windows編程線程
㈠ 淺談linux 多線程編程和 windows 多線程編程的異同
linux下線程的實現，linux的線程編程有兩個庫pthread和pth,對於pthread的實現是內核方式的實現，每個線程在kernel中都有task結構與之對應，也就是說用ps命令行是可以看見多個線程，線程的調度也是由內核中的schele進行的。
再來看看Windows的多線程，Windows NT和Windows95是一個搶先型多任務、多線程操作系統。因為它使用搶先型的多任務，所以它擁有與UNIX同樣平滑的處理和進程獨立。多線程就更進一步。一個獨立的程序默認是使用一個線程，不過它可以將自己分解為幾個獨立的線程來執行，例如，其中的一個線程可以發送一個文件到列印機，而另一個可以響應用戶的輸入。這個簡單的程序設計修改可以明顯減少用戶等待的時間，讓用戶無需擔心長時間的計算、重繪屏幕、文件讀寫等帶來的不便。
多線程還可以讓你從許多高端的多處理器NT機器中得到好處。例如，你購買了一個高級的RISC機器，可以使用多達10個CPU晶元，但在開始的時候你只購買了一個CPU。你寫了一個簡單的Mandelbrot set程序，你發現需要15秒的時間來重新繪制Mandelbrot set的畫面。
那麼，Windows平台的線程和類Unix平台（包括Linux）的進程的區別是什麼呢？
熟悉WIN32編程的人一定知道，WIN32的進程管理方式與UNIX上有著很大區別，在UNIX里，只有進程的概念，但在WIN32里卻還有一個「線程」的概念，那麼UNIX和WIN32在這里究竟有著什麼區別呢？
UNIX里的fork是七十年代UNIX早期的開發者經過長期在理論和實踐上的艱苦探索後取得的成果，一方面，它使操作系統在進程管理上付出了最小的代價，另一方面，又為程序員提供了一個簡潔明了的多進程方法。
WIN32里的進程/線程是繼承自OS/2的。在WIN32里，「進程」是指一個程序，而「線程」是一個「進程」里的一個執行「線索」。從核心上講，WIN32的多進程與UNIX並無多大的區別，在WIN32里的線程才相當於UNIX的進程，是一個實際正在執行的代碼。但是，WIN32里同一個進程里各個線程之間是共享數據段的。這才是與UNIX的進程最大的不同。
對於多任務系統，共享數據區是必要的，但也是一個容易引起混亂的問題，在WIN32下，一個程序員很容易忘記線程之間的數據是共享的這一情況，一個線程修改過一個變數後，另一個線程卻又修改了它，結果引起程序出問題。但在UNIX下，由於變數本來並不共享，而由程序員來顯式地指定要共享的數據，使程序變得更清晰與安全。
㈡ 淺談linux 多線程編程和 windows 多線程編程的異同
首先我們講講為什麼要採用多線程編程，其實並不是所有的程序都必須採用多線程，有些時候採用多線程，性能還沒有單線程好。所以我們要搞清楚，什麼時候採用多線程。採用多線程的好處如下：
(1)因為多線程彼此之間採用相同的地址空間，共享大部分的數據，這樣和多進程相比，代價比較節儉，因為多進程的話，啟動新的進程必須分配給它獨立的地址空間，這樣需要數據表來維護代碼段，數據段和堆棧段等等。
(2)多線程和多進程相比，一個明顯的優點就是線程之間的通信了，對不同進程來說，它們具有獨立的數據空間，要進行數據的傳遞只能通過通信的方式進行，這種方式不僅費時，而且很不方便。但是對於多線程就不一樣了。他們之間可以直接共享數據，比如最簡單的方式就是共享全局變數。但是共享全部變數也要注意哦，呵呵，必須注意同步，不然後果你知道的。呵呵。
(3)在多cpu的情況下，不同的線程可以運行不同的cpu下，這樣就完全並行了。
反正我覺得在這種情況下，採用多線程比較理想。比如說你要做一個任務分2個步驟，你為提高工作效率，你可以多線程技術，開辟2個線程，第一個線程就做第一步的工作，第2個線程就做第2步的工作。但是你這個時候要注意同步了。因為只有第一步做完才能做第2步的工作。這時，我們可以採用同步技術進行線程之間的通信。
針對這種情況，我們首先講講多線程之間的通信，在windows平台下，多線程之間通信採用的方法主要有：
(1)共享全局變數,這種方法是最容易想到的，呵呵，那就首先講講吧，比如說吧，上面的問題，第一步要向第2步傳遞收據，我們可以之間共享全局變數，讓兩個線程之間傳遞數據，這時主要考慮的就是同步了，因為你後面的線程在對數據進行操作的時候，你第一個線程又改變了數據的內容，你不同步保護，後果很嚴重的。你也知道，這種情況就是讀臟數據了。在這種情況下，我們最容易想到的同步方法就是設置一個bool flag了，比如說在第2個線程還沒有用完數據前，第一個線程不能寫入。有時在2個線程所需的時間不相同的時候，怎樣達到最大效率的同步，就比較麻煩了。咱們可以多開幾個緩沖區進行操作。就像生產者消費者一樣了。如果是2個線程一直在跑的，由於時間不一致，緩沖區遲早會溢出的。在這種情況下就要考慮了，是不讓數據寫入還是讓數據覆蓋掉老的數據，這時候就要具體問題具體分析了。就此打住，呵呵。就是用bool變數控制同步，linux 和windows是一樣的。
既然講道了這里，就再講講其它同步的方法。同樣 針對上面的這個問題，共享全局變數同步問題。除了採用bool變數外，最容易想到的方法就是互斥量了。呵呵，也就是傳說中的加鎖了。windows下加鎖和linux下加鎖是類似的。採用互斥量進行同步，要想進入那段代碼，就先必須獲得互斥量。
linux上互斥量的函數是：
windows下互斥量的函數有：createmutex 創建一個互斥量，然後就是獲得互斥量waitforsingleobject函數，用完了就釋放互斥量ReleaseMutex(hMutex)，當減到0的時候 內核會才會釋放其對象。下面是windows下與互斥的幾個函數原型。
HANDLE WINAPI CreateMutex(
__in LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes,
__in BOOL bInitialOwner,
__in LPCTSTR lpName
);
可以可用來創建一個有名或無名的互斥量對象
第一參數 可以指向一個結構體SECURITY_ATTRIBUTES一般可以設為null；
第二參數 指當時的函數是不是感應感應狀態 FALSE為當前擁有者不會創建互斥
第三參數 指明是否是有名的互斥對象 如果是無名 用null就好。
DWORD WINAPI WaitForSingleObject(
__in HANDLE hHandle,
__in DWORD dwMilliseconds
);
第一個是 創建的互斥對象的句柄。第二個是 表示將在多少時間之後返回 如果設為宏INFINITE 則不會返回 直到用戶自己定義返回。
對於linux操作系統，互斥也是類似的，只是函數不同罷了。在linux下，和互斥相關的幾個函數也要閃亮登場了。
pthread_mutex_init函數：初始化一個互斥鎖；
pthread_mutex_destroy函數：注銷一個互斥鎖；
pthread_mutex_lock函數：加鎖，如果不成功，阻塞等待；
pthread_mutex_unlock函數：解鎖；
pthread_mutex_trylock函數：測試加鎖，如果不成功就立即返回，錯誤碼為EBUSY;
至於這些函數的用法，google上一搜，就出來了，呵呵，在這里不多講了。windows下還有一個可以用來保護數據的方法，也是線程同步的方式
就是臨界區了。臨界區和互斥類似。它們之間的區別是，臨界區速度快，但是它只能用來同步同一個進程內的多個線程。臨界區的獲取和釋放函數如下：
EnterCriticalSection() 進入臨界區; LeaveCriticalSection()離開臨界區。 對於多線程共享內存的東東就講到這里了。
(2)採用消息機制進行多線程通信和同步，windows下面的的消息機制的函數用的多的就是postmessage了。Linux下的消息機制，我用的較少，就不在這里說了，如果誰熟悉的，也告訴我，呵呵。
(3)windows下的另外一種線程通信方法就是事件和信號量了。同樣針對我開始舉得例子，2個線程同步，他們之間傳遞信息，可以採用事件(Event)或信號量(Semaphore),比如第一個線程完成生產的數據後，就必須告訴第2個線程，他已經把數據准備好了，你可以來取走了。第2個線程就把數據取走。呵呵，這里可以採用消息機制，當第一個線程准備好數據後，就直接postmessage給第2個線程，按理說採用postmessage一個線程就可以搞定這個問題了。呵呵，不是重點，省略不講了。
對於linux，也有類似的方法，就是條件變數了，呵呵，這里windows和linux就有不同了。要特別講講才行。
對於windows，採用事件和信號量同步時候，都會使用waitforsingleobject進行等待的，這個函數的第一個參數是一個句柄，在這里可以是Event句柄，或Semaphore句柄，第2個參數就是等待的延遲，最終等多久，單位是ms，如果這個參數為INFINITE，那麼就是無限等待了。釋放信號量的函數為ReleaseSemaphore（）；釋放事件的函數為SetEvent。當然使用這些東西都要初始化的。這里就不講了。Msdn一搜，神馬都出來了，呵呵。神馬都是浮雲！
對於linux操作系統，是採用條件變數來實現類似的功能的。Linux的條件變數一般都是和互斥鎖一起使用的，主要的函數有：
pthread_mutex_lock ,
pthread_mutex_unlock,
pthread_cond_init
pthread_cond_signal
pthread_cond_wait
pthread_cond_timewait
為了和windows操作系統進行對比，我用以下表格進行比較：
對照以上表格,總結如下：
(1) Pthread_cleanup_push,Pthread_cleanup_pop：
這一對函數push和pop的作用是當出現異常退出時，做一些清除操作，即當在push和pop函數之間異常退出，包括調用pthread_exit退出，都會執行push裡面的清除函數，如果有多個push，注意是是棧，先執行後面的那個函數，在執行前面的函數，但是注意當在這2個函數之間通過return 退出的話，執不執行push後的函數就看pop函數中的參數是不是為0了。還有當沒有異常退出時，等同於在這裡面return退出的情況，即：當pop函數參數不為0時，執行清除操作，當pop函數參數為0時，不執行push函數中的清除函數。
（2）linux的pthread_cond_signal和SetEvent的不同點
Pthread_cond_singal釋放信號後，當沒有Pthread_cond_wait，信號馬上復位了，這點和SetEvent不同，SetEvent是不會復位的。詳解如下：
條件變數的置位和復位有2種常用模型：第一種模型是當條件變數置位時(signaled)以後，如果當前沒有線程在等待，其狀態會保持為置位(signaled)，直到有等待的線程進入被觸發,其狀態才會變為unsignaled,這種模型以採用Windows平台上的Auto-set Event 為代表。
第2種模型則是Linux平台的pthread所採用的模型，當條件變數置位(signaled)以後，即使當前沒有任何線程在等待，其狀態也會恢復為復位(unsignaled)狀態。
條件變數在Linux平台上的這種模型很難說好壞，在實際應用中，我們可以對
代碼稍加改進就可以避免這種差異的發生。由於這種差異只會發生在觸發沒有被線程等待在條件變數的時刻，因此我們只需要掌握好觸發的時機即可。最簡單的做法是增加一個計數器記錄等待線程的個數，在決定觸發條件變數前檢查該變數即可。
示例 使用 pthread_cond_wait() 和 pthread_cond_signal()
pthread_mutex_t count_lock;
pthread_cond_t count_nonzero;
unsigned count;
decrement_count()
{
pthread_mutex_lock(&count_lock);
while (count == 0)
pthread_cond_wait(&count_nonzero, &count_lock);
count = count - 1;
pthread_mutex_unlock(&count_lock);
}
increment_count()
{
pthread_mutex_lock(&count_lock);
if (count == 0)
pthread_cond_signal(&count_nonzero);
count = count + 1;
pthread_mutex_unlock(&count_lock);
}
(3) 注意Pthread_cond_wait條件返回時互斥鎖的解鎖問題
extern int pthread_cond_wait __P ((pthread_cond_t *__cond,pthread_mutex_t *__mutex));
調用這個函數時,線程解開mutex指向的鎖並被條件變數cond阻塞。線程可以被函數pthread_cond_signal和函數 pthread_cond_broadcast喚醒線程被喚醒後，它將重新檢查判斷條件是否滿足，如果還不滿足，一般說來線程應該仍阻塞在這里，被等待被下一次喚醒。如果在多線程中採用pthread_cond_wait來等待時，會首先釋放互斥鎖，當等待的信號到來時，再次獲得互斥鎖，因此在之後要注意手動解鎖。舉例如下：
#include
#include
#include
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; /*初始化互斥鎖*/
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; //初始化條件變數
void *thread1(void *);
void *thread2(void *);
int i=1;
int main(void)
{
pthread_t t_a;
pthread_t t_b;
pthread_create(&t_a,NULL,thread1,(void *)NULL);/*創建進程t_a*/
pthread_create(&t_b,NULL,thread2,(void *)NULL); /*創建進程t_b*/
pthread_join(t_b, NULL);/*等待進程t_b結束*/
pthread_mutex_destroy(&mutex);
pthread_cond_destroy(&cond);
exit(0);
}
void *thread1(void *junk)
{
for(i=1;i<=9;i++)
{
printf("IN one\n");
pthread_mutex_lock(&mutex);//
if(i%3==0)
pthread_cond_signal(&cond);/*，發送信號，通知t_b進程*/
else
printf("thead1:%d\n",i);
pthread_mutex_unlock(&mutex);//*解鎖互斥量*/
printf("Up Mutex\n");
sleep(3);
}
}
void *thread2(void *junk)
{
while(i<9)
{
printf("IN two \n");
pthread_mutex_lock(&mutex);
if(i%3!=0)
pthread_cond_wait(&cond,&mutex);/*等待*/
printf("thread2:%d\n",i);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
printf("Down Mutex\n");
sleep(3);
}
}
輸出如下：
IN one
thead1:1
Up Mutex
IN two
IN one
thead1:2
Up Mutex
IN one
thread2:3
Down Mutex
Up Mutex
IN one
thead1:4
Up Mutex
IN two
IN one
thead1:5
Up Mutex
IN one
Up Mutex
thread2:6
Down Mutex
IN two
thread2:6
Down Mutex
IN one
thead1:7
Up Mutex
IN one
thead1:8
Up Mutex
IN two
IN one
Up Mutex
thread2:9
Down Mutex
注意藍色的地方，有2個thread2:6，其實當這個程序多執行幾次，i=3和i=6時有可能多列印幾個，這里就是競爭鎖造成的了。
(4)另外要注意的Pthread_cond_timedwait等待的是絕對時間，這個和WaitForSingleObject是不同的，Pthread_cond_timedwait在網上也有討論。如下：這個問題比較經典，我把它搬過來。
thread_a ：
pthread_mutex_lock(&mutex);
//do something
pthread_mutex_unlock(&mutex)
thread_b：
pthread_mutex_lock(&mutex);
//do something
pthread_cond_timedwait(&cond, &mutex, &tm);
pthread_mutex_unlock(&mutex)
有如上兩個線程thread_a, thread_b,現在如果a已經進入了臨界區，而b同時超時了，那麼b會從pthread_cond_timedwait返回嗎？如果能返回，那豈不是a,b都在臨界區？如果不能返回，那pthread_cond_timedwait的定時豈不是就不準了？
大家討論有價值的2點如下：
（1） pthread_cond_timedwait (pthread_cond_t *cv, pthread_mutex_t *external_mutex, const struct timespec *abstime) -- This function is a time-based variant of pthread_cond_wait. It waits up to abstime amount of time for cv to be notified. If abstime elapses before cv is notified, the function returns back to the caller with an ETIME result, signifying that a timeout has occurred. Even in the case of timeouts, the external_mutex will be locked when pthread_cond_timedwait returns.
（2） 2.1 pthread_cond_timedwait行為和pthread_cond_wait一樣，在返回的時候都要再次lock mutex.
2 .2pthread_cond_timedwait所謂的如果沒有等到條件變數，超時就返回，並不確切。
如果pthread_cond_timedwait超時到了，但是這個時候不能lock臨界區，pthread_cond_timedwait並不會立即返回，但是在pthread_cond_timedwait返回的時候，它仍在臨界區中，且此時返回值為ETIMEDOUT。
關於pthread_cond_timedwait超時返回的問題，我也認同觀點2。
附錄：
int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict_attr,void*（*start_rtn)(void*),void *restrict arg);
返回值：若成功則返回0，否則返回出錯編號
返回成功時，由tidp指向的內存單元被設置為新創建線程的線程ID。attr參數用於制定各種不同的線程屬性。新創建的線程從start_rtn函數的地址開始運行，該函數只有一個無指針參數arg，如果需要向start_rtn函數傳遞的參數不止一個，那麼需要把這些參數放到一個結構中，然後把這個結構的地址作為arg的參數傳入。
linux下用C開發多線程程序，Linux系統下的多線程遵循POSIX線程介面，稱為pthread。
由 restrict 修飾的指針是最初唯一對指針所指向的對象進行存取的方法，僅當第二個指針基於第一個時，才能對對象進行存取。對對象的存取都限定於基於由 restrict 修飾的指針表達式中。 由 restrict 修飾的指針主要用於函數形參，或指向由 malloc() 分配的內存空間。restrict 數據類型不改變程序的語義。 編譯器能通過作出 restrict 修飾的指針是存取對象的唯一方法的假設，更好地優化某些類型的常式。
第一個參數為指向線程標識符的指針。
第二個參數用來設置線程屬性。
第三個參數是線程運行函數的起始地址。
第四個參數是運行函數的參數。
因為pthread不是linux系統的庫，所以在編譯時注意加上-lpthread參數，以調用靜態鏈接庫。
終止線程：
如果在進程中任何一個線程中調用exit或_exit,那麼整個進行會終止，線程正常的退出方式有：
（1） 線程從啟動常式中返回(return)
（2） 線程可以被另一個進程終止（kill）；
（3） 線程自己調用pthread_exit函數
#include
pthread_exit
線程等待：
int pthread_join(pthread_t tid,void **rval_ptr)
函數pthread_join用來等待一個線程的結束。函數原型為：
extern int pthread_join __P (pthread_t __th, void **__thread_return);
第一個參數為被等待的線程標識符，第二個參數為一個用戶定義的指針，它可以用來存儲被等待線程的返回值。這個函數是一個線程阻塞的函數，調用它的函數將一直等待到被等待的線程結束為止，當函數返回時，被等待線程的資源被收回。
對於windows線程的創建東西，就不列舉了，msdn上 一搜就出來了。呵呵。今天就講到這里吧，希望是拋磚引玉，大家一起探討，呵呵。部分內容我也是參考internet的，特此對原作者表示感謝！