windows下创建进程和线程

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Windows下创建进程和线程（ConsoIe下使用API）操作系统实验[2]…Windows下创建进程和线程（Console下使用API）EmilMatthew(EmilMatthew@126.com)摘要参照中所提供的方法，实现了Windows下，基于Console控制台模式的进程及线程的创建.Abstract:Bythereferenceofpassage[1]，realizethecreationofthreadsandprocessesundertheconsolemode,withtheusageofWin32APIs.关键词Win32APIs,进程创建，线程创建.KeyWords:Win32APIs,ProcessCreation,ThreadCreation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，木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.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”Win32ConsoleApplication^aAnemptyprojectb）选”工程”设置”选项，在”设置”中选择“C/C++”标签，在”ProjectOption中，将”MLd”参数改成“MTd”（如图1）. General|DebugC/C++LinkResources|Bi|►ProjectSettingsSettingsFor：Win32DebugY分类Generali警告级别:□2优化:B刷新Level3「w警告作为错误旦调试信息：▼!Disable(Debug)S产生浏览信息ProgramDatabaseforEditandContinue£预处理程序定义:WIN32,DEBUG,CONSOLE,MBCSProjectOptions：yu/MLd/W3/Gm/GXfZ/Od/D1WIN3211/D"一DEBUG../D"_CONSOLE"/D"_MBCS"/F^-Debug/testpch11/YX/Fo'-Debugf1/Fd"Debugf/FD确定结束图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。2Windows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(LPCTSTRIpApplicationName,//pointertonameofexecutablemoudleLPTSTRcmdLine,//pointertocommandlinestring LPSECURITY_ATTRIBUTESIpProcessAttributes,//pointertoprocesssecurityattributesLPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes，//pointertothereadsecurityattributesBOOLblnheritHandle,//handleinheritanceflagDWORDdwCreationFlag，//variouscreationflagsLPVOIDlpEnviroment，//EnviromentvariableLPCTSTRlpCurrentDirectory,//Child’scurrentdirectoryLPSTARTUPINFOIpStartupInfo,//pointertoStartuplnfoLPPROCESSJNFORMATIONIpProcessInformation//pointertoPROCESSJNFORMATION)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。下而要做的关于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后而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>launchset.txt而set.txt中的内容为C:\WINDOWS\SYSTEM32\CALC.EXEC:\WINDOWS\SYSTEM32\NOTEPAD.EXENEW.TXTC:\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#defineMAX_LINE_LEN80intmain(intargc,char*argv){//localvariablesFILE*fid;charcmdLine[MAX_LINE_LEN];//CreateProcessparametersLPSECURITY_ATTRIBUTESprocessA=NULL;//DefaultLPSECURITY.ATTRIBUTESthreadA=NULL;//DefaultBOOLshareRights=TRUE;//DefaultDWORDcreationMask=CREATE_NEW_CONSOLE;/AVindowperprocess.LPVOIDenviroment=NULL;//DefaultLPSTRcurDir=NULL;//DefaultSTARTUPINFOstartInfo;//ResultPROCESSJNFORMATIONprocInfo;//Result//I.Readthecommandlineparametersif(argc!=2){fprintf(stderr，’’Usage:lanch ••);exit(O);} //2.Openafilethatcoutainasetofcommandsfid=fopen(argv[1]，"r");//3.Foreverycommandinthelaunchfilewhile(fgets(cmdLine,MAX_LINE_LEN,fid)!=NULL){//Readacommandfromthefileif(cmdLine[strlen(cmdLine)-1]==’ ’)cmdLinefstrlen(cmdLine)-1]='';//RemoveNEWLINE//CreateanewprocesstoexecutethecommandZeroMemory(&startInfo，sizeof(startInfo));startlnfo.cb=sizeof(startlnfo);if(!CreateProcess(NULL，//FilenameofexecutablecmdLine，//commandlineprocessA，//ProcessinheritedsecuritythreadA，//ThreadinheritedsecurityshareRights，//RightspropagationcreationMask，//variouscreationflagsenviromenty/EnviromentvariablecurDir，//Child’scurrentdirectory&startlnfo，&proclnfofprintf(stderr，’’CreatProcessfailedonerror%d H.GetLastError);ExitProcess(O); //Terminateafterallcommandshavefinished.return0;}通过上而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.2Windows线程的创建及实验2.1使用CreateThread在Windows下创建线程在Windows中创迷线程可以调用两个函和CreateThread两个函数.这里只介绍后者.CreateThread函数原型HANDLECreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,//pointertothreadsecurityattributesDWORDdwStackSize,//initialthreadstacksize,inbytesLPSECURITY_START_ROUTINEIpStartAddress,//pointertothreadfunctionLPVOIDIpParameter,//argumentfornewthreadDWORDdwCreationFlags,//creationflagsLPDWORDlpThreadld//pointertoreturnedthreadidentifier)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DWORDWINAPIthreadFunc(LPVOIDthreadArgu);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，O，Func,…)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，即上而所举例的函数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typedefvoidfar^LPVOID;所以，当你有自己需要的类型的参数传入时，可以用typedefstruct{intfirstArgu,longsecArgu,•••}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pMyTypepMyTpeyArgu;•••CreateThread(NULL，O，threadFunc，pMyTypeArgu”••)；在函数threadFunc内部的接收点，可以使用“强行转换”，如intintValue=((pMyType)lpvoid)->firstArgu;longlongValue=((pMyType)lpvoid)->secArgu;2.2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((unsignedint)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testthreadNorunSecs*/#include#include#include#include#include#defineN5#defineTypefloatstaticintrunFlag=TRUE;DWORDWINAPIthreadWork(LPVOIDthreadNo);intparseArgToInt(char*inNumChar);TypeeRandom(intupLimit);typedefstruct{intdata;}INTEGER;voidmain(intargc，char*argv)unsignedintrunTime;mtl;intthreadNum;//intN;SYSTEMTIMEnow; WORDstopTimeMinute，stopTimeSecond;DWORDtargetThreadID;//Getcommandlineargument,Nif(argc!=3){printfCpleaseenter:NThread ’’)；return;}threadNum=parseArgTolnt(argvf11);runTime=parseArgTolnt(argv[2]);//Getthetimethethreadsshouldrun,runtime//Calculatetimetohalt//runTime=60;/*inseconds.*/GetSystemTime(&now);printf(Hmthread:Suitestartingatysystemtime%d,%d,%d , ow.wHour,now.wMinute,now.wSecond);stopTimeSecond=(now.wSecond+(WORD)runTime)%60;stopTimeMinute=now.wMinute+(now.wSecond+(WORD)runTime)/60;//FOR1TONINTEGER*tmplnt;for(i=0;i/font>{//CREATEANEWTHREADTOEXECUTESIMULATEDWORK;//threadWork(i);tmpInt=(INTEGER*)malloc(sizeof(INTEGER));tmplnt->data=i;CreateThread(NULL,0，threadWork，tmpInt，0，&targetThreadID);Sleep(100);//Letnewlycreatedthreadrun}//Cyclewhilechildrenwork…while(runFlag){ GetSystemTime(&now);if((now.wMinute>=stopTimeMinute)&&(now.wSecond>=stopTimeSecond))runFlag=FALSE;Sleep(lOOO);}Sleep(5000);printf(HProgramendssuccessfully、!!’’)；}DWORDWINAPIthreadWork(LPVOIDthreadNo){//localvariablesdoubley;constdoublex=3.14159;constdoublee=2.7183;inti;constintnapTime=1000;//inmillisecondsconstintbusyTime=400;inttNo=((INTEGER*)threadNo)->data;intsleepTime;DWORDresult=0;/*randomasizetherandomnumseeds.*/srand((unsignedint)time(NULL));while(runFlag)//Parameterizedprocessorburstphasefor(i=0;i/font>y=pow(x,e);//ParameterizedsleepphasesleepTime:1000+30*(int)eRandom(50+tNo); Sleep(sleepTime);printf(’’IamthreadNo.%d,sleepsec:%ds ’’，tNo，sleepTime);}//Terminatereturnresult;}intparseArgToInt(char*inNumChar){intequipData=0J=0;while(inNumChar[i]>=*0,&&inNumChar[il<='9,){equipData=10*equipData+(inNumChar[i]-48);i++;}returnequipData;}TypeeRandom(intupLimit)TypetmpData;dotmpData=((Type)rand/(Type)32767)*(Type)l00.0*(Type)upLimit;}while(tmpData>upLimit);returntmpData;} 2.3线程实验2-Windows下可创建的线程的数目的测试这里使用的是让测试线程睡眠100秒，如果用的是让测试进程进入死循环的方法，则会很快让系统僵掉。/*测试程序3:测试在Windows下最多可创迷线程的数目.*/DWORDWINAPIthreadWork(LPVOIDthreadNo){DWORDresult=O;while(runFlag){Sleep(100000);}//Terminatereturnresult;}voidmain(intargc，char*argv){intcount=0;DWORDtargetThreadID; while(runFlag)if(CreateThread(NULL，0，threadWork，NULL，0,&targetThreadID)==NULL){runFlag=false;break;}elsecount++;printf("%d",count);}Sleep(SOOO);printf("maxthreadsnum:%d H,count);printf("Programendssuccessfully ");}在WindowsXP下(赛扬800MHZ，256M内存)，在上述方式下，测得可创建的最多的线程数目为2030个.2.4线程实验3…最简单的一个临界资源的读者，写者程序.这个程序要实现的是最简单的读者，写者程序，读者将1〜10十个数字依次填入临界资源区gData,当且仅当gData被读者消费后，写者才可以写入下一个数./*测试程序4:最简单的一个临界资源的读者，写者程序.*/DWORDWINAPIthreadReader(LPVOIDlpvoid){intreader_Data;intbusyTime=10000;floattmp;inti;while(gRunFlag)while(stateFlag==WRITER_FLAG) for(i=0;i/font>tmp=pow(2，10);reader_Data=gData;printf("readergetsdata:%d n,gData);stateFlag=WRITER_FLAG;}printf("readerends ’’)；returnNULL;}DWORDWINAPIthreadWriter(LPVOIDlpvoid){intupTime=((INTEGER*)lpvoid)->mInt;intbusyTime=10000;floattmp;inti;while(gRunFlag){while(stateFlag==READER_FLAG)for(i=0;i/font>tmp=pow(2，10);gData++;printf(Hwritergetsdata:%d n,gData);if(gData==upTime)gRunFlag=false;stateFlag=READER_FLAG;}printf("writerends "); returnNULL;}产Main中的调用*/CreateThread(NULL，O，threadReader,tmpInt，O，&targetThreadID);CreateThread(NULL,O,threadWriter,tmpInt,O,&targetThreadID);测试结果:（如图2） cA；E:IiroO¥Ssyste>32od.exeC:、>test2writergetsdata:1readergetsdata:1writergetsdata：2readergetsdata：2writergetsdata：3readergetsdata：3writergetsdata：4readergetsdata：4writergetsdata：5readergetsdata：5writergetsdata：6readergetsdata：6writergetsdatareadergetsdatawritergetsdata：8readergetsdata：8writergetsdata：9readergetsdata：9writergetsdata：10writerendsreadergetsdata：10readerends[Progranendssuccessfully图22.5几点说明2.5.1主调用程序在结束时使用SIeep(5000)的意图在于使得由它所产生的子线程可以在主进程结束之前，完成如资源释放一类的工作。2.5.2在随机线程产生测试程序中之所以采用在每个线程内部用srand((unsignedint)time(NULL));去初始化每个线程，是为了使得所有的线程拥有自己的随机数种子，否则，如果是在主调用程序中去初始化随机数种子数，则所有的线程得到的随机数序列都是一样的，将无法产生随机效果。3应用及推广采用这种在Windows下利用控制台调用WindowsAPI进行操作系统实验的方法，具有代码简洁，观察效果好与实现H标接近等优点。 另:[1]是一本富于理论和实践相结合的书，值得在操作系统方而进行学习的同学及进行教学的老师参阅。参考文献[1]GaryNutt,操作系统（第三版），机械工业出版社，2005.[2]何炎祥，李飞，李宁，计算机操作系统，清华大学出版社，2002.