1 %% fileio.tex (merge fileunix.tex - filestd.tex)
3 %% Copyright (C) 2000-2018 Simone Piccardi. Permission is granted to
4 %% copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free
5 %% Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the
6 %% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Un preambolo",
7 %% with no Front-Cover Texts, and with no Back-Cover Texts. A copy of the
8 %% license is included in the section entitled "GNU Free Documentation
12 \chapter{La gestione dell'I/O su file}
13 \label{cha:file_IO_interface}
15 Esamineremo in questo capitolo le due interfacce di programmazione che
16 consentono di gestire i dati mantenuti nei file. Cominceremo con quella nativa
17 del sistema, detta dei \textit{file descriptor}, che viene fornita
18 direttamente dalle \textit{system call} e che non prevede funzionalità evolute
19 come la bufferizzazione o funzioni di lettura o scrittura
20 formattata. Esamineremo poi anche l'interfaccia definita dallo standard ANSI
21 C, che viene chiamata dei \textit{file stream} o anche più brevemente degli
22 \textit{stream}. Per entrambe dopo una introduzione alle caratteristiche
23 generali tratteremo le funzioni base per la gestione dell'I/O, lasciando per
24 ultime le caratteristiche più avanzate.
27 \section{L'interfaccia dei \textit{file descriptor}}
28 \label{sec:file_unix_interface}
31 Come visto in sez.~\ref{sec:file_vfs_work} il kernel mette a disposizione
32 tramite il \textit{Virtual File System} una serie di \textit{system call} che
33 consentono di operare sui file in maniera generale. Abbiamo trattato quelle
34 relative alla gestione delle proprietà dei file nel precedente capitolo,
35 vedremo quelle che si applicano al contenuto dei file in questa sezione,
36 iniziando con una breve introduzione sull'architettura dei \textit{file
37 descriptor} per poi trattare le funzioni di base e le modalità con cui
38 consentono di gestire i dati memorizzati sui file.
41 \subsection{I \textit{file descriptor}}
44 \itindbeg{file~descriptor}
46 L'accesso al contenuto dei file viene effettuato, sia pure con differenze
47 nella realizzazione pratica, in maniera sostanzialmente identica in tutte le
48 implementazioni di un sistema unix-like, ricorrendo a quella che viene
49 chiamata l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.
51 Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
52 comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso. Questo si
53 fa aprendo il file con la funzione \func{open} (vedi
54 sez.~\ref{sec:file_open_close}) che provvederà a localizzare l'\textit{inode}
55 del file e inizializzare i puntatori che rendono disponibili le funzioni che
56 il VFS mette a disposizione (quelle di
57 tab.~\ref{tab:file_file_operations}). Una volta terminate le operazioni, il
58 file dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il canale di comunicazione
59 impedendo ogni ulteriore operazione.
61 All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un numero
62 intero non negativo, che viene chiamato appunto \textit{file descriptor}.
63 Quando un file viene aperto la funzione \func{open} restituisce questo numero,
64 tutte le ulteriori operazioni dovranno essere compiute specificando questo
65 stesso numero come argomento alle varie funzioni dell'interfaccia.
67 \itindbeg{process~table}
70 Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come il
71 kernel gestisce l'interazione fra processi e file. Abbiamo già accennato in
72 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy} come il kernel mantenga un elenco di tutti
73 processi nella cosiddetta \textit{process table}. Lo stesso, come accennato in
74 sez.~\ref{sec:file_vfs_work}, vale anche per tutti i file aperti, il cui
75 elenco viene mantenuto nella cosiddetta \textit{file table}.
77 La \textit{process table} è una tabella che contiene una voce per ciascun
78 processo attivo nel sistema. Ciascuna voce è costituita dal puntatore a una
79 struttura di tipo \kstruct{task\_struct} nella quale sono raccolte tutte le
80 informazioni relative al processo, fra queste informazioni c'è anche il
81 puntatore ad una ulteriore struttura di tipo
82 \kstruct{files\_struct},\footnote{la definizione corrente di questa struttura
83 si trova nel file \texttt{include/linux/fdtable.h} dei sorgenti del kernel,
84 quella mostrata in fig.~\ref{fig:file_proc_file} è una versione pesantemente
85 semplificata.} che contiene le informazioni relative ai file che il processo
88 La \textit{file table} è una tabella che contiene una voce per ciascun file
89 che è stato aperto nel sistema. Come accennato in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}
90 per ogni file aperto viene allocata una struttura \kstruct{file} e la
91 \textit{file table} è costituita da un elenco di puntatori a ciascuna di
92 queste strutture, che, come illustrato in fig.~\ref{fig:kstruct_file},
93 contengono le informazioni necessarie per la gestione dei file, ed in
96 \item i flag di stato del file nel campo \var{f\_flags}.
97 \item la posizione corrente nel file, il cosiddetto \textit{offset}, nel campo
99 \item un puntatore alla struttura \kstruct{inode} che identifica
100 l'\textit{inode} del file.\footnote{nel kernel 2.4.x si è in realtà passati
101 ad un puntatore ad una struttura \kstruct{dentry} che punta a sua volta
102 all'\textit{inode} passando per la nuova struttura del VFS.}
103 \item un puntatore \var{f\_op} alla tabella delle funzioni che si possono
104 usare sul file.\footnote{quelle della struttura \kstruct{file\_operation},
105 descritte sommariamente in tab.~\ref{tab:file_file_operations}.}
110 \includegraphics[width=12cm]{img/procfile}
111 \caption{Schema della architettura dell'accesso ai file attraverso
112 l'interfaccia dei file descriptor.}
113 \label{fig:file_proc_file}
116 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema semplificato in cui
117 è illustrata questa architettura, ed in cui si sono evidenziate le
118 interrelazioni fra la \textit{file table}, la \textit{process table} e le
119 varie strutture di dati che il kernel mantiene per ciascun file e ciascun
122 \itindend{process~table}
124 Come si può notare alla fine il collegamento che consente di porre in
125 relazione i file ed i processi è effettuato attraverso i dati mantenuti nella
126 struttura \kstruct{files\_struct}, essa infatti contiene alcune informazioni
129 \item i flag relativi ai file aperti dal processo.
130 \item il numero di file aperti dal processo.
131 \item la \itindex{file~descriptor~table} \textit{file descriptor table}, una
132 tabella con i puntatori, per ciascun file aperto, alla relativa voce nella
136 In questa infrastruttura un file descriptor non è altro che l'intero positivo
137 che indicizza quest'ultima tabella, e che consente di recuperare il puntatore
138 alla struttura \kstruct{file} corrispondente al file aperto dal processo a cui
139 era stato assegnato questo indice. Una volta ottenuta grazie al file
140 descriptor la struttura \kstruct{file} corrispondente al file voluto nella
141 \textit{file table}, il kernel potrà usare le funzioni messe disposizione dal
142 VFS per eseguire sul file tutte le operazioni necessarie.
144 Il meccanismo dell'apertura dei file prevede che venga sempre fornito il primo
145 file descriptor libero nella tabella, e per questo motivo essi vengono
146 assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file, posto che
147 non ne sia stato chiuso nessuno in precedenza.
149 \itindbeg{standard~input}
150 \itindbeg{standard~output}
151 \itindbeg{standard~error}
153 In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
154 processo si aspetta di avere sempre tre file aperti che, per quanto appena
155 detto, avranno come \textit{file descriptor} i valori 0, 1 e 2. Il primo file
156 è sempre associato al cosiddetto \textit{standard input}, è cioè il file da
157 cui un processo si aspetta di dover leggere i dati in ingresso. Il secondo
158 file è il cosiddetto \textit{standard output}, cioè quello su cui ci si
159 aspetta di dover scrivere i dati in uscita. Il terzo è lo \textit{standard
160 error}, su cui vengono scritti i dati relativi agli errori.
162 \itindend{file~descriptor}
165 Benché questa sia alla fine soltanto una convenzione, essa è seguita dalla
166 totalità delle applicazioni, e non aderirvi potrebbe portare a problemi di
167 interoperabilità. Nel caso della shell tutti questi file sono associati al
168 terminale di controllo, e corrispondono quindi alla lettura della tastiera per
169 l'ingresso e alla scrittura sul terminale per l'uscita. Lo standard POSIX.1
170 provvede, al posto dei valori numerici, tre costanti simboliche, definite in
171 tab.~\ref{tab:file_std_files}.
176 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
178 \textbf{File} & \textbf{Significato} \\
181 \constd{STDIN\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard input}.\\
182 \constd{STDOUT\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard output}.\\
183 \constd{STDERR\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard error}.\\
186 \caption{Costanti definite in \headfile{unistd.h} per i file standard.}
187 \label{tab:file_std_files}
190 \itindend{standard~input}
191 \itindend{standard~output}
192 \itindend{standard~error}
194 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è rappresentata una situazione diversa
195 rispetto a quella usuale della shell, in cui tutti e tre questi file fanno
196 riferimento al terminale su cui si opera. Nell'esempio invece viene illustrata
197 la situazione di un programma in cui lo \textit{standard input} è associato ad
198 un file mentre lo \textit{standard output} e lo \textit{standard error} sono
199 associati ad un altro file. Si noti poi come per questi ultimi le strutture
200 \kstruct{file} nella \textit{file table}, pur essendo distinte, fanno
201 riferimento allo stesso \textit{inode}, dato che il file che è stato aperto lo
202 stesso. Questo è quello che avviene normalmente quando si apre più volte lo
205 Si ritrova quindi anche con le voci della \textit{file table} una situazione
206 analoga di quella delle voci di una directory, con la possibilità di avere più
207 voci che fanno riferimento allo stesso \textit{inode}. L'analogia è in realtà
208 molto stretta perché quando si cancella un file, il kernel verifica anche che
209 non resti nessun riferimento in una qualunque voce della \textit{file table}
210 prima di liberare le risorse ad esso associate e disallocare il relativo
213 Nelle vecchie versioni di Unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
214 numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
215 dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
216 descriptor dentro \kstruct{files\_struct}. Questo limite intrinseco nei kernel
217 più recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una
218 lista, ma restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi
219 sez.~\ref{sec:sys_limits}).
221 \itindend{file~table}
224 \subsection{Apertura, creazione e chiusura di un file}
225 \label{sec:file_open_close}
227 La funzione di sistema \funcd{open} è la principale funzione dell'interfaccia
228 di gestione dei file, quella che dato un \textit{pathname} consente di
229 ottenere un file descriptor ``\textsl{aprendo}'' il file
230 corrispondente,\footnote{è \func{open} che alloca \kstruct{file}, la inserisce
231 nella \textit{file table} e crea il riferimento nella
232 \kstruct{files\_struct} del processo.} il suo prototipo è:
238 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
239 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
241 \fdesc{Apre un file.}
244 {La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e $-1$ per un
245 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
247 \item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste e si è specificato
248 \const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
249 \item[\errcode{EINTR}] la funzione era bloccata ed è stata interrotta da un
250 segnale (vedi sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}).
251 \item[\errcode{EINVAL}] si è usato \const{O\_CREAT} indicando un pathname
252 con caratteri non supportati dal filesystem sottostante o si è richiesto
253 \const{O\_TMPFILE} senza indicare \const{O\_WRONLY} o \const{O\_RDWR} o si
254 è usato \const{O\_DIRECT} per un filesystem che non lo supporta.
255 \item[\errcode{EISDIR}] \param{pathname} indica una directory e o si è
256 tentato un accesso che prevede la scrittura o si è usato
257 \const{O\_TMPFILE} con accesso che prevede la scrittura ma il kernel non
258 supporta la funzionalità.
259 \item[\errcode{EFBIG}] il file è troppo grande per essere aperto, in genere
260 dovuto al fatto che si è compilata una applicazione a 32 bit senza
261 abilitare il supporto per le dimensioni a 64 bit; questo è il valore
262 restituito fino al kernel 2.6.23, coi successivi viene restituito
263 \errcode{EOVERFLOW} come richiesto da POSIX.1.
264 \item[\errcode{ELOOP}] si sono incontrati troppi collegamenti simbolici nel
265 risolvere \param{pathname} o si è indicato \const{O\_NOFOLLOW} e
266 \param{pathname} è un collegamento simbolico (e non si è usato
268 \item[\errcode{ENODEV}] \param{pathname} si riferisce a un file di
269 dispositivo che non esiste.
270 \item[\errcode{ENOENT}] \param{pathname} non esiste e non si è richiesto
271 \const{O\_CREAT}, o non esiste un suo componente, o si riferisce ad una
272 directory inesistente, si è usato \const{O\_TMPFILE} con accesso che
273 prevede la scrittura ma il kernel non supporta la funzionalità.
274 \item[\errcode{ENOTDIR}] si è specificato \const{O\_DIRECTORY} e
275 \param{pathname} non è una directory.
276 \item[\errcode{ENXIO}] si sono impostati \const{O\_NONBLOCK} o
277 \const{O\_WRONLY} ed il file è una \textit{fifo} che non viene letta da
278 nessun processo o \param{pathname} è un file di dispositivo ma il
279 dispositivo è assente.
280 \item[\errcode{EPERM}] si è specificato \const{O\_NOATIME} e non si è né
281 amministratori né proprietari del file.
282 \item[\errcode{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine
283 di un programma in esecuzione.
284 \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] la funzione si sarebbe bloccata ma si è
285 richiesto \const{O\_NONBLOCK}.
287 ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EDQUOT}, \errval{EFAULT}, \errval{EMFILE},
288 \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENFILE}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC},
289 \errval{EROFS}, nel loro significato generico.}
292 La funzione apre il file indicato da \param{pathname} nella modalità indicata
293 da \param{flags}. Essa può essere invocata in due modi diversi, specificando
294 opzionalmente un terzo argomento \param{mode}. Qualora il file non esista e
295 venga creato, questo argomento consente di indicare quali permessi dovranno
296 essergli assegnati.\footnote{questo è possibile solo se si è usato in
297 \param{flags} uno fra \const{O\_CREATE} e \const{O\_TMPFILE}, in tutti gli
298 altri casi sarà ignorato.} I valori possibili sono gli stessi già visti in
299 sez.~\ref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
300 delle costanti descritte in tab.~\ref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono
301 comunque filtrati dal valore della \textit{umask} (vedi
302 sez.~\ref{sec:file_perm_management}) del processo.
304 La funzione restituisce sempre il primo file descriptor libero, una
305 caratteristica che permette di prevedere qual è il valore del file descriptor
306 che si otterrà al ritorno di \func{open}, e che viene spesso usata dalle
307 applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard visti in
308 tab.~\ref{tab:file_std_files}. Se ad esempio si chiude lo \textit{standard
309 input} e si apre subito dopo un nuovo file questo diventerà il nuovo
310 \textit{standard input} dato che avrà il file descriptor 0.
312 Al momento dell'apertura il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun
313 altro processo (torneremo sul significato della condivisione dei file
314 descriptor, che in genere si ottiene dopo una \func{fork}, in
315 sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è impostato, come accennato in
316 sez.~\ref{sec:proc_exec}, per restare aperto attraverso una
317 \func{exec}. Inoltre la posizione sul file, il cosiddetto \textit{offset}, è
318 impostata all'inizio del file. Una volta aperto un file si potrà operare su di
319 esso direttamente tramite il file descriptor, e quanto avviene al
320 \textit{pathname} con cui lo si è aperto sarà del tutto ininfluente.
322 \itindbeg{file~status~flags}
324 Il comportamento della funzione, e le diverse modalità con cui può essere
325 aperto il file, vengono controllati dall'argomento \param{flags} il cui valore
326 deve essere indicato come maschera binaria in cui ciascun bit ha un
327 significato specifico. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire i
328 cosiddetti \textit{file status flags} (i \textsl{flag di stato} del file), che
329 vengono mantenuti nel campo \var{f\_flags} della struttura \kstruct{file} che
330 abbiamo riportato anche in fig.~\ref{fig:file_proc_file}).
332 Ciascun flag viene identificato da una apposita costante, ed il valore
333 di \param{flags} deve essere specificato come OR aritmetico di queste
334 costanti. Inoltre per evitare problemi di compatibilità con funzionalità che
335 non sono previste o non ancora supportate in versioni meno recenti del kernel,
336 la \func{open} di Linux ignora i flag che non riconosce, pertanto
337 l'indicazione di un flag inesistente non provoca una condizione di errore.
339 I vari bit che si possono usare come componenti di \param{flags} sono divisi
340 in tre gruppi principali. Il primo gruppo è quello dei cosiddetti flag delle
341 \textsl{modalità di accesso} (o \textit{access mode flags}), che specificano
342 che tipo di accesso si effettuerà sul file, fra lettura, scrittura e
343 lettura/scrittura. Questa modalità deve essere indicata usando una delle
344 costanti di tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}.
349 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
351 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
354 \constd{O\_RDONLY} & Apre il file in sola lettura.\\
355 \constd{O\_WRONLY} & Apre il file in sola scrittura.\\
356 \constd{O\_RDWR} & Apre il file sia in lettura che in scrittura.\\
359 \caption{Le tre costanti che identificano le modalità di accesso
360 nell'apertura di un file.}
361 \label{tab:open_access_mode_flag}
364 A differenza di tutti gli altri flag che vedremo in seguito, in questo caso
365 non si ha a che fare con singoli bit separati dell'argomento \param{flags}, ma
366 con un numero composto da due bit. Questo significa ad esempio che la
367 combinazione \code{\const{O\_RDONLY}|\const{O\_WRONLY}} non è affatto
368 equivalente a \const{O\_RDWR}, e non deve essere usata.\footnote{in realtà
369 su Linux, dove i valori per le tre costanti di
370 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} sono rispettivamente $0$, $1$ e $2$, il
371 valore $3$ viene usato con un significato speciale, ed assolutamente fuori
372 standard, disponibile solo per i file di dispositivo e solo per alcuni
373 driver, in cui si richiede la verifica della capacità di accesso in lettura
374 e scrittura ma viene restituito un file descriptor che non può essere letto
375 o scritto, ma solo usato con una \func{ioctl} (vedi
376 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).}
378 La modalità di accesso deve sempre essere specificata quando si apre un file,
379 il valore indicato in \param{flags} viene salvato nei \textit{file status
380 flags}, e può essere riletto con \func{fcntl} (vedi
381 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), il relativo valore può essere poi ottenuto
382 un AND aritmetico della maschera binaria \constd{O\_ACCMODE}, ma non può essere
383 modificato. Nella \acr{glibc} sono definite inoltre \constd{O\_READ} come
384 sinonimo di \const{O\_RDONLY} e \constd{O\_WRITE} come sinonimo di
385 \const{O\_WRONLY}.\footnote{si tratta di definizioni completamente fuori
386 standard, attinenti, insieme a \constd{O\_EXEC} che permetterebbe l'apertura
387 di un file per l'esecuzione, ad un non meglio precisato ``\textit{GNU
388 system}''; pur essendo equivalenti alle definizioni classiche non è
389 comunque il caso di utilizzarle.}
391 \itindend{file~status~flags}
393 Il secondo gruppo di flag è quello delle \textsl{modalità di
394 apertura},\footnote{la pagina di manuale di \func{open} parla di
395 \textit{file creation flags}, ma alcuni di questi flag non hanno nulla a che
396 fare con la creazione dei file, mentre il manuale dalla \acr{glibc} parla di
397 più correttamente di \textit{open-time flags}, dato che si tratta di flag il
398 cui significato ha senso solo al momento dell'apertura del file.} che
399 permettono di specificare alcune delle caratteristiche del comportamento di
400 \func{open} nel momento in viene eseguita per aprire un file. Questi flag
401 hanno effetto solo nella chiamata della funzione, non sono memorizzati fra i
402 \textit{file status flags} e non possono essere riletti da \func{fcntl} (vedi
403 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
408 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
410 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
413 \constd{O\_CREAT} & Se il file non esiste verrà creato, con le regole
414 di titolarità del file viste in
415 sez.~\ref{sec:file_ownership_management}. Se si
416 imposta questo flag l'argomento \param{mode} deve
417 essere sempre specificato.\\
418 \constd{O\_DIRECTORY}& Se \param{pathname} non è una directory la
419 chiamata fallisce. Questo flag, introdotto con il
420 kernel 2.1.126, è specifico di Linux e
421 serve ad evitare dei possibili
422 \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
423 \textit{DoS}\footnotemark quando \func{opendir}
424 viene chiamata su una \textit{fifo} o su un
425 dispositivo associato ad una unità a nastri. Non
426 viene usato al di fuori dell'implementazione di
427 \func{opendir}, ed è utilizzabile soltanto se si è
428 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
429 \constd{O\_EXCL} & Deve essere usato in congiunzione con
430 \const{O\_CREAT} ed in tal caso impone che il file
431 indicato da \param{pathname} non sia già esistente
432 (altrimenti causa il fallimento della chiamata con
433 un errore di \errcode{EEXIST}).\\
434 \constd{O\_LARGEFILE}& Viene usato sui sistemi a 32 bit per richiedere
435 l'apertura di file molto grandi, la cui
436 dimensione non è rappresentabile con la versione a
437 32 bit del tipo \type{off\_t}, utilizzando
438 l'interfaccia alternativa abilitata con la
439 macro \macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE}. Come
440 illustrato in sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} è
441 sempre preferibile usare la conversione automatica
442 delle funzioni che si attiva assegnando a $64$ la
443 macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, e non usare mai
445 \constd{O\_NOCTTY} & Se \param{pathname} si riferisce ad un dispositivo
446 di terminale, questo non diventerà il terminale di
447 controllo, anche se il processo non ne ha ancora
448 uno (si veda sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}).\\
449 \constd{O\_NOFOLLOW}& Se \param{pathname} è un collegamento simbolico
450 la chiamata fallisce. Questa è un'estensione BSD
451 aggiunta in Linux a partire dal kernel
452 2.1.126, ed utilizzabile soltanto se si è definita
453 la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
454 \const{O\_TMPFILE} & Consente di creare un file temporaneo anonimo, non
455 visibile con un pathname sul filesystem, ma
456 leggibile e scrivibile all'interno del processo.
457 Introdotto con il kernel 3.11, è specifico di
459 \constd{O\_TRUNC} & Se usato su un file di dati aperto in scrittura,
460 ne tronca la lunghezza a zero; con un terminale o
461 una \textit{fifo} viene ignorato, negli altri casi
462 il comportamento non è specificato.\\
465 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di apertura} di
467 \label{tab:open_time_flag}
470 \footnotetext{acronimo di \itindex{Denial~of~Service~(DoS)} \textit{Denial of
471 Service}, si chiamano così attacchi miranti ad impedire un servizio
472 causando una qualche forma di carico eccessivo per il sistema, che resta
473 bloccato nelle risposte all'attacco.}
475 Si è riportato in tab.~\ref{tab:open_time_flag} l'elenco dei flag delle
476 \textsl{modalità di apertura}.\footnote{la \acr{glibc} definisce anche i due
477 flag \constd{O\_SHLOCK}, che aprirebbe il file con uno \textit{shared lock}
478 e \constd{O\_EXLOCK} che lo aprirebbe con un \textit{exclusive lock} (vedi
479 sez.~\ref{sec:file_locking}), si tratta di opzioni specifiche di BSD, che non
480 esistono con Linux.} Uno di questi, \const{O\_EXCL}, ha senso solo se usato
481 in combinazione a \const{O\_CREAT} quando si vuole creare un nuovo file per
482 assicurarsi che questo non esista di già, e lo si usa spesso per creare i
483 cosiddetti ``\textsl{file di lock}'' (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
485 Si tenga presente che questa opzione è supportata su NFS solo a partire da
486 NFSv3 e con il kernel 2.6, nelle versioni precedenti la funzionalità viene
487 emulata controllando prima l'esistenza del file per cui usarla per creare un
488 file di lock potrebbe dar luogo a una \textit{race condition}, in tal caso
489 infatti un file potrebbe venir creato fra il controllo la successiva apertura
490 con \const{O\_CREAT}; la cosa si può risolvere comunque creando un file con un
491 nome univoco ed usando la funzione \func{link} per creare il file di lock,
492 (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
494 Se si usa \const{O\_EXCL} senza \const{O\_CREAT} il comportamento è
495 indefinito, escluso il caso in cui viene usato con \const{O\_TMPFILE} su cui
496 torneremo più avanti; un'altra eccezione è quello in cui lo si usa da solo su
497 un file di dispositivo, in quel caso se questo è in uso (ad esempio se è
498 relativo ad un filesystem che si è montato) si avrà un errore di
499 \errval{EBUSY}, e pertanto può essere usato in questa modalità per rilevare lo
500 stato del dispositivo.
502 Nella creazione di un file con \const{O\_CREAT} occorre sempre specificare
503 l'argomento di \param{mode}, che altrimenti è ignorato. Si tenga presente che
504 indipendentemente dai permessi che si possono assegnare, che in seguito
505 potrebbero non consentire lettura o scrittura, quando il file viene aperto
506 l'accesso viene garantito secondo quanto richiesto con i flag di
507 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}. Quando viene creato un nuovo file
508 \const{O\_CREAT} con tutti e tre i tempi del file di
509 tab.~\ref{tab:file_file_times} vengono impostati al tempo corrente. Se invece
510 si tronca il file con \const{O\_TRUNC} verranno impostati soltanto il
511 \textit{modification time} e lo \textit{status change time}.
513 Il flag \constd{O\_TMPFILE}, introdotto con il kernel
514 3.11,\footnote{inizialmente solo su alcuni filesystem (i vari \acr{extN},
515 \acr{Minix}, \acr{UDF}, \acr{shmem}) poi progressivamente esteso ad altri
516 (\acr{XFS} con il 3.15, \acr{Btrfs} e \acr{F2FS} con il 3.16, \acr{ubifs}
517 con il 4.9).} consente di aprire un file temporaneo senza che questo venga
518 associato ad un nome e compaia nel filesystem. In questo caso la funzione
519 restituirà un file descriptor da poter utilizzare per leggere e scrivere dati,
520 ma il contenuto dell'argomento \param{path} verrà usato solamente per
521 determinare, in base alla directory su cui si verrebbe a trovare il
522 \textit{pathname} indicato, il filesystem all'interno del quale deve essere
523 allocato l'\textit{inode} e lo spazio disco usato dal file
524 descriptor. L'\textit{inode} resterà anonimo e l'unico riferimento esistente
525 sarà quello contenuto nella \textit{file table} del processo che ha chiamato
528 Lo scopo principale del flag è quello fornire una modalità atomica, semplice e
529 sicura per applicare la tecnica della creazione di un file temporaneo seguita
530 dalla sua immediata cancellazione con \func{unlink} per non lasciare rimasugli
531 sul filesystem, di cui è parlato in sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}.
532 Inoltre, dato che il file non compare nel filesystem, si evitano alla radice
533 tutti gli eventuali problemi di \textit{race condition} o \textit{symlink
534 attack} e non ci si deve neanche preoccupare di ottenere un opportuno nome
535 univoco con l'uso delle funzioni di sez.~\ref{sec:file_temp_file}.
537 Una volta aperto il file vi si potrà leggere o scrivere a seconda che siano
538 utilizzati \const{O\_RDWR} o \const{O\_WRONLY}, mentre l'uso di
539 \func{O\_RDONLY} non è consentito, non avendo molto senso ottenere un file
540 descriptor su un file che nasce vuoto per cui non si potrà comunque leggere
541 nulla. L'unico altro flag che può essere utilizzato insieme a
542 \const{O\_TMPFILE} è \const{O\_EXCL}, che in questo caso assume però un
543 significato diverso da quello ordinario, dato che in questo caso il file
544 associato al file descriptor non esiste comunque.
546 L'uso di \const{O\_EXCL} attiene infatti all'altro possibile impiego di
547 \const{O\_TMPFILE} oltre a quello citato della creazione sicura di un file
548 temporaneo come sostituto sicuro di \func{tmpfile}: la possibilità di creare
549 un contenuto iniziale per un file ed impostarne permessi, proprietario e
550 attributi estesi con \func{fchmod}, \func{fchown} e \func{fsetxattr}, senza
551 possibilità di \textit{race condition} ed interferenze esterne, per poi far
552 apparire il tutto sul filesystem in un secondo tempo utilizzando \func{linkat}
553 sul file descriptor (torneremo su questo in sez.~\ref{sec:file_openat}) per
554 dargli un nome. Questa operazione però non sarà possibile se si è usato
555 \const{O\_EXCL}, che in questo caso viene ad assumere il significato di
556 escludere la possibilità di far esistere il file anche in un secondo tempo.
558 % NOTE: per O_TMPFILE vedi: http://kernelnewbies.org/Linux_3.11
559 % https://lwn.net/Articles/558598/ http://lwn.net/Articles/619146/
565 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
567 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
570 \constd{O\_APPEND} & Il file viene aperto in \textit{append mode}. La
571 posizione sul file (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek})
572 viene sempre mantenuta sulla sua coda, per cui
573 quanto si scrive viene sempre aggiunto al contenuto
574 precedente. Con NFS questa funzionalità non è
575 supportata e viene emulata, per questo possono
576 verificarsi \textit{race condition} con una
577 sovrapposizione dei dati se più di un processo
578 scrive allo stesso tempo.\\
579 \constd{O\_ASYNC} & Apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
580 sez.~\ref{sec:signal_driven_io}). Quando è
581 impostato viene generato il segnale \signal{SIGIO}
582 tutte le volte che il file è pronto per le
583 operazioni di lettura o scrittura. Questo flag si
584 può usare solo terminali, pseudo-terminali e socket
585 e, a partire dal kernel 2.6, anche sulle
586 \textit{fifo}. Per un bug dell'implementazione non
587 è opportuno usarlo in fase di apertura del file,
588 deve invece essere attivato successivamente con
590 \constd{O\_CLOEXEC}& Attiva la modalità di \textit{close-on-exec} (vedi
591 sez.~\ref{sec:proc_exec}) sul file. Il flag è
592 previsto dallo standard POSIX.1-2008, ed è stato
593 introdotto con il kernel 2.6.23 per evitare una
594 \textit{race condition} che si potrebbe verificare
595 con i \textit{thread} fra l'apertura del file e
596 l'impostazione della suddetta modalità con
598 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
599 \const{O\_DIRECT} & Esegue l'I/O direttamente dalla memoria in
600 \textit{user space} in maniera sincrona, in modo da
601 scavalcare i meccanismi di bufferizzazione del
602 kernel. Introdotto con il kernel 2.4.10 ed
603 utilizzabile soltanto se si è definita la
604 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
605 \constd{O\_NOATIME}& Blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei
606 file (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per
607 molti filesystem questa funzionalità non è
608 disponibile per il singolo file ma come opzione
609 generale da specificare in fase di
610 montaggio. Introdotto con il kernel 2.6.8 ed
611 utilizzabile soltanto se si è definita la
612 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
613 \constd{O\_NONBLOCK}& Apre il file in \textsl{modalità non bloccante} per
614 le operazioni di I/O (vedi
615 sez.~\ref{sec:file_noblocking}). Questo significa
616 il fallimento delle successive operazioni di
617 lettura o scrittura qualora il file non sia pronto
618 per la loro esecuzione immediata, invece del
619 blocco delle stesse in attesa di una successiva
620 possibilità di esecuzione come avviene
621 normalmente. Questa modalità ha senso solo per le
622 \textit{fifo}, vedi sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}),
623 o quando si vuole aprire un file di dispositivo
624 per eseguire una \func{ioctl} (vedi
625 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
626 \constd{O\_NDELAY} & In Linux è un sinonimo di \const{O\_NONBLOCK}, ma
627 origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
628 una \func{read} con un valore nullo e non con un
629 errore, questo introduce un'ambiguità, dato che
630 come vedremo in sez.~\ref{sec:file_read} il ritorno
631 di un valore nullo da parte di \func{read} ha
632 il significato di una \textit{end-of-file}.\\
633 \const{O\_PATH} & Ottiene un file descriptor io cui uso è limitato
634 all'indicare una posizione sul filesystem o
635 eseguire operazioni che operano solo a livello del
636 file descriptor (e non di accesso al contenuto del
637 file). Introdotto con il kernel 2.6.39, è specifico
639 \constd{O\_SYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
640 scrittura si bloccherà fino alla conferma
641 dell'arrivo di tutti i dati e di tutti i metadati
642 sull'hardware sottostante (in questo significato
643 solo dal kernel 2.6.33).\\
644 \constd{O\_DSYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
645 scrittura di dati si bloccherà fino alla conferma
646 dell'arrivo degli stessi e della parte di metadati
647 ad essi relativa sull'hardware sottostante (in
648 questo significato solo dal kernel 2.6.33).\\
651 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di operazione} di
653 \label{tab:open_operation_flag}
656 Il terzo gruppo è quello dei flag delle \textsl{modalità di operazione},
657 riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, che permettono di specificare
658 varie caratteristiche del comportamento delle operazioni di I/O che verranno
659 eseguite sul file o le modalità in cui lo si potrà utilizzare. Tutti questi,
660 tranne \const{O\_CLOEXEC}, che viene mantenuto per ogni singolo file
661 descriptor, vengono salvati nel campo \var{f\_flags} della struttura
662 \kstruct{file} insieme al valore della \textsl{modalità di accesso}, andando
663 far parte dei \textit{file status flags}. Il loro valore viene impostato alla
664 chiamata di \func{open}, ma possono venire riletti in un secondo tempo con
665 \func{fcntl}, inoltre alcuni di essi possono anche essere modificati tramite
666 questa funzione, con conseguente effetto sulle caratteristiche operative che
667 controllano (torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
669 Il flag \const{O\_ASYNC} (che, per compatibilità con BSD, si può indicare
670 anche con la costante \constd{FASYNC}) è definito come possibile valore per
671 \func{open}, ma per un bug dell'implementazione,\footnote{segnalato come
672 ancora presente nella pagina di manuale, almeno fino al novembre 2018.} non
673 solo non attiva il comportamento citato, ma se usato richiede di essere
674 esplicitamente disattivato prima di essere attivato in maniera effettiva con
675 l'uso di \func{fcntl}. Per questo motivo, non essendovi nessuna necessità
676 specifica di definirlo in fase di apertura del file, è sempre opportuno
677 attivarlo in un secondo tempo con \func{fcntl} (vedi
678 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
680 Il flag \constd{O\_DIRECT} non è previsto da nessuno standard, anche se è
681 presente in alcuni kernel unix-like.\footnote{il flag è stato introdotto dalla
682 SGI in IRIX, ma è presente senza limiti di allineamento dei buffer anche in
683 FreeBSD.} Per i kernel della serie 2.4 si deve garantire che i buffer in
684 \textit{user space} da cui si effettua il trasferimento diretto dei dati siano
685 allineati alle dimensioni dei blocchi del filesystem. Con il kernel 2.6 in
686 genere basta che siano allineati a multipli di 512 byte, ma le restrizioni
687 possono variare a seconda del filesystem, ed inoltre su alcuni filesystem
688 questo flag può non essere supportato, nel qual caso si avrà un errore di
691 Lo scopo di \const{O\_DIRECT} è consentire un completo controllo sulla
692 bufferizzazione dei propri dati per quelle applicazioni (in genere database)
693 che hanno esigenze specifiche che non vengono soddisfatte nella maniera più
694 efficiente dalla politica generica utilizzata dal kernel. In genere l'uso di
695 questo flag peggiora le prestazioni tranne quando le applicazioni sono in
696 grado di ottimizzare la propria bufferizzazione in maniera adeguata. Se lo si
697 usa si deve avere cura di non mescolare questo tipo di accesso con quello
698 ordinario, in quante le esigenze di mantenere coerenti i dati porterebbero ad
699 un peggioramento delle prestazioni. Lo stesso dicasi per l'interazione con
700 eventuale mappatura in memoria del file (vedi sez.~\ref{sec:file_memory_map}).
702 Si tenga presente infine che anche se l'uso di \const{O\_DIRECT} comporta una
703 scrittura sincrona dei dati dei buffer in \textit{user space}, questo non è
704 completamente equivalente all'uso di \const{O\_SYNC} che garantisce anche
705 sulla scrittura sincrona dei metadati associati alla scrittura dei dati del
706 file.\footnote{la situazione si complica ulteriormente per NFS, in cui l'uso
707 del flag disabilita la bufferizzazione solo dal lato del client, e può
708 causare problemi di prestazioni.} Per questo in genere se si usa
709 \const{O\_DIRECT} è opportuno richiedere anche \const{O\_SYNC}.
711 Si tenga presente infine che la implementazione di \const{O\_SYNC} di Linux
712 differisce da quanto previsto dallo standard POSIX.1 che prevede, oltre a
713 questo flag che dovrebbe indicare la sincronizzazione completa di tutti i dati
714 e di tutti i metadati, altri due flag \const{O\_DSYNC} e \const{O\_RSYNC}.
716 Il primo dei due richiede la scrittura sincrona di tutti i dati del file e dei
717 metadati che ne consentono l'immediata rilettura, ma non di tutti i metadati,
718 per evitare la perdita di prestazioni relativa alla sincronizzazione di
719 informazioni ausiliarie come i tempi dei file. Il secondo, da usare in
720 combinazione con \const{O\_SYNC} o \const{O\_DSYNC} ne sospende l'effetto,
721 consentendo al kernel di bufferizzare le scritture, ma soltanto finché non
722 avviene una lettura, in quel caso i dati ed i metadati dovranno essere
723 sincronizzati immediatamente (secondo le modalità indicate da \const{O\_SYNC}
724 e \const{O\_DSYNC}) e la lettura verrà bloccata fintanto che detta
725 sincronizzazione non sia completata.
727 Nel caso di Linux, fino al kernel 2.6.33, esisteva solo \const{O\_SYNC}, ma
728 con il comportamento previsto dallo standard per \const{O\_DSYNC}, e sia
729 questo che \const{O\_RSYNC} erano definiti (fin dal kernel 2.1.130) come
730 sinonimi di \const{O\_SYNC}. Con il kernel 2.6.33 il significato di
731 \const{O\_SYNC} è diventato quello dello standard, ma gli è stato assegnato un
732 valore diverso, mantenendo quello originario, con il comportamento
733 corrispondete, per \const{O\_DSYNC} in modo che applicazioni compilate con
734 versioni precedenti delle librerie e del kernel non trovassero un
735 comportamento diverso. Inoltre il nuovo \const{O\_SYNC} è stato definito in
736 maniera opportuna in modo che su versioni del kernel precedenti la 2.6.33
737 torni a corrispondere al valore di \const{O\_DSYNC}.
739 % NOTE: per le differenze fra O_DSYNC, O_SYNC e O_RSYNC introdotte nella
740 % nello sviluppo del kernel 2.6.33, vedi http://lwn.net/Articles/350219/
742 Il flag \constd{O\_PATH}, introdotto con il kernel 2.6.39, viene usato per
743 limitare l'uso del file descriptor restituito da \func{open} o
744 all'identificazione di una posizione sul filesystem (ad uso delle
745 \textit{at-functions} che tratteremo in sez.~\ref{sec:file_openat}) o alle
746 operazioni che riguardano il file descriptor in quanto tale, senza consentire
747 operazioni sul file; in sostanza se si apre un file con \const{O\_PATH} si
750 \item usare il file descriptor come indicatore della directory di partenza con
751 una delle \textit{at-functions} (vedi sez.~\ref{sec:file_openat});
752 \item cambiare directory di lavoro con \func{fchdir} se il file descriptor fa
753 riferimento a una directory (dal kernel 3.5);
754 \item usare le funzioni che duplicano il file descriptor (vedi
755 sez.~\ref{sec:file_dup});
756 \item passare il file descriptor ad un altro processo usando un socket
757 \const{PF\_UNIX} (vedi sez.~\ref{sec:unix_socket})
758 \item ottenere le informazioni relative al file con \func{fstat} (dal kernel
759 3.6) o al filesystem con \func{fstatfs} (dal kernel 3.12);
760 \item ottenere il valore dei \textit{file descriptor flags} (fra cui comparirà
761 anche lo stesso \const{O\_PATH}) o impostare o leggere i \textit{file status
762 flags} con \func{fcntl} (rispettivamente con le operazioni
763 \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFD} e \const{F\_GETFD}, vedi
764 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
765 \item chiudere il file con \func{close}.
768 In realtà usando \const{O\_PATH} il file non viene effettivamente aperto, per
769 cui ogni tentativo di usare il file descriptor così ottenuto con funzioni che
770 operano effettivamente sul file (come ad esempio \func{read}, \func{write},
771 \func{fchown}, \func{fchmod}, \func{ioctl}, ecc.) fallirà con un errore di
772 \errval{EBADF}, come se questo non fosse un file descriptor valido. Per questo
773 motivo usando questo flag non è necessario avere nessun permesso per aprire un
774 file, neanche quello di lettura (occorre ovviamente avere il permesso di
775 esecuzione per le directory sovrastanti).
777 Questo consente di usare il file descriptor con funzioni che non richiedono
778 permessi sul file, come \func{fstat}, laddove un'apertura con
779 \const{O\_RDONLY} sarebbe fallita. I permessi verranno eventualmente
780 controllati, se necessario, nelle operazioni seguenti, ad esempio per usare
781 \func{fchdir} con il file descriptor (se questo fa riferimento ad una
782 directory) occorrerà avere il permesso di esecuzione.
784 Se si usa \const{O\_PATH} tutti gli altri flag eccettuati \const{O\_CLOEXEC},
785 \const{O\_DIRECTORY} e \const{O\_NOFOLLOW} verranno ignorati. I primi due
786 mantengono il loro significato usuale, mentre \const{O\_NOFOLLOW} fa si che se
787 il file indicato è un un link simbolico venga aperto quest'ultimo (cambiando
788 quindi il comportamento ordinario che prova il fallimento della chiamata),
789 così da poter usare il file descriptor ottenuto per le funzioni
790 \func{fchownat}, \func{fstatat}, \func{linkat} e \func{readlinkat} che ne
791 supportano l'uso come come primo argomento (torneremo su questo in
792 sez.~\ref{sec:file_openat}).
795 Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
796 \func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file. Per
797 questo motivo per creare un nuovo file c'era una \textit{system call}
798 apposita, \funcd{creat}, nel caso di Linux questo non è più necessario ma la
799 funzione è definita ugualmente; il suo prototipo è:
803 \fdecl{int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
804 \fdesc{Crea un nuovo file vuoto.}
807 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
808 caso \var{errno} assumerà gli stessi valori che si otterrebbero con
812 La funzione crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati
813 dall'argomento \param{mode}. È del tutto equivalente a \code{open(filedes,
814 O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)} e resta solo per compatibilità con i
817 Una volta che l'accesso ad un file non sia più necessario la funzione di
818 sistema \funcd{close} permette di ``\textsl{chiuderlo}'', in questo modo il
819 file non sarà più accessibile ed il relativo file descriptor ritornerà
820 disponibile; il suo prototipo è:
824 \fdecl{int close(int fd)}
825 \fdesc{Chiude un file.}
828 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
829 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
831 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
832 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
834 ed inoltre \errval{EIO} nel suo significato generico.}
837 La funzione chiude il file descriptor \param{fd}. La chiusura rilascia ogni
838 eventuale blocco (il \textit{file locking} è trattato in
839 sez.~\ref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito su di
840 esso. Se \param{fd} è l'ultimo riferimento (di eventuali copie, vedi
841 sez.~\ref{sec:file_shared_access} e \ref{sec:file_dup}) ad un file aperto,
842 tutte le risorse nella \textit{file table} vengono rilasciate. Infine se il
843 file descriptor era l'ultimo riferimento ad un file su disco quest'ultimo
846 Si ricordi che quando un processo termina tutti i suoi file descriptor vengono
847 automaticamente chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non
848 usano esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
849 controllare lo stato di uscita di \func{close} un è errore; molti filesystem
850 infatti implementano la tecnica del cosiddetto \itindex{write-behind}
851 \textit{write-behind}, per cui una \func{write} può avere successo anche se i
852 dati non sono stati effettivamente scritti su disco. In questo caso un
853 eventuale errore di I/O avvenuto in un secondo tempo potrebbe sfuggire, mentre
854 verrebbe riportato alla chiusura esplicita del file. Per questo motivo non
855 effettuare il controllo può portare ad una perdita di dati
856 inavvertita.\footnote{in Linux questo comportamento è stato osservato con NFS
857 e le quote su disco.}
859 In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
860 siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
861 ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
862 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente lo scarico
863 dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al comportamento
864 dell'hardware, che a sua volta può introdurre ottimizzazioni dell'accesso al
865 disco che ritardano la scrittura dei dati. Da questo deriva l'abitudine di
866 alcuni sistemisti di ripetere tre volte il comando omonimo prima di eseguire
867 lo shutdown di una macchina.
869 Si tenga comunque presente che ripetere la chiusura in caso di fallimento non
870 è opportuno, una volta chiamata \func{close} il file descriptor viene comunque
871 rilasciato, indipendentemente dalla presenza di errori, e se la riesecuzione
872 non comporta teoricamente problemi (se non la sua inutilità) se fatta
873 all'interno di un processo singolo, nel caso si usino i \textit{thread} si
874 potrebbe chiudere un file descriptor aperto nel contempo da un altro
877 \subsection{La gestione della posizione nel file}
878 \label{sec:file_lseek}
880 Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
881 una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
882 mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \kstruct{file}) espressa da un numero
883 intero positivo che esprime il numero di byte dall'inizio del file. Tutte le
884 operazioni di lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che
885 viene automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
887 In genere, a meno di non avere richiesto la modalità di scrittura in
888 \textit{append} (vedi sez.~\ref{sec:file_write}) con \const{O\_APPEND}, questa
889 posizione viene impostata a zero all'apertura del file. È possibile impostarla
890 ad un valore qualsiasi con la funzione di sistema \funcd{lseek}, il cui
896 \fdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
897 \fdesc{Imposta la posizione sul file.}
900 {La funzione ritorna il valore della posizione sul file in caso di successo e
901 $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
903 \item[\errcode{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
904 \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} non può essere rappresentato nel
906 \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una \textit{pipe}, un socket o una
909 ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
912 La funzione imposta la nuova posizione sul file usando il valore indicato
913 da \param{offset}, che viene sommato al riferimento dato
914 dall'argomento \param{whence}, che deve essere indicato con una delle costanti
915 riportate in tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}.\footnote{per compatibilità
916 con alcune vecchie notazioni questi valori possono essere rimpiazzati
917 rispettivamente con 0, 1 e 2 o con \constd{L\_SET}, \constd{L\_INCR} e
918 \constd{L\_XTND}.} Si tenga presente che la chiamata a \func{lseek} non causa
919 nessun accesso al file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il
920 campo \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, vedi
921 fig.~\ref{fig:file_proc_file}). Dato che la funzione ritorna la nuova
922 posizione, usando il valore zero per \param{offset} si può riottenere la
923 posizione corrente nel file con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
928 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
930 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
933 \constd{SEEK\_SET}& Si fa riferimento all'inizio del file: il valore, che
934 deve essere positivo, di \param{offset} indica
935 direttamente la nuova posizione corrente.\\
936 \constd{SEEK\_CUR}& Si fa riferimento alla posizione corrente del file:
937 ad essa viene sommato \param{offset}, che può essere
938 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
940 \constd{SEEK\_END}& Si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
941 del file viene sommato \param{offset}, che può essere
942 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
945 \constd{SEEK\_DATA}&Sposta la posizione nel file sull'inizio del primo
946 blocco di dati dopo un \textit{hole} che segue (o
947 coincide) con la posizione indicata da \param{offset}
949 \constd{SEEK\_HOLE}&Sposta la posizione sul file all'inizio del primo
950 \textit{hole} nel file che segue o inizia
951 con \param{offset}, oppure si porta su \param{offset}
952 se questo è all'interno di un \textit{hole}, oppure si
953 porta alla fine del file se non ci sono \textit{hole}
954 dopo \param{offset} (dal kernel 3.1).\\
957 \caption{Possibili valori per l'argomento \param{whence} di \func{lseek}.}
958 \label{tab:lseek_whence_values}
962 % NOTE: per SEEK_HOLE e SEEK_DATA, inclusi nel kernel 3.1, vedi
963 % http://lwn.net/Articles/439623/
965 Si tenga presente inoltre che usare \const{SEEK\_END} non assicura affatto che
966 la successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
967 aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
968 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza
969 (questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}, vedi
970 sez.~\ref{sec:file_shared_access}).
972 Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
973 questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{ESPIPE}. Questo, oltre che
974 per i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che
975 non supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
976 terminale.\footnote{altri sistemi, usando \const{SEEK\_SET}, in questo caso
977 ritornano il numero di caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard
978 POSIX però non specifica niente in proposito. Inoltre alcuni file speciali, ad
979 esempio \file{/dev/null}, non causano un errore ma restituiscono un valore
982 \itindbeg{sparse~file}
983 \index{file!\textit{hole}|(}
985 Infine si tenga presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size},
986 con \func{lseek} è possibile impostare una posizione anche oltre la corrente
987 fine del file. In tal caso alla successiva scrittura il file sarà esteso a
988 partire da detta posizione, con la creazione di quello che viene chiamato
989 ``\textsl{buco}'' (in gergo \textit{hole}) nel file. Il nome deriva dal fatto
990 che nonostante la dimensione del file sia cresciuta in seguito alla scrittura
991 effettuata, lo spazio vuoto fra la precedente fine del file ed la nuova parte
992 scritta dopo lo spostamento non corrisponde ad una allocazione effettiva di
993 spazio su disco, che sarebbe inutile dato che quella zona è effettivamente
996 Questa è una delle caratteristiche specifiche della gestione dei file di un
997 sistema unix-like e si dice che il file in questione è uno \textit{sparse
998 file}. In sostanza, se si ricorda la struttura di un filesystem illustrata
999 in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, quello che accade è che
1000 nell'\textit{inode} del file viene segnata l'allocazione di un blocco di dati
1001 a partire dalla nuova posizione, ma non viene allocato nulla per le posizioni
1002 intermedie; in caso di lettura sequenziale del contenuto del file il kernel si
1003 accorgerà della presenza del buco, e restituirà degli zeri come contenuto di
1004 quella parte del file.
1006 Questa funzionalità comporta una delle caratteristiche della gestione dei file
1007 su Unix che spesso genera più confusione in chi non la conosce, per cui
1008 sommando le dimensioni dei file si può ottenere, se si hanno molti
1009 \textit{sparse file}, un totale anche maggiore della capacità del proprio
1010 disco e comunque maggiore della dimensione che riporta un comando come
1011 \cmd{du}, che calcola lo spazio disco occupato in base al numero dei blocchi
1012 effettivamente allocati per il file.
1014 Questo avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un file
1015 è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio disco
1016 effettivamente allocato, e viene registrata sull'\textit{inode} come le altre
1017 proprietà del file. La dimensione viene aggiornata automaticamente quando si
1018 estende un file scrivendoci, e viene riportata dal campo \var{st\_size} di una
1019 struttura \struct{stat} quando si effettua la chiamata ad una delle funzioni
1020 \texttt{*stat} viste in sez.~\ref{sec:file_stat}.
1022 Questo comporta che in generale, fintanto che lo si è scritto sequenzialmente,
1023 la dimensione di un file sarà più o meno corrispondente alla quantità di
1024 spazio disco da esso occupato, ma esistono dei casi, come questo in cui ci si
1025 sposta in una posizione oltre la fine corrente del file, o come quello
1026 accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione di
1027 un file con una \func{truncate}, in cui in sostanza si modifica il valore
1028 della dimensione di \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Questo
1029 consente di creare inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza
1030 dover occupare da subito dello spazio disco che in realtà sarebbe
1033 \itindend{sparse~file}
1035 A partire dal kernel 3.1, riprendendo una interfaccia adottata su Solaris,
1036 sono state aggiunti due nuovi valori per l'argomento \param{whence}, riportati
1037 nella seconda sezione di tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}, che consentono di
1038 riconoscere la presenza di \textit{hole} all'interno dei file ad uso di quelle
1039 applicazioni (come i programmi di backup) che possono salvare spazio disco
1040 nella copia degli \textit{sparse file}. Una applicazione può così determinare
1041 la presenza di un \textit{hole} usando \const{SEEK\_HOLE} all'inizio del file
1042 e determinare poi l'inizio della successiva sezione di dati usando
1043 \const{SEEK\_DATA}. Per compatibilità con i filesystem che non supportano
1044 questa funzionalità è previsto comunque che in tal caso \const{SEEK\_HOLE}
1045 riporti sempre la fine del file e \const{SEEK\_DATA} il valore
1048 Inoltre la decisione di come riportare (o di non riportare) la presenza di un
1049 buco in un file è lasciata all'implementazione del filesystem, dato che oltre
1050 a quelle classiche appena esposte esistono vari motivi per cui una sezione di
1051 un file può non contenere dati ed essere riportata come tale (ad esempio può
1052 essere stata preallocata con \func{fallocate}, vedi
1053 sez.~\ref{sec:file_fadvise}). Questo significa che l'uso di questi nuovi
1054 valori non garantisce la mappatura della effettiva allocazione dello spazio
1055 disco di un file, per il quale esiste una specifica operazione di controllo
1056 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
1058 \index{file!\textit{hole}|)}
1061 \subsection{Le funzioni per la lettura di un file}
1062 \label{sec:file_read}
1064 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
1065 leggere i dati che contiene utilizzando la funzione di sistema \funcd{read},
1070 \fdecl{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
1071 \fdesc{Legge i dati da un file.}
1074 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1075 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1077 \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non ha nessun dato da restituire e si è
1078 aperto il file con \const{O\_NONBLOCK}.
1079 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1080 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è associato ad un oggetto non leggibile,
1081 o lo si è ottenuto da \func{timerfd\_create} (vedi
1082 sez.~\ref{sec:sig_signalfd_eventfd}) e si è usato un valore sbagliato
1083 per \param{size} o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è
1085 \item[\errval{EIO}] si è tentata la lettura dal terminale di controllo
1086 essendo in background ignorando o bloccando \const{SIGTTIN} (vedi
1087 sez.~\ref{sec:term_io_design}) o per errori di basso livello sul supporto.
1089 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT} e \errval{EISDIR}, nel loro
1090 significato generico.}
1093 La funzione tenta di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} a partire
1094 dalla posizione corrente, scrivendoli nel buffer \param{buf}.\footnote{fino ad
1095 un massimo di \const{0x7ffff000} byte, indipendentemente che l'architettura
1096 sia a 32 o 64 bit.} Dopo la lettura la posizione sul file è spostata
1097 automaticamente in avanti del numero di byte letti. Se \param{count} è zero la
1098 funzione restituisce zero senza nessun altro risultato. Inoltre che non è
1099 detto che la funzione \func{read} restituisca il numero di byte richiesto, ci
1100 sono infatti varie ragioni per cui la funzione può restituire un numero di
1101 byte inferiore: questo è un comportamento normale, e non un errore, che
1102 bisogna sempre tenere presente.
1104 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
1105 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
1106 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
1107 effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
1108 di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La
1109 condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
1110 segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
1111 ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
1112 continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
1114 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
1115 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
1116 quando si legge da un terminale, da una \textit{fifo} o da una
1117 \textit{pipe}. In tal caso infatti, se non ci sono dati in ingresso, la
1118 \func{read} si blocca (a meno di non aver selezionato la modalità non
1119 bloccante, vedi sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne
1120 arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione
1121 ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
1123 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
1124 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
1125 di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
1126 singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
1127 dati ricevuti fino al momento della lettura, o i terminali, per i quali si
1128 applicano anche ulteriori condizioni che approfondiremo in
1129 sez.~\ref{sec:sess_terminal_io}.
1131 Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
1132 \errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
1133 quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
1134 interrotta da un segnale. In tal caso l'azione da intraprendere è quella di
1135 rieseguire la funzione, torneremo in dettaglio sull'argomento in
1136 sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}. La seconda si verifica quando il file è aperto
1137 in modalità non bloccante (con \const{O\_NONBLOCK}) e non ci sono dati in
1138 ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
1139 \errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
1140 \errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con la \acr{glibc}, questa è sinonima di
1141 \errcode{EAGAIN}, ma se si vuole essere completamente portabili occorre
1142 verificare entrambi i valori, dato che POSIX.1-2001 non richiede che siano
1143 coincidenti.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
1144 disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo,
1145 torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_noblocking}.
1147 La funzione \func{read} è una delle \textit{system call} fondamentali,
1148 esistenti fin dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle
1149 \textit{Single Unix Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga
1150 \func{pwrite} sono state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nella
1151 \acr{glibc}, compresa l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la
1152 \textit{system call}, è stato aggiunto con la versione 2.1, in versioni
1153 precedenti sia del kernel che delle librerie la funzione non è disponibile.}
1154 (quello che viene chiamato normalmente Unix98, vedi
1155 sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la definizione di un'altra
1156 funzione di sistema, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
1160 \fdecl{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1161 \fdesc{Legge a partire da una posizione sul file.}
1164 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1165 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1166 \func{read} e \func{lseek}.}
1169 La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
1170 stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \param{offset} che indica
1171 una posizione sul file a partire dalla quale verranno i \param{count}
1172 byte. Identico è il comportamento ed il valore di ritorno, ma la posizione
1173 corrente sul file resterà invariata. Il valore di \param{offset} fa sempre
1174 riferimento all'inizio del file.
1176 L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \func{lseek} alla
1177 posizione indicata da \param{offset} seguita da una \func{read}, seguita da
1178 un'altra \func{lseek} che riporti al valore iniziale della posizione corrente
1179 sul file, ma permette di eseguire l'operazione atomicamente. Questo può essere
1180 importante quando la posizione sul file viene condivisa da processi diversi
1181 (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è particolarmente utile in caso di
1182 programmazione \textit{multi-thread} (vedi sez.~\ref{cha:threads}) quando
1183 all'interno di un processo si vuole che le operazioni di un \textit{thread}
1184 non possano essere influenzata da eventuali variazioni della posizione sul
1185 file effettuate da altri \textit{thread}.
1187 La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
1188 accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
1189 \textit{Single Unix Specification} con un valore della macro
1190 \macro{\_XOPEN\_SOURCE} maggiore o uguale a 500 o a partire dalla \acr{glibc}
1191 2.12 con un valore dalla macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} maggiore o uguale al
1192 valore \val{200809L}. Si ricordi di definire queste macro prima
1193 dell'inclusione del file di dichiarazione \headfile{unistd.h}.
1196 \subsection{Le funzioni per la scrittura di un file}
1197 \label{sec:file_write}
1199 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
1200 scrivere su di esso utilizzando la funzione di sistema \funcd{write}, il cui
1205 \fdecl{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
1206 \fdesc{Scrive i dati su un file.}
1209 {La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e $-1$ per
1210 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1212 \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
1213 modalità \const{O\_NONBLOCK}.
1214 \item[\errcode{EDESTADDRREQ}] si è eseguita una scrittura su un socket di
1215 tipo \textit{datagram} (vedi sez.~\ref{sec:sock_type}) senza aver prima
1216 connesso il corrispondente con \func{connect} (vedi
1217 sez.~\ref{sec:UDP_sendto_recvfrom}).
1218 \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
1219 consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
1220 processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
1221 \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
1222 potuto scrivere qualsiasi dato.
1223 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
1224 la scrittura o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è allineato.
1225 % \item[\errcode{EPERM}] la scrittura è proibita da un \textit{file seal}.
1226 \item[\errcode{EPIPE}] \param{fd} è connesso ad una \textit{pipe} il cui
1227 altro capo è chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il
1228 segnale \signal{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato)
1229 la funzione ritorna questo errore.
1231 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EDQUOT}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO},
1232 \errval{EISDIR}, \errval{ENOSPC} nel loro significato generico.}
1236 \itindbeg{append~mode}
1238 Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \param{count} byte
1239 a partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
1240 posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
1241 modalità \textit{append} con \const{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti
1242 alla fine del file. Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano
1243 immediatamente disponibili ad una \func{read} chiamata dopo che la
1244 \func{write} che li ha scritti è ritornata; ma dati i meccanismi di caching
1245 non è detto che tutti i filesystem supportino questa capacità.
1247 \itindend{append~mode}
1249 Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro.
1250 Per i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello
1251 indicato da \param{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo
1252 stesso comportamento di \func{read}.
1254 Anche per \func{write} lo standard Unix98 (ed i successivi POSIX.1-2001 e
1255 POSIX.1-2008) definiscono un'analoga \funcd{pwrite} per scrivere alla
1256 posizione indicata senza modificare la posizione corrente nel file, il suo
1261 \fdecl{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1262 \fdesc{Scrive a partire da una posizione sul file.}
1265 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1266 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1267 \func{write} e \func{lseek}.}
1270 \noindent per questa funzione valgono le stesse considerazioni fatte per
1271 \func{pread}, a cui si aggiunge il fatto che su Linux, a differenza di quanto
1272 previsto dallo standard POSIX che richiederebbe di ignorarlo, se si è aperto
1273 il file con \const{O\_APPEND} i dati saranno comunque scritti in coda al file,
1274 ignorando il valore di \param{offset}.
1277 \section{Caratteristiche avanzate}
1278 \label{sec:file_adv_func}
1280 In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
1281 della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
1282 comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
1283 permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
1284 dell'argomento sarà comunque affrontato in cap.~\ref{cha:file_advanced}).
1287 \subsection{La gestione dell'accesso concorrente ai files}
1288 \label{sec:file_shared_access}
1290 In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
1291 dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
1292 fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
1293 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
1294 confronti dell'accesso concorrente allo stesso file da parte di processi
1297 \begin{figure}[!htb]
1299 \includegraphics[width=11cm]{img/filemultacc}
1300 \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
1302 \label{fig:file_mult_acc}
1305 Il primo caso è quello in cui due processi indipendenti aprono lo stesso file
1306 su disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
1307 situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
1308 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
1309 diverso file descriptor nella sua \kstruct{file\_struct}. Entrambe le voci
1310 nella \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso \textit{inode}
1313 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
1314 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
1315 vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
1316 conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
1317 stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
1319 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente, dopo ciascuna
1320 \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo
1321 scrivente. Se la scrittura eccede la dimensione corrente del file questo
1322 verrà esteso automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size}
1323 della struttura \kstruct{inode}.
1324 \item se un file è in modalità \const{O\_APPEND} tutte le volte che viene
1325 effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima impostata alla
1326 dimensione corrente del file letta dalla struttura \kstruct{inode}. Dopo la
1327 scrittura il file viene automaticamente esteso. Questa operazione avviene
1328 atomicamente, ogni altro processo che usi \const{O\_APPEND} vedrà la
1329 dimensione estesa e continuerà a scrivere in coda al file.
1330 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo
1331 \var{f\_pos} nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, non
1332 c'è nessuna operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla
1333 fine del file la posizione viene impostata leggendo la attuale dimensione
1334 corrente dalla struttura \kstruct{inode}.
1337 \begin{figure}[!htb]
1339 \includegraphics[width=11cm]{img/fileshar}
1340 \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
1341 \label{fig:file_acc_child}
1344 Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
1345 puntano alla stessa voce nella \textit{file table}. Questo è ad esempio il
1346 caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo figlio all'esecuzione
1347 di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_fork}). La
1348 situazione è illustrata in fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo
1349 figlio riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche
1350 una copia di \kstruct{file\_struct} e della relativa tabella dei file aperti.
1352 Questo significa che il figlio avrà gli stessi file aperti del padre in
1353 quanto la sua \kstruct{file\_struct}, pur essendo allocata in maniera
1354 indipendente, contiene gli stessi valori di quella del padre e quindi i suoi
1355 file descriptor faranno riferimento alla stessa voce nella \textit{file
1356 table}, condividendo così la posizione corrente sul file. Questo ha le
1357 conseguenze descritte a suo tempo in sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di
1358 scrittura o lettura da parte di uno dei due processi, la posizione corrente
1359 nel file varierà per entrambi, in quanto verrà modificato il campo
1360 \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, che è la stessa per
1361 entrambi. Questo consente una sorta di ``\textsl{sincronizzazione}''
1362 automatica della posizione sul file fra padre e figlio che occorre tenere
1365 Si noti inoltre che in questo caso anche i flag di stato del file, essendo
1366 mantenuti nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, vengono
1367 condivisi, per cui una modifica degli stessi con \func{fcntl} (vedi
1368 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) si applicherebbe a tutti processi che
1369 condividono la voce nella \textit{file table}. Ai file però sono associati
1370 anche altri flag, dei quali l'unico usato al momento è \constd{FD\_CLOEXEC},
1371 detti \itindex{file~descriptor~flags} \textit{file descriptor flags}; questi
1372 invece sono mantenuti in \kstruct{file\_struct}, e perciò sono locali per
1373 ciascun processo e non vengono modificati dalle azioni degli altri anche in
1374 caso di condivisione della stessa voce della \textit{file table}.
1376 Si tenga presente dunque che in un sistema unix-like è sempre possibile per
1377 più processi accedere in contemporanea allo stesso file e che non esistono, a
1378 differenza di altri sistemi operativi, dei meccanismi di blocco o di
1379 restrizione dell'accesso impliciti quando più processi vogliono accedere allo
1380 stesso file. Questo significa che le operazioni di lettura e scrittura vengono
1381 sempre fatte da ogni processo in maniera indipendente, utilizzando una
1382 posizione corrente nel file che normalmente, a meno di non trovarsi nella
1383 situazione di fig.~\ref{fig:file_acc_child}, è locale a ciascuno di essi.
1385 Dal punto di vista della lettura dei dati questo comporta la possibilità di
1386 poter leggere dati non coerenti in caso di scrittura contemporanea da parte di
1387 un altro processo. Dal punto di vista della scrittura invece si potranno avere
1388 sovrapposizioni imprevedibili quando due processi scrivono nella stessa
1389 sezione di file, dato che ciascuno lo farà in maniera indipendente. Il
1390 sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità di eseguire alcune
1391 operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza utilizzare dei
1392 meccanismi di sincronizzazione espliciti come il \textit{file locking}, che
1393 esamineremo in sez.~\ref{sec:file_locking}.
1395 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
1396 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
1397 log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
1398 fine del file con \func{lseek} e poi scrivere con \func{write} può condurre ad
1399 una \textit{race condition}; infatti può succedere che un secondo processo
1400 scriva alla fine del file fra la \func{lseek} e la \func{write}. In questo
1401 caso, come abbiamo appena visto, il file sarà esteso, ma il primo processo,
1402 avrà una posizione corrente che aveva impostato con \func{lseek} che non
1403 corrisponde più alla fine del file, e la sua successiva \func{write}
1404 sovrascriverà i dati del secondo processo.
1406 Il problema deriva dal fatto che usare due \textit{system call} in successione
1407 non è mai un'operazione atomica dato che il kernel può interrompere
1408 l'esecuzione del processo fra le due. Nel caso specifico il problema è stato
1409 risolto introducendo la modalità di scrittura in \textit{append}, attivabile
1410 con il flag \const{O\_APPEND}. In questo caso infatti, come abbiamo illustrato
1411 in sez.~\ref{sec:file_open_close}, è il kernel che aggiorna automaticamente la
1412 posizione alla fine del file prima di effettuare la scrittura, e poi estende
1413 il file. Tutto questo avviene all'interno di una singola \textit{system
1414 call}, la \func{write}, che non essendo interrompibile da un altro processo
1415 realizza un'operazione atomica.
1418 \subsection{La duplicazione dei file descriptor}
1419 \label{sec:file_dup}
1421 Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} come un processo figlio
1422 condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
1423 comportamento analogo all'interno di uno stesso processo con la cosiddetta
1424 \textit{duplicazione} di un file descriptor. Per far questo si usa la funzione
1425 di sistema \funcd{dup}, il cui prototipo è:
1429 \fdecl{int dup(int oldfd)}
1430 \fdesc{Crea un file descriptor duplicato.}
1433 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1434 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1436 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
1437 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1438 descriptor aperti (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
1443 La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
1444 file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
1445 interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
1446 può fare riferimento a fig.~\ref{fig:file_dup}. L'effetto della funzione è
1447 semplicemente quello di copiare il valore di un certo file descriptor in
1448 un altro all'interno della struttura \kstruct{file\_struct}, cosicché anche
1449 questo faccia riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}. Per
1450 questo motivo si dice che il nuovo file descriptor è ``\textsl{duplicato}'',
1451 da cui il nome della funzione.
1453 \begin{figure}[!htb]
1454 \centering \includegraphics[width=11cm]{img/filedup}
1455 \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
1456 \label{fig:file_dup}
1459 Si noti che per quanto illustrato in fig.~\ref{fig:file_dup} i file descriptor
1460 duplicati condivideranno eventuali lock (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}), i
1461 flag di stato, e la posizione corrente sul file. Se ad esempio si esegue una
1462 \func{lseek} per modificare la posizione su uno dei due file descriptor, essa
1463 risulterà modificata anche sull'altro, dato che quello che viene modificato è
1464 lo stesso campo nella voce della \textit{file table} a cui entrambi fanno
1467 L'unica differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà un
1468 suo \textit{file descriptor flag} indipendente. A questo proposito deve essere
1469 tenuto presente che nel caso in cui si usi \func{dup} per duplicare un file
1470 descriptor, se questo ha il flag di \textit{close-on-exec} attivo (vedi
1471 sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), questo verrà
1472 cancellato nel file descriptor restituito come copia.
1474 L'uso principale di questa funzione è nella shell per la redirezione dei file
1475 standard di tab.~\ref{tab:file_std_files} fra l'esecuzione di una \func{fork}
1476 e la successiva \func{exec}. Diventa così possibile associare un file (o una
1477 \textit{pipe}) allo \textit{standard input} o allo \textit{standard output}
1478 (vedremo un esempio in sez.~\ref{sec:ipc_pipe_use}, quando tratteremo le
1481 Ci si può chiedere perché non sia in questo caso sufficiente chiudere il file
1482 standard che si vuole redirigere e poi aprire direttamente con \func{open} il
1483 file vi si vuole far corrispondere, invece di duplicare un file descriptor che
1484 si è già aperto. La risposta sta nel fatto che il file che si vuole redirigere
1485 non è detto sia un file regolare, ma potrebbe essere, come accennato, anche
1486 una \textit{fifo} o un socket, oppure potrebbe essere un file associato ad un
1487 file descriptor che si è ereditato già aperto (ad esempio attraverso una
1488 \func{exec}) da un processo antenato del padre, del quale non si conosce il
1489 nome. Operando direttamente con i file descriptor \func{dup} consente di
1490 ignorare le origini del file descriptor che si duplica e funziona in maniera
1491 generica indipendentemente dall'oggetto a cui questo fa riferimento.
1493 Per ottenere la redirezione occorre pertanto disporre del file descriptor
1494 associato al file che si vuole usare e chiudere il file descriptor che si
1495 vuole sostituire, cosicché esso possa esser restituito alla successiva
1496 chiamata di \func{dup} come primo file descriptor disponibile. Dato che
1497 questa è l'operazione più comune, è prevista un'altra funzione di sistema,
1498 \funcd{dup2}, che permette di specificare esplicitamente qual è il numero di
1499 file descriptor che si vuole ottenere come duplicato; il suo prototipo è:
1503 \fdecl{int dup2(int oldfd, int newfd)}
1504 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1507 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1508 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1510 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
1511 un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
1512 \item[\errcode{EBUSY}] si è rilevata la possibilità di una \textit{race
1514 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1515 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1521 La funzione duplica il file descriptor \param{oldfd} su un altro file
1522 descriptor di valore \param{newfd}. Qualora il file descriptor \param{newfd}
1523 sia già aperto, come avviene ad esempio nel caso della duplicazione di uno dei
1524 file standard di tab.~\ref{tab:file_std_files}, esso sarà prima chiuso e poi
1525 duplicato. Se \param{newfd} è uguale a \param{oldfd} la funzione non fa nulla
1526 e si limita a restituire \param{newfd}.
1528 L'uso di \func{dup2} ha vari vantaggi rispetto alla combinazione di
1529 \func{close} e \func{dup}; anzitutto se \param{oldfd} è uguale \param{newfd}
1530 questo verrebbe chiuso e \func{dup} fallirebbe, ma soprattutto l'operazione è
1531 atomica e consente di evitare una \textit{race condition} in cui dopo la
1532 chiusura del file si potrebbe avere la ricezione di un segnale il cui gestore
1533 (vedi sez.~\ref{sec:sig_signal_handler}) potrebbe a sua volta aprire un file,
1534 per cui alla fine \func{dup} restituirebbe un file descriptor diverso da
1537 Con Linux inoltre la funzione prevede la possibilità di restituire l'errore
1538 \errcode{EBUSY}, che non è previsto dallo standard, quando viene rilevata la
1539 possibilità di una \textit{race condition} interna in cui si cerca di
1540 duplicare un file descriptor che è stato allocato ma per il quale non sono
1541 state completate le operazioni di apertura.\footnote{la condizione è
1542 abbastanza peculiare e non attinente al tipo di utilizzo indicato, quanto
1543 piuttosto ad un eventuale tentativo di duplicare file descriptor non ancora
1544 aperti, la condizione di errore non è prevista dallo standard, ma in
1545 condizioni simili FreeBSD risponde con un errore di \errval{EBADF}, mentre
1546 OpenBSD elimina la possibilità di una \textit{race condition} al costo di
1547 una perdita di prestazioni.} In tal caso occorre ritentare l'operazione.
1549 La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
1550 funzione di controllo dei file \func{fcntl} (che esamineremo in
1551 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) con il parametro \const{F\_DUPFD}.
1552 L'operazione ha la sintassi \code{fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
1553 come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}. La sola
1554 differenza fra le due funzioni (a parte la sintassi ed i diversi codici di
1555 errore) è che \func{dup2} chiude il file descriptor \param{newfd} se questo è
1556 già aperto, garantendo che la duplicazione sia effettuata esattamente su di
1557 esso, invece \func{fcntl} restituisce il primo file descriptor libero di
1558 valore uguale o maggiore di \param{newfd}, per cui se \param{newfd} è aperto
1559 la duplicazione avverrà su un altro file descriptor.
1561 Su Linux inoltre è presente una terza funzione di sistema non
1562 standard,\footnote{la funzione è stata introdotta con il kernel 2.6.27 e resa
1563 disponibile con la \acr{glibc} 2.9.} \funcd{dup3}, che consente di duplicare
1564 un file descriptor reimpostandone i flag, per usarla occorre definire la macro
1565 \macro{\_GNU\_SOURCE} ed il suo prototipo è:
1569 \fdecl{int dup3(int oldfd, int newfd, int flags)}
1570 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1573 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1574 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di
1575 \func{dup2} più \errcode{EINVAL} qualora \param{flags} contenga un valore
1576 non valido o \param{newfd} sia uguale a \param{oldfd}.
1580 La funzione è identica a \func{dup2} ma prevede la possibilità di mantenere il
1581 flag di \textit{close-on-exec} sul nuovo file descriptor specificando
1582 \const{O\_CLOEXEC} in \param{flags} (che è l'unico flag usabile in questo
1583 caso). Inoltre rileva esplicitamente la possibile coincidenza
1584 fra \param{newfd} e \param{oldfd}, fallendo con un errore di \errval{EINVAL}.
1587 \subsection{Le funzioni di sincronizzazione dei dati}
1588 \label{sec:file_sync}
1590 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close} tutte le operazioni di
1591 scrittura sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle
1592 in maniera asincrona, ad esempio accorpando gli accessi alla stessa zona del
1593 disco in un secondo tempo rispetto al momento della esecuzione della
1596 Per questo motivo quando è necessaria una sincronizzazione dei dati il sistema
1597 mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo scarico dei
1598 dati dai buffer del kernel. La prima di queste funzioni di sistema è
1599 \funcd{sync}, il cui prototipo è:\footnote{questo è il prototipo usato a
1600 partire dalla \acr{glibc} 2.2.2 seguendo gli standard, in precedenza la
1601 funzione era definita come \code{int sync(void)} e ritornava sempre $0$.}
1605 \fdecl{void sync(void)}
1606 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.}
1609 {La funzione non ritorna nulla e non prevede condizioni di errore.}
1612 I vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire le
1613 operazioni ritornando immediatamente, con Linux invece, fin dal kernel 1.3.20,
1614 la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione. Si
1615 tenga presente comunque che questo non dà la garanzia assoluta che i dati
1616 siano integri dopo la chiamata, l'hardware dei dischi è in genere dotato di un
1617 suo meccanismo interno di bufferizzazione che a sua volta può ritardare
1618 ulteriormente la scrittura effettiva.
1620 La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
1621 esplicitamente lo scarico dei dati su disco, un tempo era invocata da un
1622 apposito demone di sistema (in genere chiamato \cmd{update}) che eseguiva lo
1623 scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi. Con le nuove versioni del
1624 kernel queste operazioni vengono gestite direttamente dal sistema della
1625 memoria virtuale, attraverso opportuni \textit{task} interni al kernel. Nei
1626 kernel recenti questo comportamento può essere controllato con l'uso dei vari
1627 file \texttt{dirty\_*} in \sysctlfiled{vm/}.\footnote{si consulti la
1628 documentazione allegata ai sorgenti del kernel nel file
1629 \file{Documentation/sysctl/vm.txt}, trattandosi di argomenti di natura
1630 sistemistica non li prenderemo in esame.}
1632 Si tenga presente che la funzione di sistema \funcm{bdflush}, che un tempo
1633 veniva usata per controllare lo scaricamento dei dati, è deprecata a partire
1634 dal kernel 2.6 e causa semplicemente la stampa di un messaggio nei log del
1635 kernel, e non è più presente dalle \acr{glibc} 2.23, pertanto non la
1636 prenderemo in esame.
1638 Quando si vogliano scaricare i dati di un singolo file, ad esempio essere
1639 sicuri che i dati di un database siano stati registrati su disco, si possono
1640 usare le due funzioni di sistema \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui
1645 \fdecl{int fsync(int fd)}
1646 \fdesc{Sincronizza dati e metadati di un file.}
1647 \fdecl{int fdatasync(int fd)}
1648 \fdesc{Sincronizza i dati di un file.}
1651 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1652 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1654 \item[\errcode{EDQUOT}] si è superata un quota disco durante la
1656 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
1657 sincronizzazione (talvolta anche \errval{EROFS}).
1658 \item[\errcode{EIO}] c'è stato un errore di I/O durante la sincronizzazione,
1659 che in questo caso può derivare anche da scritture sullo stesso file
1660 eseguite su altri file descriptor.
1661 \item[\errcode{ENOSPC}] si è esaurito lo spazio disco durante la
1664 ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
1667 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
1668 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni. La
1669 prima, \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file,
1670 che riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che
1671 gli altri dati contenuti nell'\textit{inode} che si leggono con \func{fstat},
1672 come i tempi del file. Se lo scopo dell'operazione, come avviene spesso per i
1673 database, è assicurarsi che i dati raggiungano il disco e siano rileggibili
1674 immediatamente in maniera corretta, è sufficiente l'uso di \func{fdatasync}
1675 che non comporta anche l'esecuzione di operazioni non necessarie all'integrità
1676 dei dati, come l'aggiornamento dei tempi di ultima modifica ed ultimo accesso.
1678 Si tenga presente che l'uso di queste funzioni non comporta la
1679 sincronizzazione della directory che contiene il file e la scrittura della
1680 relativa voce su disco, che se necessaria deve essere effettuata
1681 esplicitamente con \func{fsync} sul file descriptor della
1682 directory.\footnote{in realtà per il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta
1683 con l'opzione \cmd{sync}, il kernel provvede anche alla sincronizzazione
1684 automatica delle voci delle directory.}
1686 La funzione può restituire anche \errval{ENOSPC} e \errval{EDQUOT} per quei
1687 casi in cui l'allocazione dello spazio disco non viene effettuata
1688 all'esecuzione di una \func{write} (come NFS o altri filesystem di rete) per
1689 cui l'errore viene rilevato quando la scrittura viene effettivamente
1692 L'uso di \func{sync} presenta in certi casi, quando ci sono più filesystem
1693 montati, problemi di prestazioni dovute al fatto che la funzione provoca la
1694 sincronizzazione dei dati su tutti quanti i filesystem, anche quando
1695 interesserebbe che questo avvenga soltanto su quello dei file su cui si sta
1696 lavorando, se i dati in attesa sono molti questo può causare seri problemi di
1699 Per questo motivo è stata introdotta una nuova funzione di sistema,
1700 \funcd{syncfs},\footnote{la funzione è stata introdotta a partire dal kernel
1701 2.6.39 ed è accessibile solo se è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, è
1702 specifica di Linux e non prevista da nessuno standard.} che effettua lo
1703 scarico dei dati soltanto per il filesystem su cui si sta operando, il suo
1708 \fdecl{int syncfs(int fd)}
1709 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file del singolo filesystem col
1713 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1714 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1716 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
1721 La funzione richiede che si specifichi nell'argomento \param{fd} un file
1722 descriptor su cui si sta operando, e lo scarico dei dati sarà limitato al
1723 filesystem su cui il file ad esso corrispondente si trova.
1726 \subsection{Le \textit{at-functions}: \func{openat} e affini}
1727 \label{sec:file_openat}
1729 \itindbeg{at-functions}
1731 Un problema generico che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così
1732 come con le altre funzioni che prendono come argomenti dei \textit{pathname},
1733 è la possibilità, quando si usa un \textit{pathname} che non fa riferimento
1734 diretto ad un file posto nella directory di lavoro corrente, che alcuni dei
1735 componenti dello stesso vengano modificati in parallelo alla chiamata a
1736 \func{open}, cosa che lascia aperta la possibilità di una \textit{race
1737 condition} in cui c'è spazio per un \textit{symlink attack} (si ricordi
1738 quanto visto per \func{access} in sez.~\ref{sec:file_perm_management}).
1740 Inoltre come già accennato, la directory di lavoro corrente è una proprietà
1741 associata al singolo processo; questo significa che quando si lavora con i
1742 \textit{thread} questa sarà sempre la stessa per tutti \textit{thread}, ed un
1743 cabiamento di directory di lavoro effettuato all'interno di un \textit{thread}
1744 verrà applicato a tutti, non esiste quindi con le funzioni classiche un modo
1745 semplice per far si che i singoli \textit{thread} possano aprire file usando
1746 una propria directory per risolvere i \textit{pathname} relativi.
1748 Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
1749 Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
1750 \func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
1751 funzioni di sistema, chiamate ``\textit{at-functions}'' in quanto quasi tutte
1752 sono contraddistinte dal suffisso \texttt{at}, che permettono l'apertura di un
1753 file (o le rispettive altre operazioni) usando un \textit{pathname} relativo
1754 ad una directory specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su proposta
1755 dello sviluppatore principale della \acr{glibc} Urlich Drepper e le
1756 corrispondenti \textit{system call} sono state inserite nel kernel a partire
1757 dalla versione 2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione che, sia
1758 pure con prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso del
1759 filesystem \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il riferimento a
1760 \textit{pathname} del tipo di \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.}
1762 Benché queste funzioni non siano presenti negli standard tradizionali esse
1763 sono state adottate da altri sistemi unix-like come Solaris, i vari BSD, fino
1764 ad essere incluse in una recente revisione (la POSIX.1-2008) dello standard
1765 POSIX.1. Con la \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
1766 definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE} (attiva di default).
1768 L'uso di queste funzioni prevede una apertura iniziale della directory che si
1769 intende usare come base per la risoluzione dei \textit{pathname} relativi,
1770 dopo di che si dovrà passare il suddetto file descriptor alle stesse, che
1771 useranno quella directory come punto di partenza per la risoluzione. In questo
1772 modo, anche quando si lavora con i \textit{thread}, si può mantenere una
1773 directory di lavoro diversa per ciascuno di essi.
1775 Questo metodo, oltre a risolvere i problemi di \textit{race condition} dovuti
1776 al possibile cambiamento di uno dei componenti del \textit{pathname}, consente
1777 anche di ottenere aumenti di prestazioni significativi quando si devono
1778 eseguire molte operazioni su sezioni dell'albero dei file che prevedono delle
1779 gerarchie di sottodirectory molto profonde. Infatti in questo caso basta
1780 eseguire la risoluzione del \textit{pathname} di una qualunque directory di
1781 partenza una sola volta (nell'apertura iniziale) e non tutte le volte che si
1782 deve accedere a ciascun file che essa contiene.
1784 La sintassi generale di queste nuove funzioni è l'utilizzo come primo
1785 argomento del file descriptor della directory da usare come base per la
1786 risoluzione dei nomi, mentre gli argomenti successivi restano identici a
1787 quelli della corrispondente funzione ordinaria. Come esempio prendiamo in
1788 esame la nuova funzione di sistema \funcd{openat}, il cui prototipo è:
1792 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1793 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
1794 \fdesc{Apre un file a partire da una directory di lavoro.}
1797 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1798 \func{open}, ed in più:
1800 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1801 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1802 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1807 Il comportamento di \func{openat} è del tutto analogo a quello di \func{open},
1808 con la sola eccezione del fatto che se per l'argomento \pathname{pathname} si
1809 utilizza un \textit{pathname} relativo questo, sarà risolto rispetto alla
1810 directory indicata da \param{dirfd}. Qualora invece si usi un
1811 \textit{pathname} assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine
1812 se per \param{dirfd} si usa il valore speciale \constd{AT\_FDCWD}, la
1813 risoluzione sarà effettuata rispetto alla directory di lavoro corrente del
1814 processo. Si tenga presente però che questa, come le altre costanti
1815 \texttt{AT\_*}, è definita in \headfile{fcntl.h}, pertanto se la si vuole
1816 usare occorrerà includere comunque questo file, anche per le funzioni che non
1817 sono definite in esso.
1819 Si tenga comunque presente che l'uso di \func{openat} non risolve in generale
1820 tutte le possibili \textit{race condition} legati all'apertura di un file,
1821 dopo un eventuale controllo di accesso o esistenza, ma consente comunque di
1822 difendersi da tutti gli attacchi eseguiti modificando le componenti superiori
1823 del suo \textit{pathname}. Inoltre una ...
1825 Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
1826 errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
1827 errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
1828 particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
1829 descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa
1830 riferimento ad una directory, tranne il caso in cui si sia specificato un
1831 \textit{pathname} assoluto, nel qual caso, come detto, il valore
1832 di \param{dirfd} sarà completamente ignorato.
1837 \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
1839 \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
1842 \func{execveat} &$\bullet$&\func{execve} \\
1843 \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access} \\
1844 \funcm{fchmodat} &$\bullet$&\func{chmod} \\
1845 \func{fchownat} &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
1846 \funcm{fstatat} &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat} \\
1847 \func{linkat} &$\bullet$\footnotemark&\func{link} \\
1848 \funcm{mkdirat} & -- &\func{mkdir} \\
1849 \funcm{mkfifoat} & -- &\func{mkfifo} \\
1850 \funcm{mknodat} & -- &\func{mknod} \\
1851 \func{openat} & -- &\func{open} \\
1852 \funcm{readlinkat}& -- &\func{readlink}\\
1853 \funcm{renameat} & -- &\func{rename} \\
1854 \funcm{statx} &$\bullet$&\func{stat} \\
1855 \funcm{symlinkat}& -- &\func{symlink} \\
1856 \func{unlinkat} &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir} \\
1857 \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
1860 \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
1861 corrispettive funzioni classiche.}
1862 \label{tab:file_atfunc_corr}
1865 \footnotetext{in questo caso l'argomento \param{flags} è disponibile ed
1866 utilizzabile solo a partire dal kernel 2.6.18.}
1868 In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
1869 con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
1870 classica. La gran parte di queste seguono la convenzione appena vista per
1871 \func{openat}, in cui agli argomenti della corrispondente funzione classica
1872 viene anteposto l'argomento \param{dirfd}, ed hanno per il resto un
1873 comportamento identico e non staremo pertanto a trattarle una per una. Per una
1874 parte di queste, indicate dal contenuto della omonima colonna di
1875 tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è prevista
1876 anche l'aggiunta di un ulteriore argomento finale, \param{flags}.
1879 % TODO trattare fstatat e con essa
1880 % TODO trattare anche statx, aggiunta con il kernel 4.11 (vedi
1881 % https://lwn.net/Articles/707602/ e
1882 % https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=a528d35e8bfcc521d7cb70aaf03e1bd296c8493f)
1884 % TODO manca prototipo di linkat, verificare se metterlo o metter menzione
1885 % altre modifiche al riguardo nel 3.11 (AT_EMPTY_PATH?) vedi
1886 % http://lwn.net/Articles/562488/
1888 % TODO: Trattare esempio di inzializzazione di file e successivo collegamento
1889 % con l'uso di O_TMPFILE e linkat, vedi man open
1892 % TODO manca prototipo di utimensat, verificare se metterlo o metter menzione
1893 % TODO manca prototipo di renameat2, introdotta nel 3.15, vedi
1894 % http://lwn.net/Articles/569134/
1895 % TODO manca prototipo di execveat, introdotta nel 3.19, vedi
1896 % https://lwn.net/Articles/626150/ cerca anche fexecve
1899 Per tutte le funzioni che lo prevedono, a parte \func{unlinkat} e
1900 \funcd{faccessat}, l'ulteriore argomento è stato introdotto solo per fornire
1901 un meccanismo con cui modificarne il comportamento nel caso si stia operando
1902 su un collegamento simbolico, così da poter scegliere se far agire la funzione
1903 direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Dato che in certi
1904 casi esso può fornire ulteriori indicazioni per modificare il comportamento
1905 delle funzioni, \param{flags} deve comunque essere passato come maschera
1906 binaria, ed impostato usando i valori delle appropriate costanti
1907 \texttt{AT\_*}, definite in \headfile{fcntl.h}.
1909 Come esempio di questo secondo tipo di funzioni possiamo considerare
1910 \funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia \func{chown}
1911 che \func{lchown}; il suo prototipo è:
1916 \fdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
1918 \fdesc{Modifica il proprietario di un file.}
1921 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1922 \func{chown}, ed in più:
1924 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1925 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1926 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1927 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1932 In questo caso il valore di \param{flags} stabilisce il comportamento della
1933 funzione quando la si applica ad un collegamento simbolico, e l'unico valore
1934 utilizzabile è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, che se impostato indica alla
1935 funzione di non eseguire la dereferenziazione di un eventuale collegamento
1936 simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come \func{lchown} invece che
1939 Come accennato fra tutte quelle marcate in tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}
1940 solo due funzioni possono usare l'argomento \param{flags} per indicare altro
1941 rispetto alla possibilità di seguire o meno un collegamento simbolico, la
1942 prima di queste è \funcd{faccessat}, ed il suo prototipo è:
1946 \fdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
1947 \fdesc{Controlla i permessi di accesso.}
1950 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1951 \func{access}, ed in più:
1953 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1954 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1955 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1956 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1961 La funzione esegue il controllo di accesso ad un file, ma
1962 l'argomento \param{flags} consente di modificarne il comportamento rispetto a
1963 quello ordinario di \func{access}. In questo caso esso può essere specificato
1964 come maschera binaria di due valori: il solito \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW},
1965 con il significato già spiegato, e \const{AT\_EACCES} per indicare alla
1966 funzione di eseguire il controllo dei permessi usando l'\ids{UID} effettivo
1967 invece di quello reale (il comportamento di default, che riprende quello di
1971 La seconda eccezione è \funcd{unlinkat}, in questo caso
1972 l'argomento \param{flags} viene utilizzato perché tramite esso si può indicare
1973 alla funzione di comportarsi sia come analogo di \func{unlink} che di
1974 \func{rmdir}; il suo prototipo è:
1978 \fdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1979 \fdesc{Rimuove una voce da una directory.}
1982 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1983 \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di \param{flags}, ed in
1986 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1987 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1988 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1989 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1994 Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
1995 avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
1996 in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
1997 \const{AT\_REMOVEDIR}, essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal
1998 caso \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora
1999 risulti vuota. Non essendo in questo caso prevista la possibilità di usare
2000 altri valori (la funzione non segue comunque i collegamenti simbolici) anche
2001 se \param{flags} è una maschera binaria, essendo \const{AT\_REMOVEDIR} l'unico
2002 flag disponibile per questa funzione, lo si può assegnare direttamente.
2004 Infine una terza funzione, \funcm{linkat}, utilizza in maniera diversa dalle
2005 altre l'argomento \param{flags}, anche se in questo caso l'utilizzo continua
2006 ad essere attinente al comportamento con i collegamenti simbolici. Si ricordi
2007 che su Linux il comportamento di \func{link} è quello di non seguire mai i
2008 collegamenti simbolici, pertanto l'uso ordinario dell'argomento parrebbe in
2009 questo caso essere inutile. A partire dal kernel 2.6.18 invece però è stato
2010 aggiunta per questa funzione la possibilità di usare il valore
2011 \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}, che richiede di dereferenziare i collegamenti
2014 Dato che questo è il comportamento adottato per un valore nullo
2015 di \param{flags} da tutte le altre funzioni, \func{linkat} è l'unica per cui
2016 può essere usato esplicitamente questo valore e per la quale non ha senso
2017 usare \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}. Per avere un quadro d'insieme si è
2018 riassunto in tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values} l'elenco delle
2019 costanti utilizzabili per i valori di \param{flags}.
2024 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2026 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
2029 \constd{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}& Se impostato la funzione non esegue la
2030 dereferenziazione dei collegamenti
2032 \constd{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}& Se impostato la funzione esegue la
2033 dereferenziazione dei collegamenti simbolici
2034 (usato esplicitamente solo da
2036 \constd{AT\_EACCES} & Usato solo da \func{faccessat}, richiede che
2037 il controllo dei permessi sia fatto usando
2038 l'\ids{UID} effettivo invece di quello
2040 \constd{AT\_REMOVEDIR} & Usato solo da \func{unlinkat}, richiede che
2041 la funzione si comporti come \func{rmdir}
2042 invece che come \func{unlink}.\\
2045 \caption{Le costanti utilizzate per i bit dell'argomento
2046 aggiuntivo \param{flags} delle \textit{at-functions}.}
2047 \label{tab:at-functions_constant_values}
2051 \texttt{ATTENZIONE PARTE DA RIVEDERE}
2054 Un'ultima differenza fra le \textit{at-functions} e le funzioni tradizionali
2055 di cui sono estensione è, come accennato in sez.~\ref{sec:file_temp_file},
2056 quella relativa a \func{utimensat} che non è propriamente una corrispondente
2057 esatta di \func{utimes} e \func{lutimes}, dato che questa funzione ha una
2058 maggiore precisione nella indicazione dei tempi dei file, per i quali come per
2059 \func{futimes}, si devono usare strutture \struct{timespec} che consentono una
2060 precisione fino al nanosecondo; la funzione è stata introdotta con il kernel
2061 2.6.22,\footnote{in precedenza, a partire dal kernel 2.6.16, era stata
2062 introdotta una \textit{system call} \funcm{futimesat} seguendo una bozza
2063 della revisione dello standard poi modificata; questa funzione, sostituita
2064 da \func{utimensat}, è stata dichiarata obsoleta, non è supportata da
2065 nessuno standard e non deve essere più utilizzata: pertanto non ne
2066 parleremo.} ed il suo prototipo è:
2070 \fdecl{int utimensat(int dirfd, const char *pathname, const struct
2071 timespec times[2], int flags)}
2072 \fdesc{Cambia i tempi di un file.}
2075 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2076 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2078 \item[\errcode{EACCES}] si è richiesta l'impostazione del tempo corrente ma
2079 non si ha il permesso di scrittura sul file, o non si è proprietari del
2080 file o non si hanno i privilegi di amministratore; oppure il file è
2081 immutabile (vedi sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
2082 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è \const{AT\_FDCWD} o un file
2084 \item[\errcode{EFAULT}] \param{times} non è un puntatore valido oppure
2085 \param{dirfd} è \const{AT\_FDCWD} ma \param{pathname} è \var{NULL} o non è
2086 un puntatore valido.
2087 \item[\errcode{EINVAL}] si sono usati dei valori non corretti per i tempi di
2088 \param{times}, oppure è si usato un valore non valido per \param{flags},
2089 oppure \param{pathname} è \var{NULL}, \param{dirfd} non è
2090 \const{AT\_FDCWD} e \param{flags} contiene \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}.
2091 \item[\errcode{EPERM}] si è richiesto un cambiamento nei tempi non al tempo
2092 corrente, ma non si è proprietari del file o non si hanno i privilegi di
2093 amministratore; oppure il file è immutabile o \textit{append-only} (vedi
2094 sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
2095 \item[\errcode{ESRCH}] non c'è il permesso di attraversamento per una delle
2096 componenti di \param{pathname}.
2098 ed inoltre per entrambe \errval{EROFS} e per \func{utimensat}
2099 \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOTDIR} nel
2100 loro significato generico.}
2103 La funzione imposta i tempi dei file utilizzando i valori passati nel vettore
2104 di strutture \struct{timespec} esattamente come \func{futimes} (si veda quanto
2105 illustrato in sez.~\ref{sec:file_file_times}).
2107 La funzione supporta invece, rispetto ad \func{utimes} che abbiamo visto in
2108 sez.~\ref{sec:file_file_times}, una sintassi più complessa che consente una
2109 indicazione sicura del file su cui operare specificando la directory su cui si
2110 trova tramite il file descriptor \param{dirfd} ed il suo nome come
2111 \textit{pathname relativo} in \param{pathname}.\footnote{su Linux solo
2112 \func{utimensat} è una \textit{system call} e \func{futimens} è una funzione
2113 di libreria, infatti se \param{pathname} è \var{NULL} \param{dirfd} viene
2114 considerato un file descriptor ordinario e il cambiamento del tempo
2115 applicato al file sottostante, qualunque esso sia, per cui
2116 \code{futimens(fd, times}) è del tutto equivalente a \code{utimensat(fd,
2117 NULL, times, 0)} ma nella \acr{glibc} questo comportamento è disabilitato
2118 seguendo lo standard POSIX, e la funzione ritorna un errore di
2119 \errval{EINVAL} se invocata in questo modo.}
2121 Torneremo su questa sintassi e sulla sua motivazione in
2122 sez.~\ref{sec:file_openat}, quando tratteremo tutte le altre funzioni (le
2123 cosiddette \textit{at-functions}) che la utilizzano; essa prevede comunque
2124 anche la presenza dell'argomento \param{flags} con cui attivare flag di
2125 controllo che modificano il comportamento della funzione, nel caso specifico
2126 l'unico valore consentito è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} che indica alla
2127 funzione di non dereferenziare i collegamenti simbolici, cosa che le permette
2128 di riprodurre le funzionalità di \func{lutimes}.
2131 \texttt{ATTENZIONE PARTE DA RIVEDERE}
2134 \itindend{at-functions}
2136 % TODO: manca prototipo e motivazione di fexecve, da trattare qui in quanto
2137 % inserita nello stesso standard e da usare con openat, vedi
2138 % http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699939699/toc.pdf
2140 % TODO: manca prototipo e motivazione di execveat, vedi
2141 % http://man7.org/linux/man-pages/man2/execveat.2.html
2143 \subsection{Le operazioni di controllo}
2144 \label{sec:file_fcntl_ioctl}
2146 Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}
2147 esistono tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su
2148 un file descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati,
2149 ma la gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
2150 funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.
2152 Per le operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
2153 caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione di sistema
2154 \funcd{fcntl},\footnote{ad esempio si gestiscono con questa funzione varie
2155 modalità di I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e
2156 il \textit{file locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}).} il cui
2162 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
2163 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
2164 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
2165 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct f\_owner\_ex * owner)}
2166 \fdesc{Esegue una operazione di controllo sul file.}
2169 {La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda dell'operazione richiesta
2170 in caso di successo mentre ritorna sempre $-1$ per un errore, nel qual caso
2171 \var{errno} assumerà valori diversi che dipendono dal tipo di operazione,
2172 l'unico valido in generale è:
2174 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
2179 Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
2180 \var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
2181 numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
2182 aggiuntivi, sono determinati dal valore dell'argomento \param{cmd} che in
2183 sostanza corrisponde all'esecuzione di un determinato \textsl{comando}. A
2184 seconda del comando specificato il terzo argomento può essere assente (ma se
2185 specificato verrà ignorato), può assumere un valore intero di tipo
2186 \ctyp{long}, o essere un puntatore ad una struttura \struct{flock}.
2188 In sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di
2189 \func{fcntl} per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i
2190 possibili valori per \var{cmd}, e del relativo significato, dei codici di
2191 errore restituiti e del tipo del terzo argomento (cui faremo riferimento con
2192 il nome indicato nel precedente prototipo), è riportata di seguito:
2193 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.8cm}}
2194 \item[\constd{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
2195 maggiore o uguale ad \param{arg}, e ne fa un duplicato
2196 di \param{fd}, ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$
2197 in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2198 \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito
2199 o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
2200 descrittori consentito.
2202 \itindbeg{close-on-exec}
2204 \item[\constd{F\_DUPFD\_CLOEXEC}] ha lo stesso effetto di \const{F\_DUPFD}, ma
2205 in più attiva il flag di \textit{close-on-exec} sul file descriptor
2206 duplicato, in modo da evitare una successiva chiamata con
2207 \const{F\_SETFD}. La funzionalità è stata introdotta con il kernel 2.6.24 ed
2208 è prevista nello standard POSIX.1-2008 (si deve perciò definire
2209 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} ad un valore adeguato secondo quanto visto in
2210 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}).
2212 \item[\constd{F\_GETFD}] restituisce il valore dei \textit{file descriptor
2213 flags} di \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il
2214 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2215 \errval{EBADF}. Al momento l'unico flag usato è quello di
2216 \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC}, che
2217 serve a richiedere che il file venga chiuso nella esecuzione di una
2218 \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Un valore nullo significa
2219 pertanto che il flag non è impostato.
2221 \item[\constd{F\_SETFD}] imposta il valore dei \textit{file descriptor flags}
2222 al valore specificato con \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2223 successo e $-1$ in caso di errore. Non sono previsti errori diversi da
2224 \errval{EBADF}. Dato che l'unico flag attualmente usato è quello di
2225 \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC},
2226 tutti gli altri bit di \param{arg}, anche se impostati, vengono
2227 ignorati.\footnote{questo almeno è quanto avviene fino al kernel 3.2, come
2228 si può evincere dal codice della funzione \texttt{do\_fcntl} nel file
2229 \texttt{fs/fcntl.c} dei sorgenti del kernel.}
2230 \itindend{close-on-exec}
2232 \item[\constd{F\_GETFL}] ritorna il valore dei \textit{file status flags} di
2233 \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento
2234 viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Il
2235 comando permette di rileggere il valore di quei bit
2236 dell'argomento \param{flags} di \func{open} che vengono memorizzati nella
2237 relativa voce della \textit{file table} all'apertura del file, vale a dire
2238 quelli riportati in tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} e
2239 tab.~\ref{tab:open_operation_flag}). Si ricordi che quando si usa la
2240 funzione per determinare le modalità di accesso con cui è stato aperto il
2241 file è necessario estrarre i bit corrispondenti nel \textit{file status
2242 flag} con la maschera \const{O\_ACCMODE} come già accennato in
2243 sez.~\ref{sec:file_open_close}.
2245 \item[\constd{F\_SETFL}] imposta il valore dei \textit{file status flags} al
2246 valore specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2247 successo o $-1$ in caso di errore. In generale possono essere impostati solo
2248 i flag riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, su Linux si possono
2249 modificare soltanto \const{O\_APPEND}, \const{O\_ASYNC}, \const{O\_DIRECT},
2250 \const{O\_NOATIME} e \const{O\_NONBLOCK}. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2251 \errcode{EPERM} se si cerca di rimuovere \const{O\_APPEND} da un file
2252 marcato come \textit{append-only} o se di cerca di impostare
2253 \const{O\_NOATIME} su un file di cui non si è proprietari (e non si hanno i
2254 permessi di amministratore) ed \errcode{EINVAL} se si cerca di impostare
2255 \const{O\_DIRECT} su un file che non supporta questo tipo di operazioni.
2257 \item[\constd{F\_GETLK}] richiede un controllo sul file lock specificato da
2258 \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato,
2259 ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come
2260 per i due successivi comandi oltre a \errval{EBADF} se \param{lock} non è un
2261 puntatore valido restituisce l'errore generico \errcode{EFAULT}. Questa
2262 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2264 \item[\constd{F\_SETLK}] richiede o rilascia un file lock a seconda di quanto
2265 specificato nella struttura puntata da \param{lock}, ritorna un valore nullo
2266 in caso di successo e $-1$ se il file lock è tenuto da qualcun altro, nel
2267 qual caso si ha un errore di \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}. Questa
2268 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2270 \item[\constd{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
2271 la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato, se
2272 l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
2273 imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}. Questa funzionalità è trattata in
2274 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2276 \item[\constd{F\_GETOWN}] restituisce in caso di successo l'identificatore del
2277 processo o del \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group})
2278 che è preposto alla ricezione del segnale \signal{SIGIO} (o l'eventuale
2279 segnale alternativo impostato con \const{F\_SETSIG}) per gli eventi
2280 asincroni associati al file descriptor \param{fd} e del segnale
2281 \signal{SIGURG} per la notifica dei dati urgenti di un socket (vedi
2282 sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}). Restituisce $-1$ in caso di errore ed il
2283 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2286 Per distinguerlo dal caso in cui il segnale viene inviato a un singolo
2287 processo, nel caso di un \textit{process group} viene restituito un valore
2288 negativo il cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del
2289 \textit{process group}. Con Linux questo comporta un problema perché se il
2290 valore restituito dalla \textit{system call} è compreso nell'intervallo fra
2291 $-1$ e $-4095$ in alcune architetture questo viene trattato dalla
2292 \acr{glibc} come un errore,\footnote{il problema deriva dalle limitazioni
2293 presenti in architetture come quella dei normali PC (i386) per via delle
2294 modalità in cui viene effettuata l'invocazione delle \textit{system call}
2295 che non consentono di restituire un adeguato codice di ritorno.} per cui
2296 in tal caso \func{fcntl} ritornerà comunque $-1$ mentre il valore restituito
2297 dalla \textit{system call} verrà assegnato ad \var{errno}, cambiato di
2300 Per questo motivo con il kernel 2.6.32 è stato introdotto il comando
2301 alternativo \const{F\_GETOWN\_EX}, che vedremo a breve, che consente di
2302 evitare il problema. A partire dalla versione 2.11 la \acr{glibc}, se
2303 disponibile, usa questa versione alternativa per mascherare il problema
2304 precedente e restituire un valore corretto in tutti i casi.\footnote{in cui
2305 cioè viene restituito un valore negativo corretto qualunque sia
2306 l'identificatore del \textit{process group}, che non potendo avere valore
2307 unitario (non esiste infatti un \textit{process group} per \cmd{init}) non
2308 può generare ambiguità con il codice di errore.} Questo però comporta che
2309 il comportamento del comando può risultare diverso a seconda delle versioni
2310 della \acr{glibc} e del kernel.
2312 \item[\constd{F\_SETOWN}] imposta, con il valore dell'argomento \param{arg},
2313 l'identificatore del processo o del \textit{process group} che riceverà i
2314 segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2315 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2316 caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2317 \errcode{ESRCH} se \param{arg} indica un processo o un \textit{process
2320 L'impostazione è soggetta alle stesse restrizioni presenti sulla funzione
2321 \func{kill} (vedi sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}), per cui un utente non
2322 privilegiato può inviare i segnali solo ad un processo che gli appartiene,
2323 in genere comunque si usa il processo corrente. Come per \const{F\_GETOWN},
2324 per indicare un \textit{process group} si deve usare per \param{arg} un
2325 valore negativo, il cui valore assoluto corrisponda all'identificatore del
2326 \textit{process group}.
2328 A partire dal kernel 2.6.12 se si sta operando con i \textit{thread} della
2329 implementazione nativa di Linux (quella della NTPL, vedi
2330 sez.~\ref{sec:linux_ntpl}) e se si è impostato un segnale specifico con
2331 \const{F\_SETSIG}, un valore positivo di \param{arg} viene interpretato come
2332 indicante un \textit{Thread ID} e non un \textit{Process ID}. Questo
2333 consente di inviare il segnale impostato con \const{F\_SETSIG} ad uno
2334 specifico \textit{thread}. In genere questo non comporta differenze
2335 significative per il processi ordinari, in cui non esistono altri
2336 \textit{thread}, dato che su Linux il \textit{thread} principale, che in tal
2337 caso è anche l'unico, mantiene un valore del \textit{Thread ID} uguale al
2338 \ids{PID} del processo. Il problema è però che questo comportamento non si
2339 applica a \signal{SIGURG}, per il quale \param{arg} viene sempre
2340 interpretato come l'identificatore di un processo o di un \textit{process
2343 \item[\constd{F\_GETOWN\_EX}] legge nella struttura puntata
2344 dall'argomento \param{owner} l'identificatore del processo, \textit{thread}
2345 o \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) che è
2346 preposto alla ricezione dei segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli
2347 eventi associati al file descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in
2348 caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} e da
2349 \errval{EFAULT} se \param{owner} non è un puntatore valido.
2351 Il comando, che è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.32, effettua lo
2352 stesso compito di \const{F\_GETOWN} di cui costituisce una evoluzione che
2353 consente di superare i limiti e le ambiguità relative ai valori restituiti
2354 come identificativo. A partire dalla versione 2.11 della \acr{glibc} esso
2355 viene usato dalla libreria per realizzare una versione di \func{fcntl} che
2356 non presenti i problemi illustrati in precedenza per la versione precedente
2357 di \const{F\_GETOWN}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo
2358 se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2360 \item[\constd{F\_SETOWN\_EX}] imposta con il valore della struttura
2361 \struct{f\_owner\_ex} puntata \param{owner}, l'identificatore del processo o
2362 del \textit{process group} che riceverà i segnali \signal{SIGIO} e
2363 \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2364 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2365 caso di errore, con gli stessi errori di \const{F\_SETOWN} più
2366 \errcode{EINVAL} se il campo \var{type} di \struct{f\_owner\_ex} non indica
2367 un tipo di identificatore valido.
2369 \begin{figure}[!htb]
2370 \footnotesize \centering
2371 \begin{varwidth}[c]{0.5\textwidth}
2372 \includestruct{listati/f_owner_ex.h}
2375 \caption{La struttura \structd{f\_owner\_ex}.}
2376 \label{fig:f_owner_ex}
2379 Come \const{F\_GETOWN\_EX} il comando richiede come terzo argomento il
2380 puntatore ad una struttura \struct{f\_owner\_ex} la cui definizione è
2381 riportata in fig.~\ref{fig:f_owner_ex}, in cui il primo campo indica il tipo
2382 di identificatore il cui valore è specificato nel secondo campo, che assume
2383 lo stesso significato di \param{arg} per \const{F\_SETOWN}. Per il campo
2384 \var{type} i soli valori validi sono \constd{F\_OWNER\_TID},
2385 \constd{F\_OWNER\_PID} e \constd{F\_OWNER\_PGRP}, che indicano
2386 rispettivamente che si intende specificare con \var{pid} un \textit{Tread
2387 ID}, un \textit{Process ID} o un \textit{Process Group ID}. A differenza
2388 di \const{F\_SETOWN} se si specifica un \textit{Tread ID} questo riceverà
2389 sia \signal{SIGIO} (o il segnale impostato con \const{F\_SETSIG}) che
2390 \signal{SIGURG}. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
2391 partire dal kernel 2.6.32, ed è utilizzabile solo se si è definita la macro
2392 \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2394 \item[\constd{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale inviato dai vari
2395 meccanismi di I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli
2396 trattati in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) in caso di successo o
2397 $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti
2398 errori diversi da \errval{EBADF}. Un valore nullo indica che si sta usando
2399 il segnale predefinito, che è \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero
2400 indica il segnale che è stato impostato con \const{F\_SETSIG}, che può
2401 essere anche lo stesso \signal{SIGIO}. Il comando è specifico di Linux ed
2402 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2404 \item[\constd{F\_SETSIG}] imposta il segnale inviato dai vari meccanismi di
2405 I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli trattati in
2406 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) al valore indicato
2407 da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
2408 di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2409 \errcode{EINVAL} se \param{arg} indica un numero di segnale non valido. Un
2410 valore nullo di \param{arg} indica di usare il segnale predefinito, cioè
2411 \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero, compreso lo stesso
2412 \signal{SIGIO}, specifica il segnale voluto. Il comando è specifico di
2413 Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2415 L'impostazione di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
2416 installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
2417 \const{SA\_SIGINFO}, (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
2418 disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
2419 generato il segnale attraverso i valori restituiti in
2420 \struct{siginfo\_t}. Se inoltre si imposta un segnale \textit{real-time} si
2421 potranno sfruttare le caratteristiche di avanzate di questi ultimi (vedi
2422 sez.~\ref{sec:sig_real_time}), ed in particolare la capacità di essere
2423 accumulati in una coda prima della notifica.
2425 \item[\constd{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \textit{file lease} che il
2426 processo detiene nei confronti del file descriptor \var{fd} o $-1$ in caso
2427 di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori
2428 diversi da \errval{EBADF}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile
2429 solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è
2430 trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2432 \item[\constd{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove a seconda del valore
2433 di \param{arg} un \textit{file lease} sul file descriptor \var{fd} a seconda
2434 del valore indicato da \param{arg}. Ritorna un valore nullo in caso di
2435 successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2436 \errcode{EINVAL} se si è specificato un valore non valido per \param{arg}
2437 (deve essere usato uno dei valori di tab.~\ref{tab:file_lease_fctnl}),
2438 \errcode{ENOMEM} se non c'è memoria sufficiente per creare il \textit{file
2439 lease}, \errcode{EACCES} se non si è il proprietario del file e non si
2440 hanno i privilegi di amministratore.\footnote{per la precisione occorre la
2441 capacità \const{CAP\_LEASE}.}
2443 Il supporto il supporto per i \textit{file lease}, che consente ad un
2444 processo che detiene un \textit{lease} su un file di riceve una notifica
2445 qualora un altro processo cerchi di eseguire una \func{open} o una
2446 \func{truncate} su di esso è stato introdotto a partire dai kernel della
2447 serie 2.4 Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2448 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è trattata in
2449 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2451 \item[\constd{F\_NOTIFY}] attiva il meccanismo di notifica asincrona per cui
2452 viene riportato al processo chiamante, tramite il segnale \signal{SIGIO} (o
2453 altro segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
2454 direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
2455 in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2456 caso di errore. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2457 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità, disponibile
2458 dai kernel della serie 2.4.x, è trattata in dettaglio in
2459 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2461 \item[\constd{F\_GETPIPE\_SZ}] restituisce in caso di successo la dimensione
2462 del buffer associato alla \textit{pipe} \param{fd} (vedi
2463 sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
2464 ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}, che viene
2465 restituito anche se il file descriptor non è una \textit{pipe}. Il comando è
2466 specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è
2467 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2469 \item[\constd{F\_SETPIPE\_SZ}] imposta la dimensione del buffer associato alla
2470 \textit{pipe} \param{fd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_unix}) ad un valore uguale
2471 o superiore a quello indicato dall'argomento \param{arg}. Ritorna un valore
2472 nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF}
2473 gli errori possibili sono \errcode{EBUSY} se si cerca di ridurre la
2474 dimensione del buffer al di sotto della quantità di dati effettivamente
2475 presenti su di esso ed \errcode{EPERM} se un processo non privilegiato cerca
2476 di impostare un valore troppo alto. La dimensione minima del buffer è pari
2477 ad una pagina di memoria, a cui verrà comunque arrotondata ogni dimensione
2478 inferiore, il valore specificato viene in genere arrotondato per eccesso al
2479 valore ritenuto più opportuno dal sistema, pertanto una volta eseguita la
2480 modifica è opportuno rileggere la nuova dimensione con
2481 \const{F\_GETPIPE\_SZ}. I processi non privilegiati\footnote{per la
2482 precisione occorre la capacità \const{CAP\_SYS\_RESOURCE}.} non possono
2483 impostare un valore superiore a quello indicato da
2484 \sysctlfiled{fs/pipe-size-max}. Il comando è specifico di Linux, è
2485 disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è utilizzabile solo se si è
2486 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2490 % TODO: trattare RWH_WRITE_LIFE_EXTREME e RWH_WRITE_LIFE_SHORT aggiunte con
2491 % il kernel 4.13 (vedi https://lwn.net/Articles/727385/)
2493 La maggior parte delle funzionalità controllate dai comandi di \func{fcntl}
2494 sono avanzate e richiedono degli approfondimenti ulteriori, saranno pertanto
2495 riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative. In
2496 particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari meccanismi di
2497 notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
2498 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation} mentre quelle relative al
2499 \textit{file locking} saranno esaminate in sez.~\ref{sec:file_locking}). L'uso
2500 di questa funzione con i socket verrà trattato in
2501 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2503 La gran parte dei comandi di \func{fcntl} (come \const{F\_DUPFD},
2504 \const{F\_GETFD}, \const{F\_SETFD}, \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFL},
2505 \const{F\_GETLK}, \const{F\_SETLK} e \const{F\_SETLKW}) sono previsti da SVr4
2506 e 4.3BSD e standardizzati in POSIX.1-2001 che inoltre prevede gli ulteriori
2507 \const{F\_GETOWN} e \const{F\_SETOWN}. Pertanto nell'elenco si sono indicate
2508 esplicitamente soltanto le ulteriori richieste in termini delle macro di
2509 funzionalità di sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} soltanto per le
2510 funzionalità inserite in standard successivi o specifiche di Linux.
2513 % \subsection{La funzione \func{ioctl}}
2514 % \label{sec:file_ioctl}
2516 Benché l'interfaccia di gestione dell'I/O sui file di cui abbiamo parlato
2517 finora si sia dimostrata valida anche per l'interazione diretta con le
2518 periferiche attraverso i loro file di dispositivo, consentendo di usare le
2519 stesse funzioni utilizzate per i normali file di dati, esistono però
2520 caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e delle funzionalità che
2521 ciascun dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
2522 interfaccia astratta come ad esempio l'impostazione della velocità di una
2523 porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer.
2525 Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
2526 di una apposita funzione di sistema, \funcd{ioctl}, come meccanismo generico
2527 per compiere operazioni specializzate; il suo prototipo è:
2531 \fdecl{int ioctl(int fd, int request, ...)}
2532 \fdesc{Esegue una operazione speciale.}
2535 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo nella maggior parte dei casi, ma
2536 alcune operazioni possono restituire un valore positivo, mentre ritorna
2537 sempre $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
2540 \item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
2542 \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
2543 dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
2544 riferimento \param{fd}.
2546 ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT} nel loro significato generico.}
2550 La funzione richiede che si passi come primo argomento un file
2551 descriptor \param{fd} regolarmente aperto, mentre l'operazione da compiere
2552 deve essere indicata dal valore dell'argomento \param{request}. Il terzo
2553 argomento dipende dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato
2554 come \code{char * argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
2555 generica (all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora non era
2556 stato introdotto il tipo \ctyp{void}) ma per certe operazioni può essere
2557 omesso, e per altre è un semplice intero.
2559 Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
2560 errore, ma per alcune operazioni il valore di ritorno, che nel caso viene
2561 impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come indicazione del
2562 risultato della stessa. È più comune comunque restituire i risultati
2563 all'indirizzo puntato dal terzo argomento.
2565 Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
2566 sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
2567 elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
2569 \item il cambiamento dei font di un terminale.
2570 \item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
2571 \item i comandi di avanti veloce e di riavvolgimento di un nastro.
2572 \item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
2573 \item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
2574 \item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
2576 \item l'impostazione degli attributi dei file su un filesystem
2577 ext2.\footnote{i comandi \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con
2578 delle \func{ioctl} dedicate, usabili solo su questo filesystem e derivati
2579 successivi (come ext3).}
2582 In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
2583 effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
2584 file \headfiled{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui
2585 fanno riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
2586 opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
2587 un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
2588 definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
2589 sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
2590 causi al più un errore. Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
2591 una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
2592 operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
2593 funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
2594 assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
2595 potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
2596 imprevedibili o indesiderati.
2598 Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
2599 dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
2600 sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in seguito quelle
2601 relative ad alcuni casi specifici, ad esempio la gestione dei terminali è
2602 effettuata attraverso \func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix,
2603 mentre per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
2604 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2606 Riportiamo qui solo l'elenco delle operazioni che sono predefinite per
2607 qualunque file, caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}. Queste operazioni
2608 sono definite nel kernel a livello generale, e vengono sempre interpretate per
2609 prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri}, eventuali operazioni
2610 specifiche che usino lo stesso valore verrebbero ignorate:
2611 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
2612 \item[\constd{FIOCLEX}] imposta il flag di \textit{close-on-exec} sul file, in
2613 questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non richiede
2614 un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2615 \item[\constd{FIONCLEX}] cancella il flag di \textit{close-on-exec} sul file,
2616 in questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non
2617 richiede un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2618 \item[\constd{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
2619 file (vedi sez.~\ref{sec:signal_driven_io}); il terzo argomento
2620 deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
2621 che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
2623 \item[\constd{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
2624 bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
2625 tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
2626 disabilita, un valore non nullo abilita).
2627 \item[\constd{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
2628 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2629 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
2630 valore specifica il PID del processo.
2631 \item[\constd{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
2632 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2633 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
2634 scritto il PID del processo.
2635 \item[\constd{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
2636 file descriptor; questa operazione è disponibile solo su alcuni file
2637 descriptor, in particolare sui socket (vedi sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o
2638 sui file descriptor di \textit{epoll} (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}), il
2639 terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo
2640 \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2641 \item[\constd{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
2642 directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
2643 \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
2644 (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2647 % TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260795/,
2648 % http://lwn.net/Articles/429345/
2650 Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
2651 essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
2652 generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
2653 molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
2654 al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
2655 necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
2656 modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
2657 \func{ioctl} per i secondi, all'epoca tra l'altro i dispositivi che usavano
2658 \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega l'uso
2659 comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore. Oggi non è più così ma le
2660 due funzioni sono rimaste.
2662 % TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
2663 % (bassa/bassissima priorità)
2664 % EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
2665 % EXT4_IOC_SHUTDOWN (dal 4.10), XFS_IOC_GOINGDOWN e futura FS_IOC_SHUTDOWN
2666 % ioctl di btrfs, vedi http://lwn.net/Articles/580732/
2670 \section{L'interfaccia standard ANSI C}
2671 \label{sec:files_std_interface}
2674 Come visto in sez.~\ref{sec:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
2675 sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
2676 direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
2678 Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
2679 ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria.
2680 Queste funzioni di libreria, insieme alle altre funzioni definite dallo
2681 standard (che sono state implementate la prima volta da Ritchie nel 1976 e da
2682 allora sono rimaste sostanzialmente immutate), vengono a costituire il nucleo
2683 della \acr{glibc} per la gestione dei file.
2685 Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli
2686 \textit{stream}, analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_unix_interface} per i
2687 file descriptor. In particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e
2688 cambiare la posizione corrente in uno \textit{stream}.
2691 \subsection{I \textit{file stream}}
2692 \label{sec:file_stream}
2694 \itindbeg{file~stream}
2696 Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
2697 basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
2698 nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
2700 In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
2701 dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
2702 \func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
2703 evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
2704 del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
2705 dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
2706 dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
2708 Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
2709 dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori. La caratteristica
2710 principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
2711 alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
2712 operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
2713 all'ottenimento della massima efficienza.
2715 Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
2716 \textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare dei
2717 dettagli con cui viene gestita la comunicazione con l'hardware sottostante
2718 (come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file può
2719 essere sempre considerato come composto da un flusso continuo di dati, da cui
2720 deriva appunto il nome \textit{stream}.
2722 A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
2723 scrittura, sia per quel che riguarda la bufferizzazione che le formattazioni,
2724 per tutto il resto i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai
2725 file descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere
2726 quanto visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} a proposito dell'accesso
2727 concorrente ed in sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di
2730 Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
2731 è stata chiamata \typed{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
2732 libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
2733 sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
2734 indicatori di stato e di fine del file.
2736 Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
2737 queste strutture (che sono dei \textsl{tipi opachi}) ma usare sempre puntatori
2738 del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa, tanto che in certi
2739 casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo di \textit{stream}.
2740 Tutte le funzioni della libreria che operano sui file accettano come argomenti
2741 solo variabili di questo tipo, che diventa accessibile includendo l'header
2742 file \headfile{stdio.h}.
2744 \itindend{file~stream}
2746 Ai tre file descriptor standard (vedi tab.~\ref{tab:file_std_files}) aperti
2747 per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
2748 rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
2749 \textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
2750 nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
2752 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
2753 \item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè il \textit{file
2754 stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati in
2755 ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
2756 prende i caratteri dalla tastiera.
2757 \item[\var{FILE *stdout}] Lo \textit{standard output} cioè il \textit{file
2758 stream} su cui il processo invia ordinariamente i dati in
2759 uscita. Normalmente è associato dalla shell all'output del terminale e
2760 scrive sullo schermo.
2761 \item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} cioè il \textit{file
2762 stream} su cui il processo è supposto inviare i messaggi di
2763 errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output del
2764 terminale e scrive sullo schermo.
2767 Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
2768 tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
2769 tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
2770 programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
2771 in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
2772 hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
2773 usare la funzione \func{freopen}.
2776 \subsection{Le modalità di bufferizzazione}
2777 \label{sec:file_buffering}
2779 La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
2780 degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
2781 \textit{system call} (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
2782 input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
2783 ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
2784 particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
2787 I dati che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
2788 accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco, con l'operazione che viene
2789 usualmente chiamata \textsl{scaricamento} del buffer (dal termine inglese
2790 \textit{flush}) tutte le volte che questo viene riempito. Questa operazione
2791 avviene perciò in maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento
2792 analogo avviene anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati,
2793 anche se ne sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha
2794 rilevanza inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di
2795 scrittura invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad
2796 esempio da parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti
2797 effettivamente scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
2799 Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
2800 dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
2801 delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
2802 scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
2803 dispositivo, e la cosa è particolarmente evidente con le operazioni di
2804 input/output sul terminale.
2806 Per rispondere ad esigenze diverse lo standard definisce tre distinte modalità
2807 in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali occorre essere ben
2808 consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da dispositivi interattivi:
2810 \item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
2811 caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
2812 (effettuando immediatamente una \func{write});
2813 \item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono normalmente
2814 trasmessi al file in blocco ogni volta che viene incontrato un carattere di
2815 \textit{newline} (il carattere ASCII \verb|\n|) cioè un a capo (in sostanza
2816 quando si preme invio);
2817 \item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
2818 trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
2821 Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo \textit{standard output} e lo
2822 \textit{standard input} siano aperti in modalità \textit{fully buffered}
2823 quando non fanno riferimento ad un dispositivo interattivo, e che lo standard
2824 error non sia mai aperto in modalità \textit{fully buffered}.
2826 Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
2827 ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
2828 \textit{unbuffered}, in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
2829 rapidamente possibile, e che \textit{standard input} \textit{standard output}
2830 siano aperti in modalità \textit{line buffered} quando sono associati ad un
2831 terminale (od altro dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully
2832 buffered} altrimenti.
2834 Il comportamento specificato per \textit{standard input} e \textit{standard
2835 output} vale anche per tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo;
2836 la selezione comunque avviene automaticamente, e la libreria apre lo
2837 \textit{stream} nella modalità più opportuna a seconda del file o del
2840 La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
2841 chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
2842 accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
2843 alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (il \textit{newline});
2844 questo non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer
2845 usato dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico
2846 dei dati anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
2848 Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
2849 con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
2850 \textit{stream} che comporta l'accesso alle \textit{system call} del kernel,
2851 ad esempio se lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità
2852 \textit{unbuffered}, viene anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli
2853 \textit{stream} in scrittura. In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo
2854 come la libreria definisca delle opportune funzioni per controllare le
2855 modalità di bufferizzazione e lo scarico dei dati.
2859 \subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
2860 \label{sec:file_fopen}
2862 Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
2863 \funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
2864 \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
2865 dello standard POSIX.1.} ed i rispettivi prototipi sono:
2869 \fdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
2870 \fdesc{Apre uno \textit{stream} da un \texttt{pathname}.}
2871 \fdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
2872 \fdesc{Associa uno \textit{stream} a un file descriptor.}
2873 \fdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
2874 \fdesc{Chiude uno \textit{stream} e lo riapre su un file diverso.}
2877 {Le funzioni ritornano un puntatore ad un oggetto \type{FILE} in caso di
2878 successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il
2879 valore ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione,
2880 gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte e tre
2881 le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di \func{fcntl} per
2882 \func{fdopen} e quelli di \func{fopen}, \func{fclose} e \func{fflush} per
2886 Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
2887 \func{fopen}, essa apre il file specificato dal \textit{pathname} \param{path}
2888 nella modalità specificata da \param{mode}, che è una stringa che deve
2889 iniziare con almeno uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode},
2890 anche se sono possibili varie estensioni che vedremo in seguito.
2892 L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file standard
2893 (vedi sez.~\ref{sec:file_stream}): il file \param{path} viene aperto nella
2894 modalità indicata da \param{mode} ed associato allo \textit{stream} indicato
2895 dall'argomento \param{stream}, e se questo era uno \textit{stream} già aperto
2896 esso viene preventivamente chiuso e tutti i dati pendenti vengono scaricati.
2898 Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
2899 descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
2900 \func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
2901 usare gli \textit{stream} con file come le \textit{fifo} o i socket, che non possono
2902 essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
2907 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2909 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
2912 \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
2913 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2915 \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
2916 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2919 \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2920 creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
2921 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2923 \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2924 creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
2925 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2928 \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2929 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in sola
2931 \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2932 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in lettura e
2935 \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
2936 \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già. \\
2939 \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
2940 che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
2941 \label{tab:file_fopen_mode}
2944 In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
2945 diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
2946 riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
2947 il carattere \texttt{b} (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
2948 le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
2949 distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
2950 distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
2951 compatibilità, ma non ha alcun effetto.
2953 La \acr{glibc} supporta alcune estensioni, queste devono essere sempre
2954 indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di
2955 tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per
2956 evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso dell'opzione
2957 \const{O\_EXCL} in \func{open}): se il file specificato già esiste e si
2958 aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen} fallisce.
2960 Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si
2961 aggiunge a \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| il
2962 valore \verb|STRING| è considerato il nome di una codifica dei caratteri
2963 e \func{fopen} marca il file per l'uso dei caratteri estesi e abilita le
2964 opportune funzioni di conversione in lettura e scrittura.
2966 Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
2967 essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
2968 Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
2969 \textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
2970 variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
2971 cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso automaticamente alla
2972 chiusura dello \textit{stream}.
2974 I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
2975 sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
2977 \code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
2978 \val{0666}) modificato secondo il valore della \textit{umask} per il processo
2979 (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}). Una volta aperto lo
2980 \textit{stream}, si può cambiare la modalità di bufferizzazione (si veda
2981 sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non si è effettuato alcuna
2982 operazione di I/O sul file.
2984 In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
2985 di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
2986 richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
2987 di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
2988 incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
2989 il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata.
2991 Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
2992 una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
2993 \func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
2994 voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
2995 usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
2996 un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
2997 sufficiente a garantire la sincronizzazione.
2999 Una volta completate le operazioni su di esso uno \textit{stream} può essere
3000 chiuso con la funzione \funcd{fclose}, il cui prototipo è:
3004 \fdecl{int fclose(FILE *stream)}
3005 \fdesc{Chiude uno \textit{stream}.}
3008 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3009 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se il file
3010 descriptor indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori
3011 specificati dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close},
3012 \func{write} o \func{fflush}).
3016 La funzione chiude lo \textit{stream} \param{stream} ed effettua lo scarico di
3017 tutti i dati presenti nei buffer di uscita e scarta tutti i dati in ingresso;
3018 se era stato allocato un buffer per lo \textit{stream} questo verrà
3019 rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo per i dati presenti nei
3020 buffer in \textit{user space} usati dalla \acr{glibc}; se si vuole essere
3021 sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare una
3022 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
3024 Linux supporta anche un'altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
3025 GNU implementata dalla \acr{glibc}, accessibile avendo definito
3026 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
3030 \fdecl{int fcloseall(void)}
3031 \fdesc{Chiude tutti gli \textit{stream}.}
3034 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3035 qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{fclose}.}
3038 La funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita e scarta quelli
3039 in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è provvista solo per i
3040 casi di emergenza, quando si è verificato un errore ed il programma deve
3041 essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra operazione dopo aver
3042 chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto visto in
3043 sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
3046 \subsection{Gestione dell'I/O e posizionamento su uno \textit{stream}}
3049 Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
3050 la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
3051 scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità di
3052 input/output non formattato:
3054 \item\textsl{binario} in cui si leggono e scrivono blocchi di dati di
3055 dimensione arbitraria, (analogo della modalità ordinaria dell'I/O sui file
3056 descriptor), trattato in sez.~\ref{sec:file_binary_io}.
3057 \item\textsl{a caratteri} in cui si legge e scrive un carattere alla volta,
3058 con la bufferizzazione che viene gestita automaticamente dalla libreria,
3059 trattato in sez.~\ref{sec:file_char_io}.
3060 \item\textsl{di linea} in cui si legge e scrive una linea alla volta,
3061 (terminata dal carattere di newline \verb|'\n'|), trattato in
3062 sez.~\ref{sec:file_line_io}.
3064 a cui si aggiunge la modalità di input/output formattato, trattato in
3065 sez.~\ref{sec:file_formatted_io}.
3067 Ognuna di queste modalità utilizza per l'I/O delle funzioni specifiche che
3068 vedremo nelle sezioni citate, affronteremo qui tutte gli argomenti e le
3069 funzioni che si applicano in generale a tutte le modalità di I/O.
3071 A differenza di quanto avviene con l'interfaccia dei file descriptor, con gli
3072 \textit{stream} il raggiungimento della fine del file viene considerato un
3073 errore, e viene notificato come tale dai valori di uscita delle varie
3074 funzioni. Nella maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del
3075 valore intero (di tipo \ctyp{int}) \val{EOF} definito anch'esso nell'header
3076 \headfile{stdlib.h}. La costante deve essere negativa perché in molte funzioni
3077 un valore positivo indica la quantità di dati scritti, la \acr{glibc} usa il
3078 valore $-1$, ma altre implementazioni possono avere valori diversi.
3080 Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
3081 libreria che si appoggiano a delle \textit{system call}, esse non impostano
3082 direttamente la variabile \var{errno}, che mantiene sempre il valore impostato
3083 dalla \textit{system call} invocata internamente che ha riportato l'errore.
3085 Siccome la condizione di \textit{end-of-file} è anch'essa segnalata come
3086 errore, nasce il problema di come distinguerla da un errore effettivo; basarsi
3087 solo sul valore di ritorno della funzione e controllare il valore di
3088 \var{errno} infatti non basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato
3089 impostato in una altra occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i
3090 dettagli del funzionamento di \var{errno}).
3092 Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
3093 per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
3094 il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
3095 file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
3096 errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
3097 riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
3101 \fdecl{int feof(FILE *stream)}
3102 \fdesc{Controlla il flag di \textit{end-of-file} di uno \textit{stream}.}
3103 \fdecl{int ferror(FILE *stream)}
3104 \fdesc{Controlla il flag di errore di uno \textit{stream}.}
3107 {Le funzioni ritornano un valore diverso da zero se i relativi flag sono
3108 impostati, e non prevedono condizioni di errore.}
3111 Si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala soltanto che
3112 c'è stato un errore o che si è raggiunta la fine del file in una qualunque
3113 operazione sullo \textit{stream}, il controllo su quanto avvenuto deve quindi
3114 essere effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
3116 Entrambi i flag (di errore e di \textit{end-of-file}) possono essere
3117 cancellati usando la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
3121 \fdecl{void clearerr(FILE *stream)}
3122 \fdesc{Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di uno
3126 {La funzione non ritorna nulla e prevede condizioni di errore.}
3129 In genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e corretta
3130 la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da poter
3131 rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa funzione
3132 esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} (con lo stesso argomento e
3133 stessi valori di ritorno) che non esegue il blocco dello \textit{stream}
3134 (tratteremo il significato di blocco di uno \textit{stream} in
3135 sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
3137 Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
3138 all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
3139 punto prestabilito, sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
3140 dal file sottostante lo \textit{stream}, nel caso cioè in cui si ha a che fare
3141 con quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}. Dato che in un
3142 sistema Unix esistono vari tipi di file, come le \textit{fifo} ed i file di
3143 dispositivo (ad esempio i terminali), non è scontato che questo sia vero in
3144 generale, pur essendolo sempre nel caso di file di dati.
3146 Con Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file, come
3147 abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_lseek}, è espressa da un intero
3148 positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}. Il problema è che alcune delle
3149 funzioni usate per il riposizionamento sugli \textit{stream} originano dalle
3150 prime versioni di Unix, in cui questo tipo non era ancora stato definito, e
3151 che in altri sistemi non è detto che la posizione su un file venga sempre
3152 rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio: ad esempio nel VMS dove
3153 esistono i file a record (in cui cioè l'I/O avviene per blocchi, i record, di
3154 dimensione fissa), essa può essere rappresentata come un numero di record, più
3155 l'offset rispetto al record corrente.
3157 Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
3158 sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
3159 funzioni tradizionali usate per eseguire una modifica della posizione corrente
3160 sul file con uno \textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind}, i
3161 rispettivi prototipi sono:
3165 \fdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)}
3166 \fdesc{Sposta la posizione nello \textit{stream}.}
3167 \fdecl{void rewind(FILE *stream)}
3168 \fdesc{Riporta la posizione nello \textit{stream} all'inizio del file.}
3171 {La funzione \func{fseek} ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un
3172 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek},
3173 \func{rewind} non ritorna nulla e non ha condizioni di errore.}
3176 L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
3177 descriptor (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek}). Anche gli argomenti, a parte il
3178 tipo, hanno esattamente lo stesso significato. In particolare \param{whence}
3179 deve assumere gli stessi valori già visti nella prima parte di
3180 tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}. La funzione restituisce 0 in caso di
3181 successo e -1 in caso di errore.
3183 La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la posizione corrente sul file
3184 all'inizio dello \textit{stream}, ma non è esattamente equivalente ad aver
3185 eseguito una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)}, in quanto con l'uso della
3186 funzione vengono cancellati anche i flag di errore e di fine del file.
3188 Per ottenere la posizione corrente sul file di uno \textit{stream} lo standard
3189 ANSI C prescrive l'uso della funzione \funcd{ftell}, il cui prototipo è:
3193 \fdecl{long ftell(FILE *stream)}
3194 \fdesc{Legge la posizione attuale nello \textit{stream}.}
3197 {La funzione ritorna la posizione corrente in caso di successo e $-1$ per un
3198 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3201 \noindent che restituisce la posizione come numero di byte dall'inizio dello
3204 Sia \func{fseek} che \func{ftell} esprimono la posizione nel file con un
3205 intero di tipo \ctyp{long}. Dato che in certi casi, ad esempio quando si usa
3206 un filesystem indicizzato a 64 bit su una macchina con architettura a 32 bit,
3207 questo può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove
3208 funzioni \funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
3209 \typed{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
3213 \fdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3214 \fdesc{Imposta la posizione corrente sul file.}
3215 \fdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3216 \fdesc{Legge la posizione corrente sul file.}
3219 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3220 caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3223 In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
3224 \func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
3225 precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
3226 \type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
3227 gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
3228 posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
3229 sistemi più moderni.
3231 % TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
3235 \subsection{Input/output binario}
3236 \label{sec:file_binary_io}
3238 La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
3239 interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
3240 lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
3241 la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
3242 funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
3243 i rispettivi prototipi sono:
3247 \fdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE *stream)}
3248 \fdesc{Legge i dati da uno \textit{stream}.}
3249 \fdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb,
3251 \fdesc{Scrive i dati su uno \textit{stream}.}
3254 {Le funzioni ritornano il numero di elementi letti o scritti, in caso di
3255 errore o fine del file viene restituito un numero di elementi inferiore al
3259 Le funzioni rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di
3260 dimensione \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}. In
3261 genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file blocchi di
3262 dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso tipico è quello
3263 in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi elementi) con una
3265 \includecodesnip{listati/WriteVect.c}
3266 in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
3267 elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
3268 caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
3269 si avrà allora una chiamata tipo:
3270 \includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
3271 in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
3274 In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
3275 totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}, la differenza
3276 sta nel fatto che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti, ma il
3277 numero di elementi (e con questo possono facilitare i conti).
3279 La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
3280 incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
3281 stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
3282 \textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
3283 corrispondente alla quantità di dati letti).
3285 In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
3286 funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
3287 scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
3288 avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
3289 occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
3292 Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
3293 salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
3294 lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
3295 usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
3296 stesso programma che li ha prodotti.
3298 Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
3299 strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
3300 scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
3301 strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
3302 l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
3303 altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
3304 di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
3305 ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
3307 Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
3308 le opportune precauzioni come usare un formato di più alto livello che
3309 permetta di recuperare l'informazione completa, per assicurarsi che versioni
3310 diverse del programma siano in grado di rileggere i dati, tenendo conto delle
3311 eventuali differenze.
3313 La \acr{glibc} definisce infine due ulteriori funzioni per l'I/O binario,
3314 \funcd{fread\_unlocked} e \funcd{fwrite\_unlocked}, che evitano il lock
3315 implicito dello \textit{stream} usato per dalla librerie per la gestione delle
3316 applicazioni \textit{multi-thread} (si veda sez.~\ref{sec:file_stream_thread}
3317 per i dettagli), i loro prototipi sono:
3321 \fdecl{size\_t fread\_unlocked(void *ptr, size\_t size, size\_t
3322 nmemb, FILE *stream)}
3323 \fdecl{size\_t fwrite\_unlocked(const void *ptr, size\_t size,
3324 size\_t nmemb, FILE *stream)}
3325 \fdesc{Leggono o scrivono dati su uno \textit{stream} senza acquisire il lock
3326 implicito sullo stesso.}
3329 {Le funzioni ritornano gli stessi valori delle precedenti \func{fread} e
3333 % TODO: trattare in generale le varie *_unlocked
3336 \subsection{Input/output a caratteri}
3337 \label{sec:file_char_io}
3339 La seconda modalità di input/output è quella a caratteri, in cui si
3340 trasferisce un carattere alla volta. Le funzioni per la lettura a
3341 caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, ed i
3342 rispettivi prototipi sono:
3346 \fdecl{int getc(FILE *stream)}
3347 \fdecl{int fgetc(FILE *stream)}
3348 \fdesc{Leggono un singolo byte da uno \textit{stream}.}
3349 \fdecl{int getchar(void)}
3350 \fdesc{Legge un byte dallo \textit{standard input}.}
3353 {Le funzioni ritornano il byte letto in caso di successo e \val{EOF} per un
3354 errore o se si arriva alla fine del file.}
3357 La funzione \func{getc} legge un byte da \param{stream} e lo restituisce come
3358 intero, ed in genere è implementata come una macro per cui può avere
3359 \textit{side effects}, mentre \func{fgetc} è assicurato essere sempre una
3360 funzione. Infine \func{getchar} è equivalente a \code{getc(stdin)}.
3362 A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
3363 tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
3364 differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
3365 viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
3366 le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
3367 più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
3368 meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
3369 si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
3371 Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
3372 la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
3373 chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
3374 come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
3375 precedenza nel tipo di argomento).
3377 Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
3378 ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
3379 l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
3380 positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
3382 Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
3383 funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
3384 \funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
3385 carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
3391 \fdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)}
3392 \fdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)}
3393 \fdesc{Leggono un carattere da uno \textit{stream}.}
3394 \fdecl{wint\_t getwchar(void)}
3395 \fdesc{Legge un carattere dallo \textit{standard input}.}
3398 {Le funzioni ritornano il carattere letto in caso di successo e \val{WEOF} per
3399 un errore o se si arriva alla fine del file.}
3402 La funzione \func{getwc} legge un carattere esteso da \param{stream} e lo
3403 restituisce come intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre
3404 \func{fgetwc} è assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{getwchar}
3405 è equivalente a \code{getwc(stdin)}.
3407 Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
3408 precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
3409 loro prototipi sono:
3413 \fdecl{int putc(int c, FILE *stream)}
3414 \fdecl{int fputc(int c, FILE *stream)}
3415 \fdesc{Scrive un byte su uno \textit{stream}.}
3416 \fdecl{int putchar(int c)}
3417 \fdesc{Scrive un byte sullo \textit{standard output}.}
3420 {Le funzioni ritornano il valore del byte scritto in caso di successo e
3421 \val{EOF} per un errore.}
3424 La funzione \func{putc} scrive un byte su \param{stream} e lo restituisce come
3425 intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre \func{fputc} è
3426 assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{putchar} è equivalente a
3427 \code{putc(stdout)}. Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla
3428 volta, anche se prendono come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve
3429 essere ottenuto con un cast da un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di
3430 ritorno è sempre un intero; in caso di errore o fine del file il valore di
3431 ritorno è \val{EOF}.
3433 Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} la \acr{glibc}
3434 provvede come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
3435 un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
3436 \code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
3437 il lock implicito dello \textit{stream}.
3439 Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
3440 \funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
3441 (cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
3445 \fdecl{getw(FILE *stream)}
3446 \fdesc{Legge una parola da uno \textit{stream}.}
3447 \fdecl{int putw(int w, FILE *stream)}
3448 \fdesc{Scrive una parola su uno \textit{stream}.}
3451 {Le funzioni ritornano la parola letta o scritta in caso di successo e
3452 \val{EOF} per un errore.}
3455 Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
3456 una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
3457 di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
3458 valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
3460 Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
3461 \textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
3462 poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
3463 effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
3464 programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
3467 Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
3468 leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
3469 disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
3470 lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
3474 \fdecl{int ungetc(int c, FILE *stream)}
3475 \fdesc{Manda indietro un byte su uno \textit{stream}.}
3478 {La funzione ritorna il byte inviato in caso di successo e \val{EOF} per un
3482 La funzione rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a
3483 \ctyp{unsigned char}, sullo \textit{stream} \param{stream}. Benché lo standard
3484 ANSI C preveda che l'operazione possa essere ripetuta per un numero arbitrario
3485 di caratteri, alle implementazioni è richiesto di garantire solo un livello;
3486 questo è quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
3487 operazione fra due \func{ungetc} successive.
3489 Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che si è
3490 letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere prima di usare
3491 \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per essere usata per rimandare
3492 indietro l'ultimo carattere letto. Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la
3493 funzione non fa nulla, e restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare
3494 \func{ungetc} anche con il risultato di una lettura alla fine del file.
3496 Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un carattere, il
3497 flag di \textit{end-of-file} verrà automaticamente cancellato perché c'è un
3498 nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto successivamente.
3500 Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del file,
3501 ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una qualunque delle
3502 operazioni di riposizionamento (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) i caratteri
3503 rimandati indietro vengono scartati.
3506 \subsection{Input/output di linea}
3507 \label{sec:file_line_io}
3509 La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
3510 in cui si legge o si scrive una riga alla volta. Questa è la modalità usata
3511 normalmente per l'I/O da terminale, ed è anche quella che presenta le
3512 caratteristiche più controverse.
3514 Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
3515 sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
3520 \fdecl{char *gets(char *string)}
3521 \fdesc{Legge una linea di testo dallo \textit{standard input}.}
3522 \fdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
3523 \fdesc{Legge una linea di testo da uno \textit{stream}.}
3526 {Le funzioni ritornano l'indirizzo della stringa con la linea di testo letta o
3527 scritta in caso di successo e \val{NULL} per un errore.}
3530 Entrambe le funzioni effettuano la lettura, dal file specificato \func{fgets},
3531 dallo \textit{standard input} \func{gets}, di una linea di caratteri terminata
3532 dal carattere ASCII di \textit{newline}, che come detto corrisponde a quello
3533 generato dalla pressione del tasto di invio sulla tastiera. Si tratta del
3534 carattere che indica la terminazione di una riga (in sostanza del carattere di
3535 ``\textsl{a capo}'') che viene rappresentato nelle stringhe di formattazione
3536 che vedremo in sez.~\ref{sec:file_formatted_io} come
3537 ``\verb|\n|''. Nell'esecuzione delle funzioni \func{gets} sostituisce
3538 ``\verb|\n|'' con uno zero, mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il
3539 \textit{newline}, che resta dentro la stringa.
3541 \itindbeg{buffer~overflow}
3543 Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore) viene restituito un
3544 puntatore \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato. L'uso di
3545 \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato, la funzione
3546 infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la stringa
3547 letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un \textit{buffer overflow},
3548 con sovrascrittura della memoria del processo adiacente al
3549 buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata in dettaglio e con molta efficacia
3550 nell'ormai famoso articolo di Aleph1 \cite{StS}.}
3552 Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
3553 autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
3554 una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
3555 sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \textit{stack} (supposto che la
3556 \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da far ripartire
3557 l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa, che in genere contiene
3558 uno \textit{shell code}, cioè una sezione di programma che lancia una shell da
3559 cui si potranno poi eseguire altri programmi.
3561 \itindend{buffer~overflow}
3563 La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
3564 prende in ingresso la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
3565 ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
3566 caratteri (\textit{newline} compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione;
3567 questo comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1}
3568 caratteri. Se la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo
3569 \code{size-1} caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con
3570 uno zero finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
3573 Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
3574 funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
3575 rispettivi prototipi sono:
3579 \fdecl{int puts(char *string)}
3580 \fdesc{Scrive una linea di testo sullo \textit{standard output}.}
3581 \fdecl{int fputs(char *string, int size, FILE *stream)}
3582 \fdesc{Scrive una linea di testo su uno \textit{stream}.}
3585 {Le funzioni ritornano un valore non negativo in caso di successo e \val{EOF}
3589 La funzione \func{puts} scrive una linea di testo mantenuta
3590 all'indirizzo \param{string} sullo \textit{standard output} mentre \func{puts}
3591 la scrive sul file indicato da \param{stream}. Dato che in questo caso si
3592 scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i problemi di \func{gets} ed è in
3593 genere la forma più immediata per scrivere messaggi sullo \textit{standard
3594 output}; la funzione prende una stringa terminata da uno zero ed aggiunge
3595 automaticamente il ritorno a capo. La differenza con \func{fputs} (a parte la
3596 possibilità di specificare un file diverso da \var{stdout}) è che quest'ultima
3597 non aggiunge il \textit{newline}, che deve essere previsto esplicitamente.
3599 Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
3600 linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
3601 estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
3602 loro prototipi sono:
3606 \fdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
3607 \fdesc{Legge una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3608 \fdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)}
3609 \fdesc{Scrive una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3612 {Le funzioni ritornano rispettivamente l'indirizzo della stringa o un non
3613 negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} per un errore o per la
3618 La funzione \func{fgetws} legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal
3619 file \param{stream} al buffer \param{ws}, mentre la funzione \func{fputws}
3620 scrive la linea \param{ws} di caratteri estesi sul file indicato
3621 da \param{stream}. Il comportamento di queste due funzioni è identico a
3622 quello di \func{fgets} e \func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di
3623 caratteri massimo, terminatore della stringa, \textit{newline}) è espresso in
3624 termini di caratteri estesi anziché di normali caratteri ASCII.
3626 Come per l'I/O binario e quello a caratteri, anche per l'I/O di linea la
3627 \acr{glibc} supporta una serie di altre funzioni, estensioni di tutte quelle
3628 illustrate finora (eccetto \func{gets} e \func{puts}), che eseguono
3629 esattamente le stesse operazioni delle loro equivalenti, evitando però il lock
3630 implicito dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}). Come
3631 per le altre forma di I/O, dette funzioni hanno lo stesso nome della loro
3632 analoga normale, con l'aggiunta dell'estensione \code{\_unlocked}.
3634 Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
3635 previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
3636 \func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può comunque dare
3637 risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi infatti saranno
3638 scritti sul buffer di uscita e la stringa in output apparirà come più corta
3639 dei byte effettivamente letti. Questa è una condizione che è sempre possibile
3640 controllare (deve essere presente un \textit{newline} prima della effettiva
3641 conclusione della stringa presente nel buffer), ma a costo di una
3642 complicazione ulteriore della logica del programma. Lo stesso dicasi quando si
3643 deve gestire il caso di stringa che eccede le dimensioni del buffer.
3645 Per questo motivo la \acr{glibc} prevede, come estensione GNU, due nuove
3646 funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
3647 risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
3648 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
3649 \headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
3650 linea terminata da un \textit{newline}, esattamente allo stesso modo di
3651 \func{fgets}, il suo prototipo è:
3655 \fdecl{ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)}
3656 \fdesc{Legge una riga da uno \textit{stream}.}
3659 {La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di successo e $-1$
3660 per un errore o per il raggiungimento della fine del file.}
3663 La funzione legge una linea dal file \param{stream} copiandola sul buffer
3664 indicato da \param{buffer} riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer
3665 e la sua dimensione vengono sempre riscritte). Permette così di eseguire una
3666 lettura senza doversi preoccupare della eventuale lunghezza eccessiva della
3669 Essa prende come primo argomento l'indirizzo del puntatore al buffer su cui si
3670 vuole copiare la linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere stato allocato in
3671 precedenza con una \func{malloc}, non si può cioè passare come argomento primo
3672 argomento l'indirizzo di un puntatore ad una variabile locale. Come secondo
3673 argomento la funzione vuole l'indirizzo della variabile contenente le
3674 dimensioni del buffer suddetto.
3676 Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
3677 subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
3678 dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro, si noti infatti
3679 come entrambi gli argomenti siano dei \textit{value result argument}, per i
3680 quali vengono passati dei puntatori anziché i valori delle variabili, secondo
3681 quanto abbiamo descritto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
3683 Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
3684 \var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
3685 necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
3686 puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
3688 \includecodesnip{listati/getline.c}
3689 e per evitare \textit{memory leak} occorre ricordarsi di liberare la memoria
3690 allocata dalla funzione eseguendo una \func{free} su \var{ptr}.
3692 Il valore di ritorno di \func{getline} indica il numero di caratteri letti
3693 dallo \textit{stream}, quindi compreso il \textit{newline}, ma non lo zero di
3694 terminazione. Questo permette anche di distinguere anche gli eventuali zeri
3695 letti come dati dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione dopo
3696 il \textit{newline} per terminare la stringa. Se si è alla fine del file e
3697 non si è potuto leggere nulla o se c'è stato un errore la funzione restituisce
3700 La seconda estensione GNU per la lettura con l'I/O di linea è una
3701 generalizzazione di \func{getline} per poter usare come separatore delle linee
3702 un carattere qualsiasi al posto del \textit{newline}. La funzione si chiama
3703 \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
3707 \fdecl{size\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)}
3708 \fdesc{Legge da uno \textit{stream} una riga delimitata da un carattere
3712 {La funzione ha gli stessi valori di ritorno e gli stessi errori di
3716 La funzione è identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto
3717 del carattere di \textit{newline} come separatore di linea. Il comportamento
3718 di \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline}, che può essere
3719 implementata da \func{getdelim} passando ``\verb|\n|'' come valore
3720 dell'argomento \param{delim}.
3723 \subsection{Input/output formattato}
3724 \label{sec:file_formatted_io}
3726 L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
3727 caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
3728 è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
3729 permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
3731 L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
3732 \func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
3733 \funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
3737 \fdecl{int printf(const char *format, ...)}
3738 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3739 \fdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3740 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3741 \fdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)}
3742 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3745 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3746 valore negativo per un errore.}
3750 Le funzioni usano la stringa \param{format} come indicatore del formato con
3751 cui dovrà essere scritto il contenuto degli argomenti, il cui numero è
3752 variabile e dipende dal formato stesso.
3754 Le prime due servono per scrivere su file (lo \textit{standard output} o
3755 quello specificato) la terza permette di scrivere su una stringa, in genere
3756 l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è possibile, se non si ha la
3757 sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato della stampa, eccedere le
3758 dimensioni di \param{str}, con conseguente sovrascrittura di altre variabili e
3759 possibili \textit{buffer overflow}. Per questo motivo si consiglia l'uso
3760 dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui prototipo è:
3764 \fdecl{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)}
3765 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3768 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3772 \noindent la funzione è identica a \func{sprintf}, ma non scrive
3773 su \param{str} più di \param{size} caratteri, garantendo così che il buffer
3774 non possa essere sovrascritto.
3779 \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
3781 \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
3784 \cmd{\%d} &\ctyp{int} & Stampa un numero intero in formato decimale
3786 \cmd{\%i} &\ctyp{int} & Identico a \cmd{\%d} in output.\\
3787 \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
3788 \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
3789 decimale senza segno.\\
3791 \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
3792 rispettivamente con lettere minuscole e
3794 \cmd{\%f} &\ctyp{double} & Stampa un numero in virgola mobile con la
3795 notazione a virgola fissa.\\
3797 \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3798 notazione esponenziale, rispettivamente con
3799 lettere minuscole e maiuscole.\\
3801 \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3802 notazione più appropriate delle due precedenti,
3803 rispettivamente con lettere minuscole e
3806 \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
3807 notazione esadecimale frazionaria.\\
3808 \cmd{\%c} &\ctyp{int} & Stampa un carattere singolo.\\
3809 \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
3810 \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
3811 \cmd{\%n} &\ctyp{\&int} & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
3812 \cmd{\%\%}& & Stampa un ``\texttt{\%}''.\\
3815 \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
3816 stringa di formato di \func{printf}.}
3817 \label{tab:file_format_spec}
3820 La parte più complessa delle funzioni di scrittura formattata è il formato
3821 della stringa \param{format} che indica le conversioni da fare, e da cui
3822 deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere passati a seguire:
3823 si noti come tutte queste funzioni siano ``\textit{variadic}'', prendendo un
3824 numero di argomenti variabile che dipende appunto da quello che si è
3825 specificato in \param{format}.
3827 La stringa di formato è costituita da caratteri normali (tutti eccetto
3828 ``\texttt{\%}''), che vengono passati invariati in uscita, e da direttive di
3829 conversione, in cui devono essere sempre presenti il carattere
3830 ``\texttt{\%}'', che introduce la direttiva, ed uno degli specificatori di
3831 conversione (riportati in tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
3833 Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
3834 elementi opzionali oltre al carattere ``\cmd{\%}'' e allo specificatore di
3835 conversione. In generale essa è sempre del tipo:
3837 % [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
3839 in cui tutti i valori tranne il ``\texttt{\%}'' e lo specificatore di
3840 conversione sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre);
3841 si possono usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere
3842 specificati in questo ordine:
3844 \item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un carattere
3846 \item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
3847 tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
3849 \item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
3850 seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
3851 (un altro numero decimale),
3852 \item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
3853 valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
3859 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3861 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
3864 \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa.\\
3865 \val{0} & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
3866 \val{-} & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
3867 \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore
3869 \val{+} & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
3872 \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
3873 \label{tab:file_format_flag}
3876 Dettagli ulteriori sulle varie opzioni di stampa e su tutte le casistiche
3877 dettagliate dei vari formati possono essere trovati nella pagina di manuale di
3878 \func{printf} e nella documentazione della \acr{glibc}.
3883 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3885 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3888 \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
3889 segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di
3891 \cmd{h} & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o
3892 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3893 è di tipo \ctyp{short}.\\
3894 \cmd{l} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o
3895 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3896 è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
3897 sono in formato esteso.\\
3898 \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o
3899 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3900 è di tipo \ctyp{long long}.\\
3901 \cmd{L} & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
3903 \cmd{q} & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
3904 \cmd{j} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{intmax\_t} o
3905 \ctyp{uintmax\_t}.\\
3906 \cmd{z} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{size\_t} o
3908 \cmd{t} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{ptrdiff\_t}.\\
3911 \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
3912 \label{tab:file_format_type}
3915 Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
3916 di usare il puntatore ad una lista variabile di argomenti (vedi
3917 sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf}, \funcd{vfprintf} e
3918 \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
3922 \fdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)}
3923 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3924 \fdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
3925 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3926 \fdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)}
3927 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3930 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3931 valore negativo per un errore.}
3934 Con queste funzioni diventa possibile selezionare gli argomenti che si
3935 vogliono passare ad una funzione di stampa, passando direttamente la lista
3936 tramite l'argomento \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista
3937 variabile degli argomenti dovrà essere opportunamente trattata (l'argomento è
3938 esaminato in sez.~\ref{sec:proc_variadic}), e dopo l'esecuzione della funzione
3939 l'argomento \param{ap} non sarà più utilizzabile (in generale dovrebbe essere
3940 eseguito un \code{va\_end(ap)} ma in Linux questo non è necessario).
3942 Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
3943 \funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
3944 scritti sulla stringa di destinazione:
3948 \fdecl{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
3949 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3952 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3956 \noindent in modo da evitare possibili \textit{buffer overflow}.
3959 Per eliminare alla radice questi problemi, la \acr{glibc} supporta una
3960 specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
3961 l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
3962 funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
3967 \fdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)}
3968 \fdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
3969 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3972 {Le funzioni hanno lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3977 Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
3978 l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
3979 restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
3980 proposito dei \textit{value result argument}) l'indirizzo della stringa
3981 allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre inoltre ricordarsi di
3982 invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando la stringa non serve
3983 più, onde evitare \textit{memory leak}.
3985 % TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
3987 Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
3988 \funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
3989 \textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
3990 estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
3991 funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
3992 dettaglio nella documentazione della \acr{glibc}.
3994 In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
3995 l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
3996 famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
3997 \funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
4001 \fdecl{int scanf(const char *format, ...)}
4002 \fdesc{Esegue la scansione di dati dallo \textit{standard input}.}
4003 \fdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)}
4004 \fdesc{Esegue la scansione di dati da uno \textit{stream}. }
4005 \fdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)}
4006 \fdesc{Esegue la scansione di dati da un buffer.}
4009 {La funzione ritorna il numero di elementi assegnati in caso di successo e
4010 \val{EOF} per un errore o se si raggiunta la fine del file.}
4013 Le funzioni eseguono una scansione della rispettiva fonte di input cercando
4014 una corrispondenza di quanto letto con il formato dei dati specificato
4015 da \param{format}, ed effettua le relative conversioni memorizzando il
4016 risultato negli argomenti seguenti, il cui numero è variabile e dipende dal
4017 valore di \param{format}. Come per le analoghe funzioni di scrittura esistono
4018 le relative \funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un
4019 puntatore ad una lista di argomenti. Le funzioni ritornano il numero di
4020 elementi assegnati. Questi possono essere in numero inferiore a quelli
4021 specificati, ed anche zero. Quest'ultimo valore significa che non si è trovata
4024 Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
4025 puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
4026 primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
4029 Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
4030 input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
4031 sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
4032 \func{printf}, ma ci sono varie differenze. Le funzioni di input infatti sono
4033 più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
4034 in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
4035 qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
4036 virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
4037 esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
4038 si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale della
4041 Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
4042 eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
4043 conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
4044 sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
4045 interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
4046 \textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
4048 Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
4049 cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
4050 soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
4051 recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
4052 è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
4053 relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
4054 scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
4055 conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
4056 facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
4057 \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
4058 analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
4059 \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o
4060 \cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
4061 parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
4062 manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
4066 \section{Funzioni avanzate}
4067 \label{sec:file_stream_adv_func}
4069 In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
4070 eseguire operazioni di basso livello nella gestione degli \textit{stream},
4071 come leggerne gli attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione,
4072 gestire in maniera esplicita i lock impliciti presenti ad uso della
4073 programmazione \textit{multi-thread}.
4076 \subsection{Le funzioni di controllo}
4077 \label{sec:file_stream_cntrl}
4079 Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
4080 C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
4081 attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
4082 descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere il valore di
4083 quest'ultimo; il suo prototipo è:
4087 \fdecl{int fileno(FILE *stream)}
4088 \fdesc{Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream}.}
4091 {La funzione ritorna il numero del file descriptor in caso di successo e $-1$
4092 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF}
4093 se \param{stream} non è valido.}
4096 In questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl} sul file
4097 descriptor sottostante, ma anche se questo permette di accedere agli attributi
4098 del file descriptor sottostante lo \textit{stream}, non ci dà nessuna
4099 informazione riguardo alle proprietà dello \textit{stream} medesimo. La
4100 \acr{glibc} però supporta alcune estensioni derivate da Solaris, che
4101 permettono di ottenere informazioni utili relative allo \textit{stream}.
4103 Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
4104 \textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
4105 informazione non è disponibile, e ci si deve ricordare come è stato aperto il
4106 file. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in una
4107 subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive rispetto
4108 al semplice puntatore allo \textit{stream}. Questo problema può essere risolto
4109 con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
4113 \fhead{stdio\_ext.h}
4114 \fdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
4115 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la lettura.}
4116 \fdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
4117 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la scrittura.}
4120 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4121 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4124 \noindent che permettono di ottenere questa informazione.
4126 La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
4127 è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
4128 suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
4129 servono a tale scopo, il loro prototipo è:
4132 \fhead{stdio\_ext.h}
4133 \fdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
4134 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di lettura.}
4135 \fdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
4136 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di scrittura.}
4139 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4140 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4143 La funzione \func{\_\_freading} restituisce un valore diverso da zero
4144 se \param{stream} è aperto in sola lettura o se l'ultima operazione è stata di
4145 lettura mentre \func{\_\_fwriting} restituisce un valore diverso da zero
4146 se \param{stream} è aperto in sola scrittura o se l'ultima operazione è stata
4149 Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
4150 operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
4151 ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
4152 la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
4153 quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
4154 rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
4157 \subsection{Il controllo della bufferizzazione}
4158 \label{sec:file_buffering_ctrl}
4160 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
4161 serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
4162 \textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
4163 decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
4164 vengono allocati automaticamente.
4166 Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
4167 operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
4168 funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
4173 \fdecl{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size\_t size)}
4174 \fdesc{Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream}.}
4177 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e un altro valore qualunque per
4178 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà un valore appropriato.}
4181 La funzione imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream}
4182 nella modalità indicata da \param{mode} con uno dei valori di
4183 tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}, usando \param{buf} come buffer di
4184 lunghezza \param{size} e permette di controllare tutti gli aspetti della
4185 bufferizzazione. L'utente può specificare un buffer da usare al posto di
4186 quello allocato dal sistema passandone alla funzione l'indirizzo
4187 in \param{buf} e la dimensione in \param{size}.
4192 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
4194 \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
4197 \constd{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
4198 \constd{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
4199 \constd{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
4202 \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf}
4203 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4204 \label{tab:file_stream_buf_mode}
4207 Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
4208 stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
4209 \textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
4210 dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
4211 funzione, può anche essere usata una variabile automatica. In
4212 \headfile{stdio.h} è definita la costante \constd{BUFSIZ}, che indica le
4213 dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}, queste vengono usate
4214 dalla funzione \func{setbuf}. Non è detto però che tale dimensione
4215 corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda del
4218 Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei
4219 rischi, come delle scritture accidentali sul buffer, e non assicura la scelta
4220 delle dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle
4221 funzioni di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e
4222 trasparente all'utente (in quanto la deallocazione avviene
4223 automaticamente). Inoltre siccome alcune implementazioni usano parte del
4224 buffer per mantenere delle informazioni di controllo, non è detto che le
4225 dimensioni dello stesso coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
4227 Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
4228 \val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
4229 usando il buffer allocato automaticamente dal sistema. Si potrà comunque
4230 modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
4231 opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
4232 specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
4233 vengono sempre ignorati.
4235 Oltre a \func{setvbuf} la \acr{glibc} definisce altre tre funzioni per la
4236 gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
4237 \funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}, i rispettivi prototipi sono:
4241 \fdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)}
4242 \fdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)}
4243 \fdesc{Impostano il buffer per uno \textit{stream}.}
4244 \fdecl{void setlinebuf(FILE *stream)}
4245 \fdesc{Porta uno \textit{stream} in modalità \textit{line buffered}.}
4248 {Le funzioni non ritornano niente e non hanno condizioni di errore.}
4252 La funzione \func{setbuf} disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è
4253 \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf} come buffer di dimensione
4254 \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}, mentre \func{setbuffer}
4255 disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti
4256 usa \param{buf} come buffer di dimensione \param{size} in modalità
4257 \textit{fully buffered}. Tutte queste funzioni sono realizzate con opportune
4258 chiamate a \func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le
4259 vecchie librerie BSD, pertanto non è il caso di usarle se non per la
4260 portabilità su vecchi sistemi.
4262 Infine la \acr{glibc} provvede le funzioni non standard, anche queste
4263 originarie di Solaris, \funcd{\_\_flbf} e \funcd{\_\_fbufsize} che permettono
4264 di leggere le proprietà di bufferizzazione di uno \textit{stream}; i cui
4268 \fhead{stdio\_ext.h}
4269 \fdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)}
4270 \fdesc{Restituisce le dimensioni del buffer di uno \textit{stream}.}
4271 \fdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)}
4272 \fdesc{Controlla la modalità di bufferizzazione di uno \textit{stream}.}
4275 {Le funzioni ritornano rispettivamente la dimensione del buffer o un valore
4276 non nullo se lo \textit{stream} è in modalità \textit{line-buffered}, non
4277 sono previste condizioni di errore.}
4280 Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
4281 scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
4282 \funcd{fflush}, il cui prototipo è:
4286 \fdecl{int fflush(FILE *stream)}
4287 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati di uno \textit{stream}.}
4290 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
4291 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se \param{stream}
4292 non è aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
4296 \noindent anche di questa funzione esiste una analoga \func{fflush\_unlocked}
4297 (accessibile definendo una fra \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE} o
4298 \macro{\_GNU\_SOURCE}) che non effettua il blocco dello \textit{stream}.
4300 % TODO aggiungere prototipo \func{fflush\_unlocked}?
4302 Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
4303 \textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
4304 essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
4305 poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
4306 \textit{line buffered}. Per fare questo la \acr{glibc} supporta una
4307 estensione di Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
4311 \fdecl{void \_flushlbf(void)}
4312 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati degli \textit{stream} in
4313 modalità \textit{line buffered}.}
4316 {La funzione non ritorna nulla e non presenta condizioni di errore.}
4319 Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
4320 funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
4321 kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
4322 usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
4324 Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
4325 pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
4329 \fdecl{int fpurge(FILE *stream)}
4330 \fdesc{Cancella i buffer di uno \textit{stream}.}
4333 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore.}
4336 La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
4337 scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
4338 compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
4341 \subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
4342 \label{sec:file_stream_thread}
4345 Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
4346 allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
4347 essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
4348 \textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
4349 pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
4352 Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
4353 ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
4354 funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
4355 devono essere opportunamente protette, in quanto il sistema assicura
4356 l'atomicità solo per le \textit{system call}. Questo viene fatto associando ad
4357 ogni \textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente
4358 acquisito prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
4360 Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
4361 \textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
4362 \textit{stream} atomicamente. Per questo motivo le librerie provvedono anche
4363 le funzioni \funcd{flockfile} e \funcd{funlockfile} che permettono la gestione
4364 esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}. Esse sono disponibili definendo
4365 \macrod{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro prototipi sono:
4369 \fdecl{void flockfile(FILE *stream)}
4370 \fdesc{Acquisisce il lock su uno \textit{stream}.}
4371 \fdecl{void funlockfile(FILE *stream)}
4372 \fdesc{Rilascia il lock su uno \textit{stream}.}
4374 {Le funzioni non ritornano nulla e non sono previste condizioni di errore.}
4377 La funzione \func{flockfile} esegue l'acquisizione del lock dello
4378 \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se questo risulta non è
4379 disponibile, mentre \func{funlockfile} rilascia un lock che si è
4380 precedentemente acquisito.
4382 Una terza funzione, che serve a provare ad acquisire un lock senza bloccarsi
4383 qualora non sia possibile, è \funcd{ftrylockfile}, il cui prototipo è:
4387 \fdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)}
4388 \fdesc{Tenta l'acquisizione del lock di uno \textit{stream}.}
4391 {La funzione ritorna $0$ in caso di acquisizione del lock ed un altro valore
4392 qualunque altrimenti, non sono previste condizioni di errore.}
4395 Con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed eseguire tutte le
4396 operazioni volute, per poi rilasciarlo. Ma, vista la complessità delle
4397 strutture di dati coinvolte, le operazioni di blocco non sono del tutto
4398 indolori, e quando il locking dello \textit{stream} non è necessario (come in
4399 tutti i programmi che non usano i \textit{thread}), tutta la procedura può
4400 comportare dei costi pesanti in termini di prestazioni.
4402 Per questo motivo abbiamo visto come alle usuali funzioni di I/O non
4403 formattato siano associate delle versioni \code{\_unlocked} (alcune previste
4404 dallo stesso standard POSIX, altre aggiunte come estensioni dalla \acr{glibc})
4405 che possono essere usate quando il locking non serve\footnote{in certi casi
4406 dette funzioni possono essere usate, visto che sono molto più efficienti,
4407 anche in caso di necessità di locking, una volta che questo sia stato
4408 acquisito manualmente.} con prestazioni molto più elevate, dato che spesso
4409 queste versioni (come accade per \func{getc} e \func{putc}) sono realizzate
4412 La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
4413 \code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
4414 lavoro abbastanza noioso. Per questo motivo la \acr{glibc} fornisce al
4415 programmatore pigro un'altra via, anche questa mutuata da estensioni
4416 introdotte in Solaris, da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
4417 locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
4421 \fhead{stdio\_ext.h}
4422 \fdecl{int \_\_fsetlocking(FILE *stream, int type)}
4423 \fdesc{Specifica se abilitare il locking su uno \textit{stream}.}
4426 {La funzione ritorna stato di locking interno dello \textit{stream}, non sono
4427 previste condizioni di errore.}
4430 La funzione imposta o legge lo stato della modalità in cui le operazioni di
4431 I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto all'acquisizione implicita
4432 del locking a seconda del valore specificato con \param{type}, che può
4433 assumere uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fsetlocking_type}.
4438 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
4440 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
4443 \constd{FSETLOCKING\_INTERNAL}& Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
4444 blocco implicito predefinito.\\
4445 \constd{FSETLOCKING\_BYCALLER}& Al ritorno della funzione sarà l'utente a
4446 dover gestire da solo il locking dello
4448 \constd{FSETLOCKING\_QUERY} & Restituisce lo stato corrente della
4449 modalità di blocco dello
4453 \caption{Valori dell'argomento \param{type} di \func{\_\_fsetlocking}
4454 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4455 \label{tab:file_fsetlocking_type}
4458 La funzione, se usata con \const{FSETLOCKING\_QUERY}, non modifica la modalità
4459 di operazione ma restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream}
4460 con uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
4461 \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.
4463 % TODO trattare \func{clearerr\_unlocked}
4467 %%% Local Variables:
4469 %%% TeX-master: "gapil"
4472 % LocalWords: stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
4473 % LocalWords: buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
4474 % LocalWords: nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
4475 % LocalWords: unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
4476 % LocalWords: char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
4477 % LocalWords: dup fifo socket append EXCL ccs IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP inode fd
4478 % LocalWords: IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
4479 % LocalWords: sync fcloseall void stdlib of feof ferror clearerr ws VFS table
4480 % LocalWords: unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
4481 % LocalWords: lock thread fgetc getc getchar dell'overhead unsigned ap process
4482 % LocalWords: getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar struct
4483 % LocalWords: SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
4484 % LocalWords: overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
4485 % LocalWords: realloc value result argument memory getdelim delim printf short
4486 % LocalWords: fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
4487 % LocalWords: uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
4488 % LocalWords: vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
4489 % LocalWords: vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
4490 % LocalWords: lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
4491 % LocalWords: fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
4492 % LocalWords: IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
4493 % LocalWords: fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile files fig flags
4494 % LocalWords: locking fsetlocking type virtual operation dentry unistd sys AT
4495 % LocalWords: modification hole functions pathname EEXIST CREAT EINTR attack
4496 % LocalWords: EISDIR EFBIG EOVERFLOW ELOOP NOFOLLOW ENODEV ENOENT ENOTDIR fork
4497 % LocalWords: EMFILE ENAMETOOLONG ENFILE ENOMEM ENOSPC EROFS exec access RDWR
4498 % LocalWords: RDONLY ioctl AND ACCMODE creation Denial Service DoS opendir NFS
4499 % LocalWords: SOURCE LARGEFILE BITS NOCTTY TRUNC SHLOCK shared EXLOCK race SGI
4500 % LocalWords: exclusive condition change ASYNC SIGIO CLOEXEC DIRECT NDELAY EIO
4501 % LocalWords: DSYNC FASYNC IRIX FreeBSD EINVAL client RSYNC creat filedes INCR
4502 % LocalWords: behind shutdown ESPIPE XTND truncate fallocate count EAGAIN log
4503 % LocalWords: timerfd Specification pwrite pread define XOPEN EPIPE SIGPIPE at
4504 % LocalWords: caching cache update bdflush fdatasync fstat oldfd newfd DUPFD
4505 % LocalWords: openat mkdirat mkdir proc ATFILE dirfd FDCWD utimes lutimes uid
4506 % LocalWords: utimensat faccessat fchmodat chmod fchownat chown lchown fstatat
4507 % LocalWords: lstat linkat mknodat mknod readlinkat readlink renameat rename
4508 % LocalWords: symlinkat symlink unlinkat unlink rmdir mkfifoat mkfifo owner is
4509 % LocalWords: gid group FOLLOW REMOVEDIR cmd arg flock SETFD GETFD GETFL SETFL
4510 % LocalWords: GETLK SETLK SETLKW GETOWN PID Signal SIGURG SETOWN GETSIG SETSIG
4511 % LocalWords: sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease GETLEASE NOTIFY request
4512 % LocalWords: everything framebuffer ENOTTY argp CDROM lsattr chattr magic TID
4513 % LocalWords: number FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO FIOSETOWN FIOGETOWN pid
4514 % LocalWords: FIONREAD epoll FIOQSIZE side effects SAFE BYCALLER QUERY EACCES
4515 % LocalWords: EBUSY OpenBSD syncfs futimes timespec only init ESRCH kill NTPL
4516 % LocalWords: ENXIO NONBLOCK WRONLY EPERM NOATIME ETXTBSY EWOULDBLOCK PGRP SZ
4517 % LocalWords: EFAULT capabilities GETPIPE SETPIPE RESOURCE dell'I all' NFSv
4519 %%% Local Variables:
4521 %%% TeX-master: "gapil"
4524 % LocalWords: nell' du vm Documentation Urlich Drepper futimesat times l'I
4525 % LocalWords: futimens fs Tread all'I ll TMPFILE EDQUOT extN Minix UDF XFS
4526 % LocalWords: shmem Btrfs ubifs tmpfile fchmod fchown fsetxattr fchdir PF
4527 % LocalWords: fstatfs sull' SIGTTIN EDESTADDRREQ datagram connect
projects / gapil.git / blob