面试题：C语言匿名管道缓冲区满时的处理策略

内核机制角度

当匿名管道的缓冲区已满，继续向管道写入数据时：

阻塞I/O情况：如果管道是阻塞I/O模式（默认情况），write调用会阻塞，直到管道的读端从管道中读取数据，腾出足够的空间，write操作才会继续执行并成功返回写入的字节数。
非阻塞I/O情况：如果管道设置为非阻塞I/O模式（通过fcntl函数设置O_NONBLOCK标志），当缓冲区满时，write调用会立即返回 -1，并且将errno设置为EAGAIN或EWOULDBLOCK，表示当前没有足够的空间写入数据。

应用层编程角度处理方法

阻塞I/O处理：在阻塞I/O模式下，应用程序不需要额外的处理逻辑，write调用会自动等待直到有足够空间。但是这种方式可能导致应用程序在管道满时长时间等待，影响程序的响应性。
非阻塞I/O处理：
- 轮询方式：通过循环调用write，每次失败后等待一段时间再尝试，直到写入成功。这种方式简单，但会浪费CPU资源。
- 使用多路复用技术（如select、poll、epoll）：这些函数可以监听管道的可写事件，当管道有空间写入数据时，相应的文件描述符会被标记为可写，应用程序可以在此时调用write进行写入操作。

示例代码

以下是使用非阻塞I/O和select多路复用处理管道写入的示例代码：

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

#define BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    int pipefd[2];
    if (pipe(pipefd) == -1) {
        perror("pipe");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置管道写端为非阻塞
    int flags = fcntl(pipefd[1], F_GETFL, 0);
    fcntl(pipefd[1], F_SETFL, flags | O_NONBLOCK);

    pid_t cpid = fork();
    if (cpid == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (cpid == 0) { // 子进程（读端）
        close(pipefd[1]); // 关闭写端
        char buffer[BUFFER_SIZE];
        ssize_t numRead;
        while ((numRead = read(pipefd[0], buffer, BUFFER_SIZE)) > 0) {
            write(STDOUT_FILENO, buffer, numRead);
        }
        if (numRead == -1) {
            perror("read");
        }
        close(pipefd[0]);
        _exit(EXIT_SUCCESS);
    } else { // 父进程（写端）
        close(pipefd[0]); // 关闭读端
        char *message = "Hello, pipe!\n";
        fd_set write_fds;
        FD_ZERO(&write_fds);
        FD_SET(pipefd[1], &write_fds);

        struct timeval timeout;
        timeout.tv_sec = 5; // 等待5秒
        timeout.tv_usec = 0;

        int select_ret = select(pipefd[1] + 1, NULL, &write_fds, NULL, &timeout);
        if (select_ret == -1) {
            perror("select");
            exit(EXIT_FAILURE);
        } else if (select_ret) {
            ssize_t write_ret = write(pipefd[1], message, strlen(message));
            if (write_ret == -1) {
                perror("write");
            }
        } else {
            printf("Timeout waiting for pipe to be writable\n");
        }
        close(pipefd[1]);
        wait(NULL); // 等待子进程结束
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }
}

此代码中，父进程设置管道写端为非阻塞，并使用select监听管道的可写事件，在管道可写时进行数据写入；子进程从管道读端读取数据并输出到标准输出。这样可以优雅地处理管道缓冲区满的情况，避免数据丢失或程序异常。

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