Linux管道面试必看：特性、通信情景、SIGPIPE处理

在Linux系统编程面试中，管道（Pipe）是进程间通信（IPC）的经典话题。无论是应届生还是资深开发者，都需要深入理解Linux管道的特性、常见通信情景以及SIGPIPE信号的处理。本文将以通俗易懂的方式，带你全面掌握这些知识点。

一、管道特性

Linux管道本质上是一个内核缓冲区，以先进先出（FIFO）的方式传输数据。主要特性包括：

• 半双工通信：数据只能单向流动，需要双向通信时必须建立两个管道。
• 数据流：管道传输的是无格式的字节流，不维护消息边界。
• 容量有限：管道缓冲区大小通常为4KB~64KB（可通过fcntl调整），写满后写进程阻塞。
• 生命周期随进程：管道由创建它的进程持有，当所有读写端关闭后自动销毁。

二、管道通信情景

管道通信主要应用于父子进程或兄弟进程之间。常见情景：

1. 父子进程通信

父进程使用pipe()创建管道，然后fork()子进程。由于子进程继承文件描述符，父子进程可以关闭不需要的读写端，形成单向数据流。例如，父进程写入，子进程读取：

int fd[2];pipe(fd);if (fork() == 0) {close(fd[1]);        // 子进程关闭写端read(fd[0], buf, ...);} else {close(fd[0]);        // 父进程关闭读端write(fd[1], data, ...);}

2. 命名管道（FIFO）

对于无亲缘关系的进程，可以使用命名管道（FIFO）进行通信。通过mkfifo()创建管道文件，任意进程均可打开读写。

三、SIGPIPE信号处理

当向一个读端已关闭的管道写入数据时，内核会向写进程发送SIGPIPE信号。该信号的默认行为是终止进程，因此在网络编程或管道通信中必须妥善处理。

产生情景

例如：管道读端关闭后，写进程继续调用write()，第一次write会返回-1并置errno为EPIPE，同时触发SIGPIPE。如果进程没有捕获该信号，将被杀死。

处理方法

有两种常见处理方式：

• 忽略或捕获信号：使用signal(SIGPIPE, SIG_IGN)忽略，或自定义处理函数。忽略后，write将返回-1，EPIPE，程序可据此处理。
• 在write前检查读端：通过select/poll监测读端是否关闭，但更简洁的方法是处理SIGPIPE。

示例代码（忽略SIGPIPE）：

signal(SIGPIPE, SIG_IGN);// 之后write若返回-1且errno==EPIPE，说明读端已关闭

四、面试常见问题

面试官常问：“管道是阻塞的还是非阻塞的？”、“如何实现双向通信？”、“SIGPIPE如何处理？”。掌握以上内容，你就能从容应对。

总结

Linux管道作为最基础的IPC方式，其特性、通信情景和SIGPIPE处理是面试高频考点。希望本文能帮你构建清晰的知识体系，在面试中脱颖而出。

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