进程的创建与使用(win32-API)
一、前言
进程可以被视作操作系统中运行程序的一个实例，是系统资源分配和调度的基本单位。每一个进程都拥有自己独立的地址空间、一组状态信息（如打开的文件、内存映射等），以及一个或多个线程来执行代码。进程之间的隔离性确保了它们不会相互干扰，而这种隔离性也是多任务操作系统能够同时运行多个应用程序而不发生冲突的关键。
在程序设计中，进程提供了并发执行的基础，允许多个程序或程序的不同部分同时运行，从而提高了系统的效率和响应速度。其次，进程之间的通信（IPC）机制，如管道、消息队列、共享内存等，使得不同进程间的数据交换成为可能，这对于构建复杂的应用系统至关重要。进程为错误处理和资源管理提供了边界，例如，一个进程崩溃通常不会影响到其他进程的正常运行。
在Windows环境下，C语言可以通过调用Win32 API来创建和管理进程。 CreateProcess函数是最常用的方法。这个函数允许启动一个新的进程，并且可以控制其继承属性、优先级、环境变量等参数。
以下是一个简单的示例，展示如何使用CreateProcess函数来创建一个新进程：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
int main() {
STARTUPINFO si;
PROCESS_INFORMATION pi;
ZeroMemory(&si, sizeof(si));
si.cb = sizeof(si);
ZeroMemory(&pi, sizeof(pi));
// 尝试创建一个新进程
if (!CreateProcess(NULL, // 没有启动应用程序的路径，使用命令行
"notepad.exe", // 要启动的应用程序名
NULL, // 进程的安全属性
NULL, // 线程的安全属性
FALSE, // 不继承句柄
0, // 创建标志
NULL, // 使用父进程的环境块
NULL, // 使用父进程的当前目录
&si, // STARTUPINFO结构
&pi) ) // PROCESS_INFORMATION结构
{
printf( "CreateProcess failed (%d).\n", GetLastError() );
return 0;
}
// 等待子进程退出
WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE);
// 关闭进程和主程序句柄
CloseHandle(pi.hProcess);
CloseHandle(pi.hThread);
return 0;
}
在这个示例中，CreateProcess函数接收多个参数来指定新进程的特性，包括要启动的可执行文件名、安全属性、环境变量等。成功创建后，PROCESS_INFORMATION结构体将包含新进程和主线程的句柄，这些句柄可以用于进一步的进程管理操作，如等待进程结束、读取进程输出或向进程发送信号等。通过这种方式，C语言程序员可以在Windows平台上灵活地控制和管理进程，以实现复杂的系统级功能。
二、实操案例
2.1 CreateProcess函数详解
CreateProcess函数是Windows API中的一个重要成员，用于创建新的进程。允许启动一个可执行程序，并且可以控制新进程的属性，如环境、优先级、继承的句柄等。
以下是CreateProcess函数的原型和各个参数的详细说明：
BOOL CreateProcess(
LPCTSTR lpApplicationName, // 可执行文件名称
LPTSTR lpCommandLine, // 命令行参数
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes,// 进程安全属性
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // 线程安全属性
BOOL bInheritHandles, // 是否继承句柄
DWORD dwCreationFlags, // 创建标志
LPVOID lpEnvironment, // 环境块
LPCTSTR lpCurrentDirectory, // 当前工作目录
LPSTARTUPINFO lpStartupInfo, // 启动信息
LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation// 进程信息
);
- lpApplicationName: LPCTSTR类型，指向一个包含可执行文件全路径名的字符串。如果此参数为NULL，则lpCommandLine必须包含完整的可执行文件名和路径。
- lpCommandLine: LPTSTR类型，指向一个包含命令行字符串的缓冲区。该字符串包含可执行文件名和所有命令行参数。如果lpApplicationName不为NULL，则lpCommandLine应仅包含参数列表。
- lpProcessAttributes: LPSECURITY_ATTRIBUTES类型，指向一个描述新进程安全属性的结构体。如果不需要特殊的安全属性，则可以传递NULL。
- lpThreadAttributes: LPSECURITY_ATTRIBUTES类型，类似于lpProcessAttributes，但针对的是新进程的第一个线程。通常情况下，你也可以传递NULL。
- bInheritHandles: BOOL类型，指示新进程是否继承父进程的句柄。如果设为TRUE，那么父进程中所有可继承的句柄都会被继承；否则，新进程将不继承任何句柄。
- dwCreationFlags: DWORD类型，是一个位掩码，用于指定创建进程的选项。常见的标志包括：
- CREATE_NEW_CONSOLE: 如果创建的进程是一个控制台应用程序，那么即使它的父进程不是控制台应用程序，也会给它分配一个新的控制台窗口。
- CREATE_SUSPENDED: 创建进程但不立即开始执行。
- CREATE_NO_WINDOW: 如果创建的是控制台应用程序，则不显示其窗口。
- DETACHED_PROCESS: 创建一个与父进程完全分离的进程。
- lpEnvironment: LPVOID类型，指向一个环境块。这是由CreateEnvironmentBlock函数创建的环境变量集合。如果不需要修改环境变量，则可以传递NULL。
- lpCurrentDirectory: LPCTSTR类型，指向一个包含初始工作目录的字符串。如果未指定，则使用父进程的当前目录。
- lpStartupInfo: LPSTARTUPINFO类型，指向一个STARTUPINFO结构体，它包含了有关如何创建新进程的信息，如控制台窗口大小、位置、标题等。
- lpProcessInformation: LPPROCESS_INFORMATION类型，指向一个PROCESS_INFORMATION结构体，此结构体将在成功创建进程后填充，包含新进程的句柄和其他信息。
CreateProcess函数返回TRUE表示成功，如果失败，则返回FALSE，可以通过调用GetLastError函数来获取具体的错误代码。
在使用CreateProcess时，通常需要初始化STARTUPINFO和PROCESS_INFORMATION结构体，确保它们的cb成员被正确设置为结构体的大小，以便CreateProcess函数知道结构体的确切大小。
2.2 调用ffmpeg转换视频
开发环境：在Windows下安装一个VS即可。我当前采用的版本是VS2020。
下面是一个具体的示例代码，演示了如何使用CreateProcess函数来启动FFmpeg并进行视频转换。在这个例子中，把一个MP4格式的视频转换成AVI格式。
前提是，要确保你的系统中已经安装了FFmpeg，并且其可执行文件路径已经被添加到了系统PATH环境变量中。这样，在调用CreateProcess时，你可以直接使用ffmpeg作为可执行文件名，而无需提供完整路径。
下面是C语言的示例代码：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
int main() {
STARTUPINFO si;
PROCESS_INFORMATION pi;
char commandLine[1024];
// 设置命令行参数，这里我们假定源文件名为"input.mp4"，目标文件名为"output.avi"
sprintf(commandLine, "ffmpeg -i input.mp4 output.avi");
ZeroMemory(&si, sizeof(si));
si.cb = sizeof(si);
ZeroMemory(&pi, sizeof(pi));
// 创建一个新进程，注意这里的NULL代表使用默认的环境变量
if (!CreateProcess(NULL,
commandLine,
NULL,
NULL,
FALSE,
0,
NULL,
NULL,
&si,
&pi))
{
printf("CreateProcess failed with error code: %d\n", GetLastError());
return 1;
}
// 等待子进程结束
WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE);
// 关闭句柄
CloseHandle(pi.hProcess);
CloseHandle(pi.hThread);
return 0;
}
这段代码中，使用sprintf函数来构造FFmpeg的命令行参数。这里，假设输入文件名为input.mp4，输出文件名为output.avi。CreateProcess函数被用来启动FFmpeg进程，并传入上述构造的命令行字符串。WaitForSingleObject函数则确保程序会等到FFmpeg完成视频转换后再继续执行。
2.3 同时启动多个进程
开发环境：在Windows下安装一个VS即可。我当前采用的版本是VS2020。
要在C语言中同时运行三个FFmpeg进程以转换三个不同的视频文件，可以创建三个进程并将它们分别放入一个数组中。 使用WaitForMultipleObjects函数来等待所有进程完成。
下面是一个示例代码，展示了如何实现这一功能：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#define NUM_PROCESSES 3
void create_ffmpeg_process(const char *inputFile, const char *outputFile, PROCESS_INFORMATION *pi)
{
STARTUPINFO si;
char commandLine[1024];
// 构造FFmpeg命令行
sprintf(commandLine, "ffmpeg -i \"%s\" \"%s\"", inputFile, outputFile);
ZeroMemory(&si, sizeof(si));
si.cb = sizeof(si);
ZeroMemory(pi, sizeof(*pi));
// 创建进程
if (!CreateProcess(NULL,
commandLine,
NULL,
NULL,
FALSE,
0,
NULL,
NULL,
&si,
pi))
{
printf("CreateProcess failed for %s -> %s with error code: %d\n", inputFile, outputFile, GetLastError());
}
}
int main()
{
PROCESS_INFORMATION pi[NUM_PROCESSES];
HANDLE hEvents[NUM_PROCESSES];
DWORD waitResult;
// 创建三个FFmpeg进程
create_ffmpeg_process("video1.mp4", "video1_converted.avi", &pi[0]);
create_ffmpeg_process("video2.mp4", "video2_converted.avi", &pi[1]);
create_ffmpeg_process("video3.mp4", "video3_converted.avi", &pi[2]);
// 准备事件句柄数组
for (int i = 0; i < NUM_PROCESSES; i++)
{
hEvents[i] = pi[i].hProcess;
}
// 等待所有进程完成
waitResult = WaitForMultipleObjects(NUM_PROCESSES, hEvents, TRUE, INFINITE);
if (waitResult == WAIT_FAILED)
{
printf("WaitForMultipleObjects failed with error code: %d\n", GetLastError());
return 1;
}
// 关闭所有句柄
for (int i = 0; i < NUM_PROCESSES; i++)
{
CloseHandle(pi[i].hProcess);
CloseHandle(pi[i].hThread);
}
return 0;
}
在这段代码中，定义了一个create_ffmpeg_process函数，接受输入文件名、输出文件名和一个PROCESS_INFORMATION结构体作为参数，用于创建单个FFmpeg进程。在main函数中，为每个视频文件调用这个函数，创建三个进程，并将每个进程的句柄存放在一个数组中。
使用WaitForMultipleObjects函数来等待所有三个进程完成。这个函数会阻塞，直到所有指定的事件（在这里是进程句柄）都被满足，即所有进程都已退出。最后，遍历进程信息数组，关闭所有的进程和线程句柄。
湘公网安备 43102202000103号