程序,线程和进程

1,程序
程序计算机指令的集合,它以文件的形式存储在磁盘上.

2,进程
进程通畅被定义为一个正在运行的程序的实例,是一个程序在其自身的地址空间中的一次执行活动.

进程由两部分组成:
(1)内核对象:操作系统用它来管理进程,也用来存放进程的统计信息.
(2)地址空间:包含所有可执行模块或DLL模块的代码和数据,还包含动态内存分配的空间,如线程堆栈和堆分配空间.

进程是资源申请、调度和独立运行的单位，因此，它使用系统中的运行资源.
进程是不活泼的。进程从来不执行任何东西，它只是线程的容器。若要使进程完成某项操作，它必须拥有一个在它的环境中运行的线程，此线程负责执行包含在进程的地址空间中的代码。
单个进程可能包含若干个线程，这些线程都“同时” 执行进程地址空间中的代码。
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，操作系统会自动创建这个进程的第一个线程，称为主线程。此后，该线程可以创建其他的线程.

进程地址空间:
(1)系统赋予每个进程独立的虚拟地址空间。对于32位进程来说，这个地址空间是4GB。
(2)每个进程有它自己的私有地址空间。
进程A可能有一个存放在它的地址空间中的数据结构，地址是0x12345678，而进程B则有一个完全不同的数据结构存放在它的地址空间中，地址是0x12345678。当进程A中运行的线程访问地址为0x12345678的内存时，这些线程访问的是进程A的数据结构。当进程B中运行的线程访问地址为0x12345678的内存时，这些线程访问的是进程B的数据结构。进程A中运行的线程不能访问进程B的地址空间中的数据结构，反之亦然。
(3)4GB虚拟地址空间中，2GB是内核方式分区，供内核代码、设备驱动程序、设备I/O高速缓冲、非页面内存池的分配和进程页面表等使用，而用户方式分区使用的地址空间约为2GB，这个分区是进程的私有地址空间所在的地方。一个进程不能读取、写入、或者以任何方式访问驻留在该分区中的另一个进程的数据。对于所有应用程序来说，该分区是维护进程的大部分数据的地方。

3,线程

线程由两个部分组成：
(1)线程的内核对象，操作系统用它来对线程实施管理。内核对象也是系统用来存放线程统计信息的地方。
(2)线程堆栈，它用于维护线程在执行代码时需要的所有参数和局部变量。

线程总是在某个进程环境中创建。系统从进程的地址空间中分配内存，供线程的堆栈使用。新线程运行的进程环境与创建线程的环境相同。因此，新线程可以访问进程的内核对象的所有句柄、进程中的所有内存和在这个相同的进程中的所有其他线程的堆栈。这使得单个进程中的多个线程确实能够非常容易地互相通信。

4,能使用多线程时,不用多进程的原因:
(1)每创建一个进程,系统都要为新进程分配私有地址空间,占用资源比较多.线程只有一个内核对象和一个堆栈，保留的记录很少，因此所需要的内存也很少。
(2)进程间的切换,需要交换整个地址空间.而线程间的切换只需要交换执行环境,效率高很多.

主线程和子线程抢占系统资源,输出结果.

#include <iostream>
#include <windows.h> //使用windows API函数
using namespace std;

//线程的入口函数
DWORD WINAPI Fun1Proc(
  LPVOID lpParameter
);

int index=0;
int main()
{
    HANDLE hThread1;
    //CreateThread(
    //NULL缺省安全性;
    //指定初始提交栈的大小 0:表示调用线程一样的大小;
    //线程的入口函数;
    //指定一个参数传递给进程(命令行);
	//指定线程创建的附加标记0:表示线程创建后立即运行;
	//接受线程ID标识的变量 NULL:表示不会返回)
    hThread1=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL); //	//创建一个线程 返回线程的句柄
    CloseHandle(hThread1);//关闭线程的句柄
    while(index++<1000)
        cout<<"main thread is running\n";
    return 0;
}
DWORD WINAPI Fun1Proc(
  LPVOID lpParameter   // thread data
)
{
    while(index++<1000)
        cout<<"thread1 is running\n"<<endl;
	return 0;
}

两个子线程,出售火车票.
线程函数的中间断开,导致输出结果有误.

#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;

DWORD WINAPI Fun1Proc(
  LPVOID lpParameter
);
DWORD WINAPI Fun2Proc(
  LPVOID lpParameter
);
int index=0;
int tickets=100;
int main()
{
    HANDLE hThread1;
    HANDLE hThread2;
    hThread1=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL);
    hThread2=CreateThread(NULL,0,Fun2Proc,NULL,0,NULL);
    CloseHandle(hThread1);//关闭线程的句柄
    CloseHandle(hThread2);

    Sleep(4000); //休息一段时间,给子线程获取资源的机会
    return 0;
}
DWORD WINAPI Fun1Proc(
  LPVOID lpParameter
)
{
	while(TRUE)
	{
		if(tickets>0)
		{
		    //这里存在问题,可能线程从这里中断,出现了tickets等于0的情况.
		    //引出下面的互斥对象,保护指定的代码段
			Sleep(1);
			cout<<"thread1 sell ticket : "<<tickets--<<"\n";
		}
		else
			break;
	}
}

DWORD WINAPI Fun2Proc(
  LPVOID lpParameter
)
{
	while(TRUE)
	{
		if(tickets>0)
		{
		    //这里存在问题,可能线程从这里中断,出现了tickets等于0的情况.
			Sleep(1);
			cout<<"thread1 sell ticket : "<<tickets--<<"\n";
		}
		else
			break;
	}
}

解决方式:保护特定的代码段.
CreateMutex():创建互斥对象.
线程WaitForSingleObject(),如果其他进程通过Release()使得互斥对象变为有信号状态,此时线程获得了互斥对象的所有权.互斥对象内部维护的ID变为该线程的ID,计数器由0变为1.
如果线程继续调用WaitForSingleObject(),那么计数器加1.Release()的结果,只是让互斥对象维护的计数器减1.
如果一个线程调用WaitForSingleObject()得到了互斥对象的所有权,却没有释放.那么当该线程终止的时候,操作系统会自动收回互斥对象所有权,使其变为有信号状态.
互斥对象变为有信号的原因,可通过WaitForSingleObject()的返回值来得到.

#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;

DWORD WINAPI Fun1Proc(
  LPVOID lpParameter
);
DWORD WINAPI Fun2Proc(
  LPVOID lpParameter
);

int tickets=100;
HANDLE hMutex;//互斥对象句柄
int main()
{
    HANDLE hThread1;
    HANDLE hThread2;
    hThread1=CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL);
    hThread2=CreateThread(NULL,0,Fun2Proc,NULL,0,NULL);
    CloseHandle(hThread1);
    CloseHandle(hThread2);

    hMutex=CreateMutex(NULL,TRUE,NULL);//创建未命名互斥对象
    //hMutex=CreateMutex(  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpMutexAttributes, BOOL bInitialOwner, LPCTSTR lpName );
	//创建互斥对象,返回一个互斥句柄
	//安全性NULL
	//BOOL调用对象是否获得互斥对象的所有权
	//lpName给互斥对象命名

	WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);//主线程拥有了,又申请了一次,这时计数器变为2.
	ReleaseMutex(hMutex);
	ReleaseMutex(hMutex);  //必须释放两次,这样互斥对象才处于有信号状态.
    Sleep(3000); //休息一段时间,给子线程获取资源的机会
    return 0;
}
DWORD WINAPI Fun1Proc(
  LPVOID lpParameter
)
{
	while(TRUE)
	{
	    WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);//请求互斥对象
		if(tickets>0)
			cout<<"thread1 sell ticket : "<<tickets--<<"\n";
		else
			break;
        ReleaseMutex(hMutex);//释放指定互斥对象的所有权
	}
	return 0;
}

DWORD WINAPI Fun2Proc(
  LPVOID lpParameter
)
{
	while(TRUE)
	{
	    WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);
		if(tickets>0)
			cout<<"thread2 sell ticket : "<<tickets--<<"\n";
		else
			break;
        ReleaseMutex(hMutex);
	}
	return 0;
}