Worker Thread & UserInterface Thread

本文探讨了使用MFC进行Windows软件开发时遇到的多线程编程问题,特别是MFC对象成员函数跨线程调用时可能出现的断言错误及解决方法。

    整理在用MFC进行Windows软件开发中遇到的问题。在应用MFC进行多线程编程时,MFC对象成员函数跨线程调用问题。

对于Windows来说,所有线程都是一样的。但是MFC把线程区分为两种:工作者线程和用户界面线程。两种区别主要是用户界面线程有消息机制而工作者线程没有消息机制。用户界面线程的一个典型应用就是类CWinApp,大家对类CWinApp都比较熟悉,它是CWinThread类的派生类,MFC应用程序的主线程是由它提供,并由它负责处理用户产生的事件和消息。类CWinThread是用户界面线程的基本类,其用以维护特定线程的局部数据。因为处理线程局部数据依赖于类CWinThread,所以所有使用MFC的线程都必须由MFC来创建。例如,由run-time函数_beginthreadex创建的线程就不能使用任何MFC API

在使用MFC进行多线程编程时应注意跨线程界限调用MFC成员函数时的问题。例如:如果线程A传递给线程B一个CWnd指针而线程B要调用CWnd对象的成员函数,那么MFC在调试模式下有可能会出现断言错误,Release模式下可能不能正常工作,这取决于特定的成员函数。在MFCinclude目录下的INL文件中定义的inline函数可以被跨线程调用,因为它们都是对API的函数的包装,但是调用非inline函数就会有麻烦。作为一个通用规则,线程只能访问它创建的MFC对象,这是因为临时的和永久的Windows句柄映射保存于线程本地存储中(句柄映射表对于每个线程都是本地使用的,在其它线程中不可用),这些句柄可以在多个线程访问数据时进行同步机制的保护。例如,工作线程执行一个计算,然后它调用文档的UpdateAllViews成员函数来更新所有视图,但这并不能起作用,因为从CWnd对象到HWND的映射对主线程是局部的。这也就是说,一个线程可以拥有一个从Windows句柄到C++对象的映射,但不同的线程可以将同一个句柄映射到不同的C++对象,在一个线程中的改变不会影响到其它线程。又如AfxGetMianWnd,当在应用程序的主线程以外任何地方调用它们时,它们都不会正常工作。解决这个问题有几个办法,一个是传送进一个单独的句柄,而不是一个C++对象到工作线程中去。工作线程通过调用适当的FromHandle函数将这些对象加载到它的临时映射中去,如CWndCDCCPen等对象使用句柄进行传递而不是传递对象指针;也可以通过调用Attach加对象加到永久映射中去,但是这时必须能够保证这个对象的生存时间比线程要长。另一个办法是创建用户自定义消息,将消息发送或公布给主线程,让主线程执行操作。

 
在 Qt 框架中,线程管理通常通过 `QThread` 类实现,利用信号与槽机制可以有效地控制线程的生命周期。一种常见的做法是将线程的 `finished()` 信号连接到 `deleteLater()` 槽函数,从而在任务完成后自动清理线程对象。这种方法不仅有助于提高资源利用率,还能有效避免内存泄漏问题。 ### 正确使用 connect 连接 finished 信号到 deleteLater 为了实现线程执行完毕后自动删除线程对象,可以使用 `connect()` 函数将 `QThread` 的 `finished()` 信号连接到线程对象的 `deleteLater()` 槽函数。这样,当线程执行完成时,Qt 会自动调用 `deleteLater()`,确保线程对象在事件循环空闲时被安全删除。 ```cpp QThread* thread = new QThread(this); MyWorker* worker = new MyWorker(); worker->moveToThread(thread); connect(thread, &QThread::started, worker, &MyWorker::doWork); connect(worker, &MyWorker::workFinished, thread, &QThread::quit); connect(worker, &MyWorker::workFinished, worker, &MyWorker::deleteLater); connect(thread, &QThread::finished, thread, &QThread::deleteLater); thread->start(); ``` 上述代码中: - `MyWorker` 是一个自定义类,其中包含具体的线程处理逻辑。 - `moveToThread()` 方法用于将 `MyWorker` 实例移动到指定的线程中运行。 - `connect()` 函数用于建立信号与槽之间的连接。 - `workFinished` 信号用于通知主线程工作已完成,此时调用 `quit()` 方法退出线程,并调用 `deleteLater()` 删除 `worker` 和 `thread` 对象。 ### 线程启动与管理 启动线程时,应确保所有必要的信号与槽连接已经建立。通过 `thread->start()` 启动线程后,`started()` 信号会被触发,进而调用 `doWork()` 方法开始执行线程任务。当任务完成后,`workFinished` 信号被发射,触发后续的清理操作。 需要注意的是,`deleteLater()` 并不会立即删除对象,而是将其放入事件循环中等待处理。这种方式确保了对象在其所属线程仍在运行时不会被提前销毁,从而避免了潜在的竞争条件和资源访问冲突。 ### 线程安全与最佳实践 在多线程环境中,确保线程安全至关重要。使用 `QThread` 时,应避免直接操作 UI 元素,因为这些操作通常不是线程安全的。此外,合理设计信号与槽的连接方式,可以有效减少线程间的耦合度,提高程序的可维护性和稳定性。 对于复杂的线程交互场景,建议采用 `QMetaObject::invokeMethod()` 或者 `QThread::postEvent()` 等方法进行跨线程通信,以保证操作的原子性和一致性。 ---
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