransfered = 0; 　DWORD Event = 0; 　DWORD CommEvent = 0; 　DWORD dwError = 0; 　COMSTAT comstat; 　BOOL bResult = TRUE; 　// Clear comm buffers at startup 　if (port->m_hComm) 　　// check if the port is opened 　　PurgeComm(port->m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT | PURGE_TXABORT); 　　// begin forever loop. This loop will run as long as the thread is alive. 　　for (;;) 　　{ 　　　// Make a call to WaitCommEvent(). This call will return immediatly 　　　// because our port was created as an async port (FILE_FLAG_OVERLAPPED 　　　// and an m_OverlappedStructerlapped structure specified). This call will cause the 　　　// m_OverlappedStructerlapped element m_OverlappedStruct.hEvent, which is part of the m_hEventArray to 　　　// be placed in a non-signeled state if there are no bytes available to be read, 　　　// or to a signeled state if there are bytes available. If this event handle 　　　// is set to the non-signeled state, it will be set to signeled when a 　　　// character arrives at the port. 　　　// we do this for each port! 　　　bResult = WaitCommEvent(port->m_hComm, &Event, &port->m_ov); 　　　if (!bResult) 　　　{ 　　　　// If WaitCommEvent() returns FALSE, process the last error to determin 　　　　// the reason.. 　　　　switch (dwError = GetLastError()) 　　　　{ 　　　　　case ERROR_IO_PENDING: 　　　　　{ 　　　　　　// This is a normal return value if there are no bytes 　　　　　　// to read at the port. 　　　　　　// Do nothing and continue 　　　　　　break; 　　　　　} 　　　　　case 87: 　　　　　{ 　　　　　　// Under Windows NT, this value is returned for some reason. 　　　　　　// I have not investigated why, but it is also a valid reply 　　　　　　// Also do nothing and continue. 　　　　　　break; 　　　　　} 　　　　　default: 　　　　　{ 　　　　　　// All other error codes indicate a serious error has 　　　　　　// occured. Process this error. 　　　　　　port->ProcessErrorMessage("WaitCommEvent()"); 　　　　　　break; 　　　　　} 　　　　} 　　　} 　　　else 　　　{ 　　　　// If WaitCommEvent() returns TRUE, check to be sure there are 　　　　// actually bytes in the buffer to read. 　　　　// 　　　　// If you are reading more than one byte at a time from the buffer 　　　　// (which this program does not do) you will have the situation occur 　　　　// where the first byte to arrive will cause the WaitForMultipleObjects() 　　　　// function to stop waiting. The WaitForMultipleObjects() function 　　　　// resets the event handle in m_OverlappedStruct.hEvent to the non-signelead state 　　　　// as it returns. 　　　　// 　　　　// If in the time between the reset of this event and the call to 　　　　// ReadFile() more bytes arrive, the m_OverlappedStruct.hEvent handle will be set again 　　　　// to the signeled state. When the call to ReadFile() occurs, it will 　　　　// read all of the bytes from the buffer, and the program will 　　　　// loop back around to WaitCommEvent(). 　　　　// 　　　　// At this point you will be in the situation where m_OverlappedStruct.hEvent is set, 　　　　// but there are no bytes available to read. If you proceed and call 　　　　// ReadFile(), it will return immediatly due to the async port setup, but 　　　　// GetOverlappedResults() will not return until the next character arrives. 　　　　// 　　　　// It is not desirable for the GetOverlappedResults() function to be in 　　　　// this state. The thread shutdown event (event 0) and the WriteFile() 　　　　// event (Event2) will not work if the thread is blocked by GetOverlappedResults(). 　　　　// 　　　　// The solution to this is to check the buffer with a call to ClearCommError(). 　　　　// This call will reset the event handle, and if there are no bytes to read 　　　　// we can loop back through WaitCommEvent() again, then proceed. 　　　　// If there are really bytes to read, do nothing and proceed. 　　　　bResult = ClearCommError(port->m_hComm, &dwError, &comstat); 　　　　if (comstat.cbInQue == 0) 　　　　　continue; 　　　} // end if bResult 　　　// Main wait function. This function will normally block the thread 　　　// until one of nine events occur that require action. 　　　Event = WaitForMultipleObjects(3, port->m_hEventArray, FALSE, INFINITE); 　　　switch (Event) 　　　{ 　　　　case 0: 　　　　{ 　　　　　// Shutdown event. This is event zero so it will be 　　　　　// the higest priority and be serviced first. 　　　　　port->m_bThreadAlive = FALSE; 　　　　　// Kill this thread. break is not needed, but makes me feel better. 　　　　　AfxEndThread(100); 　　　　　break; 　　　　} 　　　　case 1: 　　　　// read event 　　　　{ 　　　　　GetCommMask(port->m_hComm, &CommEvent); 　　　　　if (CommEvent &EV_CTS) 　　　　　　::SendMessage(port->m_pOwner->m_hWnd, WM_COMM_CTS_DETECTED, (WPARAM)0, (LPARAM)port->m_nPortNr); 　　　　　if (CommEvent &EV_RXFLAG) 　　　　　　::SendMessage(port->m_pOwner->m_hWnd, WM_COMM_RXFLAG_DETECTED,(WPARAM)0, (LPARAM)port->m_nPortNr); 　　　　　if (CommEvent &EV_BREAK) 　　　　　　::SendMessage(port->m_pOwner->m_hWnd, WM_COMM_BREAK_DETECTED,(WPARAM)0, (LPARAM)port->m_nPortNr); 　　　　　if (CommEvent &EV_ERR) 　　　　　　::SendMessage(port->m_pOwner->m_hWnd, WM_COMM_ERR_DETECTED, (WPARAM)0, (LPARAM)port->m_nPortNr); 　　　　　if (CommEvent &EV_RING) 　　　　　　::SendMessage(port->m_pOwner->m_hWnd, WM_COMM_RING_DETECTED,(WPARAM)0, (LPARAM)port->m_nPortNr); 　　　　　if (CommEvent &EV_RXCHAR) 　　　　　　// Receive character event from port. 　　　　　　ReceiveChar(port, comstat); 　　　　break; 　　　} 　　　case 2: 　　　// write event 　　　{ 　　　　// Write character event from port 　　　　WriteChar(port); 　　　　break; 　　　} 　　} // end switch 　} // close forever loop 　return 0; }

　　下列三個函數(shù)用于對串口線程進行啟動、掛起和恢復(fù)：

// // start comm watching // BOOL CSerialPort::StartMonitoring() { 　if (!(m_Thread = AfxBeginThread(CommThread, this))) 　　return FALSE; 　TRACE("Thread started\n"); 　return TRUE; } // // Restart the comm thread // BOOL CSerialPort::RestartMonitoring() { 　TRACE("Thread resumed\n"); 　m_Thread->ResumeThread(); 　return TRUE; } // // Suspend the comm thread // BOOL CSerialPort::StopMonitoring() { 　TRACE("Thread suspended\n"); 　m_Thread->SuspendThread(); 　return TRUE; }

　　3.3.4讀寫串口

　　下面一組函數(shù)是用戶對串口進行讀寫操作的接口：

// // Write a character. // void CSerialPort::WriteChar(CSerialPort *port) { 　BOOL bWrite = TRUE; 　BOOL bResult = TRUE; 　DWORD BytesSent = 0; 　ResetEvent(port->m_hWriteEvent); 　// Gain ownership of the critical section 　EnterCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync); 　if (bWrite) 　{ 　　// Initailize variables 　　port->m_ov.Offset = 0; 　　port->m_ov.OffsetHigh = 0; 　　// Clear buffer 　　PurgeComm(port->m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT | PURGE_TXABORT); 　　bResult = WriteFile(port->m_hComm, // Handle to COMM Port 　　　　port->m_szWriteBuffer, // Pointer to message buffer in calling finction 　　　　strlen((char*)port->m_szWriteBuffer), // Length of message to send 　　　　&BytesSent, // Where to store the number of bytes sent 　　　　&port->m_ov); // Overlapped structure 　　// deal with any error codes 　　if (!bResult) 　　{ 　　　DWORD dwError = GetLastError(); 　　　switch (dwError) 　　　{ 　　　　case ERROR_IO_PENDING: 　　　　{ 　　　　　// continue to GetOverlappedResults() 　　　　　BytesSent = 0; 　　　　　bWrite = FALSE; 　　　　　break; 　　　　} 　　　　default: 　　　　{ 　　　　　// all other error codes 　　　　　port->ProcessErrorMessage("WriteFile()"); 　　　　} 　　　} 　　} 　　else 　　{ 　　　LeaveCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync); 　　} 　} // end if(bWrite) 　if (!bWrite) 　{ 　　bWrite = TRUE; 　　bResult = GetOverlappedResult(port->m_hComm, // Handle to COMM port 　　　&port->m_ov, // Overlapped structure 　　　&BytesSent, // Stores number of bytes sent 　　TRUE); // Wait flag 　　LeaveCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync); 　　// deal with the error code 　　if (!bResult) 　　{ 　　　port->ProcessErrorMessage("GetOverlappedResults() in WriteFile()"); 　　} 　} // end if (!bWrite) 　// Verify that the data size send equals what we tried to send 　if (BytesSent != strlen((char*)port->m_szWriteBuffer)) 　{ 　　TRACE("WARNING: WriteFile() error.. Bytes Sent: %d; Message Length: %d\n", 　　BytesSent, strlen((char*)port->m_szWriteBuffer)); 　} } // // Character received. Inform the owner // void CSerialPort::ReceiveChar(CSerialPort *port, COMSTAT comstat) { 　BOOL bRead = TRUE; 　BOOL bResult = TRUE; 　DWORD dwError = 0; 　DWORD BytesRead = 0; 　unsigned char RXBuff; 　for (;;) 　{ 　　// Gain ownership of the comm port critical section. 　　// This process guarantees no other part of this program 　　// is using the port object. 　　EnterCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync); 　　// ClearCommError() will update the COMSTAT structure and 　　// clear any other errors. 　　bResult = ClearCommError(port->m_hComm, &dwError, &comstat); 　　LeaveCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync); 　　// start forever loop. I use this type of loop because I 　　// do not know at runtime how many loops this will have to 　　// run. My solution is to start a forever loop and to 　　// break out of it when I have processed all of the 　　// data available. Be careful with this approach and 　　// be sure your loop will exit. 　　// My reasons for this are not as clear in this sample 　　// as it is in my production code, but I have found this 　　// solutiion to be the most efficient way to do this. 　　if (comstat.cbInQue == 0) 　　{ 　　　// break out when all bytes have been read 　　　break; 　　} 　　EnterCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync); 　　if (bRead) 　　{ 　　　bResult = ReadFile(port->m_hComm, // Handle to COMM port 　　　　&RXBuff, // RX Buffer Pointer 　　　　1, // Read one byte 　　　　&BytesRead, // Stores number of bytes read 　　　　&port->m_ov); // pointer to the m_ov structure 　　　// deal with the error code 　　　if (!bResult) 　　　{ 　　　　switch (dwError = GetLastError()) 　　　　{ 　　　　　case ERROR_IO_PENDING: 　　　　　{ 　　　　　　// asynchronous i/o is still in progress 　　　　　　// Proceed on to GetOverlappedResults(); 　　　　　　bRead = FALSE; 　　　　　　break; 　　　　　} 　　　　　default: 　　　　　{ 　　　　　　// Another error has occured. Process this error. 　　　　　　port->ProcessErrorMessage("ReadFile()"); 　　　　　　break; 　　　　　} 　　　　} 　　　} 　　　else 　　　{ 　　　　// ReadFile() returned complete. It is not necessary to call GetOverlappedResults() 　　　　bRead = TRUE; 　　　} 　　} // close if (bRead) 　　if (!bRead) 　　{ 　　　bRead = TRUE; 　　　bResult = GetOverlappedResult(port->m_hComm, // Handle to COMM port 　　　　&port->m_ov, // Overlapped structure 　　　　&BytesRead, // Stores number of bytes read 　　　　TRUE); // Wait flag 　　　// deal with the error code 　　　if (!bResult) 　　　{ 　　　　port->ProcessErrorMessage("GetOverlappedResults() in ReadFile()"); 　　　} 　　} // close if (!bRead) 　　LeaveCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync); 　　// notify parent that a byte was received 　　::SendMessage((port->m_pOwner)->m_hWnd, WM_COMM_RXCHAR, (WPARAM)RXBuff,(LPARAM)port->m_nPortNr); 　} // end forever loop } // // Write a string to the port // void CSerialPort::WriteToPort(char *string) { 　assert(m_hComm != 0); 　memset(m_szWriteBuffer, 0, sizeof(m_szWriteBuffer)); 　strcpy(m_szWriteBuffer, string); 　// set event for write 　SetEvent(m_hWriteEvent); } // // Return the output buffer size // DWORD CSerialPort::GetWriteBufferSize() { 　return m_nWriteBufferSize; }

3.3.5控制接口

　　應(yīng)用程序員使用下列一組public函數(shù)可以獲取串口的DCB及串口上發(fā)生的事件：

// // Return the device control block // DCB CSerialPort::GetDCB() { 　return m_dcb; } // // Return the communication event masks // DWORD CSerialPort::GetCommEvents() { 　return m_dwCommEvents; }

　　3.3.6錯誤處理

// // If there is a error, give the right message // void CSerialPort::ProcessErrorMessage(char *ErrorText) { 　char *Temp = new char[200]; 　LPVOID lpMsgBuf; 　FormatMessage(FORMAT_MESSAGE_ALLOCATE_BUFFER | FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM, 　　NULL, GetLastError(), MAKELANGID(LANG_NEUTRAL, SUBLANG_DEFAULT), 　　// Default language 　　(LPTSTR) &lpMsgBuf, 0, NULL); 　sprintf(Temp, 　　"WARNING: %s Failed with the following error: \n%s\nPort: %d\n", (char*) 　　ErrorText, lpMsgBuf, m_nPortNr); 　MessageBox(NULL, Temp, "Application Error", MB_ICONSTOP); 　LocalFree(lpMsgBuf); 　delete []Temp; }

　 　仔細分析Remon Spekreijse的CSerialPort類對我們理解多線程及其同步機制是大有益處的，從http: //codeguru.earthweb.com/network/serialport.shtml我們可以獲取CSerialPort類的介紹與工程 實例。另外，電子工業(yè)出版社《Visual C++/Turbo C串口通信編程實踐》一書的作者龔建偉也編寫了一個使用CSerialPort類的例子，可以從http: //www.gjwtech.com/scomm/sc2serialportclass.htm獲得詳情。

　　4.多線程網(wǎng)絡(luò)通信

　　在網(wǎng)絡(luò)通信中使用多線程主要有兩種途徑，即主監(jiān)控線程和線程池。

　　4.1主監(jiān)控線程

　　這種方式指的是程序中使用一個主線程監(jiān)控某特定端口，一旦在這個端口上發(fā)生連接請求，則主監(jiān)控線程動態(tài)使用CreateThread派生出新的子線程處理該請求。主線程在派生子線程后不再對子線程加以控制和調(diào)度，而由子線程獨自和客戶方發(fā)生連接并處理異常。

　　使用這種方法的優(yōu)點是：

　　（1）可以較快地實現(xiàn)原型設(shè)計，尤其在用戶數(shù)目較少、連接保持時間較長時有表現(xiàn)較好；

　　（2）主線程不與子線程發(fā)生通信，在一定程度上減少了系統(tǒng)資源的消耗。

　　其缺點是：

　　（1）生成和終止子線程的開銷比較大；

　　（2）對遠端用戶的控制較弱。

　　這種多線程方式總的特點是"動態(tài)生成，靜態(tài)調(diào)度"。

　　4.2線程池

　　這種方式指的是主線程在初始化時靜態(tài)地生成一定數(shù)量的懸掛子線程，放置于線程池中。隨后，主線程將對這些懸掛子線程進行動態(tài)調(diào)度。一旦客戶發(fā)出連接請求，主線程將從線程池中查找一個懸掛的子線程：

　　（1）如果找到，主線程將該連接分配給這個被發(fā)現(xiàn)的子線程。子線程從主線程處接管該連接，并與用戶通信。當連接結(jié)束時，該子線程將自動懸掛，并進人線程池等待再次被調(diào)度；

　　（2）如果當前已沒有可用的子線程，主線程將通告發(fā)起連接的客戶。

　　使用這種方法進行設(shè)計的優(yōu)點是：

　　（1）主線程可以更好地對派生的子線程進行控制和調(diào)度；

　　（2）對遠程用戶的監(jiān)控和管理能力較強。

　　雖然主線程對子線程的調(diào)度要消耗一定的資源，但是與主監(jiān)控線程方式中派生和終止線程所要耗費的資源相比，要少很多。因此，使用該種方法設(shè)計和實現(xiàn)的系統(tǒng)在客戶端連接和終止變更頻繁時有上佳表現(xiàn)。

　　這種多線程方式總的特點是"靜態(tài)生成，動態(tài)調(diào)度"。