線程
常見問題
同步權限
在多線程 / 多進程并發時，為避免共享資源（如內存變量、硬件設備、文件）被同時修改導致的數據不一致，需要通過 “同步機制” 控制誰能訪問資源 ——“獲取同步權限” 就是線程 / 進程申請這種訪問資格的過程。
v4 = _InterlockedCompareExchange(a1, 1, 0);
- 第一個參數
a1：指向目標內存地址的指針（通常是一個共享變量，如LONG*類型），即要操作的 “共享資源標記”。 - 第二個參數
1：當比較成功時，要寫入目標內存地址的 “新值”。 - 第三個參數
0：“預期值”，即我們認為目標內存當前應該有的值。 - 返回值是操作前目標內存地址（
a1指向的地址）中的原始值，
// 定義一個共享的“鎖標記”，0表示未占用，1表示已占用
LONG lock_flag = 0;// 線程A嘗試獲取鎖
LONG original = _InterlockedCompareExchange(&lock_flag, 1, 0);
if (original == 0) {//獲取到權限// 執行臨界區操作...// 操作完成后釋放鎖（如將lock_flag設回0）
} else {// 獲取鎖失敗（鎖已被其他線程占用）// 可選擇等待、重試或放棄
}
臨界區
臨界區（Critical Section） 指的是一段 “不能被多個線程同時執行” 的代碼片段，當一個線程正在執行臨界區代碼時，其他線程必須等待該線程執行完畢，才能進入同一臨界區。
原子性
“原子”（Atomic）描述的是一個不可分割、不可中斷的操作單元。一個 “原子操作” 要么完整地執行完畢，要么完全不執行，中間不會被任何其他線程、進程或中斷打斷，不存在 “執行到一半” 的中間狀態。
假設兩個線程（Thread A、Thread B）同時對共享變量 count（初始值為 0）執行 count += 1 操作。
在底層會拆分為 3 個 CPU 指令：
- 從內存讀取
count的值到 CPU 寄存器（如mov eax, [count]）； - 寄存器中的值加 1（如
inc eax）； - 將寄存器的值寫回內存（如
mov [count], eax）。
如果操作不原子，可能出現以下 “交錯執行”：
- Thread A 執行步驟 1：讀取
count=0到寄存器； - 此時 CPU 切換到 Thread B，Thread B 執行步驟 1-3：讀取
count=0→ 加 1→ 寫回count=1； - CPU 切回 Thread A，繼續執行步驟 2-3：寄存器值加 1（0→1）→ 寫回
count=1；
最終 count 的結果是 1，但預期是 2。
原子操作的本質
“原子性” 需要硬件（CPU）提供底層支持，再配合軟件（操作系統、編程語言庫）封裝成易用的接口。
硬件層：CPU 的原子指令支持
不同架構的 CPU 會提供專門的 “原子操作指令”，確保單個指令的不可分割性：
- x86/x86_64 架構：通過
lock前綴實現原子性（如lock cmpxchg、lock inc）。lock前綴會讓 CPU 在執行指令期間 “鎖定系統總線”，阻止其他 CPU 核心同時訪問該內存地址，確保指令執行不被打斷； - ARM 架構：提供
ldrex（原子加載）、strex（原子存儲）等指令，通過 “獨占訪問內存” 機制實現原子性； - RISC-V 架構：通過
amoswap.w、amoadd.w等 “原子內存操作指令”（AMO 指令）實現原子性。
這些硬件指令是 “原子操作” 的基石 —— 軟件層面的原子接口（如 C++ 的 std::atomic、Windows 的 _InterlockedXXX）本質都是對這些 CPU 指令的封裝。
軟件層：原子操作的封裝與擴展
硬件指令通常只支持 “單個內存地址的簡單操作”（如加 1、比較交換），軟件會在此基礎上封裝更靈活的原子操作：
原子操作
原子的交換操作
_InterlockedExchange(state_lock, 2);
- 第一個參數
state_lock：指向目標內存地址的指針（通常是一個共享變量，如LONG*類型），即要被修改的 “狀態標記”。 - 第二個參數
2：要寫入目標內存地址的 “新值”。 - 返回值：原子地將
state_lock指向的內存值更新為2，同時返回該內存地址在更新前的原始值
原子比較交換操作
_InterlockedCompareExchange(&lock_flag, 1, 0);
參數1：類型為 volatile LONG*（指向 32 位有符號整數的指針），要操作的目標內存地址
參數2：類型為 LONG（32 位有符號整數），比較成功后要寫入目標地址的值
參數3：類型為 LONG，表示預期的目標地址當前值（即 “舊值”）。
返回值：返回值為 LONG 類型，即目標地址在操作執行前的原始值：
// 定義一個共享的“鎖標記”，0表示未占用，1表示已占用
LONG lock_flag = 0;// 線程A嘗試獲取鎖
LONG original = _InterlockedCompareExchange(&lock_flag, 1, 0);
if (original == 0) {//獲取到權限// 執行臨界區操作...// 操作完成后釋放鎖（如將lock_flag設回0）
} else {// 獲取鎖失敗（鎖已被其他線程占用）// 可選擇等待、重試或放棄
}
原子地將目標變量的值加
_InterlockedIncrement(dword_14002BFF0);
參數：dword_14002BFF0 是一個 LONG 類型（32 位）的共享變量（通常是全局或多線程可見的變量），表示要進行遞增操作的目標。
返回值：函數返回遞增后的新值（LONG 類型）。
原子減 1
_InterlockedDecrement(a1)
參數:類型為 volatile LONG*（指向 32 位有符號整數的指針）
返回值：類型為 LONG（32 位有符號整數），表示減 1 操作完成后的結果值（即 *a1 - 1 的結果）。
線程同步
SRW 鎖
SRW 鎖支持兩種獲取模式：
- 共享模式（Shared Mode）：多個線程可同時獲取，適用于 “只讀操作” 場景（多個讀者可并行訪問資源）。
- 獨占模式（Exclusive Mode）：僅允許一個線程獲取，適用于 “修改操作” 場景（寫者需獨占資源）。
初始化SRW
void InitializeSRWLock(PSRWLOCK SRWLock
);
參數：PSRWLOCK 是 SRWLOCK* 的類型別名，指向 SRWLOCK 結構體（輕量級讀寫鎖的核心數據結構）。
核心作用：初始化 SRW 鎖對象的內部狀態，初始化后的 SRW 鎖可通過以下函數實現讀寫分離的同步
- 讀操作：
AcquireSRWLockShared（獲取共享鎖）和ReleaseSRWLockShared（釋放共享鎖）。 - 寫操作：
AcquireSRWLockExclusive（獲取獨占鎖）和ReleaseSRWLockExclusive（釋放獨占鎖）。
讀操作
void AcquireSRWLockShared(PSRWLOCK SRWLock
);
參數 SRWLock 是指向 SRWLOCK 結構體的指針,讓線程以 “共享模式”（只讀模式）安全地獲取輕量級讀寫鎖（SRW Lock）。
void ReleaseSRWLockShared(PSRWLOCK SRWLock
);
參數 SRWLock 是指向 SRWLOCK 結構體的指針（PSRWLOCK 即 SRWLOCK*），表示要釋放的輕量級讀寫鎖對象。
寫操作
void AcquireSRWLockExclusive(PSRWLOCK SRWLock
);
讓線程以 “獨占模式” 獲取 SRW 鎖，確保對共享資源的修改操作（寫操作）具有原子性
臨界區
進出臨界區
EnterCriticalSection(&stru_14002C030)：
參數：類型為LPCRITICAL_SECTION（即 CRITICAL_SECTION*，指向臨界區結構體的指針）。
無返回值
作用：讓當前線程 “獲取臨界區的訪問權”
LeaveCriticalSection(&stru_14002C030);
作用：釋放臨界區
初始化臨界區
void InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection
);
參數 lpCriticalSection 是指向 CRITICAL_SECTION 結構體的指針（LPCRITICAL_SECTION 是 CRITICAL_SECTION* 的類型別名），表示要初始化的臨界區對象。
異常：如果初始化失敗（通常是由于系統資源不足），函數會觸發一個異常（而非返回錯誤碼）。因此在實際使用中，可能需要配合異常處理（如 __try/__except）捕獲潛在錯誤。
作用：初始化臨界區對象的內部狀態，初始化后的臨界區可通過 EnterCriticalSection（進入臨界區）和 LeaveCriticalSection（離開臨界區）實現。
使用示例
// 定義臨界區對象（全局或棧上）
CRITICAL_SECTION CriticalSection;// 初始化臨界區（通常在程序啟動或模塊初始化時調用）
InitializeCriticalSection(&CriticalSection);// 多線程場景中使用
void ThreadFunc() {// 進入臨界區（獲取同步權限）EnterCriticalSection(&CriticalSection);// 執行需要同步的操作（如訪問共享資源）AccessSharedResource();// 離開臨界區（釋放同步權限）LeaveCriticalSection(&CriticalSection);
}// 程序退出前銷毀臨界區（釋放資源）
DeleteCriticalSection(&CriticalSection);
臨界區同步
TryEnterCriticalSection()
參數：LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection指向 CRITICAL_SECTION 結構體的指針（與 EnterCriticalSection 相同）,表示要嘗試進入的臨界區對象，需提前通過 InitializeCriticalSection 初始化。
返回值: TRUE（非 0 值）：表示成功進入臨界區,FALSE（0）：表示未能進入臨界區。
作用：非阻塞嘗試進入臨界區，與 EnterCriticalSection 的 “阻塞等待” 不同，TryEnterCriticalSection 的核心特點是 “嘗試進入，失敗立即返回”，適用于以下場景：
- 當線程只需 “短暫嘗試” 獲取臨界區，若失敗則執行其他任務（而非等待），避免線程阻塞。
- 實現 “超時等待” 邏輯（結合循環和
Sleep，多次嘗試后放棄）。
臨界區狀態結構體
00000000 struct _RTL_CRITICAL_SECTION // sizeof=0x28
00000000 { // XREF: .data:CriticalSection/r
00000000 // .data:__rtl_critical_section/r
00000000 PRTL_CRITICAL_SECTION_DEBUG DebugInfo;
00000008 LONG LockCount;
0000000C LONG RecursionCount;
00000010 HANDLE OwningThread;
00000018 HANDLE LockSemaphore;
00000020 ULONG_PTR SpinCount;
00000028 };
線程調度
CPU 時間片
SwitchToThread()
返回值：
- 返回
TRUE（非 0 值）：表示當前有其他 “就緒狀態” 的線程（屬于同一優先級或更高優先級）被調度執行； - 返回
FALSE（0）：表示當前沒有其他就緒線程可調度（即系統中只有當前線程可運行）。
作用：
- 當前線程主動放棄剩余的 CPU 時間片，讓操作系統調度器重新選擇一個就緒線程（通常是同優先級的其他線程）運行。
自旋等待
while ( 1 )
{v6 = _InterlockedCompareExchange(a1, 1, 0); // 原子比較交換：嘗試將a1從0改為1if ( !v6 ) // v6=0表示成功獲取權限（a1原本為0，已改為1）break;if ( v6 != 2 ) // 若a1當前為1（被其他線程占用），則主動讓出CPUSwitchToThread();if ( *a1 == 2 ) // 若等待期間a1變為2（終止），則返回0return 0LL;
}
