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(lái)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(chēng)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(méi)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(guò)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(méi)有必要一般不要修改該值。在程序中，可以通過(guò)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(guò)CreateProcess（）函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，CreateProcess（）通過(guò)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(lái)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(guò)函數(shù)或是線程等不同的形式來(lái)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(wèn)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(wèn)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(guò)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(guò)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(wèn)，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(wú)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(lái)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(guò)程。為此，需要由父進(jìn)程來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)WaitForSingleObject（）函數(shù)等待其執(zhí)行的結(jié)束，在子進(jìn)程沒(méi)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(lèi)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(guò)GetExitCodeProcess（）來(lái)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(wú)關(guān)。許多大型軟件在設(shè)計(jì)時(shí)也多采用了這類(lèi)思想，將某些功能完全通過(guò)獨(dú)立的應(yīng)用程序來(lái)完成，當(dāng)需要執(zhí)行某操作時(shí)只要通過(guò)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(lèi)子進(jìn)程的創(chuàng)建過(guò)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(guò)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(méi)有特別設(shè)置優(yōu)先級(jí)，可以通過(guò)SetPriorityClass（）函數(shù)來(lái)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(méi)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(lái)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(guò)GetCurrentProcess（）函數(shù)來(lái)獲?。?

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(lèi)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(wèn)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(méi)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(guò)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(lái)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(lái)創(chuàng)建一個(gè)有名或無(wú)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(guò)GetLastError（）得到錯(cuò)誤代碼ERROR_ALREADY_EXIST。可見(jiàn)，通過(guò)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(guò)編譯器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)#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(wèn)。最后，為了使該變量能夠在進(jìn)程互斥過(guò)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(xiě)訪問(wèn)權(quán)限。這可以通過(guò)#pragma comment預(yù)編譯指令來(lái)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(lèi)的初始化實(shí)例函數(shù)InitInstance（）的開(kāi)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(guò)在其地址空間內(nèi)的主線程來(lái)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(guò)代碼來(lái)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(guò)一段內(nèi)存，那么將會(huì)由于ExitProcess（）函數(shù)的強(qiáng)制性而無(wú)法通過(guò)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(lái)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(shuō)，被終止的進(jìn)程是無(wú)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(wú)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(guò)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(guò)WaitForSingleObject（）來(lái)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(guò)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)。