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C++怎么在Linux下进行系统编程_C++调用fork, exec, pipe等系统调用

冰火之心

冰火之心

发布时间:2025-11-24 18:08:02

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来源于php中文网

原创

使用fork创建子进程,返回两次,子进程返回0,父进程返回PID;2. 子进程调用exec系列函数加载新程序,需配合fork使用;3. pipe创建单向通信管道,通过文件描述符读写实现父子进程通信;4. 父进程调用wait或waitpid回收子进程,防止僵尸进程。Linux下C++系统编程依赖POSIX系统调用,需包含相应头文件并用g++编译。

c++怎么在linux下进行系统编程_c++调用fork, exec, pipe等系统调用

在Linux下使用C++进行系统编程,本质上是通过调用操作系统提供的系统接口(system calls)来控制进程、管理管道、执行外部程序等。虽然C++标准库提供了部分高级封装(如std::system),但要实现更精细的控制,比如创建进程、进程间通信,就需要直接使用像 forkexec 系列、pipe 这样的系统调用。

1. 使用 fork 创建子进程

fork() 是创建新进程的基础系统调用。它会复制当前进程,生成一个几乎完全相同的子进程。调用一次,返回两次:在父进程中返回子进程的PID,在子进程中返回0。

示例代码:

#include
#include iostream>
using namespace std;

int main() {
pid_t pid = fork();

if (pid == -1) {
perror("fork failed");
return 1;
} else if (pid == 0) {
cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "这是子进程,PID: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn getpid() zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl;
} else {
cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "这是父进程,子进程PID: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn pid zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl;
}
return 0;

}

2. 使用 exec 执行新程序

exec 系列函数用于在当前进程上下文中加载并运行另一个程序,常见的有 execlexecvexecleexecve 等。一旦成功调用,原程序代码会被替换,不再返回。

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通常与 fork 配合使用:父进程 fork 出子进程,子进程调用 exec 去运行新程序。

示例:子进程执行 ls -l

#include
#include stream>
using namespace std;

int main() {
pid_t pid = fork();

if (pid == 0) {
// 子进程执行 ls -l
execl("/bin/ls", "ls", "-l", nullptr);
// 如果 exec 成功,下面这行不会执行
perror("execl failed");
exit(1);
} else if (pid > 0) {
wait(nullptr); // 等待子进程结束
cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "子进程已完成" zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl;
} else {
perror("fork");
}
return 0;

}

注意: 调用 execl 时参数必须以 nullptr 结尾。路径建议使用绝对路径避免找不到程序。

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3. 使用 pipe 实现父子进程通信

pipe() 系统调用可以创建一个单向数据通道,常用于父子进程之间通信。它生成两个文件描述符:fd[0] 用于读,fd[1] 用于写。

典型流程:

  • 父进程调用 pipe 创建管道
  • 调用 fork 创建子进程
  • 父进程关闭读端,子进程关闭写端(或反之,根据方向)
  • 通过 writeread 进行通信

示例:子进程向父进程发送消息

#include
#include
#include
using namespace std;

int main() {
int fd[2];
if (pipe(fd) == -1) {
perror("pipe failed");
return 1;
}

pid_t pid = fork();

if (pid == 0) {
// 子进程:写入数据
close(fd[0]); // 关闭读端
const char* msg = "Hello from child";
write(fd[1], msg, strlen(msg));
close(fd[1]);
} else {
// 父进程:读取数据
close(fd[1]); // 关闭写端
char buffer[64];
int n = read(fd[0], buffer, sizeof(buffer)-1);
if (n > 0) {
buffer[n] = '\0';
cout zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn "收到消息: " zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn buffer zuojiankuohaophpcnzuojiankuohaophpcn endl;
}
close(fd[0]);
wait(nullptr);
}
return 0;

}

4. 等待子进程结束:wait 和 waitpid

父进程通常需要等待子进程结束,以避免产生僵尸进程(zombie process)。可以使用 wait(nullptr) 或更灵活的 waitpid(pid, &status, options)

获取退出状态:

int status;
wait(&status);
if (WIFEXITED(status)) {
cout }

关键点: 每个 fork 出的子进程都应被 wait 回收,否则会变成僵尸进程。

基本上就这些。C++本身不提供替代这些系统调用的高级接口,因此在Linux系统编程中,直接使用POSIX API是标准做法。只要包含对应的头文件(如),就能在C++程序中自由调用它们。编译时不需要特殊选项,普通 g++ 即可。

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