第８７章 マルチスレッド その１

正確な回答は大変難しいのですが、気持ち的には一つの プログラム中に複数のスレッドを走らせることのできる しくみと考えてください。スレッドは一つのプログラムみたいなもので これはこれで勝手に動作します。あれこれ考えるより 例題を見た方が早いでしょう。今回のサンプルは親ウィンドウと子供ウィンドウ を作りそれぞれに丸と四角形をランダムに表示するというものです。

左のようなプログラムはどのように作ればよいのでしょうか。
まず、親と子供ウィンドウを作りSetTimer関数を使って、 WM_TIMERメッセージが来る度にランダムに丸やら四角を描画する。 もちろんそれでも作れます。しかし、今回は丸と四角のランダム描画の ためのスレッドを作ってスレッド上で動かします。
スレッドを作るための準備としては

１．コンパイラの設定でコード生成をマルチスレッドにします
２．Libcmt.lib, Msvcrt.libをリンクします
３．ソースファイルにprocess.hをインクルードします

//        mult01.cpp
#define STRICT
#include <windows.h>
#include <process.h>

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
LRESULT CALLBACK MyChProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);

BOOL InitApp(HINSTANCE);
BOOL InitInstance(HINSTANCE, int);

void Thread(void *);
void ThreadMain(void *);

typedef struct {
        HWND hwnd;
        int end;
} VAL, *PVAL;
char szClassName[] = "mult01";        //ウィンドウクラス
HINSTANCE hInst;

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hCurInst, HINSTANCE hPrevInst,
                   LPSTR lpsCmdLine, int nCmdShow)
{
    MSG msg;
    
    if (!InitApp(hCurInst))
        return FALSE;
    if (!InitInstance(hCurInst, nCmdShow)) 
        return FALSE;
    while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) {
        TranslateMessage(&msg);
        DispatchMessage(&msg);
    }
    return msg.wParam;
}

次にVALとかPVALという構造体やら、構造体へのポインタ をtypedefしています。これは、筆者が勝手に作った ものでスレッドに渡す引数を格納します。

WinMain関数はいつもと同じです。

//ウィンドウ・クラスの登録

BOOL InitApp(HINSTANCE hInst)
{
    WNDCLASSEX wc;
    wc.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
    wc.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
    wc.lpfnWndProc = WndProc;    //プロシージャ名
    wc.cbClsExtra = 0;
    wc.cbWndExtra = 0;
    wc.hInstance = hInst;        //インスタンス
    wc.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
    wc.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
    wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);
    wc.lpszMenuName = NULL;    //メニュー名
    wc.lpszClassName = (LPCSTR)szClassName;
    wc.hIconSm = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
    return (RegisterClassEx(&wc));
}

BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{
    HWND hWnd;
    hInst = hInstance; // インスタンスハンドルの保存

    hWnd = CreateWindow(szClassName,
            "猫でもわかるマルチスレッド",//タイトルバーにこの名前が表示されます
            WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_CLIPCHILDREN,    //ウィンドウの種類
            CW_USEDEFAULT,    //Ｘ座標
            CW_USEDEFAULT,    //Ｙ座標
            CW_USEDEFAULT,    //幅
            CW_USEDEFAULT,    //高さ
            NULL,            //親ウィンドウのハンドル、親を作るときはNULL
            NULL,            //メニューハンドル、クラスメニューを使うときはNULL
            hInst,            //インスタンスハンドル
            NULL);
    if (!hWnd)
        return FALSE;
    ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
    UpdateWindow(hWnd);
    return TRUE;
}

//ウィンドウプロシージャ

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wp, LPARAM lp)
{
    int id;
    static char *szChildName = "child";
    static HWND hChild;
    static VAL val;
    WNDCLASSEX wc;
    RECT rc;
    switch (msg) {
        case WM_CREATE:
            wc.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
            wc.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
            wc.cbClsExtra = 0;
            wc.cbWndExtra = 0;
            wc.hInstance = hInst;        //インスタンス
            wc.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
            wc.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
            wc.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);
            wc.lpszMenuName = NULL;    //メニュー名
            wc.hIconSm = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
            wc.lpfnWndProc = MyChProc;
            wc.lpszClassName = szChildName;
            RegisterClassEx(&wc);
            hChild = CreateWindow(szChildName, "子供",
                WS_CHILD | WS_VISIBLE | WS_THICKFRAME | WS_SYSMENU | WS_CAPTION |
                WS_MINIMIZEBOX | WS_MAXIMIZEBOX,
                0, 0, 0, 0, hWnd, (HMENU)100, hInst, NULL);

            val.hwnd = hWnd;
            val.end = 0;
            _beginthread(ThreadMain, 0, &val);
            break;
        case WM_SIZE:
            GetClientRect(hWnd, &rc);
            MoveWindow(hChild, (rc.right - rc.left) / 2, 0,
                (rc.right - rc.left) / 2, rc.bottom - rc.top, TRUE);
            break;
        case WM_RBUTTONDOWN:
            val.end = 1;
            break;
        case WM_CLOSE:
            id = MessageBox(hWnd,
                (LPCSTR)"終了してもよいですか",
                (LPCSTR)"終了確認",
                MB_YESNO | MB_ICONQUESTION);
            if (id == IDYES) {
                if (IsWindow(hChild))
                    DestroyWindow(hChild);
                val.end = 1;
                Sleep(1000);
                DestroyWindow(hWnd);
            }
            break;
        case WM_DESTROY:
            PostQuitMessage(0);
            break;
        default:
            return (DefWindowProc(hWnd, msg, wp, lp));
    }
    return 0L;
}

WM_CREATEが来たら子供ウィンドウを作ります。そしてval.endに０ を設定します。また、val.hwndに親のウィンドウハンドルを指定します。 この情報は、親ウィンドウにランダムに丸を描画するスレッドに送られます。 次に_beginthread関数を呼び出してスレッドを開始します。 この関数の最初の引数は開始されるスレッド関数のアドレスです。 ２番目の引数は新しいスレッドのスタックサイズを指定します。 ０にするとメインスレッドと同じサイズになります。 最後の引数はスレッドに渡されるデータのアドレスです。

WM_SIZEメッセージが来たとき、すなわち親ウィンドウのサイズが 変更になったときは子供ウィンドウは親のクライアント領域の 右半分に来るようにしてみました。（別に深い意味はありません）

WM_RBUTTONDOWNメッセージが来たとき、つまり親のクライアント領域 を右クリックしたときval.endに１をセットして親に描画している スレッドを終了させます。スレッドがきちんと終了するかのテスト用です。

親ウィンドウの右上にある×印などが押されたときに
子供ウィンドウが存在するときはこれを終了させます。 また、親に描画していたスレッドを終了させるために val.endに１をセットします。次に１秒ほど眠らせます。

VOID Sleep(
    DWORD dwMilliseconds //ミリセカンド 
   );

void ThreadMain(void *data)
{
    static PVAL pval;
    HDC hdc;
    RECT rc;
    int wx, wy, x, y;
    
    pval = (PVAL)data;
    hdc = GetDC(pval->hwnd);
    while (pval->end == 0) {
        GetClientRect(pval->hwnd, &rc);
        wx = rc.right - rc.left;
        wy = rc.bottom - rc.top;
        if (wx == 0)
            wx = 1;
        if (wy == 0)
            wy = 1;
        x = rand() % wx;
        y = rand() % wy;
        Ellipse(hdc, x, y, x + 30, y + 30);
    }
    if(ReleaseDC(pval->hwnd, hdc) != 0)
        MessageBox(pval->hwnd, "hdcを解放しました", "ReleaseDC", MB_OK);
    _endthread();
    return;
}

LRESULT CALLBACK MyChProc(HWND hWnd, UINT msg, WPARAM wp, LPARAM lp)
{
    static VAL val;    
    switch (msg) {
        case WM_RBUTTONDOWN:
            val.end = 1;
            return 0;
        case WM_CREATE:
            val.hwnd = hWnd;
            val.end = 0;
            _beginthread(Thread, 0, &val);
            return 0L;
        case WM_DESTROY:
            val.end = 1;
            Sleep(1000);
            return 0L;
    }
    return DefWindowProc(hWnd, msg, wp, lp);
}

子供ウィンドウもクライアント領域を右クリックするとval.endに１をセットして 子供ウィンドウに描画しているスレッドを終了させるようにしました。 これも、スレッドにきちんと情報が伝わるかどうかのテスト用です。

WM_CREATEメッセージが来たら（子供ウィンドウが作られたらすぐに） val.hwndに子供ウィンドウのハンドルをセットし、val.endに０をセットします。 そして、_beginthread関数でスレッドを開始します。

子供ウィンドウが破壊されるときにもval.endに１をセットしてスレッドを 終了させます。このときも１秒ほど眠らせてスレッドを終了させる時間を 作ります。

void Thread(void *data)
{
    static PVAL pval;
    static RECT rc;
    int wx, wy, x, y;
    HDC hdc;
    
    pval = (PVAL)data;
    
    hdc = GetDC(pval->hwnd);
    GetClientRect(pval->hwnd, &rc);
    
    while (pval->end == 0) {
        GetClientRect(pval->hwnd, &rc);
        wx = rc.right - rc.left;
        if (wx == 0)
            wx = 1;
        wy = rc.bottom - rc.top;
    if (wy == 0)
        wy = 1;
        x = rand() % wx;
        y = rand() % wy;
        Rectangle(hdc, x, y, x+20, y+20);
    }
    if (ReleaseDC(pval->hwnd, hdc) != 0)
        MessageBox(NULL, "hdcを解放", "OK", MB_OK);
    _endthread();
    return;
}

さて、だいたいの雰囲気がわかったでしょうか。スレッドに渡すデータ はひとつもグローバル変数を使っていないことに注意してください。 もちろん、グローバル変数を複数のスレッドから参照したり書き換えたり する事もできます。しかしその場合マルチスレッド特有の面倒な問題が 起こります。次章からは少しいろいろな場合について考えてみることにします。