O_NONBLOCK 是否被设置为文件描述符或基础文件的属性？

Question

根据我在 The Open Group 网站上阅读的 fcntl、open、read 和 write，我的印象是 O_NONBLOCK 是否设置在文件描述符上，因此非阻塞 I/O 是否与描述符一起使用，应该是该文件描述符的属性，而不是底层文件的属性。作为文件描述符的一个属性意味着，例如，如果我复制一个文件描述符或打开另一个描述符到同一个文件，那么我可以将阻塞 I/O 与另一个一起使用，而将非阻塞 I/O 与另一个一起使用。

但是，在使用 FIFO 进行实验时，似乎不可能同时将阻塞 I/O 描述符和非阻塞 I/O 描述符添加到 FIFO（因此是否设置了 O_NONBLOCK 是底层文件[FIFO]）：

#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    int fds[2];
    if (pipe(fds) == -1) {
        fprintf(stderr, "`pipe` failed.\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    int fd0_dup = dup(fds[0]);
    if (fd0_dup <= STDERR_FILENO) {
        fprintf(stderr, "Failed to duplicate the read end\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    if (fds[0] == fd0_dup) {
        fprintf(stderr, "`fds[0]` should not equal `fd0_dup`.\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    if ((fcntl(fds[0], F_GETFL) & O_NONBLOCK)) {
        fprintf(stderr, "`fds[0]` should not have `O_NONBLOCK` set.\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    if (fcntl(fd0_dup, F_SETFL, fcntl(fd0_dup, F_GETFL) | O_NONBLOCK) == -1) {
        fprintf(stderr, "Failed to set `O_NONBLOCK` on `fd0_dup`\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    if ((fcntl(fds[0], F_GETFL) & O_NONBLOCK)) {
        fprintf(stderr, "`fds[0]` should still have `O_NONBLOCK` unset.\n");
        return EXIT_FAILURE; // RETURNS HERE
    }

    char buf[1];
    if (read(fd0_dup, buf, 1) != -1) {
        fprintf(stderr, "Expected `read` on `fd0_dup` to fail immediately\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    else if (errno != EAGAIN) {
        fprintf(stderr, "Expected `errno` to be `EAGAIN`\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

这让我想：是否有可能对同一个文件有一个非阻塞 I/O 描述符和阻塞 I/O 描述符，如果是，它是否取决于文件的类型（常规文件、FIFO、块特殊文件、字符特殊文件、套接字等）？

Answer 1

O_NONBLOCK 是打开文件描述的属性，不是文件描述符的属性，也不是底层文件的属性。

是的，您可以为同一个文件打开不同的文件描述符，其中一个是阻塞的，另一个是非阻塞的。

您需要区分 FIFO（使用 mkfifo() 创建）和管道（使用 pipe() 创建）。

请注意，阻塞状态是“打开文件描述”的一个属性，但在最简单的情况下，文件描述符和打开文件描述之间存在一对一的映射关系。 open() 函数调用创建一个新的打开文件描述和一个引用打开文件描述的新文件描述符。

当您使用dup() 时，您有两个文件描述符共享一个打开文件描述，并且属性属于打开文件描述。 fcntl() 的描述说 F_SETFL 影响与文件描述符关联的打开文件描述。请注意，lseek() 会调整与文件描述符关联的打开文件描述的文件位置 - 因此它会影响从原始文件描述符复制的其他文件描述符。

从代码中删除错误处理以减少它，您有：

int fds[2];
pipe(fds);
int fd0_dup = dup(fds[0]);
fcntl(fd0_dup, F_SETFL, fcntl(fd0_dup, F_GETFL) | O_NONBLOCK);

现在fd0_dup 和fds[0] 都引用相同的打开文件描述（因为dup()），所以fcntl() 操作会影响两个文件描述符。

if ((fcntl(fds[0], F_GETFL) & O_NONBLOCK)) { ... }

因此此处观察到的行为是 POSIX 所要求的。