Windows核心编程&线程

1. 线程上下文：线程内核对象保存线程上一次执行时的CPU寄存器状态

2. 线程上下文切换

3. windows操作系统为抢占式多线程操作系统，系统可以在任何时刻停止一个线程而另行调度另外一个线程。我们无法保证

线程总在运行，无法保证线程会获得整个处理器而不运行运行其他线程等。

4. 系统只调度可调度的线程，系统中大多数线程都是不可调度的，比如挂起（SUSPENDED）线程或等待线程（等待某些事件发生，

如键盘输入）

5. 枚举线程

CreateToolhelp32Snapshot  Thead32First  Thread32Next

6. 线程的执行时间

在抢占式操作系统中，我们不可能知道线程什么时候会获得CPU时间，当线程失去CPU时间时，为线程执行的各种任务进行计时很

困难。我们需要的是一个能够返回线程已获得的CPU时间量的函数GetThreadTimes

精度更高的有：QueryPerformanceFrequency和QueryPerformanceCounter

当线程被调度程序暂停时将计算此时TSC值与线程开始执行时间量时的TSC值之差，并在线程执行时间上加上这个差值，不计算中断时间

　　

//typedef struct _FILETIME
//{
//	DWORD dwLowDateTime;
//	DWORD dwHighDateTime;
//}	FILETIME;

// 设计概念逻辑左移动和算术左移
INT64 FileTimeToQuadWord(FILETIME* pft)
{
	return (Int64ShllMod32(pft->dwHighDateTime, 32) | pft->dwLowDateTime);
}

// 函数无法检测
void PerformLongOperation()
{
	FILETIME ftCreateTime;
	FILETIME ftExitTime;
	FILETIME ftKernelTimeStart;
	FILETIME ftKernelTimeEnd;
	FILETIME ftUserStart;
	FILETIME ftUserEnd;
	INT64 qwKernelTimeElapsed, qwUserTimeElapsed, qwTotalTimeElapsed;

	GetThreadTimes(GetCurrentThread(), &ftCreateTime, &ftExitTime, &ftKernelTimeStart, &ftUserStart);
	// 进行一系列操作
	for ( int i = 0; i < 100; i ++)
	{
		int j = i;
	}
	GetThreadTimes(GetCurrentThread(), &ftCreateTime, &ftExitTime, &ftKernelTimeEnd, &ftUserEnd);

	qwKernelTimeElapsed = FileTimeToQuadWord(&ftKernelTimeEnd) - FileTimeToQuadWord(&ftKernelTimeStart);
	qwUserTimeElapsed = FileTimeToQuadWord(&ftUserEnd) - FileTimeToQuadWord(&ftUserStart);
	qwTotalTimeElapsed = qwKernelTimeElapsed + qwUserTimeElapsed;
}

　　

class CStopwatch
{
private:
	// 64位有符号整数可以用INT64 _int64 LARGE_INTEGER表示
	LARGE_INTEGER m_nPerfFrequency;
	LARGE_INTEGER m_nPerFrefStart;

public:
	CStopwatch(){QueryPerformanceFrequency(&m_nPerfFrequency); Start();}

	void Start(){QueryPerformanceCounter(&m_nPerFrefStart);}

	INT64 Now() const
	{
		LARGE_INTEGER nPerfNow;
		QueryPerformanceCounter(&nPerfNow);
		return ((nPerfNow.QuadPart - m_nPerFrefStart.QuadPart) * 1000) / m_nPerfFrequency.QuadPart;
	}

	INT64 NowInMicro() const
	{
		LARGE_INTEGER nPerfNow;
		QueryPerformanceCounter(&nPerfNow);
		return ((nPerfNow.QuadPart - m_nPerFrefStart.QuadPart) * 1000000) / m_nPerfFrequency.QuadPart;
	}
};

　　

7. CONTEXT结构分以下及部分：

CPU控制寄存器：指令指针、栈指针、标志和函数返回地址等

CPU整数寄存器

CPU浮点数寄存器

CPU段寄存器

CPU调试寄存器

CPU扩展寄存器

8. 用户模式下线程同步

1). 原子访问InterLocked系列函数，无论编译器如何生成代码，无论机器上装配了多少个CPU，这些函数都能保证对值的修改是以原子方式进行的。

但是我们必须保证传给这些函数的变量地址是对齐的，否则这些函数可能会失败。

2). 注意原子系列函数返回的是原来的值

3). 关键段CRITICAL_SECTION

CRITICAL_SECTION g_cs;

EnterCriticalSection(&g_cs);

　　　 LeaveCriticalSection(&g_cs);

4). SRWLOCK读/写锁

InitializeSRWLOCK(PSRWLOCK SRWLock);

// 独占方式写入者线程

AcquireSRWLockExclusive(PSRWLOCK SRWLock);

ReleaseSRWLockExclusive(PSRWLOCK SRWLock);

　　　 // 共享方式读取者线程

AcquireSRWLockShared(PSRWLOCK SRWLock);

ReleaseSRWLockShared(PSRWLOCK SRWLock);

5). 条件变量

BOOL SleepConditionVariableCS(PCONDITIONVARIABLE pConditionVariable, PCRITICAL_SECTION pCriticalSection, DWORD dwMillseconds);

BOOL SleepConditionVariableCS(PCONDITIONVARIABLE pConditionVariable, PSRWLOCK pSRWLock, DWORD dwMillseconds, ULONG Flags);

Flags: 对写入者线程来说应该传入0,表示希望以独占的方式对资源访问

CONDITION_VARIABLE_LOCKMODE_SHARED 表示希望共享对资源的访问

9. 高速缓存行

虽然高速缓存行存在提高性能，但在多处理器的机器上他们能够损伤性能

　　

_declspec (align(32)) struct data
{
	int a;
	char cBuff[100];

	_declspec (align(64))
	double d;
	int c;
};

　　

附录：

elapsed  失去过去 elapsedtime

query   询问 QueryPerformanceFrequency

conditionvariable 条件变量

void* _aligned_malloc(size_t size, size_t alignment);   分配一块对齐过的内存

LONG InterlockedExchangeAdd(PLONG volatile plAddend, LONG lIncrement);

LONG InterlockedExchange(PLONG volatile plTarget, LONG lValue);

PVOID InterlockedExchangePointer(PVOID* volatile ppvTarget, PVOID pvValue);

LPCOID HeadAlloc(HEADLE hHeap, DWORD dwFlag, SIZE_T dwBytes);

参数1可以通过GetProcessHeap()获得

参数2 HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS 如果分配错误将会抛出异常而不是返回NULL

HEAP_NO_SERIALIZE 不实用连续存储

HEAP_ZERO_MEMORY 将分配的内存全部清零