一 线程

1）如果你正在编写C/C++代码，决不应该调用CreateThread。相反，应该使用VisualC++运行期库函数_beginthreadex，退出也应该使用_endthreadex。如果不使用Microsoft的VisualC++编译器，你的编译器供应商有它自己的CreateThred替代函数。不管这个替代函数是什么，你都必须使用。

2）因为_beginthreadex和_endthreadex是CRT线程函数，所以必须注意编译选项runtimelibaray的选择，使用MT或MTD。

3) _beginthreadex函数的参数列表与CreateThread函数的参数列表是相同的，但是参数名和类型并不完全相同。这是因为Microsoft的C/C++运行期库的开发小组认为，C/C++运行期函数不应该对Windows数据类型有任何依赖。_beginthreadex函数也像CreateThread那样，返回新创建的线程的句柄。

4）下面是关于_beginthreadex的一些要点：

•每个线程均获得由C/C++运行期库的堆栈分配的自己的tiddata内存结构。（tiddata结构位于Mtdll.h文件中的VisualC++源代码中）。

•传递给_beginthreadex的线程函数的地址保存在tiddata内存块中。传递给该函数的参数也保存在该数据块中。

•_beginthreadex确实从内部调用CreateThread，因为这是操作系统了解如何创建新线程的唯一方法。

•当调用CreatetThread时，它被告知通过调用_threadstartex而不是pfnStartAddr来启动执行新线程。还有，传递给线程函数的参数是tiddata结构而不是pvParam的地址。

•如果一切顺利，就会像CreateThread那样返回线程句柄。如果任何操作失败了，便返回NULL。

5) _endthreadex的一些要点：

•C运行期库的_getptd函数内部调用操作系统的TlsGetValue函数，该函数负责检索调用线程的tiddata内存块的地址。

•然后该数据块被释放，而操作系统的ExitThread函数被调用，以便真正撤消该线程。当然，退出代码要正确地设置和传递。

6) 虽然也提供了简化版的的_beginthread和_endthread，但是可控制性太差，所以一般不使用。

6）线程handle因为是内核对象，所以需要在最后close handle。

7）C++主线程的终止，同时也会终止所有主线程创建的子线程，不管子线程有没有执行完毕。

8）如果某线程挂起，然后有调用WaitForSingleObject等待该线程，就会导致死锁。

二 线程同步之Critical Sections

1） 因为Critical Sections不是内核对象，所以只能用来同一进程内线程间的同步，不能用来多个不同进程间的线程的同步。

2） 如果在Critical Sections中间突然程序crash或是exit而没有调用LeaveCriticalSection，则结果是该线程所对应的内核不能被释放，该线程成为死线程。

3） 要比其他的内核对象的速度要快。

4）很好的封装：

class CritSect
{
public:
    friend class Lock;
    CritSect() { InitializeCriticalSection(&_critSection); }
    ~CritSect() { DeleteCriticalSection(&_critSection); }
private:
    void Acquire(){EnterCriticalSection(&_critSection);}
    void Release(){LeaveCriticalSection(&_critSection);}

    CRITICAL_SECTION _critSection;
};

class Lock
{
public:
     Lock(CritSect& critSect):_critSect(critSect) {    _critSect.Acquire(); }
     ~Lock(){_critSect.Release();}
private:
    CritSect& _critSect;
};
调用：CritSect sect;Lock lock(sect);

三 线程同步之Mutex
   
1）互斥对象（mutex）内核对象能够确保线程拥有对单个资源的互斥访问权。实际上互斥对象是因此而得名的。互斥对象包含一个使用数量，一个线程ID和一个递归计数器。
 2） 互斥对象的行为特性与关键代码段相同，但是互斥对象属于内核对象，而关键代码段则属于用户方式对象。这意味着互斥对象的运行速度比关键代码段要慢。但是这也意味着不同进程中的多个线程能够访问单个互斥对象，并且这意味着线程在等待访问资源时可以设定一个超时值。

 3） ID用于标识系统中的哪个线程当前拥有互斥对象，递归计数器用于指明该线程拥有互斥对象的次数。

 4） 互斥对象有许多用途，属于最常用的内核对象之一。通常来说，它们用于保护由多个线程访问的内存块。如果多个线程要同时访问内存块，内存块中的数据就可能遭到破坏。互斥对象能够保证访问内存块的任何线程拥有对该内存块的独占访问权，这样就能够保证数据的完整性。

5）互斥对象的使用规则如下：

• 如果线程ID是0（这是个无效ID），互斥对象不被任何线程所拥有，并且发出该互斥对象的通知信号。

• 如果ID是个非0数字，那么一个线程就拥有互斥对象，并且不发出该互斥对象的通知信号。

• 与所有其他内核对象不同， 互斥对象在操作系统中拥有特殊的代码，允许它们违反正常的规则。

四 线程同步之Event

1）在所有的内核对象中，事件内核对象是个最基本的对象。它们包含一个使用计数（与所有内核对象一样），一个用于指明该事件是个自动重置的事件还是一个人工重置的事件的布尔值，另一个用于指明该事件处于已通知状态还是未通知状态的布尔值。

2）事件能够通知一个操作已经完成。有两种不同类型的事件对象。一种是人工重置的事件，另一种是自动重置的事件。当人工重置的事件得到通知时，等待该事件的所有线程均变为可调度线程。当一个自动重置的事件得到通知时，等待该事件的线程中只有一个线程变为可调度线程。

3）当一个线程执行初始化操作，然后通知另一个线程执行剩余的操作时，事件使用得最多。事件初始化为未通知状态，然后，当该线程完成它的初始化操作后，它就将事件设置为已通知状态。这时，一直在等待该事件的另一个线程发现该事件已经得到通知，因此它就变成可调度线程。

 4）Microsoft为自动重置的事件定义了应该成功等待的副作用规则，即当线程成功地等待到该对象时，自动重置的事件就会自动重置到未通知状态。这就是自动重置的事件如何获得它们的名字的方法。通常没有必要为自动重置的事件调用ResetEvent函数，因为系统会自动对事件进行重置。但是，Microsoft没有为人工重置的事件定义成功等待的副作用，所以需要调用ResetEvent()。

五 线程同步之其他

1）线程局部存储 （TLS），同一进程中的所有线程共享相同的虚拟地址空间。不同的线程中的局部变量有不同的副本，但是static和globl变量是同一进程中的所有线程共享的。使用TLS技术可以为static和globl的变量，根据当前进程的线程数量创建一个array，每个线程可以通过array的index来访问对应的变量，这样也就保证了static和global的变量为每一个线程都创建不同的副本。

2）互锁函数的家族十分的庞大，例如InterlockedExchangeAdd（）。。。，使用互锁函数的优点是：他的速度要比其他的CriticalSection,Mutex,Event,Semaphore快很多。

3）等待函数，例如WaitForSingleObject 函数用来检测 hHandle 事件的信号状态，当函数的执行时间超过 dwMilliseconds 就返回，但如果参数 dwMilliseconds 为 INFINITE 时函数将直到相应时间事件变成有信号状态才返回，否则就一直等待下去，直到 WaitForSingleObject 有返回直才执行后面的代码。

六 《Windows核心编程（英文版·第5版）》
最好的windows多线程编程参考，更多更详细请看原书。

前言 

C++中的虚函数的作用主要是实现了多态的机制。关于多态，简而言之就是用父类型别的指针指向其子类的实例，然后通过父类的指针调用实际子类的成员函数。这种技术可以让父类的指针有“多种形态”，这是一种泛型技术。所谓泛型技术，说白了就是试图使用不变的代码来实现可变的算法。比如：模板技术，RTTI技术，虚函数技术，要么是试图做到在编译时决议，要么试图做到运行时决议。 

关于虚函数的使用方法，我在这里不做过多的阐述。大家可以看看相关的C++的书籍。在这篇文章中，我只想从虚函数的实现机制上面为大家 一个清晰的剖析。 

当然，相同的文章在网上也出现过一些了，但我总感觉这些文章不是很容易阅读，大段大段的代码，没有图片，没有详细的说明，没有比较，没有举一反三。不利于学习和阅读，所以这是我想写下这篇文章的原因。也希望大家多给我提意见。 

言归正传，让我们一起进入虚函数的世界。 

虚函数表 

对C++ 了解的人都应该知道虚函数（Virtual Function）是通过一张虚函数表（Virtual Table）来实现的。简称为V-Table。在这个表中，主是要一个类的虚函数的地址表，这张表解决了继承、重载的问题，保证其容真实反应实际的函数。这样，在有虚函数的类的实例中这个表被分配在了这个实例的内存中，所以，当我们用父类的指针来操作一个子类的时候，这张虚函数表就显得由为重要了，它就像一个地图一样，指明了实际所应该调用的函数。 

这里我们着重看一下这张虚函数表。在C++的标准规格说明书中说到，编译器必需要保证虚函数表的指针存在于对象实例中最前面的位置（这是为了保证正确取到虚函数的偏移量）。 这意味着我们通过对象实例的地址得到这张虚函数表，然后就可以遍历其中函数指针，并调用相应的函数。 

听我扯了那么多，我可以感觉出来你现在可能比以前更加晕头转向了。 没关系，下面就是实际的例子，相信聪明的你一看就明白了。 

假设我们有这样的一个类：

class Base {

     public:

            virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }

            virtual void g() { cout << "Base::g" << endl; }

            virtual void h() { cout << "Base::h" << endl; } 

};

按照上面的说法，我们可以通过Base的实例来得到虚函数表。 下面是实际例程：

            typedef void(*Fun)(void); 

            Base b; 

            Fun pFun = NULL; 

            cout << "虚函数表地址：" << (int*)(&b) << endl;

            cout << "虚函数表 — 第一个函数地址：" << (int*)*(int*)(&b) << endl;
 

            // Invoke the first virtual function 

            pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&b));

            pFun();

实际运行经果如下：(Windows XP+VS2003, Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3)

虚函数表地址：0012FED4

虚函数表 — 第一个函数地址：0044F148

Base::f 

通过这个示例，我们可以看到，我们可以通过强行把&b转成int *，取得虚函数表的地址，然后，再次取址就可以得到第一个虚函数的地址了，也就是Base::f()，这在上面的程序中得到了验证（把int* 强制转成了函数指针）。通过这个示例，我们就可以知道如果要调用Base::g()和Base::h()，其代码如下：

            (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+0); // Base::f()

            (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+1); // Base::g()

            (Fun)*((int*)*(int*)(&b)+2); // Base::h()

这个时候你应该懂了吧。什么？还是有点晕。也是，这样的代码看着太乱了。没问题，让我画个图解释一下。如下所示：

注意：在上面这个图中，我在虚函数表的最后多加了一个结点，这是虚函数表的结束结点，就像字符串的结束符“\0”一样，其标志了虚函数表的结束。这个结束标志的值在不同的编译器下是不同的。在WinXP+VS2003下，这个值是NULL。而在Ubuntu 7.10 + Linux 2.6.22 + GCC 4.1.3下，这个值是如果1，表示还有下一个虚函数表，如果值是0，表示是最后一个虚函数表。

下面，我将分别说明“无重载”和“有重载”时的虚函数表的样子。没有重载父类的虚函数是毫无意义的。我之所以要讲述没有重载的情况，主要目的是为了给一个对比。在比较之下，我们可以更加清楚地知道其内部的具体实现。

一般继承（无虚函数重载）

下面，再让我们来看看继承时的虚函数表是什么样的。假设有如下所示的一个继承关系：

请注意，在这个继承关系中，子类没有重载任何父类的函数。那么，在派生类的实例中，其虚函数表如下所示：

对于实例：Derive d; 的虚函数表如下：

我们可以看到下面几点：

1）虚函数按照其声明顺序放于表中。

2）父类的虚函数在子类的虚函数前面。

我相信聪明的你一定可以参考前面的那个程序，来编写一段程序来验证。 

一般继承（有虚函数重载）

重载父类的虚函数是很显然的事情，不然，虚函数就变得毫无意义。下面，我们来看一下，如果子类中有虚函数重载了父类的虚函数，会是一个什么样子？假设，我们有下面这样的一个继承关系。

为了让大家看到被继承过后的效果，在这个类的设计中，我只重载了父类的一个函数：f()。那么，对于派生类的实例，其虚函数表会是下面的一个样子：

我们从表中可以看到下面几点，

1）重载的f()函数被放到了虚表中原来父类虚函数的位置。

2）没有被重载的函数依旧。

这样，我们就可以看到对于下面这样的程序，

            Base *b = new Derive();

            b->f();

由b所指的内存中的虚函数表的f()的位置已经被Derive::f()函数地址所取代，于是在实际调用发生时，是Derive::f()被调用了。这就实现了多态。 

多重继承（无虚函数重载） 

下面，再让我们来看看多重继承中的情况，假设有下面这样一个类的继承关系。注意：子类并没有重载复类的函数。

对于子类实例中的虚函数表，是下面这个样子：

我们可以看到：

1） 每个父类都有自己的虚表。

2） 子类的成员函数被放到了第一个父类的表中。（所谓的第一个父类是按照声明顺序来判断的）

这样做就是为了解决不同的父类类型的指针指向同一个子类实例，而能够调用到实际的函数。

多重继承（有虚函数重载）

下面我们再来看看，如果发生虚函数重载的情况。

下图中，我们重载了父类的f()函数。

下面是对于子类实例中的虚函数表的图：

我们可以看见，三个父类虚函数表中的f()的位置被替换成了子类的函数指针。这样，我们就可以任一静态类型的父类来指向子类，并调用子类的f()了。如：

            Derive d;

            Base1 *b1 = &d;

            Base2 *b2 = &d;

            Base3 *b3 = &d;

            b1->f(); //Derive::f()

            b2->f(); //Derive::f()

            b3->f(); //Derive::f()

            b1->g(); //Base1::g()

            b2->g(); //Base2::g()

            b3->g(); //Base3::g()

安全性 

每次写C++的文章，总免不了要批判一下C++。这篇文章也不例外。通过上面的讲述，相信我们对虚函数表有一个比较细致的了解了。水可载舟，亦可覆舟。下面，让我们来看看我们可以用虚函数表来干点什么坏事吧。

一、通过父类型的指针访问子类自己的虚函数

我们知道，子类没有重载父类的虚函数是一件毫无意义的事情。因为多态也是要基于函数重载的。虽然在上面的图中我们可以看到Base1的虚表中有Derive的虚函数，但我们根本不可能使用下面的语句来调用子类的自有虚函数：

          Base1 *b1 = new Derive();

            b1->f1(); //编译出错

任何妄图使用父类指针想调用子类中的未重载父类的成员函数的行为都会被编译器视为非法，所以，这样的程序根本无法编译通过。但在运行时，我们可以通过指针的方式访问虚函数表来达到违反C++语义的行为。（关于这方面的尝试，通过阅读后面附录的代码，相信你可以做到这一点）

二、访问non-public的虚函数

另外，如果父类的虚函数是private或是protected的，但这些非public的虚函数同样会存在于虚函数表中，所以，我们同样可以使用访问虚函数表的方式来访问这些non-public的虚函数，这是很容易做到的。

如：

class Base {

    private:

            virtual void f() { cout << "Base::f" << endl; }

};

class Derive : public Base{

};

typedef void(*Fun)(void);

void main() {

    Derive d;

    Fun pFun = (Fun)*((int*)*(int*)(&d)+0);

    pFun();

}

结束语

C++这门语言是一门Magic的语言，对于程序员来说，我们似乎永远摸不清楚这门语言背着我们在干了什么。需要熟悉这门语言，我们就必需要了解C++里面的那些东西，需要去了解C++中那些危险的东西。不然，这是一种搬起石头砸自己脚的编程语言。

在文章束之前还是介绍一下自己吧。我从事软件研发有十个年头了，目前是软件开发技术主管，技术方面，主攻Unix/C/C++，比较喜欢网络上的技术，比如分布式计算，网格计算，P2P，Ajax等一切和互联网相关的东西。管理方面比较擅长于团队建设，技术趋势分析，项目管理。欢迎大家和我交流，我的MSN和Email是：haoel@hotmail.com 

附录一：VC中查看虚函数表

我们可以在VC的IDE环境中的Debug状态下展开类的实例就可以看到虚函数表了（并不是很完整的）

附录 二：例程

下面是一个关于多重继承的虚函数表访问的例程：

#include <iostream>

using namespace std;

class Base1 {

public:

            virtual void f() { cout << "Base1::f" << endl; }

            virtual void g() { cout << "Base1::g" << endl; }

            virtual void h() { cout << "Base1::h" << endl; }

};

class Base2 {

public:

            virtual void f() { cout << "Base2::f" << endl; }

            virtual void g() { cout << "Base2::g" << endl; }

            virtual void h() { cout << "Base2::h" << endl; }

};

class Base3 {

public:

            virtual void f() { cout << "Base3::f" << endl; }

            virtual void g() { cout << "Base3::g" << endl; }

            virtual void h() { cout << "Base3::h" << endl; }

};

class Derive : public Base1, public Base2, public Base3 {

public:

            virtual void f() { cout << "Driver::f" << endl; }

            virtual void g1() { cout << "Driver::g1" << endl; }

};

typedef void(*Fun)(void);

int main()

{

            Fun pFun = NULL;

            Derive d;

            int** pVtab = (int**)&d;

            //Base1's vtable

            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+0);

            pFun = (Fun)pVtab[0][0];

            pFun();

            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+1);

            pFun = (Fun)pVtab[0][1];

            pFun();

            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+2);

            pFun = (Fun)pVtab[0][2];

            pFun();

            //Derive's vtable

            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+0)+3);

            pFun = (Fun)pVtab[0][3];

            pFun();

            //The tail of the vtable

            pFun = (Fun)pVtab[0][4];

            cout<<pFun<<endl;

            //Base2's vtable

            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+0);

            pFun = (Fun)pVtab[1][0];

            pFun();

            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+1);

            pFun = (Fun)pVtab[1][1];

            pFun();

            pFun = (Fun)pVtab[1][2];

            pFun();

            //The tail of the vtable

            pFun = (Fun)pVtab[1][3];

            cout<<pFun<<endl;

            //Base3's vtable

            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+0);

            pFun = (Fun)pVtab[2][0];

            pFun();

            //pFun = (Fun)*((int*)*(int*)((int*)&d+1)+1);

            pFun = (Fun)pVtab[2][1];

            pFun();

            pFun = (Fun)pVtab[2][2];

            pFun();

            //The tail of the vtable

            pFun = (Fun)pVtab[2][3];

            cout<<pFun<<endl;

            return 0;

}

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