C++进程创建与管理（从零开始掌握多进程编程）

什么是进程？

进程是正在运行的程序实例。每个进程拥有独立的内存空间、文件描述符、环境变量等资源。操作系统通过调度多个进程实现多任务处理。

C++ 中的进程创建方式

由于 C++ 标准库本身不提供跨平台的进程创建接口，因此我们需要依赖操作系统的 API。下面分别介绍在 Linux 和 Windows 系统下的实现方法。

1. Linux 下使用 fork() 创建子进程

在类 Unix 系统（如 Linux）中，fork() 是创建新进程的核心系统调用。它会复制当前进程，生成一个几乎完全相同的子进程。

#include <iostream>#include <unistd.h>  // for fork()#include <sys/wait.h> // for wait()int main() {    pid_t pid = fork();    if (pid < 0) {        // fork 失败        std::cerr << "Fork failed!" << std::endl;        return 1;    } else if (pid == 0) {        // 子进程        std::cout << "Child process: PID = " << getpid() << std::endl;        sleep(2); // 模拟工作        std::cout << "Child finished." << std::endl;    } else {        // 父进程        std::cout << "Parent process: Child PID = " << pid << std::endl;        wait(nullptr); // 等待子进程结束        std::cout << "Parent continues after child." << std::endl;    }    return 0;}

这段代码展示了基本的 C++多进程编程流程：父进程调用 fork() 后分裂为两个进程。子进程执行自己的逻辑，父进程则等待子进程完成。

2. Windows 下使用 CreateProcess

在 Windows 系统中，我们使用 Win32 API 中的 CreateProcess 函数来启动新进程。这比 fork() 更复杂，但功能更强大。

#include <iostream>#include <windows.h>int main() {    STARTUPINFO si;    PROCESS_INFORMATION pi;    ZeroMemory(&si, sizeof(si));    si.cb = sizeof(si);    ZeroMemory(&pi, sizeof(pi));    // 启动记事本作为示例    const char* cmd = "notepad.exe";    if (!CreateProcessA(        NULL,           // 应用程序名称        (LPSTR)cmd,     // 命令行        NULL,           // 进程安全属性        NULL,           // 线程安全属性        FALSE,          // 是否继承句柄        0,              // 创建标志        NULL,           // 使用父进程环境变量        NULL,           // 使用父进程当前目录        &si,            // STARTUPINFO        &pi             // PROCESS_INFORMATION    )) {        std::cerr << "CreateProcess failed!" << std::endl;        return 1;    }    std::cout << "Process created with PID: " << pi.dwProcessId << std::endl;    // 等待进程结束    WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE);    // 关闭句柄    CloseHandle(pi.hProcess);    CloseHandle(pi.hThread);    std::cout << "Child process finished." << std::endl;    return 0;}

这个例子演示了如何在 Windows C++进程管理中启动一个外部程序（如 notepad.exe），并等待其结束。注意：实际项目中应根据需要调整参数。

关键概念解析

• PID（进程 ID）：每个进程的唯一标识符。
• 父进程与子进程：创建新进程的进程称为父进程，被创建的称为子进程。
• 僵尸进程：子进程结束后，若父进程未调用 wait() 回收资源，会留下僵尸进程（Linux）。
• 进程间通信（IPC）：多个进程可通过管道、共享内存等方式交换数据。

最佳实践建议

- 在 Linux 中，始终在父进程中调用 wait() 或 waitpid() 避免僵尸进程。
- 在 Windows 中，记得关闭 hProcess 和 hThread 句柄以防止资源泄漏。
- 跨平台项目可考虑使用 Boost.Process 或 Qt 的 QProcess 封装层。

总结

通过本教程，你已经掌握了 C++进程创建 的核心方法，包括 Linux 下的 fork() 和 Windows 下的 CreateProcess。无论你是开发服务器程序、并行计算工具，还是系统级应用，这些知识都是构建高效多进程架构的基础。继续练习，尝试结合 Linux C++ fork 与管道实现进程间通信，你的 C++ 编程能力将更上一层楼！