VC++ 多執行緒實現執行緒間通訊與同步完整實戰

核心概念速覽

• 進程：獨立虛擬位址空間、代碼、資料、資源；
• 執行緒：進程內獨立執行流，共享進程資源（全域變數、Handle），擁有私有堆疊、CPU 時間片；
• 分類：UI 執行緒（含訊息迴圈，如主執行緒）vs 工作執行緒（無訊息迴圈，後台計算/IO）。

執行緒建立與控制

工作執行緒（最常用）

// 1. 執行緒函數
UINT __cdecl WorkerThread(LPVOID pParam) {
    CMyData* pData = (CMyData*)pParam;
    while (!pData->bStop) {
        // 執行任務...
        Sleep(100);
    }
    return 0;
}

// 2. 啟動
CWinThread* pThread = AfxBeginThread(WorkerThread, pData, THREAD_PRIORITY_NORMAL);

UI 執行緒

// 需從 CWinThread 衍生，使用 DECLARE_DYNCREATE/IMPLEMENT_DYNCREATE
class CMyUIThread : public CWinThread {
    DECLARE_DYNCREATE(CMyUIThread)
    virtual BOOL InitInstance() { /* 建視窗 */ return TRUE; }
};
IMPLEMENT_DYNCREATE(CMyUIThread, CWinThread)

// 啟動
AfxBeginThread(RUNTIME_CLASS(CMyUIThread), THREAD_PRIORITY_NORMAL);

同步機制工具箱

實戰案例：生產者-消費者數字排序

共享資料結構

struct SharedData {
    CCriticalSection cs;
    CEvent evDataReady;
    CEvent evSpaceReady;
    int buffer[100];
    int head = 0, tail = 0, count = 0;
    BOOL bStop = FALSE;
} g_Data;

生產者執行緒

UINT Producer(LPVOID) {
    for (int i = 0; i < 1000 && !g_Data.bStop; ++i) {
        g_Data.evSpaceReady.Lock(); // 等待空位
        g_Data.cs.Lock();
        g_Data.buffer[g_Data.tail] = rand() % 1000;
        g_Data.tail = (g_Data.tail + 1) % 100;
        g_Data.count++;
        g_Data.cs.Unlock();
        g_Data.evDataReady.SetEvent(); // 通知有數據
    }
    return 0;
}

消費者執行緒（排序輸出）

UINT Consumer(LPVOID) {
    std::vector vec;
    while (!g_Data.bStop || g_Data.count > 0) {
        g_Data.evDataReady.Lock();
        g_Data.cs.Lock();
        if (g_Data.count > 0) {
            vec.push_back(g_Data.buffer[g_Data.head]);
            g_Data.head = (g_Data.head + 1) % 100;
            g_Data.count--;
        }
        g_Data.cs.Unlock();
        g_Data.evSpaceReady.SetEvent();

        if (vec.size() >= 100) {
            std::sort(vec.begin(), vec.end());
            // 輸出或傳遞給 UI...
            vec.clear();
        }
    }
    return 0;
}

啟動與清理

CWinThread* pProd = AfxBeginThread(Producer, NULL);
CWinThread* pCons = AfxBeginThread(Consumer, NULL);

// 程式結束前
g_Data.bStop = TRUE;
g_Data.evDataReady.SetEvent();
g_Data.evSpaceReady.SetEvent();
WaitForSingleObject(pProd->m_hThread, INFINITE);
WaitForSingleObject(pCons->m_hThread, INFINITE);

優先級與調度

• GetThreadPriority() / SetThreadPriority()：相對優先級（同優先權層級內）；
• GetPriorityClass() / SetPriorityClass()：進程優先權層級（跨層級）；
• 高優先級搶佔低優先級，同級時間片輪轉。

執行緒終止三種方式

1. 函數自然返回（推薦，配合旗標 bStop）；
2. AfxEndThread() 內部自殺；
3. TerminateThread() 強制殺掉（危險：資源洩漏、鎖未釋放），慎用。

避坑指南

• UI 操作只能在 UI 執行緒（主執行緒）進行，工作執行緒需 PostMessage 轉發；
• 共享資料必須加鎖，volatile 不能替代鎖；
• 避免巢狀鎖導致死鎖，固定鎖順序；
• 執行緒函數參數生命週期必須覆蓋執行緒存活期；
• MFC 物件跨執行緒傳遞需小心（CWnd* 等不可直接跨執行緒用）。