20160227.CCPP体系详解(0037天)

程序片段(01):01.一对一模式.c+02.中介者模式.c+03.广播模式.c

内容概要:事件

///01.一对一模式.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

//01.关于多线程:
//  (临界区+互斥量):线程冲突
//  (事件):线程通信
//  (时间):同步线程
HANDLE eventArrA[2] = { 0 };
HANDLE threadArrA[2] = { 0 };

DWORD WINAPI haiHua(void * p)
{
    printf("海华第01次说:i love you fangFang, please help me debug! \n");//信息通信内容
    Sleep(1000);//信息传递时间
    SetEvent(eventArrA[0]);//提示信息传到
    int i = 1;
    while (++i)
    {
        WaitForSingleObject(eventArrA[1], INFINITE);//等待信息传到
        printf("海华第%02d次说:i love you fangFang, please help me debug! \n", i);
        Sleep(1000);
        //ResetEvent(eventArrA[1]);//重置信息提示(手动)
        SetEvent(eventArrA[0]);
    }

    return 0;
}

DWORD WINAPI fangFang(void * p)
{
    int i = 0;
    while (++i)
    {
        WaitForSingleObject(eventArrA[0], INFINITE);
        printf("王芳第%02d次说:sorry! but i love you! \n", i);
        Sleep(1000);
        SetEvent(eventArrA[1]);
    }
    return 0;
}

//02.关于CreateEvent(arg1, arg2, arg3, arg4);
//  arg1:安全属性集---->通常用NULL
//  arg2:手动重置事件-->手动:TRUE|自动:FALSE
//      注:使用一次事件通知,用TRUE,使用多次事件通知,用FALSE
//      注:使用一次线程通信,通常用的是信号量机制,而不是事件机制
//  arg3:事件激活状态-->通常用FALSE
//  arg4:事件唯一名称-->自定义(便于检索指定事件)
int main01(void)
{
    eventArrA[0] = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
    eventArrA[1] = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL);
    threadArrA[0] = CreateThread(NULL, 0, haiHua, NULL, 0, NULL);
    threadArrA[1] = CreateThread(NULL, 0, fangFang, NULL, 0, NULL);
    WaitForMultipleObjects(2, threadArrA, TRUE, INFINITE);//维持多线程异步并发执行的状态

    system("");
}

//01.事件深入:
//  1.事件用于线程通信
//  2.事件的额外细节:三个案例
//      双方通话---->三方通话---->一对多模式
//      (相亲)            (媒婆)中介者     (广播)广播模式
//02.了解一些问题:
//  (临界区+互斥+原子变量):线程冲突
//  事件:线程通信
//  时间:同步线程
//03.什么是死锁?
//  编写事件的时候最容易遇到死锁的事情!
//04.现在我们需要几个信号量,而且这个信号量我们用什么来进行描述?
//  时间通知+信号量
//05.顺序不严密:
//  1.等待信号之后,信号需要复原才行,否则会出现不正常的情况(信号错乱!)
//  2.信号不同步和乱序的解决方案-收到信号之后进行复位
//      (1).信号复位情况--必须复位,某些情况之下自动复位,建议主动复位
//      (2).围绕信号:的False&TRUE的分别
//          第二个参数:密切相关-自动&手动[复位情况]

///02.中介者模式.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

HANDLE threadArrB[3] = { 0 };
HANDLE eventArrB[4] = { 0 };

char strB[256] = { 0 };//线程通信内容

//01.三方通话:中介者设计模式
//  海华向中介者:发出事件通知0
//      中介者等海华:等待事件通知0
//  中介者向芳芳:发出事件通知1
//      芳芳等中介者:等待事件通知1
//  芳芳向中介者:发出事件通知2
//      中介者等芳芳:等待事件通知2
//  中介者向海华:发出事件通知3
//      海华等中介者:等待事件通知3
//  海华向中介者:发出事件通知0
DWORD WINAPI haiHuaB(void * p)
{
    sprintf(strB, "海华第01次说:i love you fangFang, please help me debug! \n");//发出通信内容
    Sleep(1000);//模拟通信时间
    SetEvent(eventArrB[0]);//提示通信到达
    int i = 1;
    while (++i)
    {
        WaitForSingleObject(eventArrB[3], INFINITE);
        memset(strB, '\0', 256);
        sprintf(strB, "海华第%02d次说:i love you fangFang, please help me debug! \n", i);
        Sleep(1000);
        SetEvent(eventArrB[0]);
    }
    return 0;
}

DWORD WINAPI ruiFuB(void * p)
{
    int i = 0;
    int status = 0;//切换通信对象
    while (++i)
    {
        if (!status)
        {
            WaitForSingleObject(eventArrB[0], INFINITE);
            printf("媒婆传递海华通信内容(传递次数:%02d): \n", i);
            printf("\t%s \n", strB);
            Sleep(1000);
            SetEvent(eventArrB[1]);
            status = 1;
        }
        else
        {
            WaitForSingleObject(eventArrB[2], INFINITE);
            printf("媒婆传递芳芳通信内容(传递次数:%02d): \n", i);
            printf("\t%s \n", strB);
            Sleep(1000);
            SetEvent(eventArrB[3]);
            status = 0;
        }
    }
    return 0;
}

DWORD WINAPI fangFangB(void * p)
{
    int i = 0;
    while (++i)
    {
        WaitForSingleObject(eventArrB[1], INFINITE);
        memset(strB, '\0', 256);
        sprintf(strB, "王芳第%02d次说:sorry! but i love you! \n", i);
        Sleep(1000);
        SetEvent(eventArrB[2]);
    }
    return 0;
}

int main02(void)
{
    eventArrB[0] = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, L"haiHua");
    eventArrB[1] = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, L"ruiFuToFang");
    eventArrB[2] = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, L"fangFang");
    eventArrB[3] = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, L"ruiFuToHua");
    threadArrB[0] = CreateThread(NULL, 0, haiHuaB, NULL, 0, NULL);
    threadArrB[1] = CreateThread(NULL, 0, ruiFuB, NULL, 0, NULL);
    threadArrB[2] = CreateThread(NULL, 0, fangFangB, NULL, 0, NULL);
    WaitForMultipleObjects(3, threadArrB, TRUE, INFINITE);

    system("pause");
}

//01.中介者模式&广播模式&图论模式[多对多]
//  中介者:三方
//  广播:一对多
//  图论:多对多
//注:多线程这块儿必须要会树和图
//02.一对多的情况下:
//  既可以采用数组进行管理也可以采用链表进行管理
//03.涉及到树的情况之下:
//  QQ群聊天儿多线程,练就数据结构
//04.一对多&多对多:
//  群聊原理:中介者-->每个人进行转发
//  中介者进行转发原理-->数组管理-->数组广播-->群聊模式
//05.流程梳理:
//  1.我发送一条消息,中介者收到之后,他进行群发动作
//  2.中介者的衍生模式-->形成闭环-->选好起始点
//06.编程思想:精髓
//  原则上一个消息全局变量读取特点
// 相当于是一个公告栏,权限读取
//07.操作:
//      定义全局变量,便于读取全局变量的数据

///03.广播模式.c
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

HANDLE threadArrC[10] = { 0 };
HANDLE eventArrC[1] = { 0 };

char strC[256] = { 0 };//线程通信内容
char chrArr[10] = { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'J', 'K' };//代表十个人

//01.一个线程发出事件通知消息,多条线程监听该事件通知消息
//  一对多的模式
DWORD WINAPI haiHuaC(void * p)
{
    char * pChr = (char *)p;
    printf("i am %c haiHua's gir friend! \n", *pChr);
    if ('A' == *pChr)
    {
        MessageBox(0, TEXT("1"), TEXT("1"), 0);//暂停通知线程
        sprintf(strC, "海华女友%c speak:xiaohuahua lovely! \n", *pChr);//消息通知内容
        SetEvent(eventArrC[0]);//发出事件通知
        MessageBox(0, TEXT("1"), TEXT("1"), 0);//暂停通知线程
        sprintf(strC, "海华女友%c speak:xiaohuahua lovely! \n", *pChr);//消息通知内容
        SetEvent(eventArrC[0]);//发出事件通知
    }
    int i = 0;
    while (++i)
    {
        WaitForSingleObject(eventArrC[0], INFINITE);//等待事件通知
        printf("haiHua's girl friend %c read %s! \n", pChr, strC);
        Sleep(1000);
        ResetEvent(eventArrC[0]);
    }

    return 0;
}

int main03(void)
{
    eventArrC[0] = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        threadArrC[i] = CreateThread(NULL, 0, haiHuaC, &chrArr[i], 0, NULL);
    }
    WaitForMultipleObjects(10, threadArrC, TRUE, INFINITE);

    system("pause");
}

//01.中介者设计模式之广播模式:QQ群聊原理
//  群聊-->数组-->链表-->环状-->局域网:环状结构[网络可靠性]
//02.QQ的开发:不仅有发送和收取消息-->所以线程非常多
//  信号对称-->需要进行手动进行事件的设置
//      一对一:自动
//      中介者:自动
//      一对多:手动
//      多对多:手动

程序片段(02):01.Semaphore.c+02.SemaphoreNew.c

内容概要:信号量

///01.Semaphore.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

//01.信号量:
//  1.类似于空位的特点:
//  2.空置多少个位置就可以容纳多少个并行线程执行
//注:当空余的位置为0的时候,也就不能在另起线程执行任务了
#define id L"haiHua"//信号ID
#define MAX 3//空位数

//02.多线程信号量(semaphore)通信:
//  1.特点:打开一个信号量(等同于检索一个指定ID名称的信号量)
//  2.格式:HANDLE mySema = OpenSemaphore(arg1, arg2, arg3);
//      arg1:信号量检索范围(SEMAPHORE_ALL_ACCESS)
//      arg2:继承特性
//      arg3:信号量检索名称(自定义名称,在固定范围内唯一标识信号量)
//  3.刚打开信号量的时候:
//      信号量的空位为0,也就是无法开启新的异步线程执行任务
//      信号量的空位为N,也就是说此刻可以开启N条异步线程执行任务代码
//注:空位为N,表示除开当前线程之外可以另起的异步线程个数
DWORD WINAPI myWorker(void * p)
{
    int * pInt = (int *)p;
    printf("worker:%d si running! \n", *pInt);
    HANDLE mySema = OpenSemaphore(SEMAPHORE_ALL_ACCESS, FALSE, id);//指定范围检索指定名称的信号量
    if (mySema)//判断信号量是否存在
    {
        printf("worker:%d is waiting! \n", *pInt);//表示当前线程处于判定信号量状态
        Sleep(1000);
        if (WaitForSingleObject(mySema, INFINITE) == WAIT_OBJECT_0)//等待空位为0
        {//如果信号空位为0,也就是无法开启异步线程的情况
            printf("worker:%d is getting! \n", *pInt);//此时只有当前线程获得CPU执行权,其它线程无法获取CPU可执行权
            Sleep(3000);
            printf("worker:%d is leaving! \n", *pInt);
            ReleaseSemaphore(mySema, 1, NULL);//释放信号:只是打开一个空位,也就是可以开启另外一条异步线程进行执行了
            CloseHandle(mySema);//释放资源信号量资源
        }
    }
    return 1;
}

//03.创建信号量:
//  1.特点:初始化信号量对象
//  2.格式:HANDLE mySema = CreateSemaphore(arg1, arg2, arg3, arg4);
//      arg1:安全属性集
//      arg2:初始空位数
//      arg3:最大空位数
//      arg4:信号量名称
int main01(void)
{
    HANDLE mySema = CreateSemaphore(NULL, 0, MAX, id);
    HANDLE threadArr[10] = { 0 };
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {//由于当前信号量为0,因此多条执行同一段儿代码的时候,需要判定能否通过
        threadArr[i] = CreateThread(NULL, 0, myWorker, threadArr + i, 0, NULL);
    }
    Sleep(5000);
    printf("激活状态! \n");
    ReleaseSemaphore(mySema, MAX, NULL);//释放信号量
    WaitForMultipleObjects(10, threadArr, TRUE, INFINITE);
    CloseHandle(mySema);

    system("pause");
}

//01.信号量:Semaphore
//  1.量值:0-1-2-3
//  2.使用一次进行一次减数,到了一定的数据之后,做一些指定操作
//      当数据减到至0的时候,信号为0,在使用信号量的地方,处于停滞状态
//  3.信号量还可以做一些其他的限定操作
//  4.线程通信:用途
//  5.具备等待机制
//02.信号计数原理:
//  1.两个按键入口,多个行李
//  2.信号衰减原理:空位原理
//      信号为0的时候,没有空位为0,通过判断信号的空位情况,决定是否让线程干活儿
//      等待唤醒机制0与非0的区别(非0,线程可执行,0线程不可执行)
//03.关卡原理:
//  1.同时最多支持10000个人购票
//  2.如果超过10000个人,就需要排队
//  3.当10000个人购票完毕的时候,重新开启线程执行任务
//04.原理:if 0 等下去
//  1.同一个信号量
//  2.10个线程
//  3.状态判定:
//      0-->10个等待
//      5-->5个等待,5个执行
//          执行一次,减去一次-->信号量衰减
//  4.所有的线程都能够读取到该信号量
//      多个线程占用资源:等待执行状态
//      用完与没有用完(线程不可执行状态与线程可执行状态)
//05.信号量完全解析:
//  步骤一:
//      HANDLE hSEM=CreateSemaphore(NULL,0,MAX,id);
//      创建一个信号量,信号量的最大值为MAX,如果等于0的情况之下,它就在这儿死等下去
//  步骤二:
//      ReleaseSemaphore(mySema,MAX,NULL);//释放信号量,补充空位数量
//      一旦将信号量设定为5就会开始进行执行
//06.什么样儿的情况之下我们使用信号量?
//      实现两个线程的死锁状态,设定为1这个信号量,进或者不进

///02.SemaphoreNew.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

int num = 0;

//01.信号量的应用:
//  1.排队执行机制
//      让多个线程处于执行状态,让多个线程处于休眠状态
//  2.实现线程互斥
//      让一个线程处于执行状态,让其它所有线程处于等待状态
DWORD WINAPI add(void * p)
{
    HANDLE mySema = OpenSemaphore(SEMAPHORE_ALL_ACCESS, FALSE, L"xiaobin");//打开信号量:
    if (mySema)
    {
        if (WAIT_OBJECT_0 == WaitForSingleObject(mySema, INFINITE))
        {//判断信号强弱(判断信号量的数目,也就是判断空位数目)
            for (int i = 0; i < 10000; ++i)
            {
                ++num;
            }
            ReleaseSemaphore(mySema, 1, NULL);
            CloseHandle(mySema);
        }
    }
    else
    {
        printf("打开信号量失败! \n");
    }
}

int main02(void)
{
    //01.实现线程互斥的关键代码:
    //  最多只能有一个空位(最多只能同时有一条线程处于执行状态)
    HANDLE mySema = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, L"xiaobin");
    HANDLE threadArr[64] = { 0 };
    for (int i = 0; i < 64; ++i)
    {
        threadArr[i] = CreateThread(NULL, 0, add, NULL, 0, NULL);
    }
    printf("激活线程");
    ReleaseSemaphore(mySema, 1, NULL);
    WaitForMultipleObjects(64, threadArr, TRUE, INFINITE);
    printf("num = %d \n", num);
    CloseHandle(mySema);

    system("pause");
}

//01.信号量可以实现多个线程的卡顿现象
//02.信号量的空位原理-->0和1的原理:互斥特点
//  入职与离职原理的特点-->空位原理
//03.如何使用信号量实现一个全局变量的自增?
//  互斥类型的方式实现-->使用信号量实现线程之间的互斥现象
//04.随机数的求取方法:
//  1.原始函数
//  2.多线程的数据丢失
//05.多线程处理状态下的CPU是不会稳定的情况
//06.信号量:0代表没有空位-->线程等待状况
//  控制访问次数
//07.互斥量与信号量的区别:
//  互斥量:只能让一个线程处于运行状态
//  信号量:可以让多个线程处于运行状态,其他线程休眠
//  临界区:只能让一个线程处于运行状态
//  时间同步:
//  事件:也可以实现让多个线程处于运行状态,其他线程休眠状态
//  原子操作:操作速度最快,因为它不需要等待操作线程,几乎直接运行状态
//注:原子量的速度快在于无需让多条线程处于等待执行状态,其他线程互斥的方式
//      存在着线程等待执行的状态

程序片段(03):01.互斥.c+02.互斥读写.c

内容概要:互斥锁

///01.互斥.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

int static num = 6400000;

//01.全局写入锁
//  当一个线程在进行指定变量的写入操作的时候;
//  其它线程若是需要写入这个指定变量数据,那么
//  其他线程只能处于等待执行写入数据的状态
SRWLOCK gw_lock = { 0 };

static DWORD WINAPI write(void * p)
{//多线程写入状态下,同一时刻只能由一条线程执行写入状态!
    AcquireSRWLockExclusive(&gw_lock);//获得独立写入锁(进入锁定状态)
    for (int i = 0; i < 100000; ++i)
    {
        --num;
    }
    ReleaseSRWLockExclusive(&gw_lock);//释放独立写入锁(释放锁定状态)
    return 0;
}

int main01(void)
{
    InitializeSRWLock(&gw_lock);
    HANDLE threadArr[64];
    for (int i = 0; i < 64; ++i)
    {
        threadArr[i] = CreateThread(NULL, 0, write, NULL, 0, NULL);
    }
    //num += 10000;//没有生效,说明互斥锁的原则是全局生效,是对所有线程生效!
    WaitForMultipleObjects(64, threadArr, TRUE, INFINITE);
    printf("num = %d \n", num);

    system("pause");
}

//01.互斥锁的概念:互斥
//  如同交往一个女友之后就被锁定了
//02.互斥锁问题:
//  线程互斥:同一时刻,只能由同一个线程执行数据操作
//03.线程的互斥实现方式:
//  临界区-->互斥量-->原子操作-->事件-->信号量-->互斥锁
//04.互斥锁的创建流程:
//  全局变量:定义互斥量
//      SRWLOCK g_lock;
//  Main函数:初始化互斥量
//      InitializeSRWLock(&g_lock);
//  数据锁定:写入和读取的锁定
//  线程函数:
//      AcquireSRWLockExclusive(&g_lock);//锁定写入
//      ReleaseSRWLockExclusive(&g_lock);//锁定释放
//05.互斥锁的使用场景:
//  1.改变一个变量的时候需要锁定(防止同时读取,同时写入)
//  2.读取一个变量的时候也需要锁定(防止同时写入,同时读取)

///02.互斥读写.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

int num = 6400000;//待读写的数据

SRWLOCK g_lock = { 0 };//写入锁

DWORD WINAPI write(void * p)
{
    printf("开始写入! \n");
    AcquireSRWLockExclusive(&g_lock);
    for (int i = 0; i < 100000; ++i)
    {
        --num;
        //Sleep(10);
    }
    ReleaseSRWLockExclusive(&g_lock);
    printf("结束写入! \n");
    return 0;
}

DWORD WINAPI read(void * p)
{
    printf("读取状态! \n");
    AcquireSRWLockShared(&g_lock);
    int i = 0;
    while (1)
    {
        ++i;
        Sleep(1000);
        printf("第%d秒, num = %d \n", i, num);//由于写入状态锁定了,因此这里的读取状态,无法读取到数据
        if (20 == i)
            break;
    }
    ReleaseSRWLockShared(&g_lock);
    printf("读取结束! \n");
    return 0;
}

int main02(void)
{
    InitializeSRWLock(&g_lock);
    CreateThread(NULL, 0, read, NULL, 0, NULL);
    HANDLE threadArr[64] = { 0 };
    for (int i = 0; i < 64; ++i)
    {
        threadArr[i] = CreateThread(NULL, 0, write, NULL, 0, NULL);
    }
    WaitForMultipleObjects(64, threadArr, TRUE, INFINITE);
    printf("num = %d \n", num);

    system("pause");
}

//01.互斥锁的读写状态控制
//  写入的状态下不可读取,读取的状态下不可写入
//02.锁定状态,读取完成之后才进行锁定
//03.一个资源只能锁定一次,不能锁定多次
//04.锁定-->防止冲突问题-->读取和写入的状态
//  防止同时写入和读取数据

程序片段(04):Mutex.c

内容概要:01.跨进程Mutex(发互斥)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

char name[100] = "haihualovefang";

int main(void)
{
    //01.创建互斥量"Mutex":
    //  位于内核层|Ring0层
    HANDLE myMutex = CreateMutexA(NULL, TRUE, name);
    printf("在内核层|Ring0层创建互斥量(Mutex)成功! \n");
    char chr = getch();//实时获取单个字符
    //02.释放互斥量:
    //  相当于发出通知
    ReleaseMutex(myMutex);
    //03.关闭互斥量:
    CloseHandle(myMutex);
    system("pause");
}

//01.关于跨进程的驱动访问:内核对象
//  无论是Windows还是Linux都是存在互斥量说法
//02.如果是跨进程的话:
//  创建跨进程的Mutext需要有名称(便于全局访问)
//03.编写网络程序的时候:
//  既需要编写客户端也需要编写网络端
//  -->编写两个程序的时代
//04.演示的时候需要:
//  进行编译好的程序之间的演示
//05.跨进程通信:
//  1.Event&Mutex&semaphore都可以实现跨进程的线程通信
//  2.Mutex是最安全的跨进程线程访问(因为能够处理发送通知方的断开情况)
//      发出通信信息的进程退出情况能够处理!

程序片段(05):Mutex.c

内容概要:02.跨进程Mutex(收互斥)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

char name[100] = "haihualovefang";

int main(void)
{
    //01.打开互斥量:
    //  作用:获取互斥量
    //  格式:HANDLE mutex = OpenMutexA(arg1, arg2, arg3);
    //      mutex:互斥量+arg1:检索范围+arg2:继承句柄+互斥量名称
    HANDLE myMutex = OpenMutexA(MUTEX_ALL_ACCESS, TRUE, name);//获取互斥量
    //if (NULL == myMutex)//判定互斥量
    //{
    //  printf("获取互斥量失败! \n");
    //  system("pause");
    //  return;
    //}
    printf("等待状态! \n");
    //02.控制互斥量的等待时间:
    //  先获得互斥量-->设定等待状态时间(等待指定的时间范围!)
    DWORD res = WaitForSingleObject(myMutex, 10000);//设置等待状态
    switch (res)
    {
    case WAIT_OBJECT_0:
        printf("收到跨进程信号! \n");
        break;
    case WAIT_TIMEOUT:
        printf("等待跨进程信号超时! \n");
        break;
    case WAIT_ABANDONED:
        printf("另外一个进程发生终止!结束跨进程信号等待状态! \n");
        break;
    default:
        break;
    }

    CloseHandle(myMutex);
    system("pause");
}

//01.刚才的程序特点:
//  都是出于同一个进程内的线程操作(同一进程)
//02.C++关于"事件"和"信号量"的封装:
//  封装通用的一个机制,Cocos2dx的时候都是一样的情况
//  包含OC也一样,只不过它们将接口内容进行了简化
//03.多线程的强化:
//  1.event&mutex&semaphore:(驱动层|Ring0层)
//      本质:是处于驱动里面的一个综合信号量
//  2.操作系统起到什么作用?
//      (1).操作系统类似于一个巨大的进程,里面运行的每个程序类似于线程
//          (类比:大进程&进程)<--->(进程&线程)
//      (2).电脑重启,打开多个.exe都需要重启
//      (3).操作系统和应用程序之间的关系就如同进程和线程之间的关系
//      (4).高级机制:内核对象(Ring0层对象)
//04.操作系统的高级机制:内核对象-->项目使用-->跨进程使用
//  1.操作系统的分层机制:
//      (1).ring0:就是最底层,这里可以用于编写驱动(出错:蓝屏)
//      (2).ring3:就是应用层,(出错:进程出错)
//  2.线程互斥区分机制:
//      (1).event&mutex:
//          这里创建的指针处于应用层,但是指针所指向的内存处于ring0层
//              ring0层当中的对象可以看到所有进程的内存(最高访问权限)
//      (2).进程之间不可以进行相互读写,必须通过注射方式
//      (3).event&mutex都是出于ring0层的内核对象
//          本质:对象的底层特点
//          所以:它们不仅可以用于一个进程内的线程互斥,还可以用于多个进程之间的线程互斥
//05.mutex的互斥问题解析:
//  1.跨进程的mutex互斥问题
//  2.C++的线程库都是对C语言多线程的封装
//          大概原理-->C++的类使用
//06.关于跨进程通信的问题:
//  最好使用互斥量(mutex)实现跨进程通信
//  原因:其他方式(event&semaphore)不能处理进程断开的情况!

程序片段(06):发事件.c

内容概要:01.跨进程Event(发事件)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

char name[100] = "haihualovefang";

//01.Event实现跨进程通信:
//  1.这儿的Event不是线程级别的含义,而是进程级别的含义:
//      该Event实质上是位于(内核|Ring0层),因此可以实现跨进程通信
//  2.参数说明:第二个参数表示是否重置手动重置事件状态
//      TRUE:手动重置+FALSE:自动重置
int main(void)
{
    HANDLE myEvent = CreateEventA(NULL, FALSE, FALSE, name);//创建事件
    printf("跨进程Event创建成功! \n");
    char chr = getch();
    SetEvent(myEvent);//设置事件
    printf("发送跨进程Event事件! \n");

    CloseHandle(myEvent);
    system("pause");
}

//01.严格区分跨线程和跨进程
//02.使用Event实现跨进程线程访问
//03.Event和Mutex有一定的区别:
//  Event跨进程不能使用匿名的,否则的话找不到
//注:跨进程一定要采用唯一名称标识信号
//04.TCP/UDP的时候就是如此复杂的情况
//05.一般进程与进程之间都需要设定一个超时等待时间
//06.Event天生的缺陷:
//  只有Mutex可以感知到另外一个进程的丢失
//  Event不具备感知进程丢失的功能
//注:进程通信情况之下的进程丢失情况分析!

程序片段(07):收事件.c

内容概要:02.跨进程Event(收事件)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

char name[100] = "haihualovefang";

int main(void)
{
    //01.打开事件:
    //  获取跨进程所创建的事件
    HANDLE myEvent = OpenEventA(EVENT_ALL_ACCESS, TRUE, name);//获取事件
    if (NULL == myEvent)
    {
        printf("跨进程Event获取失败! \n");
        system("pause");
        return;
    }
    printf("跨进程Event等待状态! \n");
    DWORD res = WaitForSingleObject(myEvent, 10000);
    switch (res)
    {
    case WAIT_OBJECT_0:
        printf("跨进程Event收到状态! \n");
        break;
    case WAIT_TIMEOUT:
        printf("跨进程Event超时状态! \n");
        break;
    case WAIT_ABANDONED:
        printf("另外一个进程已经中止! \n");
        break;
    default:
        break;
    }

    CloseHandle(myEvent);
    system("pause");
}

程序片段(08):发信号.c

内容概要:01.跨进程Semaphore(发信号)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

char name[100] = "haihualovefang";

int main(void)
{
    HANDLE mySema = CreateSemaphoreA(NULL, 0, 1, name);
    printf("跨进程Semaphore信号量创建成功! \n");
    char chr = getch();
    ReleaseSemaphore(mySema, 1, NULL);
    printf("跨进程Semaphore发出信号! \n");

    CloseHandle(mySema);
    system("pause");
}

//01.当一条线程做完一件事情之后,需要通知其他线程的时候:
//  这个时候就需要进行线程之间的通信
//注:区分线程通信与进程通信
//02.大数据你就得将图论和树结构玩儿的相当好才行
//  图和树就是用于管理这么多的线程的
//03.线程与线程之间的关系是很复杂的:
//  需要掌握逻辑&排序&容错&模糊
//04.跨进程的线程通信:
//  Event&Mutex&Semaphore
//05.使用跨进程通信的时候:
//  1.最佳解决方案就是Mutex
//  2.缺点比较:
//      Event&Semaphore:发信信号的进程关闭之后无法感知到!
//      Mutex:发送信号的进程关闭之后能够被感知到!

程序片段(09):收信号.c

内容概要:02.跨进程Semaphore(收信号)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

char name[100] = "haihualovefang";

int main(void)
{
    HANDLE mySema = OpenSemaphoreA(SEMAPHORE_ALL_ACCESS, TRUE, name);
    if (NULL == mySema)
    {
        printf("跨进程Semaphore创建失败! \n");
        system("pause");
        return;
    }
    printf("跨进程Semaphore等待状态! \n");
    DWORD res = WaitForSingleObject(mySema, 10000);
    switch (res)
    {
    case WAIT_OBJECT_0:
        printf("跨进程Semaphore通信收到! \n");
        break;
    case WAIT_TIMEOUT:
        printf("跨进程Semaphore通信超时! \n");
        break;
    case WAIT_ABANDONED:
        printf("另外一个进程已经中止! \n");
        break;
    default:
        break;
    }

    CloseHandle(mySema);
    system("pause");
}

程序片段(10):TimePrc.c

内容概要:时间同步

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

//01.时间同步:标准回调函数格式
//  1.小写"void"和大写"VOID"实质一样-->在这儿只是回调函数的规范
//  2.参数:普通指针+时间1[低点]+时间2[高点]-->相当于时差
//  3.创建一个回调函数格式的函数指针常量
//  4.回调函数:CALLBACK的标识定义(标准定义)
VOID CALLBACK timeRun(void * pArg, DWORD timeLow, DWORD timeHigh)
{
    DWORD dwindex = *(DWORD *)pArg;
    printf("第%d次! \n", dwindex);
    MessageBoxA(0, "1", "2", 0);
}

//02.Win操作系统之下使用系统自带的定时器资源:
//  1.创建定时器:有几个函数-->起到等待作用的定时器
//  2.参数:arg1,arg2,arg3-->arg3是定时器的名称
//  3.匿名定时器只能有一个,携带名称的定时器可以有多个!
int main(void)
{
    HANDLE time1 = CreateWaitableTimerA(NULL, TRUE, "haihua");
    if (NULL == time1)
    {
        printf("定时器创建失败! \n");
    }
    //设置定时器特点
    LARGE_INTEGER myTime;
    myTime.QuadPart = -50000000;//单位:0.1微妙--万分之一毫秒
    //SetWaitTimer:定义解释
    //  _In_ HANDLE hTimer;定时器
    //  _In_ const LARGE_INTEGER * 1pDueTime;//时间
    //  _In_ LONG 1Period;//循环次数
    //  _In_opt_ PTIMERAPCROUTINE pfnCompletionRoutine;//函数指针
    //  _In_opt_ LPVOID 1pArgToCompletionRoutline;//参数
    //  _In_ BOOL fResume;//始终恢复状态
    //设置等待的定时器(等待定时器)
    DWORD dwparam = 1;
    //1000说明1000毫秒-->1分钟干一次,回调间隔
    if (SetWaitableTimer(time1, &myTime, 1000, timeRun, &dwparam, FALSE))
    {//五秒钟之后触发该事件:1|0
        printf("等待5秒之后开始干活儿! \n");
        for (int i = 0; i < 15; ++i, ++dwparam)
        {//执行次数-->循环多少次,就回调多少次
            SleepEx(INFINITE, TRUE);
        }
    }
    //循环完毕之后所需执行的操作:
    //  取消定时器和关闭句柄资源
    CancelWaitableTimer(time1);
    CloseHandle(time1);

    if (WAIT_OBJECT_0 == WaitForSingleObject(time1, INFINITE))
    {//等待消息成功
        printf("wait ok! \n");
    }
    else
    {
        printf("wait no! \n");
    }

    system("pause");
}

//01.多线程与队列:
//  实现文件加密
//02.关于"时间定时器"的一些操作:
//  简单定时器-->允许回调函数
//03.时间同步问题:
//  1.主要用于解决多个线程的时间问题[多线程]
//  2.围绕时间定时器,每隔一段事件干一定的活儿
//  3.满足一定的时间条件,然后解决一定的问题
//04.回调函数与时间的概念:
//  1.触发函数的动作-->回调动作
//  2.执行完一段代码之后,执行某一个函数
//05.回调函数原理:
//  1.数据1,2-->根据符号进行运算
//  2.整体函数[参数1+参数2+函数指针]
//  3.定时器触发一个函数的执行
//  4.多个线程在同一时间要干某些事件
//06.同一个事件通知多个事件的执行
//07.回调函数:Callback
//  1.函数指针,可以进行调用-->实现任何代码都可以进行自定义
//  2.整合功能:自定义功能以及它定义功能
//08.函数指针:新的功能-->函数指针-->功能随时更换
//  1.百度搜索原理
//  2.百度后台的搜索算法的改变
//  3.用户调用的时候会根据函数指针的区别[付钱状态,区域]
//09.创建多个定时器需要根据名称进行区分
//10.定时器的使用步骤:
//  1.创建定时器:
//      HANDLE time1=CreateWaitableTimerA(NULL,TRUE,"haihua");
//  2.五秒钟之后启动定时器:
//      LARGE_INTEGER mytime;
//      mytime.QuadPart=-50000000;
//  3.定时器回调函数:
//      if(SetWaitableTimer(time1,&mytime,3000,timerun,&dwparam,FALSE)){}
//      回调周期:3000毫秒之后循环一次-->循环多少次
//11.时间同步:主要用于游戏的开发
//  内核对象:游戏开发-->为了时间而单独编写一条线程不划算
//  CreateWaitableTimerA();-->内核对象
//  SetWaitableTimer();-->内核对象
//  内核对象-->多个时钟都有一个名称-->我就可以让多个线程同时读取一个时钟,进行操作,避免耗费资源

程序片段(11):volatile.c

内容概要:Volatile

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>

void main01()
{
    for (volatile int i = 0; i < INT_MAX; i++)
    {//(1)区分Debug模式和Release[+]模式
        //(2)优化:强制读取内存
    }

    system("pause");
}

void main02()
{
    volatile int i = 10;
    int a = i;
    printf("\ni=%d", a);

    //{偷偷改变i的值}
    _asm
    {//(1)_asm是汇编语言
        //(2)修改数据-->栈底的内存是ebp,这里让其-4,也就是i这个栈底数据的改变
        //(3)16进制的20h=32
        //(4)这里的i已经不再寄存器里面,所以volatile强制读取内存当中经过修改之后的数据
        //(5)ebp-4相当于栈底的指针:直接修改数据
        mov dword ptr[ebp - 4], 20h;
    }

    int b = i;
    printf("\ni=%d", b);

    getchar();
}

//01.Volatile强化:
//  主要解决强制读取内存的动作
//02.Volatile原理:寄存器-内存
//  1.寄存器读取i的值,然后赋值给a,b
//  2.当检测到i没有被修改的时候,读取寄存器中的i值
//  3.写入到a,b当中-->于是就缺少了读取内存的一次
//  4.只是读取了一次内存当中的i值
//03.数据被意外改变的情况之下经常使用Volatile
//  数据意外改变-->编译器优化-->不读取内存[失误]

程序片段(12):Queue.h+Queue.c+数组顺序队列.c

内容概要:01.数组顺序队列

///Queue.h
#pragma once

#define DT int
#define EN 100

typedef struct queue
{
    int head;
    int tail;
    DT arr[EN];
} Queue;

void initQueue(Queue * pQueue);

int queueIsFull(Queue * pQueue);

void enQueue(Queue * pQueue, DT data);

int queueIsEmpty(Queue * pQueue);  

void showQueue(Queue * pQueue);

DT queuGetHead(Queue * pQueue);

void deQueue(Queue * pQueue);

///Queue.c
#include "Queue.h"
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>

void initQueue(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    memset((*pQueue).arr, 0, EN * sizeof(DT));
    (*pQueue).tail = (*pQueue).head = 0;
}

int queueIsFull(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if (EN == (*pQueue).tail)
        return 1;
    return 0;
}

void enQueue(Queue * pQueue, DT data)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if (queueIsFull(pQueue))
        return;
    (*pQueue).arr[(*pQueue).tail] = data;
    ++(*pQueue).tail;
}

int queueIsEmpty(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if ((*pQueue).head == (*pQueue).tail)
        return 1;
    return 0;
}

void showQueue(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if (queueIsEmpty(pQueue))
        return;
    for (int i = 0; i < (*pQueue).tail; ++i)
    {
        printf("%3d", (*pQueue).arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

DT queueGetHead(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if (queueIsEmpty(pQueue))
        return;
    return (*pQueue).arr[0];
}

//01.几种特殊数据结构的实现方式:
//  1.栈结构:
//      数组栈:tail-=1(无所谓正向和反向)
//      链表栈:
//          正向:尾部增加,尾部减少
//          反向:头部增加,头部减少
//  2.队列结构:
//      数组队列:正反向的效率一致
//      链表队列:
//          正向:尾部增加,头部减少
//          反向:头部增加,尾部减少
//注:数组队列,存在明显缺点,需要进行内存移动!
//      队列的损耗,移动费时费力!
//注:解决数组移动移动费时费力的方案:
//      改造成环数组形队列+改造成链表队列
void deQueue(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if (queueIsEmpty(pQueue))
        return;
    for (int i = 0; i < (*pQueue).tail - 1; ++i)
    {
        (*pQueue).arr[i] = (*pQueue).arr[i + 1];
    }
    --(*pQueue).tail;
}

///数组顺序队列.c
#include "Queue.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main01(void)
{
    Queue queue;
    initQueue(&queue);
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        enQueue(&queue, i);
    }
    showQueue(&queue);
    while (!queueIsEmpty(&queue))
    {
        printf("出队的数据是%3d \n", queueGetHead(&queue));
        deQueue(&queue);
        showQueue(&queue);
    }

    system("pause");
}

//01.顺序队列:逻辑编程
//  工厂模式+(生产者-消费者)模式+请求响应模式
//02.生产者与消费者:
//  1.生产线程(生产者)
//  2.消费线程(消费者)
//  3.库存情况:库存越少越好,但是不能断掉供应链
//      队列关系:生产者生产,消费者消费
//      顺序关系:先进先出特点(存在顺序)
//      原理:队列&多线程--请求|响应模式
//03.三种队列的实现:
//  1.数组顺序队列(尾部插入,头部取出)
//  2.数组环形顺序队列(尾部插入,头部取出)
//  2.链表反向队列(头部插入,尾部取出)
//      队列实现:基础之上实现
//          (生产者&消费者)模式
//          (发送消息&接收消息)的模式
//          (请求&响应)模式
//04.数组顺序队列-->数组环形顺序队列
//  单链表-->双链表:单独的结构-->追求快一点儿,从简
//05.环形队列原理:
//  1.吃东西-->拉东西
//  2.吃:前面+,拉:往前走
//  3.吃的太多,重合情况(特殊情况)
//06.环形队列解释:
//  1.头尾重合,没有数据,添加一个数据之后,头不变,尾向后移一个结构体单位
//  2.顺序队列的缺点:删除的时候移动很累(数组环形队列可以解决这个问题)
//07.顺序队列解释:
//  1.头部必须固定
//  2.移动费时费力
//08.队列移动问题的改造:
//  1.链表结构
//  2.环形队列

程序片段(13):CircleQueue.h+CircleQueue.c+数组正向环形队列.c

内容概要:02.数组环形顺序队列

///CircleQueue.h
#pragma once

#define DT int
#define EN 0

typedef struct circleQueue
{
    int head;
    int tail;
    DT arr[EN];
} CircleQueue;

void initCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue);

int circleQueueIsFull(CircleQueue * pCircleQueue);

void enCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue, DT data);

int circleQueueIsEmpty(CircleQueue * pCircleQueue);

void showCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue);

DT circleQueueGetHead(CircleQueue * pCircleQueue);

void deCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue);

///CircleQueue.c
#include "CircleQueue.h"
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>

void initCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    memset((*pCircleQueue).arr, 0, EN * sizeof(DT));
    (*pCircleQueue).tail = (*pCircleQueue).head = 0;
}

//01.如何判断环形队列是否装满元素?
//  1.这儿有三种特殊情况需要考虑:
//      头部+中部+尾部
//  2.最终可归结为两种环形队列满元素的情况:
//      头部+中部(尾部和头部合并)
//  3.归纳总结:
//      头尾+循环情况
int circleQueueIsFull(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if ((*pCircleQueue).head == ((*pCircleQueue).tail + 1) % EN)
    {
        return 1;
    }
    return 0;
}

void enCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue, DT data)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if (circleQueueIsFull(pCircleQueue))
        return;
    (*pCircleQueue).arr[(*pCircleQueue).tail] = data;
    (*pCircleQueue).tail = ((*pCircleQueue).tail + 1) % EN;
}

int circleQueueIsEmpty(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if ((*pCircleQueue).head == (*pCircleQueue).tail)
        return 1;
    return 0;
}

///数组正向环形队列.c
//01.数组顺序环形队列的思想:
//  1.就是把数组当成闭合顺序环形队列(数组-->抽象-->环形队列)
//  2.思想演示:
//      (1).原型:1         2       3       4       5       6       7       8       9       10
//                         rear                                        front
//      (2).抽离:8         9       10  1       2
//          原理:普通数组抽象为顺序环形队列
//              1).front-->rear:两个指针轮询移动
//              2).防止front和rear:都走到头的情况
//              3).节约移动情况(环形队列的优点)
//02.环形队列实现:
//  数组法+链表法
//  顺序法+逆序法
//03.环形队列的应用场景:
//  操作系统对线程的管理这块儿
//04.环形队列的两种情况:
//  头尾情况+中部情况
//05.环形队列:情况分析
//  头尾+中部最终利用一个表达式进行表示
//06.环形链表:
//  1.rear说明了元素的个数
//      front=0&rear=5的情况
//  2.rear重合情况二
//  3.一般情况之下,要是想实现环形队列,数组或者链表都
//      需要空出一个位置,防止front&rear重合
//07.环形链表规则指定:
//  1.为空:避免重合和满了的情况一致
//  2.rear+1%5的特点-->代表存储继续前进
//  3.满的情况综合:
//      (rear+1)%5==front说明重合装满

程序片段(15):CircleQueue.h+CircleQueue.h+数组正向环形队列.c

内容概要:01.数组正向环形队列

///CircleQueue.h
#pragma once 

#define DT int
#define EN 10

//01.数组正向环形队列:
//  优点:出队一个元素,无需进行队列数组元素的整体移动
//  特点:如果模拟数组的长度为N
//      普通队列:需要使用到N个元素
//      环形队列:需要使用到N-1个元素
//注:留出一个空位是为了区分队列重合情况和队列满载情况
//  普通重合情况:就是空队列
//  特殊重合情况:就是满队列
typedef struct circleQueue
{
    DT arr[EN];
    int head;
    int tail;
}CircleQueue;

void initCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue);

int circleQueueIsFull(CircleQueue * pCircleQueue);

void enCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue, DT data);

int circleQueueIsEmpty(CircleQueue * pCircleQueue);

void showCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue);

DT circleQueueGetHead(CircleQueue * pCircleQueue);

void deCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue);

///CircleQueue.c
#include "CircleQueue.h"
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>
#include <stdio.h>

void initCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    memset((*pCircleQueue).arr, 0, EN * sizeof(DT));
    (*pCircleQueue).tail = (*pCircleQueue).head = 0;
}

int circleQueueIsFull(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if ((*pCircleQueue).head == ((*pCircleQueue).tail + 1) % EN)
        return 1;
    return 0;
}

//01.空位主要的作用:
//  1.为了缓冲末尾位置可以进行循环填充数据!
//  2.为了可以准确区分环形队列的两种情况:
//      空队列+满队列
//注:还可以确定最后一个入队的元素到底应当放置于何处!
void enCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue, DT data)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if (circleQueueIsFull(pCircleQueue))
        return;
    (*pCircleQueue).arr[(*pCircleQueue).tail] = data;
    (*pCircleQueue).tail = ((*pCircleQueue).tail + 1) % EN;
}

int circleQueueIsEmpty(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if ((*pCircleQueue).head == (*pCircleQueue).tail)
        return 1;
    return 0;
}

void showCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if (circleQueueIsEmpty(pCircleQueue))
        return;
    //环形队列:元素不确定+起点不确定(无法确定循环次数)
    int i = (*pCircleQueue).head;
    int count = 0;
    do
    {
        printf("%3d", (*pCircleQueue).arr[(i++) % EN]);
        if (9 == ++count)
            break;
    } while ((((*pCircleQueue).tail + 1) % EN != i % EN) && (i %EN < (*pCircleQueue).tail));
    printf("\n");
}

DT circleQueueGetHead(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if (circleQueueIsEmpty(pCircleQueue))
        return -1;
    return (*pCircleQueue).arr[(*pCircleQueue).head];
}

void deCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if (circleQueueIsEmpty(pCircleQueue))
        return;
    (*pCircleQueue).head = ((*pCircleQueue).head + 1) % EN;
}

///数组正向环形队列.c
#include "CircleQueue.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main01(void)
{
    CircleQueue circleQueue;
    initCircleQueue(&circleQueue);
    for (int i = 0; i < 9; ++i)
    {
        enCircleQueue(&circleQueue, i + 1);
        showCircleQueue(&circleQueue);
    }
    while (!circleQueueIsEmpty(&circleQueue))
    {
        printf("数组正向环形队列出队:%3d \n", circleQueueGetHead(&circleQueue));
        deCircleQueue(&circleQueue);
        showCircleQueue(&circleQueue);
    }

    system("pause");
}

程序片段(16):Queue.h+Queue.c+数组正向环形队列.c

内容概要:02.数组正向环形队列(标准版)

///Queue.h
#pragma once

#define DT int
#define EN 10

//01.采用数组模拟队列的两种特点:
//  1.假设待用于模拟的数组共有N个元素
//  2.两种目标队列模型:
//      普通队列:数组正向队列,使用N个元素
//      环形队列:数组正向环形队列,使用N-1个元素
//注:环形队列,删除一个元素便无需移动
typedef struct queue
{
    DT arr[EN];
    int head;
    int tail;
}Queue;

void initQueue(Queue * pQueue);

int queueIsFull(Queue * pQueue);

void enQueue(Queue * pQueue, DT data);

int queueIsEmpty(Queue * pQueue);

void showQueue(Queue * pQueue);

DT queueGetHead(Queue * pQueue);

void deQueue(Queue * pQueue);

///Queue.c
#include "Queue.h"
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>
#include <stdio.h>

void initQueue(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    memset((*pQueue).arr, 0, EN * sizeof(DT));
    (*pQueue).tail = (*pQueue).head = 0;
}

//01.区分:数组正向环形队列的两种情况
//  1.空队列:起始位置=终止位置
//  2.满队列:起始位置=(终止位置+1)%EN;
//注:关于环形队列的面试填空问题
//  1.预留一个空数组元素用作这两种情况的区分
//      空队列和满队列的准确区分
//  2.使得环形队列的循环利用情况得到维持
//      能够循环利用到环形队列当中的每个元素位置
//  3.极端情况分析:
//      (1).头尾:head<tail
//      (2).中间:head>tail
//      (3).相同:head=tail
int queueIsFull(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if ((*pQueue).head == ((*pQueue).tail + 1) % EN)
    {
        return 1;
    }
    return 0;
}

//02.数组正向环形队列的入队比数组正向队列麻烦多了:
//  1.特点就是:始终在模拟正向环形队列的数组当中空余一个元素位置
//      用作区分空队列和满队列以及维持环形队列的循环状况
//  2.走环形的特点!充分利用取余运算符的特点
//注:取余运算符能够杜绝两种特殊情况:
//      起点刚好冲数组首位置开始的情况
//      起点不是位于数组首位置的情况
//  特:在这两种情况之下都能够维持空余一个元素位置的特点
//最后一个位置无论何种情况都不会被使用到!
void enQueue(Queue * pQueue, DT data)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if (queueIsFull(pQueue))
        return;
    (*pQueue).arr[(*pQueue).tail] = data;
    (*pQueue).tail = ((*pQueue).tail + 1) % EN;//就是为了一定要空余最后一个位置
}

//03.空队列的两种情况:
//  重合点为:(起点位置or终点位置)
// 重合点为:模拟数组的任何位置!
//注:实质上就是两点重合!
int queueIsEmpty(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if ((*pQueue).head == (*pQueue).tail)
        return 1;
    return 0;
}

void showQueue(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    for (int i = (*pQueue).head; i % EN < (*pQueue).tail ; ++i)
    {
        printf("%3d", (*pQueue).arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

DT queueGetHead(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if (queueIsEmpty(pQueue))
        return;
    return (*pQueue).arr[(*pQueue).head];
}

void deQueue(Queue * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    if (queueIsEmpty(pQueue))
        return;
    (*pQueue).head = ((*pQueue).head + 1) % EN;
}

///数组正向环形队列.c
#include "Queue.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main02(void)
{
    //for (int i = 0;;++i)
    //{
    //  printf("%2d", i %10);
    //}

    Queue queue;
    initQueue(&queue);
    for (int i = 0; i < EN - 1; ++i)
    {
        enQueue(&queue, i + 1);
        showQueue(&queue);
    }
    while (!queueIsEmpty(&queue))
    {
        printf("%3d", queueGetHead(&queue));
        deQueue(&queue);
    }

    system("pause");
}

//01.环形队列:
//  1.最后一个坑用于表示模拟结束:标识结束
//      标识结束+区分空队列和满队列+可循环利用
//  2.环形队列原理深究:
//      环形队列的优先级问题-->顺序队列同样有
//注:优先队列
//02.环形队列的应用:
//  1.高效应用
//  2.操作系统在一段时间之内只能运行一个线程
//03.操作系统的特点:
//  1.我一段时间限定内只能运行一段儿程序,所以操作系统
//      为每一条线程分配相应的时间片,然后获取时间片之后
//      就开始执行-->操作系统1秒钟有1000次夺回控制权
//  2.Windows属于抢占式操作系统
//      操作系统时时刻刻夺回控制权,在重新进行分配
//  3.冻结状态与解冻状态的体现
//04.处理队列的时候需要将数据更替为HANDLE类型
//05.使用数组构建环形队列比使用链表构建环形队列简单多了
//06.数组正向环形队列相比数组正向队列的好处:
//      删除一个元素之后不需要进行移动,消耗效率

程序片段(17):CircleQueue.h+CircleQueue.c+数组正向环形队列.c

内容概要:01.数组正向环形队列

///CircleQueue.h
#pragma once

#define DT int
#define EN 10

//01.数组模拟队列:
//  普通队列:使用N个数组元素
//  环形队列:使用N-1个数组元素
typedef struct circleQueue
{
    DT arr[EN];
    int head;
    int tail;
}CircleQueue;

void initCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue);

int circleQueueIsFull(CircleQueue * pCircleQueue);

void enCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue, DT data);

int circleQueueIsEmpty(CircleQueue * pCircleQueue);

void showCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue);

DT circleQueueGetHead(CircleQueue * pCircleQueue);

void deCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue);

///CircleQueue.c
#include "CircleQueue.h"
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>
#include <stdio.h>

void initCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    memset((*pCircleQueue).arr, 0, EN * sizeof(DT));
    (*pCircleQueue).tail = (*pCircleQueue).head = 0;
}

int circleQueueIsFull(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if ((*pCircleQueue).head == ((*pCircleQueue).tail + 1) % EN)//满队列
        return 1;
    return 0;
}

void enCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue, DT data)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if (circleQueueIsFull(pCircleQueue))
        return;
    (*pCircleQueue).arr[(*pCircleQueue).tail] = data;//当前填充位置
    (*pCircleQueue).tail = ((*pCircleQueue).tail + 1) % EN;//下个填充位置+保证连续存储
}

int circleQueueIsEmpty(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if ((*pCircleQueue).head == (*pCircleQueue).tail)//空队列
        return 1;
    return 0;
}

void showCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if (circleQueueIsEmpty(pCircleQueue))
        return;
    for (int i = (*pCircleQueue).head; i%EN < (*pCircleQueue).tail; ++i)//i<=>i%EN:这里是环形队列没有出现特殊情况的特点!
    {//数组正向环形队列:1.不确定数组环形队列元素个数+2.不确定环形队列的起始元素和终止元素位置(因此打印无法控制)
        printf("%3d", (*pCircleQueue).arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

DT circleQueueGetHead(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if (circleQueueIsEmpty(pCircleQueue))
        return -1;
    return (*pCircleQueue).arr[(*pCircleQueue).head];
}

void deCircleQueue(CircleQueue * pCircleQueue)
{
    if (NULL == pCircleQueue)
        abort();
    if (circleQueueIsEmpty(pCircleQueue))
        return;
    (*pCircleQueue).head = ((*pCircleQueue).head + 1) % EN;
}

///数组正向环形队列.c
#include "CircleQueue.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

int main01(void)
{
    CircleQueue circleQueue = { 0 };
    initCircleQueue(&circleQueue);
    for (int i = 0; i < 9; ++i)
    {
        enCircleQueue(&circleQueue, i + 1);
        showCircleQueue(&circleQueue);
    }
    while (!circleQueueIsEmpty(&circleQueue))
    {
        printf("%3d \n", circleQueueGetHead(&circleQueue));
        deCircleQueue(&circleQueue);
        showCircleQueue(&circleQueue);
    }

    system("pause");
}

CircleQueue circleQueue = { 0 };

DWORD WINAPI producer(void * p)
{
    printf("生产者第01次执行生产任务! \n");
    int data = 0;
    while (!circleQueueIsFull(&circleQueue))
    {//生产者:一次性补充满库存黁量
        enCircleQueue(&circleQueue, ++data);
        printf("生产者生产了%3d! \n", data);
    }
    Sleep(1000);
    HANDLE event1 = OpenEvent(EVENT_ALL_ACCESS, TRUE, L"producer");
    SetEvent(event1);

    int i = 1;
    while (++i)
    {
        HANDLE event2 = OpenEvent(EVENT_ALL_ACCESS, TRUE, L"consumer");
        WaitForSingleObject(event2, INFINITE);
        printf("生产者第%02d次执行生产任务! \n", i);
        while (!circleQueueIsFull(&circleQueue))
        {
            enCircleQueue(&circleQueue, ++data);
            printf("生产者生产了%3d! \n", data);
        }
        Sleep(1000);
        SetEvent(event1);
    }

    return 0;
}

DWORD WINAPI consumer(void * p)
{
    int i = 0;
    while (++i)
    {
        HANDLE event1 = OpenEvent(EVENT_ALL_ACCESS, TRUE, L"producer");
        WaitForSingleObject(event1, INFINITE);
        printf("消费者第%02d次执行消费任务! \n", i);
        int num = 9;
        for (int j = 0; j < num; ++j)
        {
            if (!circleQueueIsEmpty(&circleQueue))
            {
                printf("消费者消费了%3d! \n", circleQueueGetHead(&circleQueue));
                deCircleQueue(&circleQueue);
            }
        }
        Sleep(1000);
        HANDLE event2 = OpenEvent(EVENT_ALL_ACCESS, TRUE, L"consumer");
        SetEvent(event2);
    }
    return 0;
}

int main02(void)
{
    HANDLE event1 = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, L"producer");
    HANDLE event2 = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, L"consumer");

    HANDLE threadArr[2] = { 0 };
    threadArr[0] = CreateThread(NULL, 0, producer, NULL, 0, NULL);
    threadArr[1] = CreateThread(NULL, 0, consumer, NULL, 0, NULL);
    //WaitForSingleObject(producer, INFINITE);//可以直接等待单个线程任务执行结束以后!
    WaitForMultipleObjects(2, threadArr, TRUE, INFINITE);

    CloseHandle(event1);
    system("pause");
}

//01.消费者不管买走多少,都需要将存储结构塞满
//  紧缺产品:针对于畅销产品的库存解决方案
//      随时保持库存充足
//  停滞产品:针对于停滞产品的库存解决方案
//      在满足市场供需的情况之下,库存越少越好
//02.Scanf不是一个线程安全的函数
//  1.所以需要手动进行安全检查
//  2.它也是系统出现漏洞的原因之一
//03.防止进栈压栈冲突:延迟
//  互锁:不要让生产者边生产而消费者边消费
//  解决:生产者完成之后消费者进行消费
//注:以上情况不符合现实情况,现实情况之下需要解决多线程异步并发访问冲突问题
//04.生产者&消费者:
//  1.环形队列的仓库,保证这个库存-->生产的是紧缺产品(随时满足库存量)
//  2.库存一定需要填满(针对于畅销紧缺产品)
//05.工厂设计模式:
//  1.同时生产多个产品-->产品&线程开辟-->平衡调度线程
//      工厂:多线程
//  2.前台卖货:平衡调度
//      库存控制,畅销与非畅销
//  3.消费者消费:千变万化
//注:区分(生产者与消费者)和(工厂)两种设计模式的区别:
//  生产者与消费者:单产品
//  工厂:多产品
//06.链式队列(无线)&栈(有限)
//  服务器几十万几百万的多线程操作
//07.内存数据库:
//  1.所有数据都载入内存-->发出请求
//  2.文件载入内存
//  3.消费者提出(需求),生产者进行(生产)
//  4.线程不断的进行加载
//  5.防止多线程并发访问
//  6.迁移到CGI: 手机查询
//  7.多线程与队列问题-->稳定与不稳定

程序片段(18):Queue.h+Queue.c+Main.c

内容概要:02.链表反向队列

///Queue.h
#pragma once

#define DT int

typedef struct node
{
    DT data;
    struct node * pNext;
}Node;

void initQueue(Node ** ppQueue);

void enQueue(Node ** ppQueue, DT data);

void showQueue(Node * pQueue);

DT queueGetHead(Node * pQueue);

void deQueue(Node ** ppQueue);

///Queue.c
#include "Queue.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

void initQueue(Node ** ppQueue)
{
    if (NULL == ppQueue)
        abort();
    *ppQueue = NULL;
}

void enQueue(Node ** ppQueue, DT data)
{
    if (NULL == ppQueue)//无队列
        abort();
    Node * pNew = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    pNew->data = data;
    pNew->pNext = NULL;
    if (NULL == *ppQueue)//空队列
    {
        *ppQueue = pNew;
        return;
    }
    pNew->pNext = *ppQueue;
    *ppQueue = pNew;
}

void showQueue(Node * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        return;
    for (Node * pTmp = pQueue; NULL != pTmp; pTmp = pTmp->pNext)
    {
        printf("%3d", pTmp->data);
    }
    printf("\n");
}

DT queueGetHead(Node * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    Node * pTmp = pQueue;
    while (NULL != pTmp->pNext)
    {
        pTmp = pTmp->pNext;
    }
    return pTmp->data;
}

void deQueue(Node ** ppQueue)
{
    if (NULL == ppQueue)
        abort();
    if (NULL == *ppQueue)
        return;
    if (NULL == (*ppQueue)->pNext)
    {
        free(*ppQueue);
        *ppQueue = NULL;
        return;
    }
    Node * pTmp = *ppQueue;
    while (NULL != pTmp->pNext->pNext)
    {
        pTmp = pTmp->pNext;
    }
    free(pTmp->pNext);
    pTmp->pNext = NULL;
}

///Main.c
#include "Queue.h"
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

//01.链表反向队列:
//  全局变量:用作跨线程通信变量
Node * pQueue = NULL;

//02.生产者消费者模式之生产者:
//  1.时时刻刻盯着链表反向队列结构
//  2.区分:畅销产品与非畅销产品
//注:避免过度消耗资源的情况发生
DWORD WINAPI producer(void * p)
{//非畅销产品
    int i = 0;
    while (++i)
    {
        if (NULL == pQueue)
        {
            enQueue(&pQueue, i);
            printf("生产者生产了产品%3d! \n", i);
        }
        Sleep(1000);
    }
    return 0;
}

DWORD WINAPI consumer(void * p)
{
    int i = 0;
    while (++i)
    {
        MessageBoxA(0, "wait", "consumer", 0);
        printf("消费者消费了%3d! \n", queueGetHead(pQueue));
        deQueue(&pQueue);
    }
    return 0;
}

int main01(void)
{
    HANDLE threadArr[2] = { 0 };
    threadArr[0] = CreateThread(NULL, 0, producer, NULL, 0, NULL);
    threadArr[1] = CreateThread(NULL, 0, consumer, NULL, 0, NULL);
    WaitForMultipleObjects(2, threadArr, TRUE, INFINITE);

    system("pause");
}

//01.生产者与消费者(设计模式):
//  1.链表反向队列:作为流水线
//      数组(正向&反向)队列&数组(正向&反向)环形队列&链表(正向&反向)队列
//  2.线程结构:生产者&消费者
//  3.流程原理:
//      (1).当流水线为空的时候,生产者生产
//      (2).生产者:非畅销&畅销(视具体情况而定)
//      (3).消费者:手动控制,可以获取任意个数
//          设计模式:看不明白的主要原因是因为多线程
//          单线程没有意义,多线程才有意义
//02.生产者&消费者:
//  1.生产"紧缺"产品&生产"非紧缺"产品
//  2.生产者&消费者所做事情:
//      (1),生产者时时刻刻检测数据结构是否已经填充满了
//          没有满需要插入数据-->链式队列:锁定数目就行了(防止无限仓库产生)
//          理论上都不推荐使用链式队列:因为过渡消耗资源
//          -->链式栈不存在满的情况:可以进行无限拓展
//      (2).用于软件开发的两种情况:
//          1).生产&消费分开做
//          2).工厂模式更加复杂(不同类型的生产者与消费者模式)
//03.理解生产者与消费者
//  1.生产者需要保证至少有一个
//  2.消费者的消费情况是随机消费的
//  3.消费者需要配合生产着
//      一个入队,一个出队[消费者的消费是个不确定的数据]
//  4.线程通信中间使用最多的是什么?
//          事件&互斥量&信号量

程序片段(19):Queue.h+Queue.c+01.Event通信(生产者消费者).cpp+02.Semaphore通信(生产者消费者).c

内容概要:03.生产者与消费者模式

///Queue.h
#pragma once

#define DT int

typedef struct node
{
    DT data;
    struct node * pNext;
}Node;

void initQueue(Node ** ppQueue);

void enQueue(Node ** ppQueue, DT data);

void showQueue(Node * pQueue);

DT queueGetHead(Node * pQueue);

void deQueue(Node ** ppQueue);

///Queue.c
#include "Queue.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

void initQueue(Node ** ppQueue)
{
    if (NULL == ppQueue)
        abort();
    *ppQueue = NULL;
}

void enQueue(Node ** ppQueue, DT data)
{
    if (NULL == ppQueue)//无队列
        abort();
    Node * pNew = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    pNew->data = data;
    pNew->pNext = NULL;
    if (NULL == *ppQueue)//空队列
    {
        *ppQueue = pNew;
        return;
    }
    pNew->pNext = *ppQueue;
    *ppQueue = pNew;
}

void showQueue(Node * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        return;
    for (Node * pTmp = pQueue; NULL != pTmp; pTmp = pTmp->pNext)
    {
        printf("%3d", pTmp->data);
    }
    printf("\n");
}

DT queueGetHead(Node * pQueue)
{
    if (NULL == pQueue)
        abort();
    Node * pTmp = pQueue;
    while (NULL != pTmp->pNext)
    {
        pTmp = pTmp->pNext;
    }
    return pTmp->data;
}

void deQueue(Node ** ppQueue)
{
    if (NULL == ppQueue)
        abort();
    if (NULL == *ppQueue)
        return;
    if (NULL == (*ppQueue)->pNext)
    {
        free(*ppQueue);
        *ppQueue = NULL;
        return;
    }
    Node * pTmp = *ppQueue;
    while (NULL != pTmp->pNext->pNext)
    {
        pTmp = pTmp->pNext;
    }
    free(pTmp->pNext);
    pTmp->pNext = NULL;
}

///01.Event通信(生产者消费者).cpp
#include "Queue.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

Node * pQueue = NULL;

DWORD WINAPI producer(void * p)
{
    enQueue(&pQueue, 1);
    int i = 1;
    while (++i)
    {
        HANDLE event1 = OpenEvent(EVENT_ALL_ACCESS, TRUE, L"consumer");
        WaitForSingleObject(event1, INFINITE);
        printf("生产者生产了%3d! \n", i);
        enQueue(&pQueue, i);
    }
    return 0;
}

DWORD WINAPI consumer(void * p)
{
    int i = 0;
    while (++i)
    {
        MessageBoxA(0, "wait", "wait", 0);
        printf("消费者消费了%3d! \n", queueGetHead(pQueue));
        deQueue(&pQueue);
        HANDLE event1 = OpenEvent(EVENT_ALL_ACCESS, TRUE, L"consumer");
        SetEvent(event1);
    }
    return 0;
}

int main01(void)
{
    HANDLE event1 = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, L"consumer");

    HANDLE threadArr[2] = { 0 };
    threadArr[0] = CreateThread(NULL, 0, producer, NULL, 0, NULL);
    threadArr[1] = CreateThread(NULL, 0, consumer, NULL, 0, NULL);
    WaitForMultipleObjects(2, threadArr, TRUE, INFINITE);

    CloseHandle(event1);
    system("pause");
    return 1;
}

//01.消费完成之后设置事件的触发
//02.每秒钟进行检测,浪费资源
//03.事件的关键步骤:
//  CloseHandle(event);
//04.在一个线程里面不需要死循环:
//  因为它在这儿i不断的进行自增,增加的次数不确定
//05.事件通信&信号量通信

///02.Semaphore通信(生产者消费者).c
#include "Queue.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <Windows.h>

Node * pQueue = NULL;

DWORD WINAPI producer(void * p)
{
    HANDLE sema = OpenSemaphoreA(SEMAPHORE_ALL_ACCESS, TRUE, "consumer");
    enQueue(&pQueue, 1);
    int i = 1;
    while (++i)
    {
        WaitForSingleObject(sema, INFINITE);
        printf("生产者生产了%3d! \n", i);
        enQueue(&pQueue, i);
    }
    return 0;
}

DWORD WINAPI consumer(void * p)
{
    HANDLE sema = OpenSemaphoreA(SEMAPHORE_ALL_ACCESS, TRUE, "consumer");
    int i = 0;
    while (++i)
    {
        MessageBoxA(0, "wait", "consumer", 0);
        printf("消费者消费了%3d! \n", queueGetHead(pQueue));
        deQueue(&pQueue);
        ReleaseSemaphore(sema, 1, NULL);
    }
    return 0;
}

int main02(void)
{
    HANDLE sema = CreateSemaphoreA(NULL, 0, 1, "consumer");

    HANDLE threadArr[2] = { 0 };
    threadArr[0] = CreateThread(NULL, 0, producer, NULL, 0, NULL);
    threadArr[1] = CreateThread(NULL, 0, consumer, NULL, 0, NULL);
    WaitForMultipleObjects(2, threadArr, TRUE, INFINITE);

    CloseHandle(sema);
    system("pause");
}

//01.信号量解决生产者与消费者问题:
//  C++称之为工厂设计模式
//02.事件-->互斥量解决线程通信问题:
//  事件-->信号量问题分析
//03.设计模式结合多线程比较好理解
//  两个变量之间的双方通信规则