VC++中進(jìn)程與多進(jìn)程管理的方法
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?　　關(guān)鍵詞：?VC++6.0；進(jìn)程；環(huán)境變量；子進(jìn)程
　　進(jìn)程

　　進(jìn)程是當(dāng)前操作系統(tǒng)下一個(gè)被加載到內(nèi)存的、正在運(yùn)行的應(yīng)用程序的實(shí)例。每一個(gè)進(jìn)程都是由內(nèi)核對(duì)象和地址空間所組成的，內(nèi)核對(duì)象可以讓系統(tǒng)在其內(nèi)存放有關(guān)進(jìn)程的統(tǒng)計(jì)信息并使系統(tǒng)能夠以此來管理進(jìn)程，而地址空間則包括了所有程序模塊的代碼和數(shù)據(jù)以及線程堆棧、堆分配空間等動(dòng)態(tài)分配的空間。進(jìn)程僅僅是一個(gè)存在，是不能獨(dú)自完成任何操作的，必須擁有至少一個(gè)在其環(huán)境下運(yùn)行的線程，并由其負(fù)責(zé)執(zhí)行在進(jìn)程地址空間內(nèi)的代碼。在進(jìn)程啟動(dòng)的同時(shí)即同時(shí)啟動(dòng)了一個(gè)線程，該線程被稱作主線程或是執(zhí)行線程，由此線程可以繼續(xù)創(chuàng)建子線程。如果主線程退出，那么進(jìn)程也就沒有存在的可能了，系統(tǒng)將自動(dòng)撤消該進(jìn)程并完成對(duì)其地址空間的釋放。

　　加載到進(jìn)程地址空間的每一個(gè)可執(zhí)行文件或動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件的映象都會(huì)被分配一個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的全局唯一的實(shí)例句柄（Hinstance）。該實(shí)例句柄實(shí)際是一個(gè)記錄有進(jìn)程加載位置的基本內(nèi)存地址。進(jìn)程的實(shí)例句柄在程序入口函數(shù)WinMain（）中通過第一個(gè)參數(shù)?HINSTANCE?hinstExe傳遞，其實(shí)際值即為進(jìn)程所使用的基本地址空間的地址。對(duì)于VC++鏈接程序所鏈接產(chǎn)生的程序，其默認(rèn)的基本地址空間地址為?0x00400000，如沒有必要一般不要修改該值。在程序中，可以通過GetModuleHandle（）函數(shù)得到指定模塊所使用的基本地址空間。
　　子進(jìn)程的創(chuàng)建

　　進(jìn)程的創(chuàng)建通過CreateProcess（）函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，CreateProcess（）通過創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程及在其地址空間內(nèi)運(yùn)行的主線程來啟動(dòng)并運(yùn)行一個(gè)新的程序。具體的，在執(zhí)行CreateProcess（）函數(shù)時(shí)，首先由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程內(nèi)核對(duì)象，初始化計(jì)數(shù)為1，并立即為新進(jìn)程創(chuàng)建一塊虛擬地址空間。隨后將可執(zhí)行文件或其他任何必要的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件的代碼和數(shù)據(jù)裝載到該地址空間中。在創(chuàng)建主線程時(shí)，也是首先由系統(tǒng)負(fù)責(zé)創(chuàng)建一個(gè)線程內(nèi)核對(duì)象，并初始化為1。最后啟動(dòng)主線程并執(zhí)行進(jìn)程的入口函數(shù)WinMain（），完成對(duì)進(jìn)程和執(zhí)行線程的創(chuàng)建。

　　CreateProcess（）函數(shù)的原型聲明如下：

BOOL?CreateProcess(
　LPCTSTR?lpApplicationName,?//?可執(zhí)行模塊名
　LPTSTR?lpCommandLine,?//?命令行字符串
　LPSECURITY_ATTRIBUTES?lpProcessAttributes,?//?進(jìn)程的安全屬性
　LPSECURITY_ATTRIBUTES?lpThreadAttributes,?//?線程的安全屬性
　BOOL?bInheritHandles,?//?句柄繼承標(biāo)志
　DWORD?dwCreationFlags,?//?創(chuàng)建標(biāo)志
　LPVOID?lpEnvironment,?//?指向新的環(huán)境塊的指針
　LPCTSTR?lpCurrentDirectory,?//?指向當(dāng)前目錄名的指針
　LPSTARTUPINFO?lpStartupInfo,?//?指向啟動(dòng)信息結(jié)構(gòu)的指針
　LPPROCESS_INFORMATION?lpProcessInformation?//?指向進(jìn)程信息結(jié)構(gòu)的指針
);

　　在程序設(shè)計(jì)時(shí)，某一個(gè)具體的功能模塊可以通過函數(shù)或是線程等不同的形式來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于同一進(jìn)程而言，這些函數(shù)、線程都是存在于同一個(gè)地址空間下的，而且在執(zhí)行時(shí)，大多只對(duì)與其相關(guān)的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如果算法存在某種錯(cuò)誤，將有可能破壞與其同處一個(gè)地址空間的其他一些重要內(nèi)容，這將造成比較嚴(yán)重的后果。為保護(hù)地址空間中的內(nèi)容可以考慮將那些需要對(duì)地址空間中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問的操作部分放到另外一個(gè)進(jìn)程的地址空間中運(yùn)行，并且只允許其訪問原進(jìn)程地址空間中的相關(guān)數(shù)據(jù)。具體的，可在進(jìn)程中通過CreateProcess（）函數(shù)去創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，子進(jìn)程在全部處理過程中只對(duì)父進(jìn)程地址空間中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，從而可以保護(hù)父進(jìn)程地址空間中與當(dāng)前子進(jìn)程執(zhí)行任務(wù)無關(guān)的全部數(shù)據(jù)。對(duì)于這種情況，子進(jìn)程所體現(xiàn)出來的作用同函數(shù)和線程比較相似，可以看成是父進(jìn)程在運(yùn)行期間的一個(gè)過程。為此，需要由父進(jìn)程來掌握子進(jìn)程的啟動(dòng)、執(zhí)行和退出。下面這段代碼即展示了此過程：

//?臨時(shí)變量
CString?sCommandLine;
char?cWindowsDirectory[MAX_PATH];
char?cCommandLine[MAX_PATH];
DWORD?dwExitCode;
PROCESS_INFORMATION?pi;
STARTUPINFO?si?=?{sizeof(si)};
//?得到Windows目錄
GetWindowsDirectory(cWindowsDirectory,?MAX_PATH);
//?啟動(dòng)"記事本"程序的命令行
sCommandLine?=?CString(cWindowsDirectory)?+?"\\NotePad.exe";
::strcpy(cCommandLine,?sCommandLine);
//?啟動(dòng)"記事本"作為子進(jìn)程
BOOL?ret?=?CreateProcess(NULL,?cCommandLine,?NULL,?NULL,?FALSE,?0,?NULL,?NULL,?&si,?&pi);
if?(ret)?{
　//?關(guān)閉子進(jìn)程的主線程句柄
　CloseHandle(pi.hThread);
　//?等待子進(jìn)程的退出
　WaitForSingleObject(pi.hProcess,?INFINITE);
　//?獲取子進(jìn)程的退出碼
　GetExitCodeProcess(pi.hProcess,?&dwExitCode);
　//?關(guān)閉子進(jìn)程句柄
　CloseHandle(pi.hProcess);
}

　　此段代碼首先通過CreateProcess（）創(chuàng)建Windows自帶的“記事本”程序?yàn)樽舆M(jìn)程，子進(jìn)程啟動(dòng)后父進(jìn)程通過?WaitForSingleObject（）函數(shù)等待其執(zhí)行的結(jié)束，在子進(jìn)程沒有退出前父進(jìn)程是一直處于阻塞狀態(tài)的，這里子進(jìn)程的作用同單線程中的函數(shù)類似。一旦子進(jìn)程退出，WaitForSingleObject（）函數(shù)所等待的pi.hProcess對(duì)象將得到通知，父進(jìn)程將得以繼續(xù)，如有必要可以通過GetExitCodeProcess（）來獲取子進(jìn)程的退出代碼。

　　相比而言，更多的情況是父進(jìn)程在啟動(dòng)完子進(jìn)程后就再不與其進(jìn)行任何數(shù)據(jù)交換和通訊，由其創(chuàng)建的子進(jìn)程的執(zhí)行成功與否均與父進(jìn)程無關(guān)。許多大型軟件在設(shè)計(jì)時(shí)也多采用了這類思想，將某些功能完全通過獨(dú)立的應(yīng)用程序來完成，當(dāng)需要執(zhí)行某操作時(shí)只要通過主程序啟動(dòng)相應(yīng)的子進(jìn)程即可，具體的處理工作均由子進(jìn)程去完成。這類子進(jìn)程的創(chuàng)建過程更為簡(jiǎn)單，例如對(duì)于上面那段代碼只需去除對(duì)子進(jìn)程句柄pi.hProcess的等待即可：

BOOL?ret?=?CreateProcess(NULL,?cCommandLine,?NULL,?NULL,?FALSE,?0,?NULL,?NULL,?&si,?&pi);
if?(ret)?{
　//?關(guān)閉子進(jìn)程的主線程句柄
　CloseHandle(pi.hThread);
　//?關(guān)閉子進(jìn)程句柄
　CloseHandle(pi.hProcess);
}

　　可以通過dwCreationFlags參數(shù)在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)設(shè)置子進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。前面的示例代碼在創(chuàng)建子進(jìn)程時(shí)使用的均是默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)，如果要將優(yōu)先級(jí)設(shè)置為高，可以修改如下：

BOOL?ret?=?CreateProcess(NULL,?cCommandLine,?NULL,?NULL,?FALSE,?HIGH_PRIORITY_CLASS,?NULL,?NULL,?&si,?&pi);

　　如果在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)沒有特別設(shè)置優(yōu)先級(jí)，可以通過SetPriorityClass（）函數(shù)來動(dòng)態(tài)設(shè)定，該函數(shù)需要待操作進(jìn)程的句柄和優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)符作為入口參數(shù)，函數(shù)原型為：

BOOL?SetPriorityClass(HANDLE?hProcess,?DWORD?dwPriorityClass);

　　對(duì)于前面沒有設(shè)定優(yōu)先級(jí)的例子代碼，可以在子進(jìn)程啟動(dòng)后由父進(jìn)程來動(dòng)態(tài)改變其優(yōu)先級(jí)設(shè)置：

SetPriorityClass(pi.hProcess,?HIGH_PRIORITY_CLASS);

　　或是由子進(jìn)程在其啟動(dòng)后自行改變優(yōu)先級(jí)設(shè)置，需要注意的是這時(shí)進(jìn)程句柄應(yīng)設(shè)置為子進(jìn)程自身的句柄，可通過GetCurrentProcess（）函數(shù)來獲取：

HANDLE?hProcess?=?GetCurrentProcess();
SetPriorityClass(hProcess,?HIGH_PRIORITY_CLASS);

　　進(jìn)程的互斥運(yùn)行

　　正常情況下，一個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行一般是不會(huì)影響到其他正在運(yùn)行的進(jìn)程的。但是對(duì)于某些有特殊要求的如以獨(dú)占方式使用串行口等硬件設(shè)備的程序就要求在其進(jìn)程運(yùn)行期間不允許其他試圖使用此端口設(shè)備的程序運(yùn)行的，而且此類程序通常也不允許運(yùn)行同一個(gè)程序的多個(gè)實(shí)例。這就引出了進(jìn)程互斥的問題。

　　實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的核心思想比較簡(jiǎn)單：進(jìn)程在啟動(dòng)時(shí)首先檢查當(dāng)前系統(tǒng)是否已經(jīng)存在有此進(jìn)程的實(shí)例，如果沒有，進(jìn)程將成功創(chuàng)建并設(shè)置標(biāo)識(shí)實(shí)例已經(jīng)存在的標(biāo)記。此后再創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)將會(huì)通過該標(biāo)記而知曉其實(shí)例已經(jīng)存在，從而保證進(jìn)程在系統(tǒng)中只能存在一個(gè)實(shí)例。具體可以采取內(nèi)存映射文件、有名事件量、有名互斥量以及全局共享變量等多種方法來實(shí)現(xiàn)。下面就分別對(duì)其中具有代表性的有名互斥量和全局共享變量這兩種方法進(jìn)行介紹：

//?創(chuàng)建互斥量
HANDLE?m_hMutex?=?CreateMutex(NULL,?FALSE,?"Sample07");
//?檢查錯(cuò)誤代碼
if?(GetLastError()?==?ERROR_ALREADY_EXISTS)?{
　//?如果已有互斥量存在則釋放句柄并復(fù)位互斥量
　CloseHandle(m_hMutex);
　m_hMutex?=?NULL;
　//?程序退出
　return?FALSE;
}

　　上面這段代碼演示了有名互斥量在進(jìn)程互斥中的用法。代碼的核心是CreateMutex（）對(duì)有名互斥量的創(chuàng)建。CreateMutex（）函數(shù)可用來創(chuàng)建一個(gè)有名或無名的互斥量對(duì)象，其函數(shù)原型為：

HANDLE?CreateMutex(
　LPSECURITY_ATTRIBUTES?lpMutexAttributes,?//?指向安全屬性的指針
　BOOL?bInitialOwner,?//?初始化互斥對(duì)象的所有者
　LPCTSTR?lpName?//?指向互斥對(duì)象名的指針
);

　　如果函數(shù)成功執(zhí)行，將返回一個(gè)互斥量對(duì)象的句柄。如果在CreateMutex（）執(zhí)行前已經(jīng)存在有相同名字的互斥量，函數(shù)將返回這個(gè)已經(jīng)存在互斥量的句柄，并且可以通過GetLastError（）得到錯(cuò)誤代碼ERROR_ALREADY_EXIST。可見，通過對(duì)錯(cuò)誤代碼?ERROR_ALREADY_EXIST的檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)CreateMutex（）對(duì)進(jìn)程的互斥。

　　使用全局共享變量的方法則主要是在?MFC框架程序中通過編譯器來實(shí)現(xiàn)的。通過#pragma?data_seg預(yù)編譯指令創(chuàng)建一個(gè)新節(jié)，在此節(jié)中可用volatile關(guān)鍵字定義一個(gè)變量，而且必須對(duì)其進(jìn)行初始化。Volatile關(guān)鍵字指定了變量可以為外部進(jìn)程訪問。最后，為了使該變量能夠在進(jìn)程互斥過程中發(fā)揮作用，還要將其設(shè)置為共享變量，同時(shí)允許具有讀、寫訪問權(quán)限。這可以通過#pragma?comment預(yù)編譯指令來通知編譯器。下面給出使用了全局變量的進(jìn)程互斥代碼清單：

#pragma?data_seg("Shared")
int?volatile?g_lAppInstance?=0;
#pragma?data_seg()
#pragma?comment(linker,"/section:Shared,RWS")
……
if(++g_lAppInstance>1)
return?FALSE;

　　此段代碼的作用是在進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)對(duì)全局共享變量g_nAppInstancd?加1?，如果發(fā)現(xiàn)其值大于1，那么就返回FALSE以通知進(jìn)程結(jié)束。這里需要特別指出的是，為了使以上兩段代碼能夠真正起到對(duì)進(jìn)程互斥的作用，必須將其放置在應(yīng)用程序的入口代碼處，即應(yīng)用程序類的初始化實(shí)例函數(shù)InitInstance（）的開始處。

　　結(jié)束進(jìn)程

　　進(jìn)程只是提供了一段地址空間和內(nèi)核對(duì)象，其運(yùn)行是通過在其地址空間內(nèi)的主線程來體現(xiàn)的。當(dāng)主線程的進(jìn)入點(diǎn)函數(shù)返回時(shí)，進(jìn)程也就隨之結(jié)束。這種進(jìn)程的終止方式是進(jìn)程的正常退出，進(jìn)程中的所有線程資源都能夠得到正確的清除。除了這種進(jìn)程的正常推出方式外，有時(shí)還需要在程序中通過代碼來強(qiáng)制結(jié)束本進(jìn)程或其他進(jìn)程的運(yùn)行。?ExitProcess（）函數(shù)即可在進(jìn)程中的某個(gè)線程中使用，并將立即終止本進(jìn)程的運(yùn)行。ExitProcess（）函數(shù)原型為：

VOID?ExitProcess(UINT?uExitCode);

　　其參數(shù)uExitCode為進(jìn)程設(shè)置了退出代碼。該函數(shù)具有強(qiáng)制性，在執(zhí)行完畢后進(jìn)程即已經(jīng)被結(jié)束，因此位于其后的任何代碼將不能被執(zhí)行。雖然?ExitProcess（）函數(shù)可以在結(jié)束進(jìn)程的同時(shí)通知與其相關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，但是由于它的這種執(zhí)行的強(qiáng)制性，使得ExitProcess（）函數(shù)在使用上將存在有安全隱患。例如，如果在程序調(diào)用ExitProcess（）函數(shù)之前曾用new操作符申請(qǐng)過一段內(nèi)存，那么將會(huì)由于ExitProcess?（）函數(shù)的強(qiáng)制性而無法通過delete操作符將其釋放，從而造成內(nèi)存泄漏。有鑒于ExitProcess（）函數(shù)的強(qiáng)制性和不安全性，在使用時(shí)一定要引起注意。

　　ExitProcess（）只能強(qiáng)制執(zhí)行本進(jìn)程的退出，如果要在一個(gè)進(jìn)程中強(qiáng)制結(jié)束其他的進(jìn)程就要用?TerminateProcess（）來實(shí)現(xiàn)。與ExitProcess（）不同，TerminateProcess（）函數(shù)執(zhí)行后，被終止的進(jìn)程是不會(huì)得到任何關(guān)于程序退出的通知的。也就是說，被終止的進(jìn)程是無法在結(jié)束運(yùn)行前進(jìn)行退出前的收尾工作的。所以，通常只有在其他任何方法都無法迫使進(jìn)程退出時(shí)才會(huì)考慮使用TerminateProcess（）去強(qiáng)制結(jié)束進(jìn)程的。下面給出TerminateProcess（）的函數(shù)原型：

BOOL?TerminateProcess(HANDLE?hProcess,?UINT?uExitCode);

　　參數(shù)hProcess和uExitCode分別為進(jìn)程句柄和退出代碼。如果被結(jié)束的是本進(jìn)程，可以通過GetCurrentProcess（）獲取到句柄。TerminateProcess（）是異步執(zhí)行的，在調(diào)用返回后并不能確定被終止進(jìn)程是否已經(jīng)真的退出，如果調(diào)用TerminateProcess?（）的進(jìn)程對(duì)此細(xì)節(jié)關(guān)心，可以通過WaitForSingleObject（）來等待進(jìn)程的真正結(jié)束。

　　小結(jié)

　　多進(jìn)程是多任務(wù)管理中的重要內(nèi)容，文中上述部分對(duì)其基本概念和主要的技術(shù)如子進(jìn)程的創(chuàng)建與結(jié)束、進(jìn)程間的互斥運(yùn)行等做了較詳細(xì)的介紹。通過本文讀者應(yīng)能對(duì)多進(jìn)程管理有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。

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總結(jié)

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