Linux下多进程编程：Fork系统调用实现

1. 简介

多进程编程是指在Linux下同时运行多个进程的编程方式。在Linux系统中，可以使用Fork系统调用来创建新的进程。本文将详细介绍Linux下多进程编程中使用Fork系统调用实现的方法。

2. Fork系统调用

2.1 Fork的概念

Fork系统调用可以创建一个与当前进程一样的新进程，该新进程称为子进程。子进程与父进程共享代码段、全局变量和打开的文件，但是拥有自己独立的堆、栈和文件描述符等。

使用Fork系统调用时，会返回两次：在父进程中返回子进程的PID，在子进程中返回0。这样可以根据返回值来区分父子进程的执行路径。

2.2 Fork系统调用的使用方法

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid < 0){
        printf("Fork failed.\n");
        return 1;
    }
    else if (pid == 0){
        printf("This is child process.\n");
    }
    else{
        printf("This is parent process.\n");
    }
    return 0;
}

上述代码中，首先包含了必要的头文件，然后调用fork()函数创建新的进程。根据返回值可以判断是父进程还是子进程，然后分别输出不同的提示信息。

3. 多进程编程实例

3.1 父子进程之间的通信

父子进程之间的通信可以通过管道（pipe）来实现。管道是一种特殊的文件，可以用来将一个进程的输出与另一个进程的输入连接起来。

#include <stdio.h>

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    int fd[2];
    pid_t pid;
    if (pipe(fd) == -1){
        printf("Pipe failed.\n");
        return 1;
    }
    pid = fork();
    if (pid < 0){
        printf("Fork failed.\n");
        return 1;
    }
    if (pid == 0){
        close(fd[0]);  // 关闭读端
        char *message = "Hello from child process!";
        write(fd[1], message, strlen(message) + 1);
        close(fd[1]);  // 关闭写端
    }
    else{
        close(fd[1]);  // 关闭写端
        char message[100];
        read(fd[0], message, sizeof(message));
        printf("Message from child process: %s\n", message);
        close(fd[0]);  // 关闭读端
    }
    return 0;
}

上述代码中，首先定义了一个整型数组fd，用来存放管道的文件描述符。然后调用pipe()函数创建管道，如果返回-1表示创建失败。

接下来使用fork()函数创建新的进程，通过判断返回值来区分是父进程还是子进程。在子进程中，关闭了读端，并向写端写入了一条消息；在父进程中，关闭了写端，并从读端读取子进程发送的消息。

4. 总结

本文介绍了在Linux下使用Fork系统调用实现多进程编程的方法。通过Fork系统调用，可以创建一个与当前进程一样的新进程，并且通过判断返回值可以区分是父进程还是子进程。

同时，本文还介绍了父子进程之间的通信方式，其中使用了管道来实现进程间的数据传输。

通过这些实例，读者可以更加深入地了解Linux下的多进程编程，并且可以根据实际需求进行功能扩展和开发。