零基础逆向工程35_Win32_09_临界区_CRITICAL_SECTION结构

1 引入

为什么会存在临界区这中机制呢？是为多线程同时访问全局变量而引入的。也就是上一篇帖子的末尾流出的问题程序的解决办法。

看懂了上面的，那么我们再罗嗦总结一下：

1.多线程访问全局变量时，存在线程安全问题。

2.局部变量不存在线程安全问题。

2 临界区的使用

2.1 创建CRITICAL_SECTION：

CRITICAL_SECTION cs;

2.2 在使用前进行初始化

InitializeCriticalSection(&cs);

2.3 在函数中使用

DWORD WINAPI 线程A(PVOID pvParam)
{
      EnterCriticalSection(&cs);		

      //对全局遍历X的操作		

      LeaveCriticalSection(&cs);
   return(0);
}		

DWORD WINAPI 线程B(PVOID pvParam)
{
      EnterCriticalSection(&g_cs);		

      //对全局遍历X的操作		

      LeaveCriticalSection(&g_cs);
   return(0);
}

2.4 删除CRITICAL_SECTION

VOID DeleteCriticalSection(PCRITICAL_SECTION pcs);//当线程不再试图访问共享资源时

3 CRITICAL_SECTION

3.1 结构

typedef struct _RTL_CRITICAL_SECTION {
    PRTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG DebugInfo;
    LONG LockCount;
    LONG RecursionCount;
    HANDLE OwningThread;
    HANDLE LockSemaphore;
    DWORD SpinCount;
} RTL_CRITICAL_SECTION, *PRTL_CRITICAL_SECTION;

LockCount:

它被初始化为数值 -1

此数值等于或大于 0 时，表示此临界区被占用

等待获得临界区的线程数：LockCount - (RecursionCount -1)

RecursionCount:

此字段包含所有者线程已经获得该临界区的次数

OwningThread:

此字段包含当前占用此临界区的线程的线程标识符

此线程 ID 与GetCurrentThreadId 所返回的 ID 相同

3.2 测试代码

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
CRITICAL_SECTION cs;		

DWORD WINAPI ThreadProc1(LPVOID lpParameter)
{
	for(int x=0;x<1000;x++)
	{
		  EnterCriticalSection(&cs);

		  Sleep(1000);

		  printf("11111:%x %x %x\n",cs.LockCount,cs.RecursionCount,cs.OwningThread);

		  LeaveCriticalSection(&cs);

	}
	return 0;
}		

DWORD WINAPI ThreadProc2(LPVOID lpParameter)
{
	for(int x=0;x<1000;x++)
	{
		EnterCriticalSection(&cs);

		Sleep(1000);

		printf("22222:%x %x %x\n",cs.LockCount,cs.RecursionCount,cs.OwningThread);

		LeaveCriticalSection(&cs);

	}	

	return 0;
}		

DWORD WINAPI ThreadProc3(LPVOID lpParameter)
{
	for(int x=0;x<1000;x++)
	{
		EnterCriticalSection(&cs);

		Sleep(1000);

		printf("33333:%x %x %x\n",cs.LockCount,cs.RecursionCount,cs.OwningThread);

		LeaveCriticalSection(&cs);

	}	

	return 0;
}		

DWORD WINAPI ThreadProc4(LPVOID lpParameter)
{
	for(int x=0;x<1000;x++)
	{
		EnterCriticalSection(&cs);

		Sleep(1000);

		printf("44444:%x %x %x\n",cs.LockCount,cs.RecursionCount,cs.OwningThread);

		LeaveCriticalSection(&cs);

	}	

	return 0;
}		

int main(int argc, char* argv[])
{
	InitializeCriticalSection(&cs);	

	//printf("主线程:%x %x %x\n",cs.LockCount,cs.RecursionCount,cs.OwningThread);	

	//创建一个新的线程
	HANDLE hThread1 = ::CreateThread(NULL, 0, ThreadProc1,
		NULL, 0, NULL);

	//创建一个新的线程
	HANDLE hThread2 = ::CreateThread(NULL, 0, ThreadProc2,
		NULL, 0, NULL);

	//创建一个新的线程
	HANDLE hThread3 = ::CreateThread(NULL, 0, ThreadProc3,
		NULL, 0, NULL);

	//创建一个新的线程
	HANDLE hThread4 = ::CreateThread(NULL, 0, ThreadProc4,
		NULL, 0, NULL);

	//如果不在其他的地方引用它 关闭句柄
	::CloseHandle(hThread1);
	::CloseHandle(hThread2);
	::CloseHandle(hThread3);
	::CloseHandle(hThread4);	

	Sleep(1000*60*60);	

	return 0;
}

4 使用时容易出错和造成程序不稳定的地方

4.1 怎样使用是合理的

场景1：

//1. 错误
DWORD WINAPI 线程A(PVOID pvParam)
{
   EnterCriticalSection(&cs);
   while(g_nIndex < MAX_TIMES)
   {
      //对全局遍历X的操作
   }
   LeaveCriticalSection(&cs);
   return(0);
}

DWORD WINAPI 线程B(PVOID pvParam)
{
   EnterCriticalSection(&cs);
   while(g_nIndex < MAX_TIMES)
   {
      //对全局遍历X的操作
   }
   LeaveCriticalSection(&cs);
   return(0);
}	

//2. 正确
DWORD WINAPI 线程A(PVOID pvParam)
{		

   while(g_nIndex < MAX_TIMES)
   {
      EnterCriticalSection(&cs);
      //对全局遍历X的操作
      LeaveCriticalSection(&cs);
   }		

   return(0);		

DWORD WINAPI 线程B(PVOID pvParam)
{		

   while(g_nIndex < MAX_TIMES)
   {
      EnterCriticalSection(&cs);
      //对全局遍历X的操作
      LeaveCriticalSection(&cs);
   }		

   return(0);
}

场景2：

//1. 错误
DWORD WINAPI 线程A(PVOID pvParam)
{
   EnterCriticalSection(&cs);
      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx		

      //对全局遍历X的操作		

      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx
   LeaveCriticalSection(&cs);
}		

DWORD WINAPI 线程B(PVOID pvParam)
{
   EnterCriticalSection(&cs);
      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx		

      //对全局遍历X的操作		

      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx
   LeaveCriticalSection(&cs);
}

//2. 正确
DWORD WINAPI 线程A(PVOID pvParam)
{
      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx
	EnterCriticalSection(&cs);
      //对全局遍历X的操作
    LeaveCriticalSection(&cs);
      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx
}

DWORD WINAPI 线程B(PVOID pvParam)
{
      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx
	EnterCriticalSection(&cs);
      //对全局遍历X的操作
    LeaveCriticalSection(&cs);
      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx
}

场景3：

//错误。应该将所有X全局变量放入临界区，否则是没有意义的
DWORD WINAPI 线程A(PVOID pvParam)
{		

      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx
   EnterCriticalSection(&cs);
      //对全局遍历X的操作
   LeaveCriticalSection(&cs);
      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx		

}		

DWORD WINAPI 线程B(PVOID pvParam)
{		

      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx		

      //对全局遍历X的操作		

      //代码xxxxxx
      //代码xxxxxx
}

4.2 应该有多少个CRITICAL_SECTION

全局变量X
全局变量Y
全局变量Z

线程1
DWORD WINAPI ThreadFunc(PVOID pvParam)
{
   EnterCriticalSection(&g_cs);
   使用X
   使用Y
   LeaveCriticalSection(&g_cs);
   return(0);
}

线程2
DWORD WINAPI ThreadFunc(PVOID pvParam)
{
   EnterCriticalSection(&g_cs);
   使用X
   使用Z
   LeaveCriticalSection(&g_cs);
   return(0);
}

线程3
DWORD WINAPI ThreadFunc(PVOID pvParam)
{
   EnterCriticalSection(&g_cs);
   使用Y
   使用X
   LeaveCriticalSection(&g_cs);
   return(0);
}

解决方案：

CRITICAL_SECTION g_csX;
CRITICAL_SECTION g_csY;
CRITICAL_SECTION g_csZ; 

线程1
DWORD WINAPI ThreadFunc(PVOID pvParam)
{
   EnterCriticalSection(&g_csX);
   使用X
   LeaveCriticalSection(&g_csX);
   EnterCriticalSection(&g_csY);
   使用Y
   LeaveCriticalSection(&g_csY);

   return(0);
}

线程2
DWORD WINAPI ThreadFunc(PVOID pvParam)
{
   EnterCriticalSection(&g_csX);
   使用X
   LeaveCriticalSection(&g_csX);
   EnterCriticalSection(&g_csZ);
   使用Z
   LeaveCriticalSection(&g_csZ);

   return(0);
}

线程3
DWORD WINAPI ThreadFunc(PVOID pvParam)
{
   EnterCriticalSection(&g_csX);
   使用X
   LeaveCriticalSection(&g_csX);
   return(0);
}