面试题：C语言中如何在Linux环境下实现简单的非阻塞I/O并设置超时

基本步骤
- 设置文件描述符为非阻塞模式：通过fcntl函数修改文件描述符的标志。
- 使用select或epoll等多路复用机制：select相对简单，epoll在处理大量文件描述符时性能更优。
- 设置超时时间：使用struct timeval结构体来定义超时时间。
- 执行I/O操作：在多路复用机制返回有数据可读时，进行读取操作。
关键函数
- fcntl函数：用于设置文件描述符为非阻塞模式。例如：

int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

- **`select`函数**：多路复用函数，用于监听文件描述符集合的状态变化。

#include <sys/select.h>
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

nfds是需要检查的文件描述符总数（通常为最大文件描述符值加1）。readfds、writefds和exceptfds分别是读、写和异常事件的文件描述符集合。timeout为超时时间，如果设置为NULL则一直阻塞直到有事件发生。struct timeval结构体定义如下：

struct timeval {
    long    tv_sec;         /* seconds */
    long    tv_usec;        /* microseconds */
};

例如设置5秒超时：

struct timeval timeout;
timeout.tv_sec = 5;
timeout.tv_usec = 0;

- **`epoll`相关函数（以`epoll`为例简述）**：
    - **`epoll_create`函数**：创建一个`epoll`实例。

#include <sys/epoll.h>
int epoll_create(int size);

size参数已被忽略，但必须大于0。 - epoll_ctl函数：控制epoll实例中所监控的文件描述符。

int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);

epfd是epoll_create返回的epoll实例文件描述符，op表示操作类型（如EPOLL_CTL_ADD、EPOLL_CTL_MOD、EPOLL_CTL_DEL），fd是要操作的文件描述符，event指定事件类型和关联数据。 - epoll_wait函数：等待所监控的文件描述符上有事件发生。

int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events, int maxevents, int timeout);

epfd为epoll实例文件描述符，events用于存储发生事件的文件描述符和事件信息，maxevents是events数组的大小，timeout为超时时间（单位毫秒，-1表示一直阻塞，0表示立即返回）。 3. 示例代码（以select为例）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/select.h>
#include <string.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int fd = STDIN_FILENO; // 假设从标准输入读取，实际应用中可能是套接字等文件描述符
    int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
    fcntl(fd, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

    fd_set read_fds;
    FD_ZERO(&read_fds);
    FD_SET(fd, &read_fds);

    struct timeval timeout;
    timeout.tv_sec = 5;
    timeout.tv_usec = 0;

    int activity = select(fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &timeout);
    if (activity < 0) {
        perror("select error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (activity == 0) {
        printf("Timeout occurred\n");
    } else {
        char buffer[BUFFER_SIZE];
        ssize_t bytes_read = read(fd, buffer, sizeof(buffer));
        if (bytes_read < 0) {
            perror("read error");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        buffer[bytes_read] = '\0';
        printf("Read data: %s\n", buffer);
    }

    return 0;
}

此代码先将标准输入设置为非阻塞模式，然后使用select函数设置5秒超时等待输入。如果超时则输出提示信息，如果有数据可读则读取并输出。实际应用中套接字等文件描述符的处理类似，但需根据具体协议进行操作。

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面试题：C语言中如何在Linux环境下实现简单的非阻塞I/O并设置超时

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