_beginthreadex和CreateThread的区别

程序员对于Windows程序中应该用_beginthread还是CreateThread来创建线程，一直有所争论。本文将从对CRT源代码出发探讨这个问题。

I. 起因

使用_beginthread还是CreateThread，如果使用不当可能会有内存泄漏。翻阅了一下VC的运行库（CRT）源代码，终于找到了答案。

II. CRT

CRT(C/C++ Runtime Library)是支持C/C++运行的一系列函数和代码的总称。虽然没有一个很精确的定义，但是可以知道，你的main就是它负责调用的，你平时调用的诸如strlen、strtok、time、atoi之类的函数也是它提供的。我们以Microsoft Visual.NET 2003中所附带的CRT为例。假设你的.NET 2003安装在C:Program FilesMicrosoft Visual Studio .NET 2003中，那么CRT的源代码就在C:Program FilesMicrosoft Visual Studio .NET 2003Vc7crtsrc中。既然有了这些实现的源代码，我们就可以找到一切解释了。

III. _beginthread/_endthread

这个函数究竟做了什么呢？它的代码在thread.c中。阅读代码，可以看到它最终也是通过CreateThread来创建线程的，主要区别在于，它先分配了一个_tiddata，并且调用了_initptd来初始化这个分配了的指针。而这个指针最后会被传递到CRT的线程包装函数_threadstart中，在那里会把这个指针作为一个TLS（Thread Local Storage）保存起来。然后_threadstart会调用我们传入的线程函数，并且在那个函数退出后调用_endthread。这里也可以看到，_threadstart用一个__try/__except块把我们的函数包了起来，并且在发生异常的时候，调用exit退出。（_threadstart和endthread的代码都在thread.c中）

这个_tiddata是一个什么样的结构呢？它在mtdll.h中定义，它的成员被很多CRT函数所用到，譬如int _terrno，这是这个线程中的错误标志；char* _token，strtok以来这个变量记录跨函数调用的信息，…。

那么_endthread又做了些什么呢？除了调用浮点的清除代码以外，它还调用了_freeptd来释放和这个线程相关的tiddata。也就是说，在 _beginthread里面分配的这块内存，以及在线程运行过程中其它CRT函数中分配并且记录在这个内存结构中的内存，在这里被释放了。

通过上面的代码，我们可以看到，如果我使用_beginthread函数创建了线程，它会为我创建好CRT函数需要的一切，并且最后无需我操心，就可以把清除工作做得很好，可能唯一需要注意的就是，如果需要提前终止线程，最好是调用_endthread或者是返回，而不要调用ExitThread，因为这可能造成内存释放不完全。同时我们也可以看出，如果我们用CreateThread函数创建了线程，并且不对C运行库进行调用（包括任何间接调用），就不必担心什么问题了。

IV. CreateThread和CRT

或许有人会说，我用CreateThread创建线程以后，我也调用了C运行库函数，并且也使用ExitThread退出了，可是我的程序运行得好好的，既没有因为CRT没有初始化而崩溃，也没有因为忘记调用 _endthread而发生内存泄漏，这是为什么呢，让我们继续我们的CRT之旅。

假设我用CreateThread创建了一个线程，我调用 strtok函数来进行字符串处理，这个函数肯定是需要某些额外的运行时支持的。strtok的源代码在strtok.c中。从代码可见，在多线程情况下，strtok的第一句有效代码就是_ptiddata ptd = _getptd()，它通过这个来获得当前的ptd。可是我们并没有通过_beginthread来创建ptd，那么一定是_getptd捣鬼了。打开 tidtable.c，可以看到_getptd的实现，果然，它先尝试获得当前的ptd，如果不能，就重新创建一个，因此，后续的CRT调用就安全了。可是这块ptd最终又是谁释放的呢？打开dllcrt0.c，可以看到一个DllMain函数。在VC中，CRT既可以作为一个动态链接库和主程序链接，也可以作为一个静态库和主程序链接，这个在Project Setting->Code Generations里面可以选。当CRT作为DLL链接到主程序时，DllMain就是CRT DLL的入口。Windows的DllMain可以由四种原因调用：Process Attach/Process Detach/Thread Attach/Thread Detach，最后一个，也就是当线程函数退出后但是线程还没有销毁前，会在这个线程的上下文中用Thread Detach调用DllMain，这里，CRT做了一个_freeptd(NULL)，也就是说，如果有ptd，就free掉。所以说，恰巧没有发生内存泄漏是因为你用的是动态链接的CRT。

于是我们得出了一个更精确的结论，如果我没有使用那些会使用_getptd的CRT函数，使用CreateThread就是安全的。

V. 使用ptd的函数

那么，究竟那些函数使用了_getptd呢？很多！在CRT目录下搜索_getptd，你会发觉很多意想不到的函数都用到了它，除了strtok、rand这类需要保持状态的，还有所有的字符串相关函数，因为它们要用到ptd中的locale信息；所有的mbcs函数，因为它们要用到ptd中的mbcs信息，…。

VI. 测试代码

下面是一段测试代码（leaker中用到了atoi，它需要ptd）：

#include <windows.h>  
#include <process.h>  
#include <iostream>  
#include <CRTDBG.H>   
  
volatile bool threadStarted = false;   
  
void leaker()  
{  
    std::cout << atoi( "0" ) << std::endl;  
}   
  
DWORD __stdcall CreateThreadFunc( LPVOID )  
{  
    leaker();  
    threadStarted = false;  
    return 0;  
}   
  
DWORD __stdcall CreateThreadFuncWithEndThread( LPVOID )  
{  
    leaker();  
    threadStarted = false;  
    _endthread();  
    return 0;  
}   
  
void __cdecl beginThreadFunc( LPVOID )  
{  
    leaker();  
    threadStarted = false;  
}   
  
int main()  
{  
    for(;;)  
    {  
        while( threadStarted )  
            Sleep( 5 );  
  
        threadStarted = true;  
//      _beginthread( beginThreadFunc, 0, 0 );//1  
        CreateThread( NULL, 0, CreateThreadFunc, 0, 0, 0 );//2  
//      CreateThread( NULL, 0, CreateThreadFuncWithEndThread, 0, 0, 0 );//3  
    }  
  
    return 0;  
}  

如果你用VC的多线程+静态链接CRT选项去编译这个程序，并且尝试打开1、2、3之中的一行，你会发觉只有2打开的情况下，程序才会发生内存泄漏（可以在Task Manager里面明显的观察到）。3之所以不会出现内存泄漏是因为主动调用了_endthread。

VII. 总结

如果你使用了DLL方式链接的CRT库，或者你只是一次性创建少量的线程，那么你或许可以采取鸵鸟策略，忽视这个问题。上面一节代码中第3种方法基于对CRT库的了解，但是并不保证这是一个好的方法，因为每一个版本的VC的CRT可能都会有些改变。看来，除非你的头脑清晰到可以记住这一切，或者你可以不厌其烦的每调用一个C函数都查一下CRT代码，否则总是使用 _beginthread（或者它的兄弟_beginthreadex）是一个不错的选择。

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。

4) _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。

5)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closehandle。

7）更多的API：HANDLE GetCurrentProcess();HANDLE GetCurrentThread();DWORD GetCurrentProcessId();DWORD GetCurrentThreadId()。DWORD SetThreadIdealProcessor(HANDLE hThread,DWORD dwIdealProcessor);BOOL SetThreadPriority(HANDLE hThread,int nPriority);BOOL SetPriorityClass(GetCurrentProcess(),  IDLE_PRIORITY_CLASS);BOOL GetThreadContext(HANDLE hThread,PCONTEXT pContext);BOOL SwitchToThread();

三注意
1）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。所以上面的代码中如果不调用WaitForSingleObject，则2个子线程t1和t2可能并没有执行完毕或根本没有执行。
2）如果某线程挂起，然后有调用WaitForSingleObject等待该线程，就会导致死锁。所以上面的代码如果不调用resumethread，则会死锁。

关于_beginthreadex和CreateThread的区别我就不做说明了，这个很 容易找到的。我们只要知道一个问题：_beginthreadex是一个C运行时库的函数，CreateThread是一个系统API函 数，_beginthreadex内部调用了CreateThread。只所以所有的书都强调内存泄漏的问题是因为_beginthreadex函数在创 建线程的时候分配了一个堆结构并和线程本身关联起来，我们把这个结构叫做tiddata结构，是通过线程本地存储器TLS于线程本身关联起来。我们传入的 线程入口函数就保存在这个结构中。tiddata的作用除了保存线程函数入口地址之外，还有一个重要的作用就是:C运行时库中有些函数需要通过这个结构来 保存和获取一些数据，比如说errno之类的线程全局变量。这点才是最重要的。

当一个线程调用一个要求tiddata结构的运行时库函数的时候，将发生下面的情况：

运行时库函数试图TlsGetv　alue获取线程数据块的地址，如果没有获取到，函数就会 现场分配一个 tiddata结构，并且和线程相关联，于是问题出现了，如果不通过_endthreadex函数来终结线程的话，这个结构将不会被撤销，内存泄漏就会出 现了。但通常情况下，我们都不推荐使用_endthreadex函数来结束线程，因为里面包含了ExitThread调用。

找到了内存泄漏的具体原因，我们可以这样说：只要在创建的线程里面不使用一些要求tiddata结构的运行时库函数，我们的内存时安全的。所以，前面说的那句话应该这样说才完善：

“绝对不要调用系统自带的CreateThread函数创建新的线程，而应该使用_beginthreadex，除非你在线程中绝不使用需要tiddata结构的运行时库函数”

这个需要tiddata结构的函数有点麻烦了，在侯捷的《win32多线程程序设计》一书中这样说到：

”如果在除主线程之外的任何线程中进行一下操作，你就应该使用多线程版本的C runtime library,并使用_beginthreadex和_endthreadex：

1 使用malloc()和free()，或是new和delete

2 使用stdio.h或io.h里面声明的任何函数

3 使用浮点变量或浮点运算函数

4 调用任何一个使用了静态缓冲区的runtime函数，比如:asctime(),strtok()或rand()

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