vc++ 串口通信 socket winapi

第十二章 多线程与串行通信

Windows 是一个多任务操作系统。传统的 Windows 3.x 只能依靠应用程序之间的协同来

实现协同式多任务，而 Windows 95/NT 实行的是抢先式多任务。

在 Win 32(95/NT)中，每一个进程可以同时执行多个线程，这意味着一个程序可以同时

完成多个任务。对于象通信程序这样既要进行耗时的工作，又要保持对用户输入响应的应用

来说，使用多线程是最佳选择。当进程使用多个线程时，需要采取适当的措施来保持线程间

的同步。

利用 Win 32 的重叠 I/O 操作和多线程特性，程序员可以编写出高效的通信程序。在这

一讲的最后将通过一个简单的串行通信程序，向读者演示多线程和重叠 I/O 的编程技术。

因此，在设计 16 位的应用程序时，程序员必须合理地设计消息处理函数，以使程序能

够尽快返回到消息循环中。如果程序需要进行费时的操作，那么必须保证程序在进行操作时

能周期性的调用上述四个函数中的一个。

在 Windows 3.x 环境下，要想设计一个既能执行实时的后台工作（如对通信端口的实时

监测和读写），又能保证所有界面响应用户输入的单独的应用程序几乎是不可能的。

有人可能会想到用 CWinApp::OnIdle 函数来执行后台工作，因为该函数是程序主消息循

环在空闲时调用的。但 OnIdle 的执行并不可靠，例如，如果用户在程序中打开了一个菜单

或模态对话框，那么 OnIdle 将停止调用，因为此时程序不能返回到主消息循环中！在实时

任务代码中调用 PeekMessage 也会遇到同样的问题，除非程序能保证用户不会选择菜单或弹

出模态对话框，否则程序将不能返回到 PeekMessage 的调用处，这将导致后台实时处理的中

bAbort=FALSE;

. . .

while(!bAbort)

{

. . . //执行一次后台操作

}

}

}

12.1.2 Windows 95/NT 的抢先式多任务

在 32 位的 Windows 系统中，采用的是抢先式多任务，这意味着程序对 CPU 的占用时间

是由系统决定的。系统为每个程序分配一定的 CPU 时间，当程序的运行超过规定时间后，系

有响应的程序。

在 32 位的 Windows 系统中，术语多任务是指系统可以同时运行多个进程，而每个进程

也可以同时执行多个线程。

进程就是应用程序的运行实例。每个进程都有自己私有的虚拟地址空间。每个进程都有

一个主线程，但可以建立另外的线程。进程中的线程是并行执行的，每个线程占用 CPU 的时

间由系统来划分。

可以把线程看成是操作系统分配 CPU 时间的基本实体。系统不停地在各个线程之间切

换，它对线程的中断是汇编语言级的。系统为每一个线程分配一个 CPU 时间片，某个线程只

有在分配的时间片内才有对 CPU 的控制权。实际上，在 PC 机中，同一时间只有一个线程在

运行。由于系统为每个线程划分的时间片很小（20 毫秒左右），所以看上去好象是多个线

12.1.4 线程的创建和终止

线程分用户界面线程和工作者线程两种。用户界面线程拥有自己的消息泵来处理界面消

息，可以与用户进行交互。工作者线程没有消息泵，一般用来完成后台工作。

MFC 应用程序的线程由对象 CWinThread 表示。在多数情况下，程序不需要自己创建

CWinThread 对象。调用 AfxBeginThread 函数时会自动创建一个 CWinThread 对象。

例如，清单 12.2 中的代码演示了工作者线程的创建。AfxBeginThread 函数负责创建新

线程，它的第一个参数是代表线程的函数的地址，在本例中是 MyThreadProc。第二个参数

是传递给线程函数的参数，这里假定线程要用到 CMyObject 对象，所以把 pNewObject 指针

传给了新线程。线程函数 MyThreadProc 用来执行线程，请注意该函数的声明。线程函数有

一个 32 位的 pParam 参数可用来接收必要的参数。

{

{

return -1; // 非法参数

}

// 用 pObject 对象来完成某项工作

return 0; // 线程正常结束

}

AfxBeginThread 的声明为：

nPriority = THREAD_PRIORITY_NORMAL, UINT nStackSize = 0, DWORD dwCreateFlags = 0,

程序应该把 AfxBeginThread 返回的 CWinThread 指针保存起来，以便对创建的线程进行

控制。例如，可以调用 CWinThread::SetThreadPriority 来设置线程的优先级，用

如果要创建用户界面线程，那么必须从 CWinThread 派生一个新类。事实上，代表进程

主线程的 CWinApp 类就是 CWinThread 的派生类。派生类必须用 DECLARE_DYNCREATE 和

IMPLEMENT_DYNCREATE 宏来声明和实现。需要重写派生类的 InitInstance、ExitInstance、

Run 等函数。

可以使用 AfxBeginThread 函数的另一个版本来创建用户界面线程。函数的声明为：

线程函数返回，即线程隐含调用了 ExitThread。

ExitProcess 被进程的任一线程显示或隐含调用。

用线程的句柄调用 TerminateThread。

用进程句柄调用 TerminateProcess。

12.2 线程的同步

多线程的使用会产生一些新的问题，主要是如何保证线程的同步执行。多线程应用程序

需要使用同步对象和等待函数来实现同步。

12.2.1 为什么需要同步

由于同一进程的所有线程共享进程的虚拟地址空间，并且线程的中断是汇编语言级的，

所以可能会发生两个线程同时访问同一个对象（包括全局变量、共享资源、API 函数和 MFC

对象等）的情况，这有可能导致程序错误。例如，如果一个线程在未完成对某一大尺寸全局

变量的读操作时，另一个线程又对该变量进行了写操作，那么第一个线程读入的变量值可能

是一种修改过程中的不稳定值。

属于不同进程的线程在同时访问同一内存区域或共享资源时，也会存在同样的问题。

位操作系统，它解决了系统重入问题。而 Windows 95 由于继承了 Windows 3.x 的部分 16

位代码，没能够解决重入问题。这意味着在 Windows 95 中两个线程不能同时执行某个系统

功能，否则有可能造成程序错误，甚至会造成系统崩溃。应用程序应该尽量避免发生两个以

上的线程同时调用同一个 Windows API 函数的情况。

由于大小和性能方面的原因，MFC 对象在对象级不是线程安全的，只有在类级才是。也就是

说，两个线程可以安全地使用两个不同的 CString 对象，但同时使用同一个 CString 对象就

可能产生问题。如果必须使用同一个对象，那么应该采取适当的同步措施。

多个线程之间需要协调运行。例如，如果第二个线程需要等待第一个线程完成到某一步时才

能运行，那么该线程应该暂时挂起以减少对 CPU 的占用时间，提高程序的执行效率。当第一

个线程完成了相应的步骤后，应该发出某种信号来激活第二个线程。