Linux C++开发中多进程如何管理

在 Linux C++ 开发中，多进程管理主要涉及到以下几个方面：

1. 进程创建与终止

   使用 fork() 和 exec() 系统调用可以创建新的进程。fork() 会创建一个与父进程相同的子进程，而 exec() 则用于在当前进程中执行新的程序。进程终止时，可以使用 exit() 系统调用。

   示例代码：

   #include <iostream>
   #include <unistd.h>
   #include <sys/wait.h>
   
   int main() {
       pid_t pid = fork();
   
       if (pid == 0) { // 子进程
           execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
           exit(0);
       } else if (pid > 0) { // 父进程
           int status;
           waitpid(pid, &status, 0); // 等待子进程结束
           std::cout << "子进程已结束，状态码：" << WEXITSTATUS(status) << std::endl;
       } else {
           std::cerr << "进程创建失败" << std::endl;
           return 1;
       }
   
       return 0;
   }
   

2. 进程间通信

   进程间通信（IPC）是指在不同进程之间传递数据和信息的技术。常见的 IPC 方法有管道（pipe）、命名管道（named pipe, FIFO）、信号（signal）、消息队列（message queue）、共享内存（shared memory）和信号量（semaphore）等。

   示例代码（使用命名管道）：

   #include <iostream>
   #include <fcntl.h>
   #include <sys/stat.h>
   #include <unistd.h>
   
   int main() {
       int pipefds[2];
       if (pipe(pipefds) == -1) {
           std::cerr << "管道创建失败" << std::endl;
           return 1;
       }
   
       pid_t pid = fork();
   
       if (pid == 0) { // 子进程
           close(pipefds[1]); // 关闭写端
           char buffer[1024];
           read(pipefds[0], buffer, sizeof(buffer));
           std::cout << "子进程接收到的数据：" << buffer << std::endl;
           close(pipefds[0]); // 关闭读端
           exit(0);
       } else if (pid > 0) { // 父进程
           close(pipefds[0]); // 关闭读端
           write(pipefds[1], "Hello, child process!", strlen("Hello, child process!"));
           close(pipefds[1]); // 关闭写端
           int status;
           waitpid(pid, &status, 0); // 等待子进程结束
           std::cout << "子进程已结束，状态码：" << WEXITSTATUS(status) << std::endl;
       } else {
           std::cerr << "进程创建失败" << std::endl;
           return 1;
       }
   
       return 0;
   }
   

3. 进程同步

   进程同步是指协调多个进程的执行顺序，以避免竞争条件和死锁等问题。常见的进程同步方法有互斥锁（mutex）、条件变量（condition variable）、信号量（semaphore）和文件锁（file lock）等。

   示例代码（使用互斥锁）：

   #include <iostream>
   #include <pthread.h>
   
   std::mutex mtx;
   
   void* print_hello(void* arg) {
       mtx.lock();
       std::cout << "Hello from thread " << pthread_self() << std::endl;
       mtx.unlock();
       return NULL;
   }
   
   int main() {
       pthread_t threads[5];
       for (int i = 0; i < 5; ++i) {
           pthread_create(&threads[i], NULL, print_hello, NULL);
       }
   
       for (int i = 0; i < 5; ++i) {
           pthread_join(threads[i], NULL);
       }
   
       return 0;
   }
   

4. 多线程管理

   在 C++ 中，可以使用 C++11 标准库中的线程（thread）类来创建和管理多线程。线程类提供了丰富的同步机制，如互斥锁、条件变量等。

   示例代码：

   #include <iostream>
   #include <thread>
   
   void print_hello(int id) {
       std::cout << "Hello from thread " << id << std::endl;
   }
   
   int main() {
       const int num_threads = 5;
       std::thread threads[num_threads];
   
       for (int i = 0; i < num_threads; ++i) {
           threads[i] = std::thread(print_hello, i);
       }
   
       for (int i = 0; i < num_threads; ++i) {
           threads[i].join();
       }
   
       return 0;
   }
   

总之，在 Linux C++ 开发中，多进程管理涉及到进程创建与终止、进程间通信、进程同步和多线程管理等方面。在实际开发中，需要根据具体需求选择合适的 IPC 方法和同步机制，以确保程序的稳定性和性能。