本文主要是介绍C++ 之 原子操作 Interlocked系列函数多线程（四），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
首先在此感谢 MoreWindows 秒杀多线程面试题系列让我成长和学习，同时也借鉴了很多优秀观点和示例！
在此再一次真心的感谢！也不得不感谢CSDN！
首先也使用一个比较直观的示例来进入我们今天的主题
#include <iostream>
using namespace std;
unsigned Counter;
volatile long g_nLoginCount = 0;
const int THREAD_NUM = 10;//线程启动数
unsigned __stdcall SecondThreadFunc( PVOID pArguments )
{
Sleep((500));
g_nLoginCount++;
Sleep(50);
_endthreadex( 0 );
return 0;
}
int main()
{
unsigned threadID;
HANDLE hThread[THREAD_NUM];
int num =10;
while(num--)
{
g_nLoginCount = 0;
for (int i=0; i < THREAD_NUM ; i++)
{
// Create the 10 thread.
hThread[i]= (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &SecondThreadFunc, NULL, 0, NULL );
}
//WaitForMultipleObjects函数说明
/*
等待函数可使线程自愿进入等待状态，直到一个特定的内核对象变为已通知状态为止。这些等待函数中最常用的是WaitForSingleObject:
DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hObject, DWORD dwMilliseconds);
当线程调用该函数时，第一个参数hObject标识一个能够支持被通知/未通知的内核对象。第二个参数dwMilliseconds.允许该线程指明，为了等待该对象变为已通知状态，它将等待多长时间。调用下面这个函数将告诉系统，调用函数准备等待到hProcess句柄标识的进程终止运行为止：
WaitForSingleObject(hProcess, INFINITE);
第二个参数告诉系统，调用线程愿意永远等待下去（无限时间量），直到该进程终止运行。
通常情况下， INFINITE是作为第二个参数传递给WaitForSingleObject的，不过也可以传递任何一个值（以毫秒计算）。顺便说一下， INFINITE已经定义为0xFFFFFFFF（或-1）。当然，传递INFINITE有些危险。如果对象永远不变为已通知状态，那么调用线程永远不会被唤醒，它将永远处于死锁状态，
不过，它不会浪费宝贵的CPU时间。
下面是如何用一个超时值而不是INFINITE来调用WaitForSingleObject的例子：
DWORD dw = WaitForSingleObject(hProcess, 5000);
switch(dw)
{
case WAIT_OBJECT_0:
// The process terminated.
break;
case WAIT_TIMEOUT:
// The process did not terminate within 5000 milliseconds.
break;
case WAIT_FAILED:
// Bad call to function (invalid handle?)
break;
}
上面这个代码告诉系统，在特定的进程终止运行之前，或者在5 0 0 0 m s时间结束之前，调用线程不应该变为可调度状态。因此，如果进程终止运行，那么这个
函数调用将在不到5000ms的时间内返回，如果进程尚未终止运行，那么它在大约5000ms时间内返回。注意，不能为dwMilliseconds传递0。如果传递了0，WaitForSingleObject函数将总是立即返回。WaitForSingleObject的返回值能够指明调用线程为什么再次变为可调度状态。如果线程等待的对象变为已通知状态，那么返回值是WAIT_OBJECT_0。如果设置的超时已经到期，则返回值是WAIT_TIMEOUT。如果将一个错误的值（如一个无效句柄）传递给WaitForSingleObject，那么返回值将是WAIT_FAILED（若要了解详细信息，可调用GetLastError）。
下面这个函数WaitForMultipleObjects与WaitForSingleObject函数很相似，区别在于它允许调用线程同时查看若干个内核对象的已通知状态：
DWORD WaitForMultipleObjects(DWORD dwCount,
CONST HANDLE* phObjects,
BOOL fWaitAll,
DWORD dwMilliseconds);
dwCount参数用于指明想要让函数查看的内核对象的数量。这个值必须在1与MAXIMUM_WAIT_OBJECTS（在Windows头文件中定义为64）之间。phObjects参数是指向内核对象句柄的数组的指针。
可以以两种不同的方式来使用WaitForMultipleObjects函数。
一种方式是让线程进入等待状态，直到指定内核对象中的任何一个变为已通知状态。
另一种方式是让线程进入等待状态，直到所有指定的内核对象都变为已通知状态。fWaitAll参数告诉该函数，你想要让它使用何种方式。如果为该参数传递TRUE，那么在所有对象变为已通知状态之前，该函数将不允许调用线程运行。
dwMilliseconds参数的作用与它在WaitForSingleObject中的作用完全相同。如果在等待的时候规定的时间到了，那么该函数无论如何都会返回。同样，通常为该参数传递INFINITE，但是在编写代码时应该小心，以避免出现死锁情况。
WaitForMultipleObjects函数的返回值告诉调用线程，为什么它会被重新调度。可能的返回值是WAIT_FAILED和WAIT_TIMEOUT，这两个值的作用是很清楚的。如果fWaitAll参数传递TRUE，同时所有对象均变为已通知状态，那么返回值是WAIT_OBJECT_0。如果为fWaitAll传递FALSE，那么一旦任何一个对象变为已通知状态，该函数便返回。在这种情况下，你可能想要知道哪个对象变为已通知状态。返回值是WAIT_OBJECT_0 与（WAIT_OBJECT_0 + dwCount-1）之间的一个值。换句话说，如果返回值不是WAIT_TIMEOUT，也不是WAIT_FAILED，那么应该从返回值中减去WAIT_OBJECT_0。产生的数字是作为第二个参数传递给WaitForMultipleObjects的句柄数组中的索引。该索引说明哪个对象变为已通知状态。
*/
WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, hThread,true, INFINITE );
//cout<<"线程"<<g_nLoginCount<<"开始启动..."<<endl;
cout<<"线程总数为："<<THREAD_NUM<<"启动线程结果是"<<g_nLoginCount<<endl;
}
system("pause");
return 0;
}
运行结果如下：
看上面的运行效果您一定认为和你正常对吧！那么我们继续增加THREAD_NUM线程启动数量看看效果又是怎么样呢？
代码仅仅修改了THREAD_NUM值！
#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <iostream>
using namespace std;
unsigned Counter;
volatile long g_nLoginCount = 0;
const int THREAD_NUM = 50;//线程启动数
unsigned __stdcall SecondThreadFunc( PVOID pArguments )
{
Sleep((500));
g_nLoginCount++;
Sleep(50);
_endthreadex( 0 );
return 0;
}
int main()
{
unsigned threadID;
HANDLE hThread[THREAD_NUM];
int num =50;
while(num--)
{
g_nLoginCount = 0;
for (int i=0; i < THREAD_NUM ; i++)
{
// Create the 10 thread.
hThread[i]= (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &SecondThreadFunc, NULL, 0, NULL );
}
//WaitForMultipleObjects函数说明
WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, hThread,true, INFINITE );
//cout<<"线程"<<g_nLoginCount<<"开始启动..."<<endl;
cout<<"线程总数为："<<THREAD_NUM<<"启动线程结果是"<<g_nLoginCount<<endl;
}
system("pause");
return 0;
}运行新效果如下：
也不要惊讶！只是发现出问题了吧！那么是什么原因造成的呢？我准备在g_nLoginCount++;这来打个断点说明一下；
断点效果：
讲解下这三条汇编意思：(引用MoreWindows )
第一条汇编将g_nLoginCount的值从内存中读取到寄存器eax中。
第二条汇编将寄存器eax中的值与1相加，计算结果仍存入寄存器eax中。
第三条汇编将寄存器eax中的值写回内存中。
这样由于线程执行的并发性，很可能线程A执行到第二句时，线程B开始执行，线程B将原来的值又写入寄存器eax中，这样线程A所主要计算的值就被线程B修改了。这样执行下来，结果是不可预知的——可能会出现50，可能小于50。
因此在多线程环境中对一个变量进行读写时，我们需要有一种方法能够保证对一个值的递增操作是原子操作——即不可打断性，一个线程在执行原子操作时，其它线程必须等待它完成之后才能开始执行该原子操作。这种涉及到硬件的操作会不会很复杂了，幸运的是，Windows系统为我们提供了一些以Interlocked开头的函数来完成这一任务（下文将这些函数称为Interlocked系列函数）。
Interlocked系列函数
1.增减操作
LONG__cdeclInterlockedIncrement(LONG volatile* Addend);
LONG__cdeclInterlockedDecrement(LONG volatile* Addend);
返回变量执行增减操作之后的值。
LONG__cdecInterlockedExchangeAdd(LONG volatile*Addend,LONGValue);
返回运算后的值，注意！加个负数就是减。
2.赋值操作
LONG__cdeclInterlockedExchange(LONG volatile* Target,LONGValue);
Value就是新值，函数会返回原先的值。
那么在使用该函数以后情况呢？
修改如下：
unsigned __stdcall SecondThreadFunc( PVOID pArguments )
{
Sleep((500));
/*g_nLoginCount++;*/
InterlockedIncrement((LPLONG)&g_nLoginCount);
Sleep(50);
_endthreadex( 0 );
return 0;
}运行效果：
ok一切正常！
总结如下：
在大多数计算机上，增加变量操作不是一个原子操作，需要执行下列步骤：
1. 将实例变量中的值加载到寄存器中。
2. 增加或减少该值。
3. 在实例变量中存储该值。
在多线程环境下，线程会在执行完前两个步骤后被抢先。然后由另一个线程执行所有三个步骤，当第一个线程重新开始执行时，它覆盖实例变量中的值，造成第二个线程执行增减操作的结果丢失。
期待将持续更新(将说明CRITICAL_SECTION的参数含义和临界区的联系)！
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注：以上在VS2010 下运行编译!
这篇关于C++ 之 原子操作 Interlocked系列函数多线程（四）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
