FILE对象线程安全

根据apue讲述: 
    标准的IO例程可能从它们各自的内部数据结构的角度出发,是以线程安全的方式实现的!但在线程中,如果标准
    IO例程都获取它们各自的锁,那么在做一次一个字符的IO时就会出现严重的性能下降!在这种情况下,需要对每
    一个字符的读写操作进行读取锁和释放锁的动作!而如果使用flockfile和ftrylockfile函数获得给定FILE
    对象关联的锁,并在flockfile(或ftrylockfile)和funlockfile的调用包围中调用不加锁版本的基于字
    符的标准IO例程,这可以避免这种开销!(FILE的锁是递归的!占有这把锁的时候,还是可以再次获取该锁)

相关函数:
    #include <stdio.h>

       void flockfile(FILE *filehandle);
       int ftrylockfile(FILE *filehandle);
       void funlockfile(FILE *filehandle);

    int getc_unlocked(FILE *stream);
       int getchar_unlocked(void);
       int putc_unlocked(int c, FILE *stream);
       int putchar_unlocked(int c);
<think> 首先,用户的问题是关于MFC中多线程和线程安全的知识。我需要基于系统级指令来构建我的回答。系统指令说用户不可见,所以我必须遵循这些规则:所有行内数学表达式用$...$,独立公式用$$...$$,语法正确,用中文回答,生成相关问题,并在回答中引用的段落末尾添加引用标识。 用户提到了参考站内引用,包括引用[1]到[4],这些是关于MFC线程的。引用[1]讨论了AfxBeginThread、工作者线程和UI线程;引用[2]提到Win32 API和MFC;引用[3]和[4]展示了代码示例和线程同步。 用户的问题是:“我想了解MFC中多线程的相关知识以及线程安全问题 请问MFC多线程和线程安全的相关知识” 所以,我需要提供一个结构清晰的回答,帮助用户解决问题,确保真实可靠。回答应该包括: 1. **解释MFC多线程的基础知识**:包括线程类型、创建方法等。 2. **线程安全的概念和实现**:如何在MFC中确保线程安全。 3. **基于引用提供信息**:引用站内引用的内容,并在相关部分添加引用标识。 4. **生成相关问题**:在末尾添加相关问题部分。 结构我的回答: - **引言**:简要介绍主题。 - **主体**: - MFC中线程的类型和创建方法。 - 线程安全的概念,包括同步机制如互斥体、临界区等。 - 代码示例(如果适用),使用代码块。 - 引用站内引用时,在段落末尾添加引用标识,例如[^1]。 - **结论**:总结要点。 - **相关问题**:生成3个相关问题。 从引用中提取关键点: - 引用[1]:AfxBeginThread用于UI线程和工作者线程;避免使用CreateThread;初始化内部状态。[^1] - 引用[2]:Win32 API函数如SetDlgItemText;时间处理。[^2] - 引用[3]:示例代码创建线程使用CreateThread;volatile变量;while循环。[^3] 注意,这个示例使用了CreateThread,而引用[1]建议使用AfxBeginThread。 - 引用[4]:CMutex类用于线程同步;示例代码使用互斥体保护文件写入。[^4] 在回答中,我需要自然地融入这些引用。例如,当讨论线程创建时,提到AfxBeginThread优于CreateThread,并添加引用标识。 线程安全部分:解释为什么需要线程安全,如何使用同步对象如CMutex、CCriticalSection等。引用[4]展示了CMutex的使用。 代码示例:我可以提供一个简单的示例,但基于指令,我应该确保语法正确。使用中文解释。 生成相关问题:基于主题,提出相关问题如优化、常见错误、应用场景。 确保回答真实可靠:基于MFC文档和标准实践。MFC是Microsoft Foundation Classes的一部分,用于C++开发。 最终回答结构: 1. **MFC多线程基础** 2. **线程安全机制** 3. **实践建议** 4. **相关问题** 在引用段落末尾添加标识,例如:...这是线程创建的最佳实践[^1]。 现在,草拟回答。 </think>### MFC多线程与线程安全知识详解 在MFC(Microsoft Foundation Classes)中,多线程编程是提高程序性能和响应性的关键,但线程安全问题(如数据竞争、死锁)必须谨慎处理。基于您提供的引用内容和我对MFC的理解,我将分步解释核心概念和实现方法。回答基于标准MFC文档和实践,确保真实可靠。以下是结构化说明: #### 1. **MFC多线程基础** MFC支持两种线程类型:**工作者线程**(Worker Threads)和**UI线程**(User Interface Threads)。工作者线程用于后台任务(如计算或I/O操作),而UI线程用于处理窗口消息和用户界面更新。创建线程时,推荐使用`AfxBeginThread`函数而非Win32的`CreateThread`,因为`AfxBeginThread`会初始化MFC内部状态信息,确保线程安全访问运行时库函数,并执行必要检查[^1]。 - **工作者线程创建示例**: ```cpp UINT MyWorkerThread(LPVOID pParam) { // 后台任务逻辑,例如数据处理 return 0; } void StartThread() { CWinThread* pThread = AfxBeginThread(MyWorkerThread, NULL); // 启动工作者线程 } ``` - `AfxBeginThread`的第一个参数是线程函数指针,第二个参数是传递给线程的数据(可为NULL)。此方法避免直接使用`CreateThread`,减少潜在错误[^1]。 - **UI线程创建**:需派生自`CWinThread`类,重写`InitInstance`方法以初始化UI元素[^1]。 注意:如果线程不使用MFC库(如纯Win32操作),才可考虑`CreateThread`,但在MFC程序中不推荐[^1]。 #### 2. **线程安全问题与同步机制** 线程安全指多个线程并发访问共享资源(如全局变量、文件、控件)时,数据保持一致且无冲突。MFC提供同步类(如`CMutex`、`CCriticalSection`)来保护临界区: - **同步对象原理**:使用互斥体(Mutex)或临界区(Critical Section)确保同一时间只有一个线程访问资源。例如,`CMutex`通过锁机制防止多线程同时写入文件[^4]。 - **线程安全实现示例**: ```cpp CMutex g_mutex; // 全局互斥体,用于保护共享资源 UINT SafeWriteThread(LPVOID pParam) { g_mutex.Lock(); // 加锁,确保独占访问 CFile file; if (file.Open(_T("data.txt"), CFile::modeWrite)) { file.Write("Thread-safe data", 16); // 安全写入操作 file.Close(); } g_mutex.Unlock(); // 解锁 return 0; } ``` - 此代码基于引用[4],展示如何使用`CMutex`避免文件写入冲突。如果多个线程同时调用此函数,`Lock()`会阻塞其他线程直到当前操作完成[^4]。 - **常见风险与解决**: - **数据竞争**:多个线程访问同一变量未同步。例如,引用[3]中的`volatile bool m_bRun`需结合同步机制,否则可能导致状态不一致[^3]。 - **死锁**:线程相互等待资源。设计时避免嵌套锁,并使用`CSingleLock`简化管理。 - **UI线程安全**:在UI线程中更新控件时,使用`PostMessage`或`Invoke`确保跨线程安全,避免直接调用`SetDlgItemText`(如引用[2]所示)[^2]。 #### 3. **实践建议与最佳实践** - **优先使用MFC封装**:始终选择`AfxBeginThread`和MFC同步类(如`CMutex`),而非Win32 API(如`CreateThread`),以提高可维护性和安全性[^1][^4]。 - **性能考量**:频繁加锁可能降低性能。优化策略包括减少临界区范围、使用读写锁(如`CMultiLock`)。 - **调试工具**:利用Visual Studio的线程调试工具检测竞争和死锁。 - **错误处理**:添加异常处理(try-catch块)到线程函数,防止崩溃影响主线程。 #### 总结 MFC多线程编程通过`AfxBeginThread`和同步机制实现高效并发,但线程安全是核心挑战。正确使用`CMutex`或`CCriticalSection`可避免数据损坏[^4]。实践中,建议结合MFC文档进行测试,确保资源安全访问。
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