Windows下创建进程和线程

摘要

参照课程中所提供的方法，实现了Windows下，基于Console控制台模式的进程及线程的创建.

Abstract:

By the reference of passage [1], realize the creation of threads and processes under the console mode, with the usage of win32 APIs.

关键词Win32 APIs,进程创建，线程创建.

Key Words:Win32 APIs,Process Creation,Thread Creation

目录

第一章前言 (3)

第二章windows进程与线程原理 (4)

第三章进程线程实现 (11)

1实验准备 (11)

2 Windows下进程的创建 (12)

3 Windows线程的创建及实验 (17)

3．1使用CreateThread在Windows下创建线程 (17)

3．2线程实验1---创建N个随机线程，所有线程的执行时间均为T秒，观察每个线程的运行状况 (19)

3．3线程实验2---Windows下可创建的线程的数目的测试 (24)

3．4线程实验3---最简单的一个临界资源的读者，写者程序. (26)

3.5几点说明 (29)

第四章应用及推广 (30)

参考文献 (31)

第一章前言

谈到在Windows创建线程的例子,在网上的很多的参考都是基于MFC的。其实，就操作系统实验这个前提而言,大可不必去碰那个大型的MFC的框架。中提到了在Windows命令控制台下创建进程及线程的方法，本文对中的方法加以了实现，并做些简单的进程及线程的测试程序.

第二章windows进程与线程原理

进程是不活泼的。若要使进程完成某项操作，它必须至少拥有一个线程，该线程负责执行包含在进程的地址空间中的代码。实际上，单个进程可能包含若干个线程，所有这些线程都“同时”执行进程地址空间中的代码。为此，每个线程都有它自己的一组CPU寄存器和它自己的堆栈。每个进程至少拥有一个线程，来执行进程的地址空间中的代码。当创建一个进程时，系统会自动创建它的第一个线程，称为主线程。然后，该线程可以创建子线程，而这些子线程又能创建更多的子线程。Windows 进程操作相关API：CreateProcess()：进程创建

ExitProcess()或TerminateProcess():进程退出

ExitProcess()终止一个进程和它的所有线程；它的终止操作是完整的，包括关闭所有对象句柄、它的所有线程等；TerminateProcess()终止指定的进程和它的所有线程；它的终止操作是不完整的（如不向相关DLL通报关闭情况），通常只用于异常情况下对进程的终止。

线程线程(thread)：是为了提高系统内程序的并发执行程度而提出来的概念，它是比进程更小的能够独立运行的基本单位。线程是一个轻量级实体(light-weight entity)，它的结构(thread structure)相对简单，在切换速度上非常得快，同一进程中的线程切换不会引起进程的切换，对于并行计算来讲，有效的利用线程能够改善计算的效率，简化计算复杂性。

线程的调度、优先级和亲缘性

使用VC++6.0的Spy++这个工具,可以查看进程中线程的情况：

线程的优先级

每个线程都会被赋予一个从0（最低）到3 1（最高）的优先级号码。

高优先级线程将抢在低优先级线程之前运行，不管低优先级线程正在运行什么。

当设计一个应用程序时，你应该考虑到还有什么别的应用程序会与你的应用程序一道运行。然后，应该根据你的应用程序中的线程应该具备何种响应性，选择一个优先级类。

一旦选定了优先级类之后，就不必考虑你的应用程序与其他应用程序之间的关系，只需要集中考虑你的应用程序中的各个线程的相对优先级。

Windows支持6个优先级类：

Windows支持7个相对的线程优先级

亲缘性

按照默认设置，当系统将线程分配给处理器时， Windows2K/XP/2003使用软亲缘性来进行操作。这意味着如果所有其他因素相同的话，它将设法在它上次运行的那个处理器上运行线程。让线程留在单个处理器上，有助于重复使用仍然在处理器的内存高速缓存中的数据。

第三章进程线程实现

1实验准备

要实验的Windows下的多线程实验，应做如下准备

a)在新建中选”Win32 Console Application”àAn empty project

b) 选”工程”à”设置”选项，在”设置”中选择“C/C++”标签,在”Project Option”中，将”MLd”参数改成“MTd”(如图1).

图1

以上两步对实验成功至关重要，否则，即是代码无误，在连接时同样会出现问题。

2 Windows下进程的创建

在中，Windows的进程和线程模型被描述成”多进程，基于单进程的多线程”.在创建一个线程时，Windows会做大量的工作---创建一个新的地址空间，为进程分配资源以及创建一个基线程.

CreateProcess函数的原型如下

CreateProcess(

LPCTSTR lpApplicationName,

//pointer to name of executable moudle

LPTSTR cmdLine,

//pointer to command line string

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes,

//pointer to process security attributes LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,

//pointer to theread security attributes

BOOL bInheritHandle ,

//handle inheritance flag

DWORD dwCreationFlag,

//various creation flags

LPVOID lpEnviroment,//Enviroment variable

LPCTSTR lpCurrentDirectory,

//Child's current directory

LPSTARTUPINFO lpStartupInfo,

//pointer to StartupInfo

LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation

//pointer to

PROCESS_INFORMATION

)

虽然参数多了些，不过在现阶段的实验级别，大多数参数只要用默认值即可。

下面要做的关于Windows使用进程的实验，在Linux系统下，可以使用类似execve(char* cmdName , char* cmdArgu)的语句从一个程序中去执行其它的

程序。

而如果在Windows下，当使用CreateProcess去执行相应的功能时，只要去改变cmdLine中的内容即可,其它的参数使用默认值,具体见代码1:代码1执行的功能是从命令行中启动这个名叫的launch的测试程序，在launch后面应加上保存有需要打开程序路径的文件名

如在命令行中键入

>launch set.txt

而set.txt中的内容为

C:\\WINDOWS\\SYSTEM32\\CALC.EXE

C:\\WINDOWS\\SYSTEM32\\NOTEPAD.EXE NEW.TXT

C:\\WINDOWS\\SYSTEM32\\CHARMAP.EXE

路径的前半部分为”C:\\WINDOWS\\”,这当然要视你的Windows系统的类型以及系统盘的存放位置而定。如果是NT或2000的机器，则应使用WINNT.

测试程序1:

示例如何使用进程的launch程序，通过在命令行中加载相应的命令文件，去按照命令文件中指定的程序路径打开相应的程序去执行*/

#include

#include

#include

#define MAX_LINE_LEN 80

int main(int argc,char* argv)

{

//local variables

FILE* fid;

char cmdLine[MAX_LINE_LEN];

//CreateProcess parameters

LPSECURITY_ATTRIBUTES processA=NULL;//Default

LPSECURITY_ATTRIBUTES threadA=NULL;//Default

BOOL shareRights=TRUE;//Default

DWORD creationMask=CREATE_NEW_CONSOLE;

//Window per process.

LPVOID enviroment=NULL;//Default

LPSTR curDir=NULL;//Default

STARTUPINFO startInfo;//Result

PROCESS_INFORMATION procInfo;//Result

//1.Read the command line parameters

if(argc!=2)

{

fprintf(stderr,"Usage:lanch\n");

exit(0);

}

//2.Open a file that coutain a set of commands

fid=fopen(argv[1],"r");

//3.For every command in the launch file

while(fgets(cmdLine,MAX_LINE_LEN,fid)!=NULL)

{

//Read a command from the file

if(cmdLine[strlen(cmdLine)-1]=='\n')

cmdLine[strlen(cmdLine)-1]='\0';//Remove NEWLINE

//Create a new process to execute the command

ZeroMemory(&startInfo,sizeof(startInfo));

startInfo.cb=sizeof(startInfo);

if(!CreateProcess(

NULL,//File name of executable

cmdLine,//command line

processA,//Process inherited security

threadA, //Thread inherited security

shareRights,//Rights propagation

creationMask,//various creation flags

enviroment,//Enviroment variable

curDir, //Child's current directory

&startInfo,

&procInfo

)

)

{

fprintf(stderr,"CreatProcess failed on

error %d\n",GetLastError);

ExitProcess(0);

}

}

//Terminate after all commands have finished.

return 0;

}

通过上面这段极其简洁的代码，完成了看似有些难度的任务，让我们充分感受到采用一些高级的编程手段所带来的便捷与高效.

3 Windows线程的创建及实验

3．1使用CreateThread在Windows下创建线程

在Windows中创建线程可以调用两个函数_beginthreadex和CreateThread两个函数.

这里只介绍后者.

CreateThread函数原型

HANDLE CreateThread

(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,//pointer to thread security attributes

DWORD dwStackSize,//initial thread stack size, in bytes LPSECURITY_START_ROUTINE lpStartAddress,//pointer to thread function

LPVOID lpParameter,//argument for new thread

DWORD dwCreationFlags,//creation flags

LPDWORD lpThreadId //pointer to returned thread identifier

)

其中,在本实验阶段比较重要的参数是第三和第四个

a)第三个参数是一个指向函数的指针，所以应传入的参数应为函数的地址，如&Func的形式.

而这个传入的参数，则必须被声明成为

DWORD WINAPI threadFunc(LPVOID threadArgu);

的形式.这个函数也就是要执行线程任务的那个函数体实体.这里应注意，传入应使用Func而非&Func。

如：CreateThread(NULL,0,Fun c,…)

具体原因：我目前认为是系函数前部使用WINAPI所致。

b)第四个参数应是执行线程任务的函数体实体所需要的参数,即上面所举例的函数threadFunc的参数threadArgu,这在WINDOWS中被定义成一个LPVOID 的类型，目前我认为，可以把它在功能上看成和void* 类似。

参考:LPVOID的原型

typedef void far *LPVOID;

所以，当你有自己需要的类型的参数传入时，可以用

typedef struct

{

int firstArgu,

long secArgu,

…

}myType,* pMyType;

将你想要传入的参数装入一个结构体中。

在传入点，使用类似

pMyType pMyTpeyArgu;

…

CreateThread(NULL,0,threadFunc,pMyTypeArgu,…);

…

在函数threadFunc内部的接收点，可以使用“强行转换”,如

int intValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu;

long longValue=((pMyType)lpvoid)->secArgu;

… …

3．2线程实验1---创建N个随机线程，所有线程的执行时间均为T秒，观察每个线程的运行状况

为了使线程的运行趋于随机化,应先使用

srand((unsigned int)time (NULL));

在每个线程的运行中，每个线程的睡眠时间为

sleepTime=1000+30*(int)eRandom(50+tNo);

Sleep(sleepTime);

这样，可以使进程的运行趋于随机化.

/*测试程序2

创建N个随机线程的随机实验.

命令行输入参数

test threadNo runSecs

*/

#include

#include

#include

#include

#include

#define N 5

#define Type float

static int runFlag=TRUE;

DWORD WINAPI threadWork(LPVOID threadNo);

int parseArgToInt(char* inNumChar);

Type eRandom(int upLimit);

typedef struct

{

int data;

}INTEGER;

void main(int argc,char* argv)

{

unsigned int runTime;

int i;

int threadNum;

//int N;

SYSTEMTIME now;

WORD stopTimeMinute,stopTimeSecond;

DWORD targetThreadID;

//Get command line argument,N

if(argc!=3)

{

printf("please enter:NThread \n");

return;

}

threadNum=parseArgToInt(argv[1]);

runTime=parseArgToInt(argv[2]);

//Get the time the threads should run,runtime

//Calculate time to halt

// runTime=60;/*in seconds.*/

GetSystemTime(&now);

printf("mthread:Suite starting aty system

time%d,%d,%d\n",now.wHour,now.wMinute,now.wSecond);

stopTimeSecond=(now.wSecond+(WORD)runTime)%60;

stopTimeMinute=now.wMinute+(now.wSecond+(WORD)runTime)/60;

//FOR 1 TO N

INTEGER* tmpInt;