程序和進(jìn)程
程序是計算機(jī)指令的集合，它以文件的形式存儲在磁盤上达皿。
進(jìn)程通常被定義為一個正在運行的程序的實例天吓。是一個程序在其自身的地址空間中的一次執(zhí)行活動。
一個程序可以對應(yīng)多個進(jìn)程峦椰。進(jìn)程是資源申請失仁、調(diào)度和獨立運行的單位，因此们何，它使用系統(tǒng)中的運行資源。
程序不能申請系統(tǒng)資源控轿，不能被系統(tǒng)調(diào)度冤竹，也不能作為獨立運行的單位拂封。因此它不占用系統(tǒng)的運行資源。
真正完成代碼執(zhí)行的是線程鹦蠕，而進(jìn)程只是線程的容器冒签，或者說是線程的執(zhí)行環(huán)境。主線程钟病，也就是執(zhí)行main函數(shù)或者WinMain函數(shù)的線程萧恕，可以把main函數(shù)或者WinMain函數(shù)看做是主線程的進(jìn)入點函數(shù)。此后肠阱，主線程可以創(chuàng)建其他線程票唆。
系統(tǒng)賦予每個進(jìn)程獨立的虛擬地址空間。32位進(jìn)程屹徘，4GB走趋。
磁盤緩存、虛擬內(nèi)存噪伊、頁面文件和物理內(nèi)存的關(guān)系
磁盤緩存分為讀緩存和寫緩存簿煌。讀緩存是指，操作系統(tǒng)為已讀取的文件數(shù)據(jù)鉴吹，在內(nèi)存較空閑的情況下留在內(nèi)存空間中（這個內(nèi)存空間被稱之為“內(nèi)存池”）姨伟，當(dāng)下次軟件或用戶再次讀取同一文件時就不必重新從磁盤上讀取，從而提高速度豆励。寫緩存實際上就是將要寫入磁盤的數(shù)據(jù)先保存于系統(tǒng)為寫緩存分配的內(nèi)存空間中夺荒，當(dāng)保存到內(nèi)存池中的數(shù)據(jù)達(dá)到一個程度時，便將數(shù)據(jù)保存到硬盤中肆糕。這樣可以減少實際的磁盤操作般堆，有效的保護(hù)磁盤免于重復(fù)的讀寫操作而導(dǎo)致的損壞，也能減少寫入所需的時間诚啃。
虛擬內(nèi)存是用硬盤空間做內(nèi)存來彌補(bǔ)計算機(jī)RAM空間的缺乏淮摔。當(dāng)實際RAM滿時（實際上，在RAM滿之前）始赎，虛擬內(nèi)存就在硬盤上創(chuàng)建了和橙。當(dāng)物理內(nèi)存用完后，虛擬內(nèi)存管理器選擇最近沒有用過的造垛，低優(yōu)先級的內(nèi)存部分寫到交換文件上魔招。這個過程對應(yīng)用是隱藏的，應(yīng)用把虛擬內(nèi)存和實際內(nèi)存看作是一樣的五辽。虛擬內(nèi)存文件也就是頁面文件办斑。
線程有兩個部分組成
- 線程的內(nèi)核對象。操作系統(tǒng)用它來對線程實施管理。關(guān)于線程的統(tǒng)計信息組成的一個小型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)乡翅。
- 線程棧鳞疲。它用于維護(hù)線程在執(zhí)行代碼時需要的所有函數(shù)參數(shù)和局部變量。
新線程可以訪問進(jìn)程的內(nèi)核對象的所有句柄蠕蚜、進(jìn)程中的所有內(nèi)存和在這個相同的進(jìn)程中的所有其他線程的堆棧尚洽。
進(jìn)程、線程及內(nèi)核對象
內(nèi)核對象
每個內(nèi)核對象只是內(nèi)核分配的一個內(nèi)存塊靶累，并且只能由該內(nèi)核訪問腺毫，這個內(nèi)存塊是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，他的成員負(fù)責(zé)維護(hù)該對象的各種信息挣柬，如進(jìn)程對象有一個進(jìn)程ID潮酒、一個基本優(yōu)先級和一個退出代碼。
由于內(nèi)核對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只能被內(nèi)核訪問凛忿，so應(yīng)用程序是無法在內(nèi)存中找到這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的并直接改變其內(nèi)容的澈灼。Windows提出這個限制為了確保內(nèi)核對象結(jié)構(gòu)保持狀態(tài)的一致，也是為了保證Microsoft能夠在不破壞應(yīng)用程序的情況下在這些內(nèi)核對象的結(jié)構(gòu)中添加店溢、刪除叁熔、修改這些數(shù)據(jù)成員；
內(nèi)核對象使用引用計數(shù)
內(nèi)核對象由內(nèi)核所有床牧，而不是進(jìn)程所有荣回，舉例說明，在做單進(jìn)程限制時戈咳，我們一般會CreateMutex來創(chuàng)建一個命名的Mutex心软，再另外一個進(jìn)程中再來創(chuàng)建或者打開相同命名的Mutex來檢驗有相同進(jìn)程被創(chuàng)建。也可以這么說進(jìn)程調(diào)用一個創(chuàng)建的內(nèi)核對象函數(shù)著蛙，進(jìn)程終止了但是內(nèi)核對象不一定被撤銷删铃；
每個線程都有自己的一組cpu寄存器和堆棧，每個進(jìn)程至少有一個線程踏堡，來執(zhí)行進(jìn)程的地址空間中的代碼猎唁。如果沒有線程來執(zhí)行進(jìn)程地址空間中的代碼，那么這個進(jìn)程就沒有存在的理由顷蟆，系統(tǒng)會自動撤銷該進(jìn)程诫隅；
進(jìn)程的實例句柄
加載到進(jìn)程地址空間的每個可執(zhí)行文件或者dll均被賦予了一個獨一無二的實例句柄≌寿耍可執(zhí)行的文件的實例作為(w)WinMain的第一個參數(shù)hinstExe來傳遞逐纬；
WinMain的hinstExe參數(shù)的實際值是系統(tǒng)將可執(zhí)行文件的映像加載到進(jìn)程的地址空間時使用的基本地址空間。例如削樊，如果系統(tǒng)打開了可執(zhí)行文件并將它的內(nèi)容加載到地址的0x00400000豁生，那么WinMain的hinstExe的參數(shù)值就是0x00400000；
可執(zhí)行文件的映像加載到的基地址是由連接程序決定的，不同的鏈接程序可以使用不同的默認(rèn)基地址沛硅。VC++鏈接程序使用的默認(rèn)基地址是0x00400000眼刃；只是運行在windows98時可執(zhí)行文件的映像可以加載到的最低地址。
進(jìn)程的前一個實例句柄
C/C++運行期啟動代碼總是將NULL傳遞給WinMain的hinstExePrev參數(shù)摇肌，該參數(shù)使用在16位windows中的，并且保留了WinMain的一個參數(shù)仪际，目的僅僅是為了能夠容易的轉(zhuǎn)用16位windows應(yīng)用程序围小，so絕不應(yīng)該在代碼中引用這個參數(shù)。線程有兩部分組成：
一個是線程的內(nèi)核對象树碱，操作系統(tǒng)用他來對線程實施管理肯适。內(nèi)核對象也是系統(tǒng)用來存放線程統(tǒng)計信息的地方；
一個是線程堆棧成榜，用于維護(hù)線程在執(zhí)行代碼時需要的所有函數(shù)參數(shù)和局部變量框舔；
進(jìn)程是不活潑的，進(jìn)程從不執(zhí)行任何東西赎婚，它只是線程的容器刘绣。線程總是在某個進(jìn)程環(huán)境中創(chuàng)建的，而且它的整個壽命期都在該進(jìn)程中挣输。那么這意味著線程在他的進(jìn)程地址空間中執(zhí)行代碼纬凤，并在進(jìn)程的地址空間中對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。so在單進(jìn)程中撩嚼，如果存在多個線程的運行停士，那么這些線程將共享單個地址空間。這些線程能夠執(zhí)行相同的代碼對相同數(shù)據(jù)進(jìn)行操作完丽。而且他們還能共享內(nèi)核對象句柄恋技，因為句柄表依賴于每個進(jìn)程而非每個線程存在的。
進(jìn)程使用的系統(tǒng)資源要比線程對很多逻族，原因是他需要更多的地址空間蜻底。為進(jìn)程創(chuàng)建一個虛擬的地址空間需要系統(tǒng)很多的資源。系統(tǒng)中要保留大量的記錄瓷耙，這需要占用大量的內(nèi)存朱躺。另外，由于exe和dll文件需要加載到一個地址空間搁痛，因此也需要文件資源长搀，而線程使用的系統(tǒng)資源就小很多了，他只需要一個內(nèi)核對象和一個堆棧就ok鸡典，保留的記錄也很少源请，so只需要很少的內(nèi)存。
So能用線程解決的問題，要避免創(chuàng)建新進(jìn)程來解決谁尸。
注：CreateThread函數(shù)是用來創(chuàng)建線程的windows函數(shù)舅踪，如果你正在編寫C/C++代碼，絕不應(yīng)該調(diào)用CreateThread良蛮，相反抽碌，應(yīng)該使用VC++運行庫函數(shù)_beginthreadex。原因是决瞳，標(biāo)準(zhǔn)C/C++運行庫在最初設(shè)計的時候并沒有考慮到多線程的問題货徙。若要使多線程C/C++程序能夠正常的運行起來，必須創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)皮胡，并將它與使用的C/C++運行庫函數(shù)的每一個線程關(guān)聯(lián)起來痴颊，當(dāng)你調(diào)用C/C++運行庫時，這些函數(shù)必須知道查看調(diào)用線程的數(shù)據(jù)塊屡贺，這樣就不會對別的線程產(chǎn)生不良影響蠢棱。那么系統(tǒng)是否知道在創(chuàng)建新線程時分配該數(shù)據(jù)塊呢？no甩栈，系統(tǒng)是無法知道你的應(yīng)用程序使用C/C++編寫的泻仙，自然不知道你調(diào)用的線程本身不安全，所以不要調(diào)用操作系統(tǒng)的CreateThread函數(shù)谤职，而需要調(diào)用_beginthreadex.
線程的運行時間
有時要計算線程執(zhí)行某個任務(wù)需要多長時間饰豺，很多時候我們會采用如下代碼：
//start time
DWORD starttime = GetTickCount();
//complex algorithm here;
//subtract start time from current time to get duration;
DWORD dwElapsedTime = GetTickCount() – dwStartTime;
這個代碼有個簡單的假設(shè)：運行不會被中斷；但是在搶占式的windows操作系統(tǒng)是不可能存在的允蜈，so我們需要用另外一個方式來計算冤吨，該函數(shù)為GetThreadTime；
內(nèi)存映射文件
Windows提供了3種進(jìn)行內(nèi)存管理的方法:
虛擬內(nèi)存饶套，最適合用來管理大型對象或結(jié)構(gòu)數(shù)組漩蟆。
內(nèi)存映射文件，最適合用來管理大型數(shù)據(jù)流（通常來自文件）以及在單個計算機(jī)上運行的多個進(jìn)程之間共享數(shù)據(jù)妓蛮。
內(nèi)存堆棧怠李，最適合用來管理大量的小對象。
這里將先講述一下關(guān)于內(nèi)存映射文件的使用情況蛤克。
與虛擬內(nèi)存一樣捺癞，內(nèi)存映射文件可以用來保留一個地址空間的區(qū)域，并將物理存儲器提交給該區(qū)域构挤，他們之間的差別是物理存儲器來自一個已經(jīng)位于磁盤上的文件髓介，而不是系統(tǒng)的頁文件。一旦該文件被映射筋现，就可以訪問它唐础，就像是整個文件已經(jīng)加載到內(nèi)存中一樣箱歧。
內(nèi)存映射文件的3個目的：
系統(tǒng)使用內(nèi)存映射文件，以便快速加載和執(zhí)行exe和dll文件一膨。
可以使用內(nèi)存映射文件快速訪問磁盤上的數(shù)據(jù)文件呀邢，這樣使得你不必對文件執(zhí)行I/O操作，并且不必對文件內(nèi)容進(jìn)行緩存豹绪。
可以使用內(nèi)存映射文件來進(jìn)行進(jìn)程間的數(shù)據(jù)共享价淌。
內(nèi)存映射文件的步驟：
若要使用內(nèi)存映射文件，必須執(zhí)行下列操作步驟：
創(chuàng)建或打開一個文件內(nèi)核對象森篷，該對象用于標(biāo)識磁盤上你想用作內(nèi)存映射文件的文件输钩。（CreateFile）
創(chuàng)建一個文件映射內(nèi)核對象，告訴系統(tǒng)該文件的大小和你打算如何訪問該文件仲智。(CreateFileMapping)
讓系統(tǒng)將文件映射對象的全部或一部分映射到你的進(jìn)程地址空間中。(MapViewOfFile)
當(dāng)完成對內(nèi)存映射文件的使用時姻氨，必須執(zhí)行下面這些步驟將它清除：
告訴系統(tǒng)從你的進(jìn)程的地址空間中撤消文件映射內(nèi)核對象的映像钓辆。(UnmapViewOfFile)
關(guān)閉文件映射內(nèi)核對象和文件內(nèi)核對象。(CloseHandle)
CreateThread,該函數(shù)將創(chuàng)建一個線程肴焊。
很多程序在創(chuàng)建線程都這樣寫的：
ThreadHandle = CreateThread(NULL,0,.....);
CloseHandle(ThreadHandle );
1前联，線程和線程句柄（Handle）不是一個東西，線程句柄是一個內(nèi)核對象娶眷。我們可以通過句柄來操作線程似嗤，但是線程的生命周期和線程句柄的生命周期不一樣的。線程的生命周期就是線程函數(shù)從開始執(zhí)行到return届宠，線程句柄的生命周期是從CreateThread返回到你CloseHandle()烁落。
2，線程句柄是一種內(nèi)核對象,系統(tǒng)維護(hù)著每一個內(nèi)核對象,當(dāng)每個內(nèi)核對象引用記數(shù)為0時,系統(tǒng)就從內(nèi)存中釋放該對象,CloseHandle就是將該線程對象的引用記數(shù)減1豌注。所有的內(nèi)核對象（包括線程Handle）都是系統(tǒng)資源伤塌，用了要還的，也就是說用完后一定要closehandle關(guān)閉之轧铁，如果不這么做每聪，你系統(tǒng)的句柄資源很快就用光了。
只是關(guān)閉了一個線程句柄對象齿风，表示我不再使用該句柄药薯，即不對這個句柄對應(yīng)的線程做任何干預(yù)了。并沒有結(jié)束線程.
如果線程需要訪問共享資源救斑，就需要進(jìn)行線程之間的同步處理童本。
利用互斥對象實現(xiàn)線程同步
互斥對象mutex屬于內(nèi)核對象。它能確保線程擁有對單個資源的互斥訪問權(quán)系谐。
互斥對象包含一個使用數(shù)量巾陕，一個線程ID和一個計數(shù)器讨跟。
ID用于標(biāo)識系統(tǒng)中的哪個對象擁有互斥對象。
計數(shù)器用于指明該線程擁有互斥對象的次數(shù)鄙煤。
HANDLE hMutex; 互斥對象的句柄
hMutex=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);
WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE);
ReleaseMutex(hMutex);
對互斥對象來說晾匠，誰擁有誰釋放。
如果多次在同一線程中請求同一個互斥對象梯刚，那么就需要相應(yīng)的多次調(diào)用
ReleaseMutex函數(shù)釋放該互斥對象凉馆。
注：主線程擁有該互斥對象時，該對象就處于未通知狀態(tài)了亡资。主線程通過WaitForSingleObject函數(shù)再次請求該互斥對象的所有權(quán)時澜共，因為ID相同，所以仍然能夠請求到這個互斥對象锥腻。操作系統(tǒng)通過互斥對象內(nèi)部的計數(shù)器來維護(hù)同一個線程請求到該互斥對象的次數(shù)嗦董。
保證程序只有一個實例運行
對這種同時只能有應(yīng)用程序的一個實例運行的功能，可以通過命名的互斥對象來實現(xiàn)瘦黑。
CreateMutex
GetLastError 返回值 ERROR_ALREADY_EXISTS 或其他LPVOID,是一個沒有類型的指針京革，也就是說你可以將任意類型的指針賦值給LPVOID類型的變量（一般作為參數(shù)傳遞），然后在使用的時候再轉(zhuǎn)換回來幸斥。
不能使用全局函數(shù)和全局變量匹摇，我們就可以采用靜態(tài)成員函數(shù)和靜態(tài)成員變量的方法來解決上述問題。
PVOID是void*的別名甲葬。
在windef.h中廊勃，LPVOID是這么定義的：typedef void far *LPVOID。
和void*的區(qū)別是遠(yuǎn)指針经窖，因為win32編程中坡垫，經(jīng)常要調(diào)用外部DLL堆變量。但現(xiàn)在的大部分平臺已經(jīng)無所謂了钠至，因為尋址方式成flat了葛虐。
