Linux多进程编程：掌握fork()、execve()系统调用

资源摘要信息:"在Linux环境下进行多进程编程是一项重要的系统编程技能，它涉及到操作系统对进程管理的核心机制。多进程编程允许程序员创建多个执行流，这些执行流可以并发执行，从而提高程序的效率和响应速度。在本资源中，我们将详细探讨如何使用一系列关键的系统调用来实现多进程程序的编写，包括fork()、wait()、pipe()、read()、write()和execve()。 首先，fork()是一个创建新进程的系统调用。当一个进程调用fork()时，它实际上是在请求操作系统为其创建一个新的子进程，这个子进程是父进程的副本。子进程获得父进程数据段、堆和栈的副本，但它们使用不同的物理内存。父子进程之间共享代码段，因为代码段通常是只读的。fork()调用之后，通常会使用if-else结构来区分父进程和子进程，因为fork()会返回两次，一次是在父进程中，返回新创建的子进程的PID，另一次是在子进程中，返回0。 wait()是一个系统调用，用于让当前进程等待一个子进程结束。它主要用于父进程，避免子进程成为僵尸进程。当一个进程调用wait()时，它会阻塞，直到它的任何一个子进程结束。如果父进程没有调用wait()，子进程结束时会变成僵尸进程，占用系统资源。 pipe()创建一个管道，用于在两个进程间进行双向通信。它返回一对文件描述符，一个用于读，另一个用于写。管道是Linux下的一个基本IPC(进程间通信)机制，允许一个进程将数据流传输给另一个进程。需要注意的是，管道是单向的，如果需要双向通信，必须创建两个管道。 read()和write()是用于文件I/O操作的系统调用，也可以用于管道通信。read()从文件描述符指向的文件或设备读取数据，而write()则向文件描述符指向的文件或设备写入数据。 execve()用于运行一个新的程序，替换当前进程的映像。当execve()调用成功时，当前进程的文本段、数据段、堆和栈都会被新程序替换，除了进程ID等进程特定信息。 在编写多进程程序时，可以创建一个程序运行两个进程，或者一个程序控制两个进程，也可以是一个程序产生三个或更多的子进程。这些程序设计需要对进程间通信、进程同步和进程管理有深入理解。 理解Linux系统下进程的调度和并发执行对于编写有效的多进程程序至关重要。进程调度是操作系统内核决定哪个进程获得CPU时间片的过程。在多核或多处理器的系统中，多个进程可以真正地并行执行。进程的并发执行意味着多个进程看上去是在同时运行，尽管它们可能在单核处理器上轮流获得CPU时间片。 父子进程之间存在特定的关系，特别是数据段和代码段。父进程在fork()调用后生成子进程，子进程复制了父进程的代码段和数据段，但它们在内存中是独立的。父子进程之间的通信通常需要借助管道、消息队列、共享内存等IPC机制。 通过上述内容，可以看出Linux多进程编程是系统编程的一个重要组成部分，它不仅涉及到对系统调用的熟练应用，还包括对操作系统原理的深刻理解。掌握这些知识点对于开发高效、健壮的Linux应用程序至关重要。"