Altre indicizzazioni e recupero dei pezzi tagliati per sbaglio
[gapil.git] / fileio.tex
1 %% fileio.tex (merge fileunix.tex - filestd.tex)
2 %%
3 %% Copyright (C) 2000-2015 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
9 %% License".
10 %%
11
12 \chapter{La gestione dell'I/O su file}
13 \label{cha:file_IO_interface}
14
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 \itindex{file~descriptor} \textit{file descriptor}, che
18 viene fornita direttamente dalle \textit{system call} e che non prevede
19 funzionalità evolute 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.
25
26
27 \section{L'interfaccia dei \textit{file descriptor}}
28 \label{sec:file_unix_interface}
29
30
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.
39
40
41 \subsection{I \textit{file descriptor}}
42 \label{sec:file_fd}
43
44 \itindbeg{file~descriptor} 
45
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}.
50
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 \itindex{inode}
55 l'\textit{inode} del file e inizializzare i puntatori che rendono disponibili
56 le funzioni che 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.
60
61 All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un numero
62 intero non negativo, che viene chiamato \textit{file descriptor}.  Quando un
63 file viene aperto la funzione \func{open} restituisce questo numero, tutte le
64 ulteriori operazioni dovranno essere compiute specificando questo stesso
65 numero come argomento alle varie funzioni dell'interfaccia.
66
67 \itindbeg{process~table}
68 \itindbeg{file~table}
69
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}.
76
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
86 ha aperto.
87
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
94 particolare:
95 \begin{itemize*}
96 \item i flag di stato \itindex{file~status~flag} del file nel campo
97   \var{f\_flags}.
98 \item la posizione corrente nel file, il cosiddetto \textit{offset}, nel campo
99   \var{f\_pos}.
100 \item un puntatore alla struttura \kstruct{inode} che identifica
101   \itindex{inode} l'\textit{inode} del file.\footnote{nel kernel 2.4.x si è in
102     realtà passati ad un puntatore ad una struttura \kstruct{dentry} che punta
103     a sua volta \itindex{inode} all'\textit{inode} passando per la nuova
104     struttura del VFS.}
105 \item un puntatore \var{f\_op} alla tabella delle funzioni che si possono
106   usare sul file.\footnote{quelle della struttura \kstruct{file\_operation},
107     descritte sommariamente in tab.~\ref{tab:file_file_operations}.}
108 \end{itemize*}
109
110 \begin{figure}[!htb]
111   \centering
112   \includegraphics[width=12cm]{img/procfile}
113   \caption{Schema della architettura dell'accesso ai file attraverso
114   l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.}
115   \label{fig:file_proc_file}
116 \end{figure}
117
118 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema semplificato in cui
119 è illustrata questa architettura, ed in cui si sono evidenziate le
120 interrelazioni fra la \textit{file table}, la \textit{process table} e le
121 varie strutture di dati che il kernel mantiene per ciascun file e ciascun
122 processo.
123
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
127 essenziali come:
128 \begin{itemize*}
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
133   \itindex{file~table} \textit{file table}.
134 \end{itemize*}
135
136 In questa infrastruttura un \textit{file descriptor} non è altro che l'intero
137 positivo che indicizza quest'ultima tabella, e che consente di recuperare il
138 puntatore alla struttura \kstruct{file} corrispondente al file aperto dal
139 processo a cui era stato assegnato questo indice. Una volta ottenuta grazie al
140 \textit{file descriptor} la struttura \kstruct{file} corrispondente al file
141 voluto nella \textit{file table}, il kernel potrà usare le funzioni messe
142 disposizione dal VFS per eseguire sul file tutte le operazioni necessarie.
143
144 \itindend{process~table}
145 \itindend{file~table}
146
147
148 Il meccanismo dell'apertura dei file prevede che venga sempre fornito il primo
149 \textit{file descriptor} libero nella tabella, e per questo motivo essi
150 vengono assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file,
151 posto che non ne sia stato chiuso nessuno in precedenza.
152
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 \itindex{file~descriptor} \textit{file descriptor} i
156 valori 0, 1 e 2.  Il primo file è sempre associato al cosiddetto
157 \itindex{standard~input} \textit{standard input}, è cioè il file da cui un
158 processo si aspetta di dover leggere i dati in ingresso. Il secondo file è il
159 cosiddetto \itindex{standard~output} \textit{standard output}, cioè quello su
160 cui ci si aspetta di dover scrivere i dati in uscita. Il terzo è lo
161 \itindex{standard~error} \textit{standard error}, su cui vengono scritti i
162 dati relativi agli errori.
163
164 Benché questa sia soltanto una convenzione, essa è seguita dalla gran parte
165 delle applicazioni, e non aderirvi potrebbe portare a problemi di
166 interoperabilità.  Nel caso della shell tutti questi file sono associati al
167 terminale di controllo, e corrispondono quindi alla lettura della tastiera per
168 l'ingresso e alla scrittura sul terminale per l'uscita.  Lo standard POSIX.1
169 provvede, al posto dei valori numerici, tre costanti simboliche, definite in
170 tab.~\ref{tab:file_std_files}.
171
172 \begin{table}[htb]
173   \centering
174   \footnotesize
175   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
176     \hline
177     \textbf{File} & \textbf{Significato} \\
178     \hline
179     \hline
180     \const{STDIN\_FILENO}  & \textit{file descriptor} dello
181                              \itindex{standard~input} \textit{standard
182                                input}.\\ 
183     \const{STDOUT\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello
184                              \itindex{standard~output} \textit{standard
185                                output}.\\
186     \const{STDERR\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
187                                error}.\\
188     \hline
189   \end{tabular}
190   \caption{Costanti definite in \headfile{unistd.h} per i file standard.}
191   \label{tab:file_std_files}
192 \end{table}
193
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 \itindex{standard~input}
198 \textit{standard input} è associato ad un file mentre lo
199 \itindex{standard~output} \textit{standard output} e lo
200 \itindex{standard~error} \textit{standard error} sono associati ad un altro
201 file.  Si noti poi come per questi ultimi le strutture \kstruct{file} nella
202 \itindex{file~table} \textit{file table}, pur essendo distinte, fanno
203 riferimento allo stesso \itindex{inode} \textit{inode}, dato che il file che è
204 stato aperto lo stesso. Questo è quello che avviene normalmente quando si apre
205 più volte lo stesso file.
206
207 Si ritrova quindi anche con le voci della \itindex{file~table} \textit{file
208   table} una situazione analoga di quella delle voci di una directory, con la
209 possibilità di avere più voci che fanno riferimento allo stesso
210 \itindex{inode} \textit{inode}. L'analogia è in realtà molto stretta perché
211 quando si cancella un file, il kernel verifica anche che non resti nessun
212 riferimento in una una qualunque voce della \itindex{file~table} \textit{file
213   table} prima di liberare le risorse ad esso associate e disallocare il
214 relativo \itindex{inode} \textit{inode}.
215
216 Nelle vecchie versioni di Unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
217 numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
218 dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
219 descriptor dentro \kstruct{files\_struct}. Questo limite intrinseco nei kernel
220 più recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una
221 lista, ma restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi
222 sez.~\ref{sec:sys_limits}).
223
224
225
226 \subsection{Apertura, creazione e chiusura di un file}
227 \label{sec:file_open_close}
228
229 La funzione di sistema \funcd{open} è la principale funzione dell'interfaccia
230 di gestione dei file, quella che dato un \textit{pathname} consente di
231 ottenere un file descriptor ``\textsl{aprendo}'' il file
232 corrispondente,\footnote{è \func{open} che alloca \kstruct{file}, la inserisce
233   nella \itindex{file~table} \textit{file table} e crea il riferimento nella
234   \kstruct{files\_struct} del processo.} il suo prototipo è:
235
236 \begin{funcproto}{
237 \fhead{sys/types.h}
238 \fhead{sys/stat.h}
239 \fhead{fcntl.h}
240 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
241 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
242
243 \fdesc{Apre un file.} 
244 }
245
246 {La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e $-1$ per un
247   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
248   \begin{errlist}
249   \item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste e si è specificato
250     \const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
251   \item[\errcode{EINTR}] la funzione era bloccata ed è stata interrotta da un
252     segnale (vedi sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}).
253   \item[\errcode{EISDIR}] \param{pathname} indica una directory e si è tentato
254     l'accesso in scrittura o in lettura/scrittura.
255   \item[\errcode{EFBIG}] il file è troppo grande per essere aperto (lo
256     standard richiederebbe \errval{EOVERFLOW}).
257   \item[\errcode{ELOOP}] si sono incontrati troppi collegamenti simbolici nel
258     risolvere \param{pathname} o si è indicato \const{O\_NOFOLLOW} e
259     \param{pathname} è un collegamento simbolico.
260   \item[\errcode{ENODEV}] \param{pathname} si riferisce a un file di
261     dispositivo che non esiste.
262   \item[\errcode{ENOENT}] \param{pathname} non esiste e non si è richiesto
263     \const{O\_CREAT}, o non esiste un suo componente. 
264   \item[\errcode{ENOTDIR}] si è specificato \const{O\_DIRECTORY} e
265     \param{pathname} non è una directory.
266   \item[\errcode{ENXIO}] si sono impostati \const{O\_NONBLOCK} o
267     \const{O\_WRONLY} ed il file è una fifo che non viene letta da nessun
268     processo o \param{pathname} è un file di dispositivo ma il dispositivo è
269     assente.
270   \item[\errcode{EPERM}] si è specificato \const{O\_NOATIME} e non si è né
271     amministratori né proprietari del file.
272   \item[\errcode{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine
273     di un programma in esecuzione.
274   \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] la funzione si sarebbe bloccata ma si è
275     richiesto \const{O\_NONBLOCK}.
276   \end{errlist}
277   ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EFAULT}, \errval{EMFILE},
278   \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENFILE}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC},
279   \errval{EROFS}, nel loro significato generico.}
280 \end{funcproto}
281
282 La funzione apre il file indicato da \param{pathname} nella modalità indicata
283 da \param{flags}. Essa può essere invocata in due modi diversi, specificando
284 opzionalmente un terzo argomento \param{mode}. Qualora il file non esista e
285 venga creato, questo argomento consente di indicare quali permessi dovranno
286 essergli assegnati. I valori possibili sono gli stessi già visti in
287 sez.~\ref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
288 delle costanti descritte in tab.~\ref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono
289 comunque filtrati dal valore della \itindex{umask} \textit{umask} (vedi
290 sez.~\ref{sec:file_perm_management}) del processo.
291
292 La funzione restituisce sempre il primo file descriptor libero, una
293 caratteristica che permette di prevedere qual è il valore del file descriptor
294 che si otterrà al ritorno di \func{open}, e che viene spesso usata dalle
295 applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard visti in
296 tab.~\ref{tab:file_std_files}. Se ad esempio si chiude lo
297 \itindex{standard~input} \textit{standard input} e si apre subito dopo un
298 nuovo file questo diventerà il nuovo \itindex{standard~input} \textit{standard
299   input} dato che avrà il file descriptor 0.
300
301 Al momento dell'apertura il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun
302 altro processo (torneremo sul significato della condivisione dei file
303 descriptor, che in genere si ottiene dopo una \func{fork}, in
304 sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è impostato, come accennato in
305 sez.~\ref{sec:proc_exec}, per restare aperto attraverso una
306 \func{exec}. Inoltre la posizione sul file, il cosiddetto \textit{offset}, è
307 impostata all'inizio del file. Una volta aperto un file si potrà operare su di
308 esso direttamente tramite il file descriptor, e quanto avviene al
309 \textit{pathname} con cui lo si è aperto sarà del tutto ininfluente.
310
311 Il comportamento della funzione, e le diverse modalità con cui può essere
312 aperto il file, vengono controllati dall'argomento \param{flags} il cui valore
313 deve essere indicato come maschera binaria in cui ciascun bit ha un
314 significato specifico.  Alcuni di questi bit vanno anche a costituire i
315 cosiddetti \textsl{flag di stato} del file (i cosiddetti
316 \itindex{file~status~flag} \textit{file status flags}), che vengono mantenuti
317 nel campo \var{f\_flags} della struttura \kstruct{file} che abbiamo riportato
318 anche in fig.~\ref{fig:file_proc_file}).
319
320 Ciascun flag viene identificato da una apposita costante, ed il valore
321 di \param{flags} deve essere specificato come OR aritmetico di queste
322 costanti. Inoltre per evitare problemi di compatibilità con funzionalità che
323 non sono previste o non ancora supportate in versioni meno recenti del kernel,
324 la \func{open} di Linux ignora i flag che non riconosce, pertanto
325 l'indicazione di un flag inesistente non provoca una condizione di errore.
326
327 I vari bit che si possono usare come componenti di \param{flags} sono divisi
328 in tre gruppi principali. Il primo gruppo è quello dei cosiddetti flag delle
329 \textsl{modalità di accesso} (o \textit{access mode flags}), che specificano
330 che tipo di accesso si effettuerà sul file, fra lettura, scrittura e
331 lettura/scrittura. Questa modalità deve essere indicata usando una delle
332 costanti di tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}.
333
334 \begin{table}[htb]
335   \centering
336   \footnotesize
337     \begin{tabular}[c]{|l|l|}
338       \hline
339       \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
340       \hline
341       \hline
342       \const{O\_RDONLY} & Apre il file in sola lettura.\\
343       \const{O\_WRONLY} & Apre il file in sola scrittura.\\
344       \const{O\_RDWR}   & Apre il file sia in lettura che in scrittura.\\
345       \hline
346     \end{tabular}
347     \caption{Le tre costanti che identificano le modalità di accesso
348       nell'apertura di un file.}
349   \label{tab:open_access_mode_flag}
350 \end{table}
351
352 A differenza di tutti gli altri flag che vedremo in seguito, in questo caso
353 non si ha a che fare con singoli bit separati dell'argomento \param{flags}, ma
354 con un numero composto da due bit. Questo significa ad esempio che la
355 combinazione \code{\const{O\_RDONLY}|\const{O\_WRONLY}} non è affatto
356 equivalente a \const{O\_RDWR}, e non deve essere usata.\footnote{in realtà
357   su Linux, dove i valori per le tre costanti di
358   tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} sono rispettivamente $0$, $1$ e $2$, il
359   valore $3$ viene usato con un significato speciale, ed assolutamente fuori
360   standard, disponibile solo per i file di dispositivo e solo per alcuni
361   driver, in cui si richiede la verifica della capacità di accesso in lettura
362   e scrittura ma viene restituito un file descriptor che non può essere letto
363   o scritto, ma solo usato con una \func{ioctl} (vedi
364   sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).}
365
366 La modalità di accesso deve sempre essere specificata quando si apre un file,
367 il valore indicato in \param{flags} viene salvato nei
368 \itindex{file~status~flag} \textit{file status flags}, e può essere riletto
369 con \func{fcntl} (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), il relativo valore
370 può essere poi ottenuto un AND aritmetico della maschera binaria
371 \const{O\_ACCMODE}, ma non può essere modificato. Nella \acr{glibc} sono
372 definite inoltre \const{O\_READ} come sinonimo di \const{O\_RDONLY} e
373 \const{O\_WRITE} come sinonimo di \const{O\_WRONLY}.\footnote{si tratta di
374   definizioni completamente fuori standard, attinenti, insieme a
375   \const{O\_EXEC} che permetterebbe l'apertura di un file per l'esecuzione, ad
376   un non meglio precisato ``\textit{GNU system}''; pur essendo equivalenti
377   alle definizioni classiche non è comunque il caso di utilizzarle.}
378
379 Il secondo gruppo di flag è quello delle \textsl{modalità di
380   apertura},\footnote{la pagina di manuale di \func{open} parla di
381   \textit{file creation flags}, ma alcuni di questi flag non hanno nulla a che
382   fare con la creazione dei file, mentre il manuale dalla \acr{glibc} parla di
383   più correttamente di \textit{open-time flags}, dato che si tratta di flag il
384   cui significato ha senso solo al momento dell'apertura del file.} che
385 permettono di specificare alcune delle caratteristiche del comportamento di
386 \func{open} nel momento in viene eseguita per aprire un file. Questi flag
387 hanno effetto solo nella chiamata della funzione, non sono memorizzati fra i
388 \itindex{file~status~flag} \textit{file status flags} e non possono essere
389 riletti da \func{fcntl} (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
390
391 \begin{table}[htb]
392   \centering
393   \footnotesize
394     \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
395       \hline
396       \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
397       \hline
398       \hline
399       \const{O\_CREAT} &    Se il file non esiste verrà creato, con le regole
400                             di titolarità del file viste in
401                             sez.~\ref{sec:file_ownership_management}. Se si
402                             imposta questo flag l'argomento \param{mode} deve
403                             essere sempre specificato.\\  
404       \const{O\_DIRECTORY}& Se \param{pathname} non è una directory la
405                             chiamata fallisce. Questo flag, introdotto con il
406                             kernel 2.1.126, è specifico di Linux e
407                             serve ad evitare dei possibili
408                             \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
409                             \textit{DoS}\footnotemark quando \func{opendir} 
410                             viene chiamata su una fifo o su un dispositivo
411                             associato ad una unità a nastri. Non viene
412                             usato al di fuori dell'implementazione di
413                             \func{opendir}, ed è utilizzabile soltanto se si è
414                             definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
415       \const{O\_EXCL}     & Deve essere usato in congiunzione con
416                             \const{O\_CREAT} ed in tal caso impone che il file
417                             indicato da \param{pathname} non sia già esistente
418                             (altrimenti causa il fallimento della chiamata con
419                             un errore di \errcode{EEXIST}).\\
420       \const{O\_LARGEFILE}& Viene usato sui sistemi a 32 bit per richiedere
421                             l'apertura di file molto grandi, la cui
422                             dimensione non è rappresentabile con la versione a
423                             32 bit del tipo \type{off\_t}, utilizzando
424                             l'interfaccia alternativa abilitata con la
425                             macro \macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE}. Come
426                             illustrato in sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} è
427                             sempre preferibile usare la conversione automatica
428                             delle funzioni che si attiva assegnando a $64$ la
429                             macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, e non usare mai
430                             questo flag.\\
431       \const{O\_NOCTTY}   & Se \param{pathname} si riferisce ad un dispositivo
432                             di terminale, questo non diventerà il terminale di
433                             controllo, anche se il processo non ne ha ancora
434                             uno (si veda sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}).\\ 
435       \const{O\_NOFOLLOW} & Se \param{pathname} è un collegamento simbolico
436                             la chiamata fallisce. Questa è un'estensione BSD
437                             aggiunta in Linux a partire dal kernel
438                             2.1.126, ed utilizzabile soltanto se si è definita
439                             la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\ 
440       \const{O\_TRUNC}    & Se usato su un file di dati aperto in scrittura,
441                             ne tronca la lunghezza a zero; con un terminale o
442                             una fifo viene ignorato, negli altri casi il
443                             comportamento non è specificato.\\ 
444       \hline
445     \end{tabular}
446     \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di apertura} di
447       un file.} 
448   \label{tab:open_time_flag}
449 \end{table}
450
451
452 % TODO: aggiungere O_TMPFILE per la creazione di file temporanei senza che
453 % questi appaiano sul filesystem, introdotto con il 3.11, vedi:
454 % https://lwn.net/Articles/556512/, http://kernelnewbies.org/Linux_3.11
455 % https://lwn.net/Articles/558598/ http://lwn.net/Articles/619146/
456
457 \footnotetext{acronimo di \itindex{Denial~of~Service~(DoS)} \textit{Denial of
458     Service}, si chiamano così attacchi miranti ad impedire un servizio
459   causando una qualche forma di carico eccessivo per il sistema, che resta
460   bloccato nelle risposte all'attacco.}
461
462 Si è riportato in tab.~\ref{tab:open_time_flag} l'elenco dei flag delle
463 \textsl{modalità di apertura}.\footnote{la \acr{glibc} definisce anche i due
464   flag \const{O\_SHLOCK}, che aprirebbe il file con uno \textit{shared lock} e
465   \const{O\_EXLOCK} che lo aprirebbe con un \textit{exclusive lock} (vedi
466   sez.~\ref{sec:file_locking}, si tratta di opzioni specifiche di BSD, che non
467   esistono con Linux.}  Uno di questi, \const{O\_EXCL}, ha senso solo se usato
468 in combinazione a \const{O\_CREAT} quando si vuole creare un nuovo file per
469 assicurarsi che questo non esista di già, e lo si usa spesso per creare i
470 cosiddetti \index{file!di lock} ``\textsl{file di lock}'' (vedi
471 sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}). Si tenga presente che questa opzione è
472 supportata su NFS solo a partire da NFSv3 e con il kernel 2.6, nelle versioni
473 precedenti la funzionalità viene emulata controllando prima l'esistenza del
474 file per cui usarla per creare \index{file!di lock} un file di lock potrebbe
475 dar luogo a una \textit{race condition}.\footnote{un file potrebbe venir
476   creato fra il controllo la successiva apertura con \const{O\_CREAT}, la cosa
477   si può risolvere comunque creando un file con un nome univoco ed usando la
478   funzione \func{link} per creare il \index{file!di lock} file di lock, (vedi
479   sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).}
480
481 Se si usa \const{O\_EXCL} senza \const{O\_CREAT} il comportamento è
482 indefinito.  Nella creazione di un file con \const{O\_CREAT} occorre sempre
483 specificare l'argomento di \param{mode}, che altrimenti è ignorato. Si tenga
484 presente che indipendentemente dai permessi che si possono assegnare, che in
485 seguito potrebbero non consentire lettura o scrittura, quando il file viene
486 aperto l'accesso viene garantito secondo quanto richiesto con i flag di
487 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}.  Quando viene creato un nuovo file
488 \const{O\_CREAT} con tutti e tre i tempi del file di
489 tab.~\ref{tab:file_file_times} vengono impostati al tempo corrente. Se invece
490 si tronca il file con \const{O\_TRUNC} verranno impostati soltanto il
491 \textit{modification time} e lo \textit{status change time}.
492
493 \begin{table}[!htb]
494   \centering
495   \footnotesize
496     \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
497       \hline
498       \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
499       \hline
500       \hline
501       \const{O\_APPEND}  & Il file viene aperto in \itindex{append~mode}
502                            \textit{append mode}. La posizione sul file (vedi
503                            sez.~\ref{sec:file_lseek}) viene sempre mantenuta
504                            sulla sua coda, per cui quanto si scrive
505                            viene sempre aggiunto al contenuto precedente. Con
506                            NFS questa funzionalità non è supportata 
507                            e viene emulata, per questo possono verificarsi
508                            \textit{race condition} con una sovrapposizione dei
509                            dati se più di un processo scrive allo stesso
510                            tempo.\\ 
511       \const{O\_ASYNC}   & Apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
512                            sez.~\ref{sec:signal_driven_io}). Quando è
513                            impostato viene generato il segnale \signal{SIGIO}
514                            tutte le volte che il file è pronto per le
515                            operazioni di lettura o scrittura. Questo flag si
516                            può usare solo terminali, pseudo-terminali e socket
517                            e, a partire dal kernel 2.6, anche sulle fifo. Per
518                            un bug dell'implementazione non è opportuno usarlo
519                            in fase di apertura del file, deve
520                            invece essere attivato successivamente con
521                            \func{fcntl}.\\
522       \const{O\_CLOEXEC}&  Attiva la modalità di \textit{close-on-exec} (vedi
523                            sez.~\ref{sec:proc_exec}) sul file. Il flag è 
524                            previsto dallo standard POSIX.1-2008, ed è stato
525                            introdotto con il kernel 2.6.23 per evitare una
526                            \textit{race condition} che si potrebbe verificare
527                            con i \textit{thread} fra l'apertura del file e
528                            l'impostazione della suddetta modalità con
529                            \func{fcntl} (vedi
530                            sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\ 
531       \const{O\_DIRECT}  & Esegue l'I/O direttamente dalla memoria in
532                            \textit{user space} in maniera sincrona, in modo da
533                            scavalcare i meccanismi di bufferizzazione del
534                            kernel. Introdotto con il kernel 2.4.10 ed
535                            utilizzabile soltanto se si è definita la 
536                            macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\ 
537       \const{O\_NOATIME} & Blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei
538                            file (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per
539                            molti filesystem questa funzionalità non è
540                            disponibile per il singolo file ma come opzione
541                            generale da specificare in fase di
542                            montaggio. Introdotto con il kernel 2.6.8 ed 
543                            utilizzabile soltanto se si è definita la 
544                            macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\ 
545       \const{O\_NONBLOCK}& Apre il file in \textsl{modalità non bloccante} per
546                            le operazioni di I/O (vedi
547                            sez.~\ref{sec:file_noblocking}). Questo significa
548                            il fallimento delle successive operazioni di
549                            lettura o scrittura qualora il file non sia pronto
550                            per la loro esecuzione immediata, invece del 
551                            blocco delle stesse in attesa di una successiva
552                            possibilità di esecuzione come avviene
553                            normalmente. Questa modalità ha senso solo per le
554                            fifo, vedi sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}), o quando
555                            si vuole aprire un file di dispositivo per eseguire
556                            una \func{ioctl} (vedi
557                            sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\ 
558       \const{O\_NDELAY}  & In Linux è un sinonimo di \const{O\_NONBLOCK}, ma
559                            origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
560                            una \func{read} con un valore nullo e non con un
561                            errore, questo introduce un'ambiguità, dato che
562                            come vedremo in sez.~\ref{sec:file_read} il ritorno
563                            di un valore nullo da parte di \func{read} ha 
564                            il significato di una \textit{end-of-file}.\\
565       \const{O\_SYNC}    & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
566                            scrittura si bloccherà fino alla conferma
567                            dell'arrivo di tutti i dati e di tutti i metadati
568                            sull'hardware sottostante (in questo significato
569                            solo dal kernel 2.6.33).\\
570       \const{O\_DSYNC}   & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
571                            scrittura di dati si bloccherà fino alla conferma
572                            dell'arrivo degli stessi e della parte di metadati
573                            ad essi relativa sull'hardware sottostante (in
574                            questo significato solo dal kernel 2.6.33).\\
575       \hline
576     \end{tabular}
577     \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di operazione} di
578       un file.} 
579   \label{tab:open_operation_flag}
580 \end{table}
581
582 Il terzo gruppo è quello dei flag delle \textsl{modalità di operazione},
583 riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, che permettono di specificare
584 varie caratteristiche del comportamento delle operazioni di I/O che verranno
585 eseguite sul file. Tutti questi, tranne \const{O\_CLOEXEC}, che viene
586 mantenuto per ogni singolo file descriptor, vengono salvati nel campo
587 \var{f\_flags} della struttura \kstruct{file} insieme al valore della
588 \textsl{modalità di accesso} andando far parte dei cosiddetti \textit{file
589   status flags}. Il loro valore viene impostato alla chiamata di \func{open},
590 ma possono venire riletti in un secondo tempo con \func{fcntl}, inoltre alcuni
591 di essi possono anche essere modificati tramite questa funzione, con
592 conseguente effetto sulle caratteristiche operative che controllano (torneremo
593 sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
594
595 Il flag \const{O\_ASYNC} (che, per per compatibilità con BSD, si può indicare
596 anche con la costante \const{FASYNC}) è definito come possibile valore per
597 \func{open}, ma per un bug dell'implementazione,\footnote{segnalato come
598   ancora presente nella pagina di manuale almeno fino al Settembre 2011.} non
599 solo non attiva il comportamento citato, ma se usato richiede di essere
600 esplicitamente disattivato prima di essere attivato in maniera effettiva con
601 l'uso di \func{fcntl}. Per questo motivo, non essendovi nessuna necessità
602 specifica di definirlo in fase di apertura del file, è sempre opportuno
603 attivarlo in un secondo tempo con \func{fcntl} (vedi
604 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
605
606 Il flag \const{O\_DIRECT} non è previsto da nessuno standard, anche se è
607 presente in alcuni kernel unix-like.\footnote{il flag è stato introdotto dalla
608   SGI in IRIX, ma è presente senza limiti di allineamento dei buffer anche in
609   FreeBSD.} Per i kernel della serie 2.4 si deve garantire che i buffer in
610 \textit{user space} da cui si effettua il trasferimento diretto dei dati siano
611 allineati alle dimensioni dei blocchi del filesystem. Con il kernel 2.6 in
612 genere basta che siano allineati a multipli di 512 byte, ma le restrizioni
613 possono variare a seconda del filesystem, ed inoltre su alcuni filesystem
614 questo flag può non essere supportato, nel qual caso si avrà un errore di
615 \errval{EINVAL}.
616
617 Lo scopo di \const{O\_DIRECT} è consentire un completo controllo sulla
618 bufferizzazione dei propri dati per quelle applicazioni (in genere database)
619 che hanno esigenze specifiche che non vengono soddisfatte nella maniera più
620 efficiente dalla politica generica utilizzata dal kernel. In genere l'uso di
621 questo flag peggiora le prestazioni tranne quando le applicazioni sono in
622 grado di ottimizzare la propria bufferizzazione in maniera adeguata. Se lo si
623 usa si deve avere cura di non mescolare questo tipo di accesso con quello
624 ordinario, in quante le esigenze di mantenere coerenti i dati porterebbero ad
625 un peggioramento delle prestazioni. Lo stesso dicasi per l'interazione con
626 eventuale mappatura in memoria del file (vedi sez.~\ref{sec:file_memory_map}).
627
628 Si tenga presente infine che anche se l'uso di \const{O\_DIRECT} comporta una
629 scrittura sincrona dei dati dei buffer in \textit{user space}, questo non è
630 completamente equivalente all'uso di \const{O\_SYNC} che garantisce anche
631 sulla scrittura sincrona dei metadati associati alla scrittura dei dati del
632 file.\footnote{la situazione si complica ulteriormente per NFS, in cui l'uso
633   del flag disabilita la bufferizzazione solo dal lato del client, e può
634   causare problemi di prestazioni.} Per questo in genere è opportuno se si usa
635 \const{O\_DIRECT} è opportuno richiedere anche \const{O\_SYNC}.
636
637 Si tenga presente infine che la implementazione di \const{O\_SYNC} di Linux
638 differisce da quanto previsto dallo standard POSIX.1 che prevede, oltre a
639 questo flag che dovrebbe indicare la sincronizzazione completa di tutti i dati
640 e di tutti i metadati, altri due flag \const{O\_DSYNC} e \const{O\_RSYNC}. 
641
642 Il primo dei due richiede la scrittura sincrona di tutti i dati del file e dei
643 metadati che ne consentono l'immediata rilettura, ma non di tutti i metadati,
644 per evitare la perdita di prestazioni relativa alla sincronizzazione di
645 informazioni ausiliarie come i tempi dei file.  Il secondo, da usare in
646 combinazione con \const{O\_SYNC} o \const{O\_DSYNC} ne sospende l'effetto,
647 consentendo al kernel di bufferizzare le scritture, ma soltanto finché non
648 avviene una lettura, in quel caso i dati ed i metadati dovranno essere
649 sincronizzati immediatamente (secondo le modalità indicate da \const{O\_SYNC}
650 e \const{O\_DSYNC}) e la lettura verrà bloccata fintanto che detta
651 sincronizzazione non sia completata.
652
653 Nel caso di Linux, fino al kernel 2.6.33, esisteva solo \const{O\_SYNC}, ma
654 con il comportamento previsto dallo standard per \const{O\_DSYNC}, e sia
655 questo che \const{O\_RSYNC} erano definiti (fin dal kernel 2.1.130) come
656 sinonimi di \const{O\_SYNC}.  Con il kernel 2.6.33 il significato di
657 \const{O\_SYNC} è diventato quello dello standard, ma gli è stato assegnato un
658 valore diverso, mantenendo quello originario, con il comportamento
659 corrispondete, per \const{O\_DSYNC} in modo che applicazioni compilate con
660 versioni precedenti delle librerie e del kernel non trovassero un
661 comportamento diverso.  Inoltre il nuovo \const{O\_SYNC} è stato definito in
662 maniera opportuna in modo che su versioni del kernel precedenti la 2.6.33
663 torni a corrispondere al valore di \const{O\_DSYNC}.
664
665 % NOTE: per le differenze fra O_DSYNC, O_SYNC e O_RSYNC introdotte nella  
666 % nello sviluppo del kernel 2.6.33, vedi http://lwn.net/Articles/350219/ 
667
668 Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
669 \func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file.  Per
670 questo motivo per creare un nuovo file c'era una \textit{system call}
671 apposita, \funcd{creat}, nel caso di Linux questo non è più necessario ma la
672 funzione è definita ugualmente; il suo prototipo è:
673
674 \begin{funcproto}{
675 \fhead{fcntl.h}
676 \fdecl{int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
677 \fdesc{Crea un nuovo file vuoto.} 
678 }
679
680 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
681   caso \var{errno} assumerà gli stessi valori che si otterrebbero con
682   \func{open}.}
683 \end{funcproto}
684
685 La funzione crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati
686 dall'argomento \param{mode}. È del tutto equivalente a \code{open(filedes,
687   O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)} e resta solo per compatibilità con i
688 vecchi programmi.
689
690 Una volta che l'accesso ad un file non sia più necessario la funzione di
691 sistema \funcd{close} permette di ``\textsl{chiuderlo}'', in questo modo il
692 file non sarà più accessibile ed il relativo file descriptor ritornerà
693 disponibile; il suo prototipo è:
694
695 \begin{funcproto}{
696 \fhead{unistd.h}
697 \fdecl{int close(int fd)}
698 \fdesc{Chiude un file.} 
699 }
700
701 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
702   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
703   \begin{errlist}
704     \item[\errcode{EBADF}]  \param{fd} non è un descrittore valido.
705     \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
706   \end{errlist}
707   ed inoltre \errval{EIO} nel suo significato generico.}
708 \end{funcproto}
709
710 La funzione chiude il file descriptor \param{fd}. La chiusura rilascia ogni
711 eventuale blocco (il \textit{file locking} \itindex{file~locking} è trattato
712 in sez.~\ref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito su di
713 esso. Se \param{fd} è l'ultimo riferimento (di eventuali copie, vedi
714 sez.~\ref{sec:file_shared_access} e \ref{sec:file_dup}) ad un file aperto,
715 tutte le risorse nella \itindex{file~table} \textit{file table} vengono
716 rilasciate. Infine se il file descriptor era l'ultimo riferimento ad un file
717 su disco quest'ultimo viene cancellato.
718
719 Si ricordi che quando un processo termina tutti i suoi file descriptor vengono
720 automaticamente chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non
721 usano esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
722 controllare lo stato di uscita di \func{close} un è errore; molti filesystem
723 infatti implementano la tecnica del cosiddetto \textit{write-behind}, per cui
724 una \func{write} può avere successo anche se i dati non sono stati
725 effettivamente scritti su disco. In questo caso un eventuale errore di I/O
726 avvenuto in un secondo tempo potrebbe sfuggire, mentre verrebbe riportato alla
727 chiusura esplicita del file. Per questo motivo non effettuare il controllo può
728 portare ad una perdita di dati inavvertita.\footnote{in Linux questo
729   comportamento è stato osservato con NFS e le quote su disco.}
730
731 In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
732 siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
733 ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
734 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente il
735 \emph{flush} dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al
736 comportamento dell'hardware, che a sua volta può introdurre ottimizzazioni
737 dell'accesso al disco che ritardano la scrittura dei dati. Da questo deriva
738 l'abitudine di alcuni sistemisti di ripetere tre volte il comando omonimo
739 prima di eseguire lo shutdown di una macchina.
740
741
742 \subsection{La gestione della posizione nel file}
743 \label{sec:file_lseek}
744
745 Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
746 una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
747 mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \kstruct{file}) espressa da un numero
748 intero positivo che esprime il numero di byte dall'inizio del file. Tutte le
749 operazioni di lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che
750 viene automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
751
752 In genere, a meno di non avere richiesto la modalità di \textit{append} con
753 \const{O\_APPEND}, questa posizione viene impostata a zero all'apertura del
754 file. È possibile impostarla ad un valore qualsiasi con la funzione di sistema
755 \funcd{lseek}, il cui prototipo è:
756
757 \begin{funcproto}{
758 \fhead{sys/types.h}
759 \fhead{unistd.h}
760 \fdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
761 \fdesc{Imposta la posizione sul file.} 
762 }
763
764 {La funzione ritorna il valore della posizione sul file in caso di successo e
765   $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
766   \begin{errlist}
767     \item[\errcode{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
768     \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} non può essere rappresentato nel
769       tipo \type{off\_t}.
770     \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una \textit{pipe}, un socket o una
771       \textit{fifo}.
772   \end{errlist}
773   ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
774 \end{funcproto}
775
776 La funzione imposta la nuova posizione sul file usando il valore indicato
777 da \param{offset}, che viene sommato al riferimento dato
778 dall'argomento \param{whence}, che deve essere indicato con una delle costanti
779 riportate in tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}.\footnote{per compatibilità
780   con alcune vecchie notazioni questi valori possono essere rimpiazzati
781   rispettivamente con 0, 1 e 2 o con \const{L\_SET}, \const{L\_INCR} e
782   \const{L\_XTND}.} Si tenga presente che la chiamata a \func{lseek} non causa
783 nessun accesso al file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il
784 campo \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, vedi
785 fig.~\ref{fig:file_proc_file}).  Dato che la funzione ritorna la nuova
786 posizione, usando il valore zero per \param{offset} si può riottenere la
787 posizione corrente nel file con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
788
789 \begin{table}[htb]
790   \centering
791   \footnotesize
792   \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
793     \hline
794     \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
795     \hline
796     \hline
797     \const{SEEK\_SET} & Si fa riferimento all'inizio del file: il valore, che 
798                         deve essere positivo, di \param{offset} indica
799                         direttamente la nuova posizione corrente.\\
800     \const{SEEK\_CUR} & Si fa riferimento alla posizione corrente del file:
801                         ad essa viene sommato \param{offset}, che può essere
802                         negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
803                         corrente.\\
804     \const{SEEK\_END} & Si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
805                         del file viene sommato \param{offset}, che può essere
806                         negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
807                         corrente.\\
808     \hline
809     \const{SEEK\_DATA}& Sposta la posizione nel file sull'inizio del primo
810                         blocco di dati dopo un \textit{hole} che segue (o
811                         coincide) con la posizione indicata da \param{offset}
812                         (dal kernel 3.1).\\
813     \const{SEEK\_HOLE}& Sposta la posizione sul file all'inizio del primo
814                         \textit{hole} nel file che segue o inizia
815                         con \param{offset}, oppure si porta su \param{offset} 
816                         se questo è all'interno di un \textit{hole}, oppure si
817                         porta alla fine del file se non ci sono \textit{hole}
818                         dopo \param{offset} (dal kernel 3.1).\\ 
819     \hline
820   \end{tabular}  
821   \caption{Possibili valori per l'argomento \param{whence} di \func{lseek}.} 
822   \label{tab:lseek_whence_values}
823 \end{table}
824
825
826 % NOTE: per SEEK_HOLE e SEEK_DATA, inclusi nel kernel 3.1, vedi
827 % http://lwn.net/Articles/439623/ 
828
829 Si tenga presente inoltre che usare \const{SEEK\_END} non assicura affatto che
830 la successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
831 aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
832 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza
833 (questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}, vedi
834 sez.~\ref{sec:file_shared_access}).
835
836 Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
837 questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{ESPIPE}. Questo, oltre che
838 per i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che
839 non supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
840 terminale.\footnote{altri sistemi, usando \const{SEEK\_SET}, in questo caso
841   ritornano il numero di caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard
842 POSIX però non specifica niente in proposito. Inoltre alcuni file speciali, ad
843 esempio \file{/dev/null}, non causano un errore ma restituiscono un valore
844 indefinito.
845
846 \itindbeg{sparse~file} 
847 \index{file!\textit{hole}|(} 
848
849 Infine si tenga presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size},
850 con \func{lseek} è possibile impostare una posizione anche oltre la corrente
851 fine del file. In tal caso alla successiva scrittura il file sarà esteso a
852 partire da detta posizione, con la creazione di quello che viene chiamato
853 ``\textsl{buco}'' (in gergo \textit{hole}) nel file.  Il nome deriva dal fatto
854 che nonostante la dimensione del file sia cresciuta in seguito alla scrittura
855 effettuata, lo spazio vuoto fra la precedente fine del file ed la nuova parte
856 scritta dopo lo spostamento non corrisponde ad una allocazione effettiva di
857 spazio su disco, che sarebbe inutile dato che quella zona è effettivamente
858 vuota.
859
860 Questa è una delle caratteristiche specifiche della gestione dei file di un
861 sistema unix-like e si dice che il file in questione è uno \textit{sparse
862   file}. In sostanza, se si ricorda la struttura di un filesystem illustrata
863 in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, quello che accade è che \itindex{inode}
864 nell'\textit{inode} del file viene segnata l'allocazione di un blocco di dati
865 a partire dalla nuova posizione, ma non viene allocato nulla per le posizioni
866 intermedie; in caso di lettura sequenziale del contenuto del file il kernel si
867 accorgerà della presenza del buco, e restituirà degli zeri come contenuto di
868 quella parte del file.
869
870 Questa funzionalità comporta una delle caratteristiche della gestione dei file
871 su Unix che spesso genera più confusione in chi non la conosce, per cui
872 sommando le dimensioni dei file si può ottenere, se si hanno molti
873 \textit{sparse file}, un totale anche maggiore della capacità del proprio
874 disco e comunque maggiore della dimensione che riporta un comando come
875 \cmd{du}, che calcola lo spazio disco occupato in base al numero dei blocchi
876 effettivamente allocati per il file.
877
878 Questo avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un file
879 è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio disco
880 effettivamente allocato, e viene registrata \itindex{inode}
881 sull'\textit{inode} come le altre proprietà del file. La dimensione viene
882 aggiornata automaticamente quando si estende un file scrivendoci, e viene
883 riportata dal campo \var{st\_size} di una struttura \struct{stat} quando si
884 effettua la chiamata ad una delle funzioni \texttt{*stat} viste in
885 sez.~\ref{sec:file_stat}.
886
887 Questo comporta che in generale, fintanto che lo si è scritto sequenzialmente,
888 la dimensione di un file sarà più o meno corrispondente alla quantità di
889 spazio disco da esso occupato, ma esistono dei casi, come questo in cui ci si
890 sposta in una posizione oltre la fine corrente del file, o come quello
891 accennato in in sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione
892 di un file con una \func{truncate}, in cui in sostanza si modifica il valore
893 della dimensione di \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Questo
894 consente di creare inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza
895 dover occupare da subito dello spazio disco che in realtà sarebbe
896 inutilizzato.
897
898 \itindend{sparse~file}
899
900 A partire dal kernel 3.1, riprendendo una interfaccia adottata su Solaris,
901 sono state aggiunti due nuovi valori per l'argomento \param{whence}, riportati
902 nella seconda sezione di tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}, che consentono di
903 riconoscere la presenza di \textit{hole} all'interno dei file ad uso di quelle
904 applicazioni (come i programmi di backup) che possono salvare spazio disco
905 nella copia degli \textit{sparse file}. Una applicazione può così determinare
906 la presenza di un \textit{hole} usando \const{SEEK\_HOLE} all'inizio del file
907 e determinare poi l'inizio della successiva sezione di dati usando
908 \const{SEEK\_DATA}. Per compatibilità con i filesystem che non supportano
909 questa funzionalità è previsto comunque che in tal caso \const{SEEK\_HOLE}
910 riporti sempre la fine del file e \const{SEEK\_DATA} il valore
911 di \param{offset}.
912
913 Inoltre la decisione di come riportare (o di non riportare) la presenza di un
914 buco in un file è lasciata all'implementazione del
915 filesystem, dato che esistono vari motivi per cui una sezione di un file può
916 non contenere dati ed essere riportata come tale (ad esempio può essere stata
917 preallocata con \func{fallocate}, vedi sez.~\ref{sec:file_fadvise}) oltre a
918 quelle classiche appena esposte. Questo significa che l'uso di questi nuovi
919 valori non garantisce la mappatura della effettiva allocazione dello spazio
920 disco di un file, per il quale esiste una specifica operazione di controllo
921 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
922
923 \index{file!\textit{hole}|)} 
924
925
926 \subsection{Le funzioni per la lettura di un file}
927 \label{sec:file_read}
928
929 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
930 leggere i dati che contiene utilizzando la funzione di sistema \funcd{read},
931 il cui prototipo è:
932
933 \begin{funcproto}{
934 \fhead{unistd.h}
935 \fdecl{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
936 \fdesc{Legge i dati da un file.} 
937 }
938
939 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
940   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
941   \begin{errlist}
942   \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non ha nessun dato da restituire e si è
943     aperto il file con \const{O\_NONBLOCK}.
944   \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
945   \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è associato ad un oggetto non leggibile,
946     o lo si è ottenuto da \func{timerfd\_create} (vedi
947     sez.~\ref{sec:sig_signalfd_eventfd}) e si è usato un valore sbagliato
948     per \param{size} o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è
949     allineato.
950   \item[\errval{EIO}] si è tentata la lettura dal terminale di controllo
951     essendo in background (vedi sez.~\ref{sec:term_io_design}).
952   \end{errlist}
953   ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT} e \errval{EISDIR}, nel loro
954   significato generico.}
955 \end{funcproto}
956
957 La funzione tenta di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} a partire
958 dalla posizione corrente, scrivendoli nel buffer \param{buf}. Dopo la lettura
959 la posizione sul file è spostata automaticamente in avanti del numero di byte
960 letti. Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza nessun altro
961 risultato. Inoltre che non è detto che la funzione \func{read} restituisca il
962 numero di byte richiesto, ci sono infatti varie ragioni per cui la funzione
963 può restituire un numero di byte inferiore: questo è un comportamento normale,
964 e non un errore, che bisogna sempre tenere presente.
965
966 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
967 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
968 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
969 effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
970 di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero.  La
971 condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
972 segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
973 ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
974 continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
975
976 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
977 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
978 quando si legge da un terminale, da una \textit{fifo} o da una
979 \textit{pipe}. In tal caso infatti, se non ci sono dati in ingresso, la
980 \func{read} si blocca (a meno di non aver selezionato la modalità non
981 bloccante, vedi sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne
982 arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione
983 ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
984
985 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
986 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
987 di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
988 singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
989 dati ricevuti fino al momento della lettura, o i terminali, per i quali si
990 applicano inoltre ulteriori condizioni che approfondiremo in
991 sez.~\ref{sec:sess_terminal_io}.
992
993 Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
994 \errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
995 quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
996 interrotta da un segnale. In tal caso l'azione da intraprendere è quella di
997 rieseguire la funzione, torneremo in dettaglio sull'argomento in
998 sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}.  La seconda si verifica quando il file è aperto
999 in modalità non bloccante (con \const{O\_NONBLOCK}) e non ci sono dati in
1000 ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
1001 \errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
1002   \errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con la \acr{glibc}, questa è sinonima di
1003   \errcode{EAGAIN}, ma se si vuole essere completamente portabili occorre
1004   verificare entrambi i valori, dato che POSIX.1-2001 non richiede che siano
1005   coincidenti.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
1006 disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo,
1007 torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_noblocking}.
1008
1009 La funzione \func{read} è una delle \textit{system call} fondamentali,
1010 esistenti fin dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle
1011 \textit{Single Unix Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga
1012   \func{pwrite} sono state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nelle
1013   \acr{glibc}, compresa l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la
1014   \textit{system call}, è stato aggiunto con la versione 2.1, in versioni
1015   precedenti sia del kernel che delle librerie la funzione non è disponibile.}
1016 (quello che viene chiamato normalmente Unix98, vedi
1017 sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la definizione di un'altra
1018 funzione di sistema, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
1019
1020 \begin{funcproto}{
1021 \fhead{unistd.h}
1022 \fdecl{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1023 \fdesc{Legge a partire da una posizione sul file.} 
1024 }
1025
1026 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1027   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1028   \func{read} e \func{lseek}.}
1029 \end{funcproto}
1030
1031 La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
1032 stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \param{offset} che indica
1033 una posizione sul file. Identico è il comportamento ed il valore di
1034 ritorno. La funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza
1035 modificare la posizione corrente.
1036
1037 L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \func{read} seguita
1038 da una \func{lseek} che riporti al valore precedente la posizione corrente sul
1039 file, ma permette di eseguire l'operazione atomicamente. Questo può essere
1040 importante quando la posizione sul file viene condivisa da processi diversi
1041 (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}).  Il valore di
1042 \param{offset} fa sempre riferimento all'inizio del file.
1043
1044 La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
1045 accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
1046 \textit{Single Unix Specification} con la definizione della macro:
1047 \begin{Example}
1048 #define _XOPEN_SOURCE 500
1049 \end{Example}
1050 e si ricordi di definire questa macro prima dell'inclusione del file di
1051 dichiarazioni \headfile{unistd.h}.
1052
1053
1054
1055 \subsection{Le funzioni per la scrittura di un file}
1056 \label{sec:file_write}
1057
1058 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
1059 scrivere su di esso utilizzando la funzione di sistema \funcd{write}, il cui
1060 prototipo è:
1061
1062 \begin{funcproto}{
1063 \fhead{unistd.h}
1064 \fdecl{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
1065 \fdesc{Scrive i dati su un file.} 
1066 }
1067
1068 {La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e $-1$ per
1069   un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1070   \begin{errlist}
1071   \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
1072     modalità \const{O\_NONBLOCK}.
1073   \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
1074     consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
1075     processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
1076   \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
1077     potuto scrivere qualsiasi dato.
1078   \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
1079     la scrittura o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è allineato.
1080   \item[\errcode{EPIPE}] \param{fd} è connesso ad una \textit{pipe} il cui
1081     altro capo è chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il
1082     segnale \signal{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato)
1083     la funzione ritorna questo errore.
1084   \end{errlist}
1085   ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO}, \errval{EISDIR},
1086   \errval{ENOSPC} nel loro significato generico.}
1087 \end{funcproto}
1088
1089
1090 Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \param{count} byte
1091 a partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
1092 posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
1093 modalità \textit{append} con \const{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti
1094 alla fine del file.  Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano
1095 immediatamente disponibili ad una \func{read} chiamata dopo che la
1096 \func{write} che li ha scritti è ritornata; ma dati i meccanismi di caching
1097 non è detto che tutti i filesystem supportino questa capacità.
1098
1099 Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro.
1100 Per i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello
1101 indicato da \param{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo
1102 stesso comportamento di \func{read}.
1103
1104 Anche per \func{write} lo standard Unix98 definisce un'analoga \funcd{pwrite}
1105 per scrivere alla posizione indicata senza modificare la posizione corrente
1106 nel file, il suo prototipo è:
1107
1108 \begin{funcproto}{
1109 \fhead{unistd.h}
1110 \fdecl{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1111 \fdesc{Scrive a partire da una posizione sul file.} 
1112 }
1113
1114 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1115   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1116   \func{write} e \func{lseek}.}
1117 \end{funcproto}
1118
1119 \noindent e per essa valgono le stesse considerazioni fatte per \func{pread}.
1120
1121
1122 \section{Caratteristiche avanzate}
1123 \label{sec:file_adv_func}
1124
1125 In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
1126 della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
1127 comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
1128 permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
1129 dell'argomento sarà comunque affrontato in cap.~\ref{cha:file_advanced}).
1130
1131
1132 \subsection{La gestione dell'accesso concorrente ai files}
1133 \label{sec:file_shared_access}
1134
1135 In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
1136 dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
1137 fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
1138 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
1139 confronti dell'accesso concorrente allo stesso file da parte di processi
1140 diversi.
1141
1142 \begin{figure}[!htb]
1143   \centering
1144   \includegraphics[width=12cm]{img/filemultacc}
1145   \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi 
1146     diversi}
1147   \label{fig:file_mult_acc}
1148 \end{figure}
1149
1150 Il primo caso è quello in cui due processi diversi aprono lo stesso file su
1151 disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
1152 situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
1153 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
1154 diverso file descriptor nella sua \kstruct{file\_struct}. Entrambe le voci
1155 nella \itindex{file~table} \textit{file table} faranno però riferimento allo
1156 stesso \itindex{inode} \textit{inode} su disco.
1157
1158 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
1159 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
1160 vengono mantenute nella sua voce della \itindex{file~table} \textit{file
1161   table}. Questo ha conseguenze specifiche sugli effetti della possibile
1162 azione simultanea sullo stesso file, in particolare occorre tenere presente
1163 che:
1164 \begin{itemize}
1165 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente, dopo ciascuna
1166   \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo
1167   scrivente. Se la scrittura eccede la dimensione corrente del file questo
1168   verrà esteso automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size}
1169   della struttura \kstruct{inode}.
1170 \item se un file è in modalità \itindex{append~mode} \const{O\_APPEND} tutte
1171   le volte che viene effettuata una scrittura la posizione corrente viene
1172   prima impostata alla dimensione corrente del file letta dalla struttura
1173   \kstruct{inode}. Dopo la scrittura il file viene automaticamente esteso.
1174 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo
1175   \var{f\_pos} nella struttura \kstruct{file} della \itindex{file~table}
1176   \textit{file table}, non c'è nessuna operazione sul file su disco. Quando la
1177   si usa per porsi alla fine del file la posizione viene impostata leggendo la
1178   dimensione corrente dalla struttura \kstruct{inode}.
1179 \end{itemize}
1180
1181 \begin{figure}[!htb]
1182   \centering
1183   \includegraphics[width=12cm]{img/fileshar}
1184   \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
1185   \label{fig:file_acc_child}
1186 \end{figure}
1187
1188 Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
1189 puntino alla stessa voce nella \itindex{file~table} \textit{file table}.
1190 Questo è ad esempio il caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo
1191 figlio all'esecuzione di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in
1192 sez.~\ref{sec:proc_fork}). La situazione è illustrata in
1193 fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo figlio riceve una copia
1194 dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche una copia di
1195 \kstruct{file\_struct} e della relativa tabella dei file aperti.
1196
1197 Questo significa che il figlio avrà gli stessi file aperti del padre, in
1198 quanto la sua \kstruct{file\_struct}, pur essendo allocata in maniera
1199 indipendente, contiene gli stessi valori di quella del padre e quindi i suoi
1200 file descriptor faranno riferimento alla stessa voce nella
1201 \itindex{file~table} \textit{file table}, condividendo così la posizione
1202 corrente sul file. Questo ha le conseguenze descritte a suo tempo in
1203 sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di scrittura o lettura da parte di uno dei
1204 due processi, la posizione corrente nel file varierà per entrambi, in quanto
1205 verrà modificato il campo \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, che è
1206 la stessa per entrambi. Questo consente una sorta di
1207 ``\textsl{sincronizzazione}'' automatica della posizione sul file fra padre e
1208 figlio che occorre tenere presente.
1209
1210 Si noti inoltre che in questo caso anche i \itindex{file~status~flag} flag di
1211 stato del file, essendo mantenuti nella struttura \kstruct{file} della
1212 \textit{file table}, vengono condivisi, per cui una modifica degli stessi con
1213 \func{fcntl} (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) si applicherebbe a tutti
1214 processi che condividono la voce nella \itindex{file~table} \textit{file
1215   table}. Ai file però sono associati anche altri flag, dei quali l'unico
1216 usato al momento è \const{FD\_CLOEXEC}, detti \itindex{file~descriptor~flags}
1217 \textit{file descriptor flags}; questi invece sono mantenuti in
1218 \kstruct{file\_struct}, e perciò sono locali per ciascun processo e non
1219 vengono modificati dalle azioni degli altri anche in caso di condivisione
1220 della stessa voce della \itindex{file~table} \textit{file table}.
1221
1222 Si tenga presente dunque che in un sistema unix-like è sempre possibile per
1223 più processi accedere in contemporanea allo stesso file e che non esistono, a
1224 differenza di altri sistemi operativi, dei meccanismi di blocco o di
1225 restrizione dell'accesso impliciti se più processi vogliono accedere allo
1226 stesso file. Questo significa che le operazioni di lettura e scrittura vengono
1227 sempre fatte da ogni processo in maniera autonoma, utilizzando una posizione
1228 corrente nel file che normalmente (a meno di non trovarsi nella situazione di
1229 fig.~\ref{fig:file_acc_child}) è locale a ciascuno di essi.
1230
1231 Dal punto di vista della lettura dei dati questo comporta la possibilità di
1232 poter leggere dati non coerenti in caso di scrittura contemporanea da parte di
1233 un altro processo. Dal punto di vista della scrittura invece si potranno avere
1234 sovrapposizioni imprevedibili quando due processi scrivono nella stessa
1235 sezione di file, dato che ciascuno lo farà in maniera indipendente.  Il
1236 sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità di eseguire alcune
1237 operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza utilizzare dei
1238 meccanismi di sincronizzazione espliciti come il \itindex{file~locking}
1239 \textit{file locking}, che esamineremo in sez.~\ref{sec:file_locking}.
1240
1241 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
1242 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
1243 log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
1244 fine del file e poi scrivere può condurre ad una \textit{race condition};
1245 infatti può succedere che un secondo processo scriva alla fine del file fra la
1246 \func{lseek} e la \func{write}. In questo caso, come abbiamo appena visto, il
1247 file sarà esteso, ma il primo processo, avrà una posizione corrente che aveva
1248 impostato con la \func{lseek} che non corrisponde più alla fine del file, e la
1249 sua successiva \func{write} sovrascriverà i dati del secondo processo.
1250
1251 Il problema deriva dal fatto che usare due \textit{system call} in successione
1252 non è mai un'operazione atomica dato che il kernel può interrompere
1253 l'esecuzione del processo fra le due. Nel caso specifico il problema è stato
1254 risolto introducendo la modalità di scrittura \itindex{append~mode} in
1255 \textit{append}, attivabile con il flag \const{O\_APPEND}. In questo caso
1256 infatti, come abbiamo illustrato in sez.~\ref{sec:file_open_close}, è il
1257 kernel che aggiorna automaticamente la posizione alla fine del file prima di
1258 effettuare la scrittura, e poi estende il file.  Tutto questo avviene
1259 all'interno di una singola \textit{system call}, la \func{write}, che non
1260 essendo interrompibile da un altro processo realizza un'operazione atomica.
1261
1262
1263 \subsection{La duplicazione dei file descriptor}
1264 \label{sec:file_dup}
1265
1266 Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} come un processo figlio
1267 condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
1268 comportamento analogo all'interno di uno stesso processo \textit{duplicando}
1269 un file descriptor. Per far questo si usa la funzione di sistema \funcd{dup},
1270 il cui prototipo è:
1271
1272 \begin{funcproto}{
1273 \fhead{unistd.h}
1274 \fdecl{int dup(int oldfd)}
1275 \fdesc{Crea un file descriptor duplicato.} 
1276 }
1277
1278 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1279   un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1280   \begin{errlist}
1281   \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
1282   \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1283     descriptor aperti.
1284   \end{errlist}
1285 }  
1286 \end{funcproto}
1287
1288 La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
1289 file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
1290 interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
1291 può fare riferimento a fig.~\ref{fig:file_dup}. L'effetto della funzione è
1292 semplicemente quello di copiare il valore di un certo file descriptor in
1293 un altro all'interno della struttura \kstruct{file\_struct}, cosicché anche
1294 questo faccia riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}. Per
1295 questo motivo si dice che il nuovo file descriptor è ``\textsl{duplicato}'',
1296 da cui il nome della funzione.
1297
1298 \begin{figure}[!htb]
1299   \centering \includegraphics[width=12cm]{img/filedup}
1300   \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
1301   \label{fig:file_dup}
1302 \end{figure}
1303
1304 Si noti che per quanto illustrato in fig.~\ref{fig:file_dup} i file descriptor
1305 duplicati condivideranno eventuali lock (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}),
1306 \itindex{file~status~flag} i flag di stato, e la posizione corrente sul
1307 file. Se ad esempio si esegue una \func{lseek} per modificare la posizione su
1308 uno dei due file descriptor, essa risulterà modificata anche sull'altro, dato
1309 che quello che viene modificato è lo stesso campo nella voce della
1310 \textit{file table} a cui entrambi fanno riferimento. 
1311
1312 L'unica differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà un
1313 suo \textit{file descriptor flag} indipendente. A questo proposito deve essere
1314 tenuto presente che nel caso in cui si usi \func{dup} per duplicare un file
1315 descriptor, se questo ha il flag di \textit{close-on-exec} attivo (vedi
1316 sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), questo verrà
1317 cancellato nel file descriptor restituito come copia.
1318
1319 L'uso principale di questa funzione è nella shell per la redirezione dei file
1320 standard di tab.~\ref{tab:file_std_files} fra l'esecuzione di una \func{fork}
1321 e la successiva \func{exec}. Diventa così possibile associare un file (o una
1322 \textit{pipe}) allo \itindex{standard~input} \textit{standard input} o allo
1323 \itindex{standard~output} \textit{standard output} (vedremo un esempio in
1324 sez.~\ref{sec:ipc_pipe_use}, quando tratteremo le \textit{pipe}).
1325
1326 Ci si può chiedere perché non sia in questo caso sufficiente chiudere il file
1327 standard che si vuole redirigere e poi aprire direttamente con \func{open} il
1328 file vi si vuole far corrispondere, invece di duplicare un file descriptor che
1329 si è già aperto. La risposta sta nel fatto che il file che si vuole redirigere
1330 non è detto sia un file regolare, ma potrebbe essere, come accennato, anche
1331 una fifo o un socket, oppure potrebbe essere un file associato ad un file
1332 descriptor che si è ereditato già aperto (ad esempio attraverso un'altra
1333 \func{exec}) da un processo antenato del padre, del quale non si conosce il
1334 nome. Operando direttamente con i file descriptor \func{dup} consente di
1335 ignorare le origini del file descriptor che si duplica e funziona in maniera
1336 generica indipendentemente dall'oggetto a cui questo fa riferimento.
1337
1338 Per ottenere la redirezione occorre pertanto disporre del file descriptor
1339 associato al file che si vuole usare e chiudere il file descriptor che si
1340 vuole sostituire, cosicché esso possa esser restituito alla successiva
1341 chiamata di \func{dup} come primo file descriptor disponibile.  Dato che
1342 questa è l'operazione più comune, è prevista un'altra funzione di sistema,
1343 \funcd{dup2}, che permette di specificare esplicitamente qual è il numero di
1344 file descriptor che si vuole ottenere come duplicato; il suo prototipo è:
1345
1346 \begin{funcproto}{
1347 \fhead{unistd.h}
1348 \fdecl{int dup2(int oldfd, int newfd)}
1349 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.} 
1350 }
1351
1352 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1353   un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1354   \begin{errlist}
1355   \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
1356     un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
1357   \item[\errcode{EBUSY}] si è rilevata la possibilità di una \textit{race
1358       condition}.
1359   \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1360   \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1361     descriptor aperti.
1362   \end{errlist}
1363 }  
1364 \end{funcproto}
1365
1366 La funzione duplica il file descriptor \param{oldfd} su un altro file
1367 descriptor di valore \param{newfd}. Qualora il file descriptor \param{newfd}
1368 sia già aperto, come avviene ad esempio nel caso della duplicazione di uno dei
1369 file standard di tab.~\ref{tab:file_std_files}, esso sarà prima chiuso e poi
1370 duplicato. Se \param{newfd} è uguale a \param{oldfd} la funzione non fa nulla
1371 e si limita a restituire \param{newfd}.
1372
1373 L'uso di \func{dup2} ha vari vantaggi rispetto alla combinazione di
1374 \func{close} e \func{dup}; anzitutto se \param{oldfd} è uguale \param{newfd}
1375 questo verrebbe chiuso e \func{dup} fallirebbe, ma soprattutto l'operazione è
1376 atomica e consente di evitare una \textit{race condition} in cui dopo la
1377 chiusura del file si potrebbe avere la ricezione di un segnale il cui gestore
1378 (vedi sez.~\ref{sec:sig_signal_handler}) potrebbe a sua volta aprire un file,
1379 per cui alla fine \func{dup} restituirebbe un file descriptor diverso da
1380 quello voluto.
1381
1382 Con Linux inoltre la funzione prevede la possibilità di restituire l'errore
1383 \errcode{EBUSY}, che non è previsto dallo standard, quando viene rilevata la
1384 possibilità di una \textit{race condition} interna in cui si cerca di
1385 duplicare un file descriptor che è stato allocato ma per il quale non sono
1386 state completate le operazioni di apertura.\footnote{la condizione è
1387   abbastanza peculiare e non attinente al tipo di utilizzo indicato, quanto
1388   piuttosto ad un eventuale tentativo di duplicare file descriptor non ancora
1389   aperti, la condizione di errore non è prevista dallo standard, ma in
1390   condizioni simili FreeBSD risponde con un errore di \errval{EBADF}, mentre
1391   OpenBSD elimina la possibilità di una \textit{race condition} al costo di
1392   una perdita di prestazioni.} In tal caso occorre ritentare l'operazione.
1393
1394 La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
1395 funzione di controllo dei file \func{fcntl} (che esamineremo in
1396 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) con il parametro \const{F\_DUPFD}.
1397 L'operazione ha la sintassi \code{fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
1398 come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}.  La sola
1399 differenza fra le due funzioni (a parte la sintassi ed i diversi codici di
1400 errore) è che \func{dup2} chiude il file descriptor \param{newfd} se questo è
1401 già aperto, garantendo che la duplicazione sia effettuata esattamente su di
1402 esso, invece \func{fcntl} restituisce il primo file descriptor libero di
1403 valore uguale o maggiore di \param{newfd}, per cui se \param{newfd} è aperto
1404 la duplicazione avverrà su un altro file descriptor.
1405
1406 Su Linux inoltre è presente una terza funzione di sistema non
1407 standard,\footnote{la funzione è stata introdotta con il kernel 2.6.27 e resa
1408   disponibile con la \acr{glibc} 2.9.} \funcd{dup3}, che consente di duplicare
1409 un file descriptor reimpostandone i flag, per usarla occorre definire la macro
1410 \macro{\_GNU\_SOURCE} ed il suo prototipo è:
1411
1412 \begin{funcproto}{
1413 \fhead{unistd.h}
1414 \fdecl{int dup3(int oldfd, int newfd, int flags)}
1415 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.} 
1416 }
1417
1418 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1419   un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di
1420   \func{dup2} più \errcode{EINVAL} qualora \param{flags} contenga un valore
1421   non valido o \param{newfd} sia uguale a \param{oldfd}.
1422 }  
1423 \end{funcproto}
1424
1425 La funzione è identica a \func{dup2} ma prevede la possibilità di mantenere il
1426 flag di \textit{close-on-exec} sul nuovo file descriptor specificando
1427 \const{O\_CLOEXEC} in \param{flags} (che è l'unico flag usabile in questo
1428 caso). Inoltre rileva esplicitamente la possibile coincidenza
1429 fra \param{newfd} e \param{oldfd}, fallendo con un errore di \errval{EINVAL}.
1430
1431
1432 \subsection{Le funzioni di sincronizzazione dei dati}
1433 \label{sec:file_sync}
1434
1435 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close} tutte le operazioni di
1436 scrittura sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle
1437 in maniera asincrona, ad esempio accorpando gli accessi alla stessa zona del
1438 disco, in un secondo tempo rispetto al momento della esecuzione della
1439 \func{write}.
1440
1441 Per questo motivo quando è necessaria una sincronizzazione dei dati il sistema
1442 mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo scarico dei
1443 dati dai buffer del kernel.  La prima di queste funzioni di sistema è
1444 \funcd{sync}, il cui prototipo è:\footnote{questo è il prototipo usato a
1445   partire dalla \acr{glibc} 2.2.2 seguendo gli standard, in precedenza la
1446   funzione era definita come \code{int sync(void)} e ritornava sempre $0$.}
1447
1448 \begin{funcproto}{
1449 \fhead{unistd.h}
1450 \fdecl{void sync(void)}
1451 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.} 
1452 }
1453
1454 {La funzione non ritorna nulla e non prevede condizioni di errore.}  
1455 \end{funcproto}
1456
1457 I vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire le
1458 operazioni, ritornando immediatamente, con Linux fin dal kernel 1.3.20 invece
1459 la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione. Si
1460 tenga presente comunque che questo non dà la garanzia assoluta che i dati
1461 siano integri dopo la chiamata, l'hardware dei dischi è in genere dotato di un
1462 suo meccanismo interno di bufferizzazione che può ritardare ulteriormente la
1463 scrittura effettiva.
1464
1465 La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
1466 esplicitamente lo scarico dei dati su disco, un tempo era invocata da un
1467 apposito demone di sistema (in genere chiamato \cmd{update}) che eseguiva lo
1468 scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi.  Con le nuove versioni del
1469 kernel queste operazioni vengono gestite direttamente dal sistema della
1470 memoria virtuale, attraverso opportuni \textit{task} interni al kernel il cui
1471 comportamento può essere controllato attraverso il file
1472 \sysctlfile{vm/bdflush}.\footnote{per il significato dei valori che si possono
1473   scrivere in questo file si consulti la documentazione allegata ai sorgenti
1474   del kernel nel file \file{Documentation/sysctl/vm.txt}, trattandosi di
1475   argomenti di natura sistemistica non li prenderemo in esame.} Si tenga
1476 presente che la funzione di sistema \funcm{bdflush}, che un tempo veniva usata
1477 per queste impostazioni, è deprecata e causa semplicemente la stampa di un
1478 messaggio nei log del kernel, pertanto non la prenderemo in esame.
1479
1480 Quando si vogliano scaricare i dati di un singolo file, ad esempio essere
1481 sicuri che i dati di un database siano stati registrati su disco, si possono
1482 usare le due funzioni di sistema \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui
1483 prototipi sono:
1484
1485 \begin{funcproto}{
1486 \fhead{unistd.h}
1487 \fdecl{int fsync(int fd)}
1488 \fdesc{Sincronizza dati e metadati di un file.} 
1489 \fdecl{int fdatasync(int fd)}
1490 \fdesc{Sincronizza i dati di un file.} 
1491 }
1492
1493 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1494   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1495   \begin{errlist}
1496   \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
1497     sincronizzazione.
1498   \end{errlist}
1499   ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EIO} e \errval{EROFS} nel loro
1500   significato generico.}
1501 \end{funcproto}
1502
1503 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
1504 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni. La
1505 prima, \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file,
1506 che riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che
1507 gli altri dati contenuti \itindex{inode} nell'\textit{inode} che si leggono
1508 con \func{fstat}, come i tempi del file. Se lo scopo dell'operazione, come
1509 avviene spesso per i database, è assicurarsi che i dati raggiungano il disco e
1510 siano rileggibili immediatamente in maniera corretta, è sufficiente l'uso di
1511 \func{fdatasync} che non comporta anche l'esecuzione di operazioni non
1512 necessarie all'integrità dei dati, come l'aggiornamento dei tempi di ultima
1513 modifica ed ultimo accesso.
1514
1515 Si tenga presente che l'uso di queste funzioni non comporta la
1516 sincronizzazione della directory che contiene il file e la scrittura della
1517 relativa voce su disco, che se necessaria deve essere effettuata
1518 esplicitamente con \func{fsync} sul file descriptor della
1519 directory.\footnote{in realtà per il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta
1520   con l'opzione \cmd{sync}, il kernel provvede anche alla sincronizzazione
1521   automatica delle voci delle directory.}
1522
1523 L'uso di \func{sync} presenta in certi casi, quando ci sono più filesystem
1524 montati, problemi di prestazioni dovute al fatto che la funzione provoca la
1525 sincronizzazione dei dati su tutti quanti i filesystem, anche quando
1526 interesserebbe che questo avvenga soltanto su quello dei file su cui si sta
1527 lavorando, se i dati in attesa sono molti questo può causare seri problemi di
1528 prestazioni. 
1529
1530 Per questo motivo è stata introdotta una nuova funzione di sistema,
1531 \funcd{syncfs},\footnote{la funzione è stata introdotta a partire dal kernel
1532   2.6.39 ed è accessibile solo se è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, è
1533   specifica di Linux e non prevista da nessuno standard.} che effettua lo
1534 scarico dei dati soltanto per il filesystem su cui si sta operando, il suo
1535 prototipo è:
1536
1537 \begin{funcproto}{
1538 \fhead{unistd.h}
1539 \fdecl{int syncfs(int fd)}
1540 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file del singolo filesystem col
1541   disco.}
1542 }
1543
1544 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1545   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1546   \begin{errlist}
1547     \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
1548   \end{errlist}
1549 }  
1550 \end{funcproto}
1551
1552 La funzione richiede che si specifichi nell'argomento \param{fd} un file
1553 descriptor su cui si sta operando, e lo scarico dei dati sarà limitato al
1554 filesystem su cui il file ad esso corrispondente si trova.
1555
1556
1557 \subsection{Le \textit{at-functions}: \func{openat} e affini}
1558 \label{sec:file_openat}
1559
1560 \itindbeg{at-functions}
1561
1562 Un problema generale che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così
1563 come per le altre funzioni che prendono come argomenti dei
1564 \itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname} relativi, è la possibilità,
1565 quando un \textit{pathname} relativo non fa riferimento ad un file posto
1566 direttamente nella directory di lavoro corrente, che alcuni dei componenti del
1567 \textit{pathname} vengano modificati in parallelo alla chiamata a \func{open},
1568 cosa che lascia aperta la possibilità di una \textit{race condition} in cui
1569 c'è spazio per un \itindex{symlink~attack} \textit{symlink attack} (si ricordi
1570 quanto visto per \func{access} in sez.~\ref{sec:file_perm_management}).
1571
1572 Inoltre come già accennato, la directory di lavoro corrente è una proprietà
1573 del singolo processo; questo significa che quando si lavora con i
1574 \textit{thread} essa sarà la stessa per tutti, ma esistono molti casi in cui
1575 sarebbe invece utile che ogni singolo \textit{thread} avesse la sua directory
1576 di lavoro.
1577
1578 Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
1579 Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
1580 \func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
1581 funzioni, dette anche ``\textit{at-functions}'' in quanto contraddistinte dal
1582 suffisso \texttt{at}, che permettono l'apertura di un file (o le rispettive
1583 altre operazioni) usando un \itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname}
1584 relativo ad una directory specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su
1585   proposta dello sviluppatore principale della \acr{glibc} Urlich Drepper e le
1586   corrispondenti \textit{system call} sono state inserite nel kernel a partire
1587   dalla versione 2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione che, sia
1588   pure con prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso del
1589   filesystem \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il riferimento a
1590   \textit{pathname} del tipo di \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.}
1591 Benché queste funzioni non siano presenti negli standard tradizionali esse
1592 sono state adottate da altri sistemi unix-like come Solaris, i vari BSD, fino ad
1593 essere incluse in una recente revisione (la POSIX.1-2008) dello standard
1594 POSIX.1. Con la \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
1595 definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE}.
1596
1597 L'uso di queste funzioni prevede una apertura iniziale della directory che
1598 sarà la base della risoluzione dei \itindsub{pathname}{relativo}
1599 \textit{pathname} relativi che verranno usati in seguito, dopo di che si dovrà
1600 passare il relativo file descriptor alle varie funzioni che useranno quella
1601 directory come punto di partenza per la risoluzione. In questo modo, anche
1602 quando si lavora con i \itindex{thread} \textit{thread}, si può mantenere una
1603 directory di lavoro diversa per ciascuno di essi.
1604
1605 Questo metodo, oltre a risolvere i problemi di \textit{race condition},
1606 consente anche di ottenere aumenti di prestazioni significativi quando si
1607 devono eseguire molte operazioni su sezioni dell'albero dei file che prevedono
1608 delle gerarchie di sottodirectory molto profonde. Infatti in questo caso basta
1609 eseguire la risoluzione del \textit{pathname} della directory di partenza una
1610 sola volta (nell'apertura iniziale) e non tutte le volte che si deve accedere
1611 a ciascun file che essa contiene.
1612
1613 La sintassi generale di queste nuove funzioni è che esse prevedono come primo
1614 argomento il file descriptor della directory da usare come base per la
1615 risoluzione dei nomi, mentre gli argomenti successivi restano identici a
1616 quelli della corrispondente funzione ordinaria. Se ad esempio prendiamo in
1617 esame la nuova funzione di sistema \funcd{openat}, avremo il prototipo:
1618
1619 \begin{funcproto}{
1620 \fhead{fcntl.h}
1621 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1622 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
1623 \fdesc{Apre un file a partire da una directory di lavoro.} 
1624 }
1625
1626 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1627   \func{open}, ed in più:
1628   \begin{errlist}
1629   \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1630   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
1631     \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1632    \end{errlist}
1633 }  
1634 \end{funcproto}
1635
1636 Il comportamento delle nuove funzioni è del tutto analogo a quello delle
1637 corrispettive classiche, con la sola eccezione del fatto che se fra i loro
1638 argomenti si utilizza un \itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname}
1639 relativo questo sarà risolto rispetto alla directory indicata
1640 da \param{dirfd}. Qualora invece si usi un \itindsub{pathname}{assoluto}
1641 \textit{pathname} assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine
1642 se per \param{dirfd} si usa il valore speciale \const{AT\_FDCWD}, la
1643 risoluzione sarà effettuata rispetto alla directory di lavoro corrente del
1644 processo. Si tenga presente però che questa, come le altre costanti
1645 \texttt{AT\_*}, è definita in \headfile{fcntl.h}, pertanto se la si vuole
1646 usare occorrerà includere comunque questo file, anche per le funzioni che non
1647 sono definite in esso.
1648
1649 Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
1650 errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
1651 errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
1652 particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
1653 descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa
1654 riferimento ad una directory, tranne il caso in cui si sia specificato un
1655 \itindsub{pathname}{assoluto} \textit{pathname} assoluto, nel qual caso, come
1656 detto, il valore di \param{dirfd} sarà completamente ignorato.
1657
1658 \begin{table}[htb]
1659   \centering
1660   \footnotesize
1661   \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
1662     \hline
1663     \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
1664     \hline
1665     \hline
1666      \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access}  \\
1667      \funcm{fchmodat} &$\bullet$&\func{chmod}   \\
1668      \func{fchownat}  &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
1669      \funcm{fstatat}  &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat}  \\
1670      \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
1671      \func{linkat}    &$\bullet$\footnotemark&\func{link}    \\
1672      \funcm{mkdirat}  & --      &\func{mkdir}   \\
1673      \funcm{mknodat}  & --      &\func{mknod}   \\
1674      \func{openat}    & --      &\func{open}    \\
1675      \funcm{readlinkat}& --     &\func{readlink}\\
1676      \funcm{renameat} & --      &\func{rename}  \\
1677      \funcm{symlinkat}& --      &\func{symlink} \\
1678      \func{unlinkat}  &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir}  \\
1679      \funcm{mkfifoat} & --      &\func{mkfifo}  \\
1680     \hline
1681   \end{tabular}
1682   \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
1683     corrispettive funzioni classiche.}
1684   \label{tab:file_atfunc_corr}
1685 \end{table}
1686
1687 \footnotetext{in questo caso l'argomento \param{flags} è disponibile ed
1688   utilizzabile solo a partire dal kernel 2.6.18.}
1689
1690 In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
1691 con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
1692 classica. La gran parte di queste seguono la convenzione appena vista per
1693 \func{openat}, in cui agli argomenti della corrispondente funzione classica
1694 viene anteposto l'argomento \param{dirfd}, ed hanno per il resto un
1695 comportamento identico e non staremo pertanto a trattarle una per una. Per una
1696 parte di queste, indicate dal contenuto della omonima colonna di
1697 tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è prevista
1698 anche l'aggiunta di un ulteriore argomento finale, \param{flags}.
1699
1700
1701 % TODO manca prototipo di linkat, verificare se metterlo o metter menzione
1702 % altre modifiche al riguardo nel 3.11 (AT_EMPTY_PATH?) vedi
1703 % http://lwn.net/Articles/562488/ 
1704 % TODO manca prototipo di utimensat, verificare se metterlo o metter menzione
1705 % TODO manca prototipo di renameat2, introdotta nel 3.15, vedi
1706 % http://lwn.net/Articles/569134/ 
1707 % TODO manca prototipo di execveat, introdotta nel 3.19, vedi
1708 % https://lwn.net/Articles/626150/ cerca anche fexecve
1709
1710
1711 Per tutte le funzioni che lo prevedono, a parte \func{unlinkat} e
1712 \funcd{faccessat}, l'ulteriore argomento è stato introdotto solo per fornire
1713 un meccanismo con cui modificarne il comportamento nel caso si stia operando
1714 su un collegamento simbolico, così da poter scegliere se far agire la funzione
1715 direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Dato che in certi
1716 casi esso può fornire ulteriori indicazioni per modificare il comportamento
1717 delle funzioni, \param{flags} deve comunque essere passato come maschera
1718 binaria, ed impostato usando i valori delle appropriate costanti
1719 \texttt{AT\_*}, definite in \headfile{fcntl.h}.
1720
1721 Come esempio di questo secondo tipo di funzioni possiamo considerare
1722 \funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia \func{chown}
1723 che \func{lchown}; il suo prototipo è:
1724
1725 \begin{funcproto}{
1726 \fhead{unistd.h}
1727 \fhead{fcntl.h} 
1728 \fdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
1729     group, int flags)}
1730 \fdesc{Modifica il proprietario di un file.} 
1731 }
1732
1733 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1734   \func{chown}, ed in più:
1735   \begin{errlist}
1736   \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1737   \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1738   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
1739     \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file. 
1740   \end{errlist}
1741 }  
1742 \end{funcproto}
1743
1744 In questo caso il valore di \param{flags} stabilisce il comportamento della
1745 funzione quando la si applica ad un collegamento simbolico, e l'unico valore
1746 utilizzabile è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, che se impostato indica alla
1747 funzione di non eseguire la dereferenziazione di un eventuale collegamento
1748 simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come \func{lchown} invece che
1749 come \func{chown}.
1750
1751 Come accennato fra tutte quelle marcate in tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}
1752 solo due funzioni possono usare l'argomento \param{flags} per indicare altro
1753 rispetto alla possibilità di seguire o meno un collegamento simbolico, la
1754 prima di queste è \funcd{faccessat}, ed il suo prototipo è:
1755
1756 \begin{funcproto}{
1757 \fhead{unistd.h}
1758 \fdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
1759 \fdesc{Controlla i permessi di accesso.} 
1760 }
1761
1762 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1763   \func{access}, ed in più:
1764   \begin{errlist}
1765   \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1766   \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1767   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
1768     \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file. 
1769   \end{errlist}
1770 }  
1771 \end{funcproto}
1772
1773 La funzione esegue il controllo di accesso ad un file, ma
1774 l'argomento \param{flags} consente di modificarne il comportamento rispetto a
1775 quello ordinario di \func{access}. In questo caso esso può essere specificato
1776 come maschera binaria di due valori: il solito \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW},
1777 con il significato già spiegato, e \const{AT\_EACCES} per indicare alla
1778 funzione di eseguire il controllo dei permessi usando l'\ids{UID} effettivo
1779 invece di quello reale (il comportamento di default, che riprende quello di
1780 \func{access}).
1781
1782
1783 La seconda eccezione è \funcd{unlinkat}, in questo caso
1784 l'argomento \param{flags} viene utilizzato perché tramite esso si può indicare
1785 alla funzione di comportarsi sia come analogo di \func{unlink} che di
1786 \func{rmdir}; il suo prototipo è:
1787
1788 \begin{funcproto}{
1789 \fhead{fcntl.h}
1790 \fdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1791 \fdesc{Rimuove una voce da una directory.} 
1792 }
1793
1794 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1795   \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di \param{flags}, ed in
1796   più:
1797   \begin{errlist}
1798   \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1799   \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1800   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
1801     \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1802   \end{errlist}
1803 }  
1804 \end{funcproto}
1805
1806 Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
1807 avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
1808 in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
1809 \const{AT\_REMOVEDIR}, essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal
1810 caso \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora
1811 risulti vuota.  Non essendo in questo caso prevista la possibilità di usare
1812 altri valori (la funzione non segue comunque i collegamenti simbolici) anche
1813 se \param{flags} è una maschera binaria, essendo \const{AT\_REMOVEDIR} l'unico
1814 flag disponibile per questa funzione, lo si può assegnare direttamente.
1815
1816 Infine una terza funzione, \funcm{linkat}, utilizza in maniera diversa dalle
1817 altre l'argomento \param{flags}, anche se in questo caso l'utilizzo continua
1818 ad essere attinente al comportamento con i collegamenti simbolici. Si ricordi
1819 che su Linux il comportamento di \func{link} è quello di non seguire mai i
1820 collegamenti simbolici, pertanto l'uso ordinario dell'argomento parrebbe in
1821 questo caso essere inutile.  A partire dal kernel 2.6.18 invece però è stato
1822 aggiunta per questa funzione la possibilità di usare il valore
1823 \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}, che richiede di dereferenziare i collegamenti
1824 simbolici.
1825
1826 Dato che questo è il comportamento adottato per un valore nullo
1827 di \param{flags} da tutte le altre funzioni, \func{linkat} è l'unica per cui
1828 può essere usato esplicitamente questo valore e per la quale non ha senso
1829 usare \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}. Per avere un quadro d'insieme si è
1830 riassunto in tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values} l'elenco delle
1831 costanti utilizzabili per i valori di \param{flags}.
1832
1833 \begin{table}[htb]
1834   \centering
1835   \footnotesize
1836   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1837     \hline
1838     \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
1839     \hline
1840     \hline
1841     \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}& Se impostato la funzione non esegue la
1842                                  dereferenziazione dei collegamenti simbolici.\\
1843     \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}& Se impostato la funzione esegue la
1844                                  dereferenziazione dei collegamenti simbolici
1845                                  (usato esplicitamente solo da \func{linkat}).\\
1846     \const{AT\_EACCES}         & Usato solo da \func{faccessat}, richiede che
1847                                  il controllo dei permessi sia fatto usando
1848                                  l'\ids{UID} effettivo invece di quello
1849                                  reale.\\
1850     \const{AT\_REMOVEDIR}      & Usato solo da \func{unlinkat}, richiede che
1851                                  la funzione si comporti come \func{rmdir}
1852                                  invece che come \func{unlink}.\\
1853     \hline
1854   \end{tabular}  
1855   \caption{Le costanti utilizzate per i bit dell'argomento
1856     aggiuntivo \param{flags} delle \textit{at-functions}.} 
1857   \label{tab:at-functions_constant_values}
1858 \end{table}
1859
1860
1861 Un'ultima differenza fra le \textit{at-functions} e le funzioni tradizionali
1862 di cui sono estensione è, come accennato in sez.~\ref{sec:file_temp_file},
1863 quella relativa a \funcm{utimensat} che non è propriamente una corrispondente
1864 esatta di \func{utimes} e \func{lutimes}, dato che questa funzione ha una
1865 maggiore precisione nella indicazione dei tempi dei file, per i quali come per
1866 \func{futimes}, si devono usare strutture \struct{timespec} che consentono una
1867 precisione fino al nanosecondo.
1868
1869 % NOTA: manca prototipo di utimensat, per ora si lascia una menzione
1870
1871 \itindend{at-functions}
1872
1873 % TODO: manca prototipo e motivazione di fexecve, da trattare qui in quanto
1874 % inserita nello stesso standard e da usare con openat, vedi 
1875 % http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699939699/toc.pdf
1876
1877 % TODO: manca prototipo e motivazione di execveat, vedi
1878 % http://man7.org/linux/man-pages/man2/execveat.2.html 
1879
1880 \subsection{Le operazioni di controllo}
1881 \label{sec:file_fcntl_ioctl}
1882
1883 Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}
1884 esistono tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su
1885 un file descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati,
1886 ma la gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
1887 funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.
1888
1889 Per le operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
1890 caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione di sistema
1891 \funcd{fcntl},\footnote{ad esempio si gestiscono con questa funzione varie
1892   modalità di I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e
1893   il \itindex{file~locking} \textit{file locking} (vedi
1894   sez.~\ref{sec:file_locking}).} il cui prototipo è:
1895
1896 \begin{funcproto}{
1897 \fhead{unistd.h}
1898 \fhead{fcntl.h}
1899 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
1900 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
1901 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
1902 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct f\_owner\_ex * owner)}
1903 \fdesc{Esegue una operazione di controllo sul file.} 
1904 }
1905
1906 {La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda dell'operazione richiesta
1907   in caso di successo mentre ritorna sempre $-1$ per un errore, nel qual caso
1908   \var{errno} assumerà valori diversi che dipendono dal tipo di operazione,
1909   l'unico valido in generale è:
1910   \begin{errlist}
1911   \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
1912   \end{errlist}
1913 }  
1914 \end{funcproto}
1915
1916 Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
1917 \var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
1918 numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
1919 aggiuntivi, sono determinati dal valore dell'argomento \param{cmd} che in
1920 sostanza corrisponde all'esecuzione di un determinato \textsl{comando}. A
1921 seconda del comando specificato il terzo argomento può essere assente (ma se
1922 specificato verrà ignorato), può assumere un valore intero di tipo
1923 \ctyp{long}, o essere un puntatore ad una struttura \struct{flock}.
1924
1925 In sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di
1926 \func{fcntl} per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i
1927 possibili valori per \var{cmd}, e del relativo significato, dei codici di
1928 errore restituiti e del tipo del terzo argomento (cui faremo riferimento con
1929 il nome indicato nel precedente prototipo), è riportata di seguito:
1930 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.8cm}}
1931 \item[\const{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
1932   maggiore o uguale ad \param{arg}, e ne fa un duplicato
1933   di \param{fd}, ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$
1934   in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
1935   \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito
1936   o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
1937   descrittori consentito.
1938
1939 \itindbeg{close-on-exec}
1940
1941 \item[\const{F\_DUPFD\_CLOEXEC}] ha lo stesso effetto di \const{F\_DUPFD}, ma
1942   in più attiva il flag di \textit{close-on-exec} sul file descriptor
1943   duplicato, in modo da evitare una successiva chiamata con
1944   \const{F\_SETFD}. La funzionalità è stata introdotta con il kernel 2.6.24 ed
1945   è prevista nello standard POSIX.1-2008 (si deve perciò definire
1946   \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} ad un valore adeguato secondo quanto visto in
1947   sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}).
1948
1949 \item[\const{F\_GETFD}] restituisce il valore dei \textit{file descriptor
1950     flags} di \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il
1951   terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
1952   \errval{EBADF}. Al momento l'unico flag usato è quello di
1953   \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC}, che
1954   serve a richiedere che il file venga chiuso nella esecuzione di una
1955   \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Un valore nullo significa
1956   pertanto che il flag non è impostato.
1957
1958 \item[\const{F\_SETFD}] imposta il valore dei \textit{file descriptor flags}
1959   al valore specificato con \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
1960   successo e $-1$ in caso di errore. Non sono previsti errori diversi da
1961   \errval{EBADF}. Dato che l'unico flag attualmente usato è quello di
1962   \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC},
1963   tutti gli altri bit di \param{arg}, anche se impostati, vengono
1964   ignorati.\footnote{questo almeno è quanto avviene fino al kernel 3.2, come
1965     si può evincere dal codice della funzione \texttt{do\_fcntl} nel file
1966     \texttt{fs/fcntl.c} dei sorgenti del kernel.}
1967 \itindend{close-on-exec}
1968
1969 \item[\const{F\_GETFL}] ritorna il valore dei \textit{file status flags} di
1970   \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento
1971   viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Il
1972   comando permette di rileggere il valore di quei bit
1973   dell'argomento \param{flags} di \func{open} che vengono memorizzati nella
1974   relativa voce della \textit{file table} all'apertura del file, vale a dire
1975   quelli riportati in tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} e
1976   tab.~\ref{tab:open_operation_flag}). Si ricordi che quando si usa la
1977   funzione per determinare le modalità di accesso con cui è stato aperto il
1978   file è necessario estrarre i bit corrispondenti nel \textit{file status
1979     flag} con la maschera \const{O\_ACCMODE} come già accennato in
1980   sez.~\ref{sec:file_open_close}. 
1981
1982 \item[\const{F\_SETFL}] imposta il valore dei \textit{file status flags} al
1983   valore specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
1984   successo o $-1$ in caso di errore. In generale possono essere impostati solo
1985   i flag riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, su Linux si possono
1986   modificare soltanto \const{O\_APPEND}, \const{O\_ASYNC}, \const{O\_DIRECT},
1987   \const{O\_NOATIME} e \const{O\_NONBLOCK}. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
1988   \errcode{EPERM} se si cerca di rimuovere \const{O\_APPEND} da un file
1989   marcato come \textit{append-only} o se di cerca di impostare
1990   \const{O\_NOATIME} su un file di cui non si è proprietari (e non si hanno i
1991   permessi di amministratore) ed \errcode{EINVAL} se si cerca di impostare
1992   \const{O\_DIRECT} su un file che non supporta questo tipo di operazioni.
1993
1994 \item[\const{F\_GETLK}] richiede un controllo sul file lock specificato da
1995   \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato,
1996   ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come
1997   per i due successivi comandi oltre a \errval{EBADF} se \param{lock} non è un
1998   puntatore valido restituisce l'errore generico \errcode{EFAULT}. Questa
1999   funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2000
2001 \item[\const{F\_SETLK}] richiede o rilascia un file lock a seconda di quanto
2002   specificato nella struttura puntata da \param{lock}, ritorna un valore nullo
2003   in caso di successo e $-1$ se il file lock è tenuto da qualcun altro, nel
2004   qual caso si ha un errore di \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}.  Questa
2005   funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2006
2007 \item[\const{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
2008   la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato, se
2009   l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
2010   imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}.  Questa funzionalità è trattata in
2011   dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2012
2013 \item[\const{F\_GETOWN}] restituisce in caso di successo l'identificatore del
2014   processo o del \itindex{process~group} \textit{process group} (vedi
2015   sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) che è preposto alla ricezione del segnale
2016   \signal{SIGIO} (o l'eventuale segnale alternativo impostato con
2017   \const{F\_SETSIG}) per gli eventi asincroni associati al file
2018   descriptor \param{fd} e del segnale \signal{SIGURG} per la notifica dei dati
2019   urgenti di un socket (vedi sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}). Restituisce $-1$
2020   in caso di errore ed il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti
2021   errori diversi da \errval{EBADF}.
2022
2023   Per distinguerlo dal caso in cui il segnale viene inviato a un singolo
2024   processo, nel caso di un \textit{process group} viene restituito un valore
2025   negativo il cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del
2026   \itindex{process~group} \textit{process group}. Con Linux questo comporta un
2027   problema perché se il valore restituito dalla \textit{system call} è
2028   compreso nell'intervallo fra $-1$ e $-4095$ in alcune architetture questo
2029   viene trattato dalla \acr{glibc} come un errore,\footnote{il problema deriva
2030     dalle limitazioni presenti in architetture come quella dei normali PC
2031     (i386) per via delle modalità in cui viene effettuata l'invocazione delle
2032     \textit{system call} che non consentono di restituire un adeguato codice
2033     di ritorno.} per cui in tal caso \func{fcntl} ritornerà comunque $-1$
2034   mentre il valore restituito dalla \textit{system call} verrà assegnato ad
2035   \var{errno}, cambiato di segno.
2036
2037   Per questo motivo con il kernel 2.6.32 è stato introdotto il comando
2038   alternativo \const{F\_GETOWN\_EX}, che vedremo a breve, che consente di
2039   evitare il problema. A partire dalla versione 2.11 la \acr{glibc}, se
2040   disponibile, usa questa versione alternativa per mascherare il problema
2041   precedente e restituire un valore corretto in tutti i casi.\footnote{in cui
2042     cioè viene restituito un valore negativo corretto qualunque sia
2043     l'identificatore del \itindex{process~group} \textit{process group}, che
2044     non potendo avere valore unitario (non esiste infatti un
2045     \itindex{process~group} \textit{process group} per \cmd{init}) non può
2046     generare ambiguità con il codice di errore.} Questo però comporta che il
2047   comportamento del comando può risultare diverso a seconda delle versioni
2048   della \acr{glibc} e del kernel.
2049
2050 \item[\const{F\_SETOWN}] imposta, con il valore dell'argomento \param{arg},
2051   l'identificatore del processo o del \itindex{process~group} \textit{process
2052     group} che riceverà i segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli
2053   eventi associati al file descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in
2054   caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori
2055   possibili sono \errcode{ESRCH} se \param{arg} indica un processo o un
2056   \itindex{process~group} \textit{process group} inesistente.
2057
2058   L'impostazione è soggetta alle stesse restrizioni presenti sulla funzione
2059   \func{kill} (vedi sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}), per cui un utente non
2060   privilegiato può inviare i segnali solo ad un processo che gli appartiene,
2061   in genere comunque si usa il processo corrente.  Come per \const{F\_GETOWN},
2062   per indicare un \itindex{process~group} \textit{process group} si deve usare
2063   per \param{arg} un valore negativo, il cui valore assoluto corrisponda
2064   all'identificatore del \itindex{process~group} \textit{process group}.
2065
2066   A partire dal kernel 2.6.12 se si sta operando con i \textit{thread} della
2067   implementazione nativa di Linux (quella della NTPL, vedi
2068   sez.~\ref{sec:linux_ntpl}) e se si è impostato un segnale specifico con
2069   \const{F\_SETSIG}, un valore positivo di \param{arg} viene interpretato come
2070   indicante un \textit{Thread ID} e non un \textit{Process ID}.  Questo
2071   consente di inviare il segnale impostato con \const{F\_SETSIG} ad uno
2072   specifico \textit{thread}. In genere questo non comporta differenze
2073   significative per il processi ordinari, in cui non esistono altri
2074   \textit{thread}, dato che su Linux il \textit{thread} principale, che in tal
2075   caso è anche l'unico, mantiene un valore del \textit{Thread ID} uguale al
2076   \ids{PID} del processo. Il problema è però che questo comportamento non si
2077   applica a \signal{SIGURG}, per il quale \param{arg} viene sempre
2078   interpretato come l'identificatore di un processo o di un
2079   \itindex{process~group} \textit{process group}.
2080
2081 \item[\const{F\_GETOWN\_EX}] legge nella struttura puntata
2082   dall'argomento \param{owner} l'identificatore del processo, \textit{thread} o
2083   \itindex{process~group} \textit{process group} (vedi
2084   sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) che è preposto alla ricezione dei segnali
2085   \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2086   descriptor \param{fd}.  Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$
2087   in caso di errore. Oltre a  \errval{EBADF} e da
2088   \errval{EFAULT} se \param{owner} non è un puntatore valido.  
2089
2090   Il comando, che è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.32, effettua lo
2091   stesso compito di \const{F\_GETOWN} di cui costituisce una evoluzione che
2092   consente di superare i limiti e le ambiguità relative ai valori restituiti
2093   come identificativo. A partire dalla versione 2.11 della \acr{glibc} esso
2094   viene usato dalla libreria per realizzare una versione di \func{fcntl} che
2095   non presenti i problemi illustrati in precedenza per la versione precedente
2096   di \const{F\_GETOWN}.  Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo
2097   se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2098
2099 \item[\const{F\_SETOWN\_EX}] imposta con il valore della struttura
2100   \struct{f\_owner\_ex} puntata \param{owner}, l'identificatore del processo o
2101   del \itindex{process~group} \textit{process group} che riceverà i segnali
2102   \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2103   descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2104   caso di errore, con gli stessi errori di \const{F\_SETOWN} più
2105   \errcode{EINVAL} se il campo \var{type} di \struct{f\_owner\_ex} non indica
2106   un tipo di identificatore valido.
2107
2108   \begin{figure}[!htb]
2109     \footnotesize \centering
2110     \begin{varwidth}[c]{0.5\textwidth}
2111       \includestruct{listati/f_owner_ex.h}
2112     \end{varwidth}
2113     \normalsize 
2114     \caption{La struttura \structd{f\_owner\_ex}.} 
2115     \label{fig:f_owner_ex}
2116   \end{figure}
2117
2118   Come \const{F\_GETOWN\_EX} il comando richiede come terzo argomento il
2119   puntatore ad una struttura \struct{f\_owner\_ex} la cui definizione è
2120   riportata in fig.~\ref{fig:f_owner_ex}, in cui il primo campo indica il tipo
2121   di identificatore il cui valore è specificato nel secondo campo, che assume
2122   lo stesso significato di \param{arg} per \const{F\_SETOWN}. Per il campo
2123   \var{type} i soli valori validi sono \const{F\_OWNER\_TID},
2124   \const{F\_OWNER\_PID} e \const{F\_OWNER\_PGRP}, che indicano rispettivamente
2125   che si intende specificare con \var{pid} un \textit{Tread ID}, un
2126   \textit{Process ID} o un \textit{Process Group ID}. A differenza di
2127   \const{F\_SETOWN} se si specifica un \textit{Tread ID} questo riceverà sia
2128   \signal{SIGIO} (o il segnale impostato con \const{F\_SETSIG}) che
2129   \signal{SIGURG}. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
2130   partire dal kernel 2.6.32, ed è utilizzabile solo se si è definita la macro
2131   \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2132
2133 \item[\const{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale inviato dai vari
2134   meccanismi di I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli
2135   trattati in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) in caso di successo o
2136   $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti
2137   errori diversi da \errval{EBADF}.  Un valore nullo indica che si sta usando
2138   il segnale predefinito, che è \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero
2139   indica il segnale che è stato impostato con \const{F\_SETSIG}, che può
2140   essere anche lo stesso \signal{SIGIO}. Il comando è specifico di Linux ed
2141   utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2142
2143 \item[\const{F\_SETSIG}] imposta il segnale inviato dai vari meccanismi di I/O
2144   asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli trattati in
2145   sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) al valore indicato
2146   da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
2147   di errore.  Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2148   \errcode{EINVAL} se \param{arg} indica un numero di segnale non valido.  Un
2149   valore nullo di \param{arg} indica di usare il segnale predefinito, cioè
2150   \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero, compreso lo stesso
2151   \signal{SIGIO}, specifica il segnale voluto.  Il comando è specifico di
2152   Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2153
2154   L'impostazione di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
2155   installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
2156   \const{SA\_SIGINFO}, (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
2157   disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
2158   generato il segnale attraverso i valori restituiti in
2159   \struct{siginfo\_t}. Se inoltre si imposta un segnale \textit{real-time} si
2160   potranno sfruttare le caratteristiche di avanzate di questi ultimi (vedi
2161   sez.~\ref{sec:sig_real_time}), ed in particolare la capacità di essere
2162   accumulati in una coda prima della notifica.
2163
2164 \item[\const{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \itindex{file~lease}
2165   \textit{file lease} che il processo detiene nei confronti del file
2166   descriptor \var{fd} o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
2167   ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}.  Il comando è
2168   specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro
2169   \macro{\_GNU\_SOURCE}.  Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
2170   sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2171
2172 \item[\const{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove a seconda del valore
2173   di \param{arg} un \itindex{file~lease} \textit{file lease} sul file
2174   descriptor \var{fd} a seconda del valore indicato da \param{arg}. Ritorna un
2175   valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a
2176   \errval{EBADF} si otterrà \errcode{EINVAL} se si è specificato un valore non
2177   valido per \param{arg} (deve essere usato uno dei valori di
2178   tab.~\ref{tab:file_lease_fctnl}), \errcode{ENOMEM} se non c'è memoria
2179   sufficiente per creare il \textit{file lease}, \errcode{EACCES} se non si è
2180   il proprietario del file e non si hanno i privilegi di
2181   amministratore.\footnote{per la precisione occorre la capacità
2182      \const{CAP\_LEASE}.}
2183
2184   Il supporto il supporto per i \textit{file lease}, che consente ad un
2185   processo che detiene un \textit{lease} su un file di riceve una notifica
2186   qualora un altro processo cerchi di eseguire una \func{open} o una
2187   \func{truncate} su di esso è stato introdotto a partire dai kernel della
2188   serie 2.4 Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2189   definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è trattata in
2190   dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2191
2192 \item[\const{F\_NOTIFY}] attiva il meccanismo di notifica asincrona per cui
2193   viene riportato al processo chiamante, tramite il segnale \signal{SIGIO} (o
2194   altro segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
2195   direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
2196   in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2197   caso di errore. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2198   definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.  Questa funzionalità, disponibile
2199   dai kernel della serie 2.4.x, è trattata in dettaglio in
2200   sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2201
2202 \item[\const{F\_GETPIPE\_SZ}] restituisce in caso di successo la dimensione
2203   del buffer associato alla \textit{pipe} \param{fd} (vedi
2204   sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
2205   ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}, che viene
2206   restituito anche se il file descriptor non è una \textit{pipe}. Il comando è
2207   specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è
2208   utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2209
2210 \item[\const{F\_SETPIPE\_SZ}] imposta la dimensione del buffer associato alla
2211   \textit{pipe} \param{fd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_unix}) ad un valore uguale
2212   o superiore a quello indicato dall'argomento \param{arg}. Ritorna un valore
2213   nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF}
2214   gli errori possibili sono \errcode{EBUSY} se si cerca di ridurre la
2215   dimensione del buffer al di sotto della quantità di dati effettivamente
2216   presenti su di esso ed \errcode{EPERM} se un processo non privilegiato cerca
2217   di impostare un valore troppo alto.  La dimensione minima del buffer è pari
2218   ad una pagina di memoria, a cui verrà comunque arrotondata ogni dimensione
2219   inferiore, il valore specificato viene in genere arrotondato per eccesso al
2220   valore ritenuto più opportuno dal sistema, pertanto una volta eseguita la
2221   modifica è opportuno rileggere la nuova dimensione con
2222   \const{F\_GETPIPE\_SZ}. I processi non privilegiati\footnote{per la
2223     precisione occorre la capacità \const{CAP\_SYS\_RESOURCE}.} non possono
2224   impostare un valore valore superiore a quello indicato da
2225   \sysctlfile{fs/pipe-size-max}.  Il comando è specifico di Linux, è
2226   disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è utilizzabile solo se si è
2227   definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2228
2229 \end{basedescript}
2230
2231 La maggior parte delle funzionalità controllate dai comandi di \func{fcntl}
2232 sono avanzate e richiedono degli approfondimenti ulteriori, saranno pertanto
2233 riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative. In
2234 particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari meccanismi di
2235 notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
2236 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation} mentre quelle relative al
2237 \itindex{file~locking} \textit{file locking} saranno esaminate in
2238 sez.~\ref{sec:file_locking}). L'uso di questa funzione con i socket verrà
2239 trattato in sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2240
2241 La gran parte dei comandi di \func{fcntl} (\const{F\_DUPFD}, \const{F\_GETFD},
2242 \const{F\_SETFD}, \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFL}, \const{F\_GETLK},
2243 \const{F\_SETLK} e \const{F\_SETLKW}) sono previsti da SVr4 e 4.3BSD e
2244 standardizzati in POSIX.1-2001 che inoltre prevede gli ulteriori
2245 \const{F\_GETOWN} e \const{F\_SETOWN}. Pertanto nell'elenco si sono indicate
2246 esplicitamente soltanto le ulteriori richieste in termini delle macro di
2247 funzionalità di sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} soltanto per le
2248 funzionalità inserite in standard successivi o specifiche di Linux.
2249
2250
2251 % \subsection{La funzione \func{ioctl}}
2252 % \label{sec:file_ioctl}
2253
2254 Benché l'interfaccia di gestione dell'I/O sui file di cui abbiamo parlato
2255 finora si sia dimostrata valida anche per l'interazione diretta con le
2256 periferiche attraverso i loro file di dispositivo, consentendo di usare le
2257 stesse funzioni utilizzate per i normali file di dati, esistono però
2258 caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e delle funzionalità che
2259 ciascun dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
2260 interfaccia astratta come ad esempio l'impostazione della velocità di una
2261 porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer.
2262
2263 Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
2264 di una apposita funzione di sistema, \funcd{ioctl}, come meccanismo generico
2265 per compiere operazioni specializzate; il suo prototipo è:
2266
2267 \begin{funcproto}{
2268 \fhead{sys/ioctl.h}
2269 \fdecl{int ioctl(int fd, int request, ...)}
2270 \fdesc{Esegue una operazione speciale.} 
2271 }
2272
2273 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo nella maggior parte dei casi, ma
2274   alcune operazioni possono restituire un valore positivo, mentre ritorna
2275   sempre $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
2276   valori:
2277   \begin{errlist}
2278   \item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
2279     validi.
2280   \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
2281     dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
2282     riferimento \param{fd}.
2283   \end{errlist}
2284   ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT} nel loro significato generico.}
2285 \end{funcproto}
2286
2287
2288 La funzione richiede che si passi come primo argomento un file
2289 descriptor \param{fd} regolarmente aperto, mentre l'operazione da compiere
2290 deve essere indicata dal valore dell'argomento \param{request}. Il terzo
2291 argomento dipende dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato
2292 come \code{char * argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
2293 generica (all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora non era
2294 stato introdotto il tipo \ctyp{void}) ma per certe operazioni può essere
2295 omesso, e per altre è un semplice intero.
2296
2297 Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
2298 errore, ma per alcune operazioni il valore di ritorno, che nel caso viene
2299 impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come indicazione del
2300 risultato della stessa. È più comune comunque restituire i risultati
2301 all'indirizzo puntato dal terzo argomento.
2302
2303 Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
2304 sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
2305 elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
2306 \begin{itemize*}
2307 \item il cambiamento dei font di un terminale.
2308 \item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
2309 \item i comandi di avanti veloce e di riavvolgimento di un nastro.
2310 \item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
2311 \item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
2312 \item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
2313   speaker.
2314 \item l'impostazione degli attributi dei file su un filesystem
2315   ext2.\footnote{i comandi \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con
2316     delle \func{ioctl} dedicate, usabili solo su questo filesystem e derivati
2317     successivi (come ext3).}
2318 \end{itemize*}
2319
2320 In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
2321 effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
2322 file \headfile{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui
2323 fanno riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
2324 opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
2325   un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
2326   definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
2327   sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
2328   causi al più un errore.  Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
2329   una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
2330 operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
2331 funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
2332 assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
2333 potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
2334 imprevedibili o indesiderati.
2335
2336 Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
2337 dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
2338 sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in seguito quelle
2339 relative ad alcuni casi specifici, ad esempio la gestione dei terminali è
2340 effettuata attraverso \func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix,
2341 mentre per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
2342 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}. 
2343
2344 Riportiamo qui solo l'elenco delle operazioni che sono predefinite per
2345 qualunque file, caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}. Queste operazioni
2346 sono definite nel kernel a livello generale, e vengono sempre interpretate per
2347 prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri}, eventuali operazioni
2348 specifiche che usino lo stesso valore verrebbero ignorate:
2349 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
2350 \item[\const{FIOCLEX}] imposta il flag di \textit{close-on-exec} sul file, in
2351   questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non richiede
2352   un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2353 \item[\const{FIONCLEX}] cancella il flag di \textit{close-on-exec} sul file,
2354   in questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non
2355   richiede un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2356 \item[\const{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
2357   file (vedi sez.~\ref{sec:signal_driven_io}); il terzo argomento
2358   deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
2359   che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
2360   nullo abilita).
2361 \item[\const{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
2362   bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
2363   tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
2364   disabilita, un valore non nullo abilita).
2365 \item[\const{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
2366   \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2367   essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
2368   valore specifica il PID del processo.
2369 \item[\const{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
2370   \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2371   essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
2372   scritto il PID del processo.
2373 \item[\const{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
2374   file descriptor; questa operazione è disponibile solo su alcuni file
2375   descriptor, in particolare sui socket (vedi sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o
2376   sui file descriptor di \textit{epoll} (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}), il
2377   terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo
2378   \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2379 \item[\const{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
2380   directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
2381   \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
2382   (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2383 \end{basedescript}
2384
2385 % TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260795/,
2386 % http://lwn.net/Articles/429345/ 
2387
2388 Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
2389 essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
2390 generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
2391 molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
2392 al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
2393 necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
2394 modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
2395 \func{ioctl} per i secondi, all'epoca tra l'altro i dispositivi che usavano
2396 \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega l'uso
2397 comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore. Oggi non è più così ma le
2398 due funzioni sono rimaste.
2399
2400 % TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
2401 % (bassa/bassissima priorità)
2402 % EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
2403 % ioctl di btrfs, vedi http://lwn.net/Articles/580732/
2404
2405 % \chapter{}
2406
2407 \section{L'interfaccia standard ANSI C}
2408 \label{sec:files_std_interface}
2409
2410
2411 Come visto in sez.~\ref{sec:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
2412 sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
2413 direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
2414
2415 Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
2416 ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria.
2417 Queste funzioni di libreria, insieme alle altre funzioni definite dallo
2418 standard (che sono state implementate la prima volta da Ritchie nel 1976 e da
2419 allora sono rimaste sostanzialmente immutate), vengono a costituire il nucleo
2420 delle \acr{glibc} per la gestione dei file.
2421
2422 Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli
2423 \textit{stream}, analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_unix_interface} per i
2424 file descriptor. In particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e
2425 cambiare la posizione corrente in uno \textit{stream}.
2426
2427
2428 \subsection{I \textit{file stream}}
2429 \label{sec:file_stream}
2430
2431 \itindbeg{file~stream}
2432
2433 Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
2434 basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
2435 nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
2436
2437 In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
2438 dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
2439 \func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
2440 evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
2441 del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
2442 dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
2443 dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
2444
2445 Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
2446 dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori.  La caratteristica
2447 principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
2448 alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
2449 operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
2450 all'ottenimento della massima efficienza.
2451
2452 Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
2453 \textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare dei
2454 dettagli con cui viene gestita la comunicazione con l'hardware sottostante
2455 (come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file può
2456 essere sempre considerato come composto da un flusso continuo di dati, da cui
2457 deriva appunto il nome \textit{stream}.
2458
2459 A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
2460 scrittura, sia per quel che riguarda la bufferizzazione che le formattazioni,
2461 per tutto il resto i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai
2462 file descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere
2463 quanto visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} a proposito dell'accesso
2464 concorrente ed in sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di
2465 accesso.
2466
2467 \itindend{file~stream}
2468
2469 Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
2470 è stata chiamata \type{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
2471 libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
2472 sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
2473 indicatori di stato e di fine del file.
2474
2475 Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
2476 queste strutture (che sono dei \index{tipo!opaco} \textsl{tipi opachi}) ma
2477 usare sempre puntatori del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria
2478 stessa, tanto che in certi casi il termine di puntatore a file è diventato
2479 sinonimo di \textit{stream}.  Tutte le funzioni della libreria che operano sui
2480 file accettano come argomenti solo variabili di questo tipo, che diventa
2481 accessibile includendo l'header file \headfile{stdio.h}.
2482
2483 Ai tre file descriptor standard (vedi tab.~\ref{tab:file_std_files}) aperti
2484 per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
2485 rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
2486 \textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
2487 nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
2488
2489 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
2490 \item[\var{FILE *stdin}] Lo \itindex{standard~input} \textit{standard input}
2491   cioè il \textit{file stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati
2492   in ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
2493   prende i caratteri dalla tastiera.
2494 \item[\var{FILE *stdout}] Lo \itindex{standard~output} \textit{standard
2495     output} cioè il \textit{file stream} su cui il processo invia
2496   ordinariamente i dati in uscita. Normalmente è associato dalla shell
2497   all'output del terminale e scrive sullo schermo.
2498 \item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} \textit{standard error}
2499   cioè il \textit{file stream} su cui il processo è supposto inviare i
2500   messaggi di errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output
2501   del terminale e scrive sullo schermo.
2502 \end{basedescript}
2503
2504 Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
2505 tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
2506 tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
2507 programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
2508 in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
2509 hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
2510 usare la funzione \func{freopen}.
2511
2512
2513 \subsection{Le modalità di bufferizzazione}
2514 \label{sec:file_buffering}
2515
2516 La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
2517 degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
2518 \textit{system call} (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
2519 input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
2520 ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
2521 particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
2522 file.
2523
2524 I dati che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
2525 accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco, con l'operazione che viene
2526 usualmente chiamata \textsl{scaricamento} del buffer (dal termine inglese
2527 \textit{flush}) tutte le volte che questo viene riempito. Questa operazione
2528 avviene perciò in maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento
2529 analogo avviene anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati,
2530 anche se ne sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha
2531 rilevanza inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di
2532 scrittura invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad
2533 esempio da parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti
2534 effettivamente scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
2535
2536 Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
2537 dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
2538 delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
2539 scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
2540 dispositivo, e la cosa è particolarmente evidente con le operazioni di
2541 input/output sul terminale.
2542
2543 Per rispondere ad esigenze diverse lo standard definisce tre distinte modalità
2544 in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali occorre essere ben
2545 consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da dispositivi interattivi:
2546 \begin{itemize}
2547 \item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
2548   caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
2549   (effettuando immediatamente una \func{write});
2550 \item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono normalmente
2551   trasmessi al file in blocco ogni volta che viene incontrato un carattere di
2552   \textit{newline} (il carattere ASCII \verb|\n|) cioè un a capo (in sostanza
2553   quando si preme invio);
2554 \item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
2555   trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
2556 \end{itemize}
2557
2558 Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo \itindex{standard~output}
2559 \textit{standard output} e lo \itindex{standard~input} \textit{standard input}
2560 siano aperti in modalità \textit{fully buffered} quando non fanno riferimento
2561 ad un dispositivo interattivo, e che lo standard error non sia mai aperto in
2562 modalità \textit{fully buffered}.
2563
2564 Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
2565 ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
2566 \textit{unbuffered}, in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
2567 rapidamente possibile, e che \itindex{standard~input} \textit{standard input}
2568 e \itindex{standard~output} \textit{standard output} siano aperti in modalità
2569 \textit{line buffered} quando sono associati ad un terminale (od altro
2570 dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully buffered} altrimenti.
2571
2572 Il comportamento specificato per \itindex{standard~input} \textit{standard
2573   input} e \itindex{standard~output} \textit{standard output} vale anche per
2574 tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo; la selezione comunque
2575 avviene automaticamente, e la libreria apre lo \textit{stream} nella modalità
2576 più opportuna a seconda del file o del dispositivo scelto.
2577
2578 La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
2579 chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
2580 accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
2581 alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (il \textit{newline});
2582 questo non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer
2583 usato dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico
2584 dei dati anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
2585
2586 Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
2587 con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
2588 \textit{stream} che comporta l'accesso alle \textit{system call} del kernel,
2589 ad esempio se lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità
2590 \textit{unbuffered}, viene anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli
2591 \textit{stream} in scrittura. In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo
2592 come la libreria definisca delle opportune funzioni per controllare le
2593 modalità di bufferizzazione e lo scarico dei dati.
2594
2595
2596
2597 \subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
2598 \label{sec:file_fopen}
2599
2600 Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
2601 \funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
2602   \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
2603   dello standard POSIX.1.} ed i rispettivi prototipi sono:
2604
2605 \begin{funcproto}{
2606 \fhead{stdio.h}
2607 \fdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
2608 \fdesc{Apre uno \textit{stream} da un \texttt{pathname}.} 
2609 \fdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
2610 \fdesc{Associa uno \textit{stream} a un file descriptor.} 
2611 \fdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
2612 \fdesc{Chiude uno \textit{stream} e lo riapre su un file diverso.} 
2613 }
2614
2615 {Le funzioni ritornano un puntatore ad un oggetto \type{FILE} in caso di
2616   successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il
2617   valore ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione,
2618   gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte e tre
2619   le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di \func{fcntl} per
2620   \func{fdopen} e quelli di \func{fopen}, \func{fclose} e \func{fflush} per
2621   \func{freopen}.}
2622 \end{funcproto}
2623
2624 Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
2625 \func{fopen}, essa apre il file specificato dal \textit{pathname} \param{path}
2626 nella modalità specificata da \param{mode}, che è una stringa che deve
2627 iniziare con almeno uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode},
2628 anche se sono possibili varie estensioni che vedremo in seguito.
2629
2630 L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file standard
2631 (vedi sez.~\ref{sec:file_stream}): il file \param{path} viene aperto nella
2632 modalità indicata da \param{mode} ed associato allo \textit{stream} indicato
2633 dall'argomento \param{stream}, e se questo era uno \textit{stream} già aperto
2634 esso viene preventivamente chiuso e tutti i dati pendenti vengono scaricati.
2635
2636 Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
2637 descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
2638 \func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
2639 usare gli \textit{stream} con file come le fifo o i socket, che non possono
2640 essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
2641
2642 \begin{table}[htb]
2643   \centering
2644   \footnotesize
2645   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2646     \hline
2647     \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
2648     \hline
2649     \hline
2650     \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
2651                  lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2652                  file.\\ 
2653     \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
2654                  scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2655                  file.\\ 
2656 %    \hline
2657     \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2658                  creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
2659                  scrittura, lo stream\textit{} è posizionato all'inizio del
2660                  file.\\ 
2661     \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2662                  creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
2663                  lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2664                  file.\\ 
2665 %    \hline
2666     \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2667                  \itindex{append~mode} \textit{append mode}, l'accesso viene
2668                  posto in sola scrittura.\\
2669     \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2670                  \itindex{append~mode} \textit{append mode}, l'accesso viene
2671                  posto in lettura e scrittura.\\
2672     \hline
2673     \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
2674     \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già. \\
2675     \hline
2676   \end{tabular}
2677   \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
2678     che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
2679   \label{tab:file_fopen_mode}
2680 \end{table}
2681
2682 In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
2683 diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
2684 riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
2685 il carattere \texttt{b} (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
2686 le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
2687 distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
2688 distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
2689 compatibilità, ma non ha alcun effetto.
2690
2691 Le \acr{glibc} supportano alcune estensioni, queste devono essere sempre
2692 indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di
2693 tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per
2694 evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso dell'opzione
2695 \const{O\_EXCL} in \func{open}): se il file specificato già esiste e si
2696 aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen} fallisce.
2697
2698 Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si
2699 aggiunge a \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| il
2700 valore \verb|STRING| è considerato il nome di una codifica dei caratteri
2701 e \func{fopen} marca il file per l'uso dei caratteri estesi e abilita le
2702 opportune funzioni di conversione in lettura e scrittura.
2703
2704 Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
2705 essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
2706 Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
2707 \textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
2708 variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
2709 cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso automaticamente alla
2710 chiusura dello \textit{stream}.
2711
2712 I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
2713 sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
2714 impostati al valore
2715 \code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
2716 \val{0666}) modificato secondo il valore della \itindex{umask} \textit{umask}
2717 per il processo (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}). Una volta
2718 aperto lo \textit{stream}, si può cambiare la modalità di bufferizzazione (si
2719 veda sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non si è effettuato
2720 alcuna operazione di I/O sul file.
2721
2722 In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
2723 di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
2724 richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
2725 di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
2726 incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
2727 il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata. 
2728
2729 Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
2730 una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
2731 \func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
2732 voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
2733 usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
2734 un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
2735 sufficiente a garantire la sincronizzazione.
2736
2737 Una volta completate le operazioni su di esso uno \textit{stream} può essere
2738 chiuso con la funzione \funcd{fclose}, il cui prototipo è:
2739
2740 \begin{funcproto}{
2741 \fhead{stdio.h}
2742 \fdecl{int fclose(FILE *stream)}
2743 \fdesc{Chiude uno \textit{stream}.} 
2744 }
2745
2746 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
2747   qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se il file
2748   descriptor indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori
2749   specificati dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close},
2750   \func{write} o \func{fflush}).
2751 }
2752 \end{funcproto}
2753
2754 La funzione chiude lo \textit{stream} \param{stream} ed effettua lo scarico di
2755 tutti i dati presenti nei buffer di uscita e scarta tutti i dati in ingresso;
2756 se era stato allocato un buffer per lo \textit{stream} questo verrà
2757 rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo per i dati presenti nei
2758 buffer in \textit{user space} usati dalle \acr{glibc}; se si vuole essere
2759 sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare una
2760 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
2761
2762 Linux supporta anche una altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
2763 GNU implementata dalle \acr{glibc}, accessibile avendo definito
2764 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
2765
2766 \begin{funcproto}{
2767 \fhead{stdio.h}
2768 \fdecl{int fcloseall(void)}
2769 \fdesc{Chiude tutti gli \textit{stream}.} 
2770 }
2771
2772 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
2773   qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{fclose}.}  
2774 \end{funcproto}
2775
2776 La funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita e scarta quelli
2777 in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è provvista solo per i
2778 casi di emergenza, quando si è verificato un errore ed il programma deve
2779 essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra operazione dopo aver
2780 chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto visto in
2781 sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
2782
2783
2784 \subsection{Gestione dell'I/O e posizionamento su uno \textit{stream}}
2785 \label{sec:file_io}
2786
2787 Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
2788 la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
2789 scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità modalità di
2790 input/output non formattato:
2791 \begin{itemize}
2792 \item\textsl{binario} in cui si leggono e scrivono blocchi di dati di
2793    dimensione arbitraria, (analogo della modalità ordinaria dell'I/O sui file
2794    descriptor), trattato in sez.~\ref{sec:file_binary_io}.
2795 \item\textsl{a caratteri} in cui si legge e scrive un carattere alla volta,
2796    con la bufferizzazione che viene gestita automaticamente dalla libreria,
2797    trattato in sez.~\ref{sec:file_char_io}.
2798 \item\textsl{di linea} in cui si legge e scrive una linea alla volta,
2799    (terminata dal carattere di newline \verb|'\n'|), trattato in
2800    sez.~\ref{sec:file_line_io}.
2801 \end{itemize}
2802 a cui si aggiunge la modalità di input/output formattato, trattato in
2803 sez.~\ref{sec:file_formatted_io}.
2804
2805 Ognuna di queste modalità utilizza per l'I/O delle funzioni specifiche che
2806 vedremo nelle sezioni citate, affronteremo qui tutte gli argomenti e le
2807 funzioni che si applicano in generale a tutte le modalità di I/O.
2808
2809 A differenza di quanto avviene con l'interfaccia dei file descriptor, con gli
2810 \textit{stream} il raggiungimento della fine del file viene considerato un
2811 errore, e viene notificato come tale dai valori di uscita delle varie
2812 funzioni. Nella maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del
2813 valore intero (di tipo \ctyp{int}) \val{EOF} definito anch'esso nell'header
2814 \headfile{stdlib.h}. La costante deve essere negativa perché in molte funzioni
2815 un valore positivo indica la quantità di dati scritti, le \acr{glibc} usano il
2816 valore $-1$, ma altre implementazioni possono avere valori diversi.
2817
2818 Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
2819 libreria che si appoggiano a delle \textit{system call}, esse non impostano
2820 direttamente la variabile \var{errno}, che mantiene sempre il valore impostato
2821 dalla \textit{system call} invocata internamente che ha riportato l'errore.
2822
2823 Siccome la condizione di \textit{end-of-file} è anch'essa segnalata come
2824 errore, nasce il problema di come distinguerla da un errore effettivo; basarsi
2825 solo sul valore di ritorno della funzione e controllare il valore di
2826 \var{errno} infatti non basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato
2827 impostato in una altra occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i
2828 dettagli del funzionamento di \var{errno}).
2829
2830 Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
2831 per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
2832 il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
2833 file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
2834 errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
2835 riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
2836
2837 \begin{funcproto}{
2838 \fhead{stdio.h}
2839 \fdecl{int feof(FILE *stream)}
2840 \fdesc{Controlla il flag di \textit{end-of-file} di uno \textit{stream}.} 
2841 \fdecl{int ferror(FILE *stream)}
2842 \fdesc{Controlla il flag di errore di uno \textit{stream}.} 
2843 }
2844
2845 {Le funzioni ritornano un valore diverso da zero se i relativi flag sono
2846   impostati, e non prevedono condizioni di errore.}
2847 \end{funcproto}
2848
2849 Si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala soltanto che
2850 c'è stato un errore o che si è raggiunta la fine del file in una qualunque
2851 operazione sullo \textit{stream}, il controllo su quanto avvenuto deve quindi
2852 essere effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
2853
2854 Entrambi i flag (di errore e di \textit{end-of-file}) possono essere
2855 cancellati usando la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
2856
2857 \begin{funcproto}{
2858 \fhead{stdio.h}
2859 \fdecl{void clearerr(FILE *stream)}
2860 \fdesc{Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di uno
2861   \textit{stream}.}
2862 }
2863
2864 {La funzione non ritorna nulla e prevede condizioni di errore.}  
2865 \end{funcproto}
2866
2867 In genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e corretta
2868 la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da poter
2869 rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa funzione
2870 esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} (con lo stesso argomento e
2871 stessi valori di ritorno) che non esegue il blocco dello \textit{stream}
2872 (tratteremo il significato di blocco di uno \textit{stream} in
2873 sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
2874
2875 Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
2876 all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
2877 punto prestabilito, sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
2878 dal file sottostante lo \textit{stream}, nel caso cioè in cui si ha a che fare
2879 con quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}. Dato che in un
2880 sistema Unix esistono vari tipi di file, come le fifo ed i file di dispositivo
2881 (ad esempio i terminali), non è scontato che questo sia vero in generale, pur
2882 essendolo sempre nel caso di file di dati.
2883
2884 Con Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file, come
2885 abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_lseek}, è espressa da un intero
2886 positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}. Il problema è che alcune delle
2887 funzioni usate per il riposizionamento sugli \textit{stream} originano dalle
2888 prime versioni di Unix, in cui questo tipo non era ancora stato definito, e
2889 che in altri sistemi non è detto che la posizione su un file venga sempre
2890 rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio: ad esempio nel VMS dove
2891 esistono i file a record (in cui cioè l'I/O avviene per blocchi, i record, di
2892 dimensione fissa), essa può essere rappresentata come un numero di record, più
2893 l'offset rispetto al record corrente.
2894
2895 Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
2896 sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
2897 funzioni tradizionali usate per eseguire una modifica della posizione corrente
2898 sul file con uno \textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind}, i
2899 rispettivi prototipi sono:
2900
2901 \begin{funcproto}{
2902 \fhead{stdio.h}
2903 \fdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)}
2904 \fdesc{Sposta la posizione nello \textit{stream}.} 
2905 \fdecl{void rewind(FILE *stream)}
2906 \fdesc{Riporta la posizione nello \textit{stream} all'inizio del file.} 
2907 }
2908
2909 {La funzione \func{fseek} ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un
2910   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek},
2911   \func{rewind} non ritorna nulla e non ha condizioni di errore.}
2912 \end{funcproto}
2913
2914 L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
2915 descriptor (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek}). Anche gli argomenti, a parte il
2916 tipo, hanno esattamente lo stesso significato. In particolare \param{whence}
2917 deve assumere gli stessi valori già visti nella prima parte di
2918 tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}.  La funzione restituisce 0 in caso di
2919 successo e -1 in caso di errore.
2920
2921 La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la posizione corrente sul file
2922 all'inizio dello \textit{stream}, ma non è esattamente equivalente ad aver
2923 eseguito una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)}, in quanto con l'uso della
2924 funzione vengono cancellati anche i flag di errore e di fine del file.
2925
2926 Per ottenere la posizione corrente sul file di uno \textit{stream} lo standard
2927 ANSI C prescrive l'uso della funzione \funcd{ftell}, il cui prototipo è:
2928
2929 \begin{funcproto}{
2930 \fhead{stdio.h}
2931 \fdecl{long ftell(FILE *stream)} 
2932 \fdesc{Legge la posizione attuale nello \textit{stream}.} 
2933 }
2934
2935 {La funzione ritorna la posizione corrente in caso di successo e $-1$ per un
2936   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà  i valori di \func{lseek}.}  
2937 \end{funcproto}
2938
2939 \noindent che restituisce la posizione come numero di byte dall'inizio dello
2940 \textit{stream}.
2941
2942 Sia \func{fseek} che \func{ftell} esprimono la posizione nel file con un
2943 intero di tipo \ctyp{long}. Dato che in certi casi, ad esempio quando si usa
2944 un filesystem indicizzato a 64 bit su una macchina con architettura a 32 bit,
2945 questo può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove
2946 funzioni \funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
2947 \type{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
2948
2949 \begin{funcproto}{
2950 \fhead{stdio.h}
2951 \fdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
2952 \fdesc{Imposta la posizione corrente sul file.} 
2953 \fdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
2954 \fdesc{Legge la posizione corrente sul file.} 
2955 }
2956
2957 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2958   caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
2959 \end{funcproto}
2960
2961 In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
2962 \func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
2963 precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
2964 \type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
2965 gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
2966 posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
2967 sistemi più moderni.
2968
2969 % TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
2970
2971
2972
2973 \subsection{Input/output binario}
2974 \label{sec:file_binary_io}
2975
2976 La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
2977 interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
2978 lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
2979 la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
2980 funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
2981 i rispettivi prototipi sono:
2982
2983 \begin{funcproto}{
2984 \fhead{stdio.h} 
2985 \fdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE *stream)}
2986 \fdesc{Legge i dati da uno \textit{stream}.} 
2987 \fdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, 
2988   FILE *stream)}
2989 \fdesc{Scrive i dati su uno \textit{stream}.} 
2990 }
2991
2992 {Le funzioni ritornano il numero di elementi letti o scritti, in caso di
2993   errore o fine del file viene restituito un numero di elementi inferiore al
2994   richiesto.}
2995 \end{funcproto}
2996
2997 Le funzioni rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di
2998 dimensione \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}.  In
2999 genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file blocchi di
3000 dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso tipico è quello
3001 in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi elementi) con una
3002 chiamata del tipo:
3003 \includecodesnip{listati/WriteVect.c}
3004 in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
3005 elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
3006 caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
3007 si avrà allora una chiamata tipo:
3008 \includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
3009 in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
3010 elemento. 
3011
3012 In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
3013 totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}, la differenza
3014 sta nel fatto che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti, ma il
3015 numero di elementi (e con questo possono facilitare i conti).
3016
3017 La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
3018 incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
3019 stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
3020 \textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
3021 corrispondente alla quantità di dati letti).
3022
3023 In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
3024 funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
3025 scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
3026 avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
3027 occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
3028 problema.
3029
3030 Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
3031 salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
3032 lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
3033 usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
3034 stesso programma che li ha prodotti.
3035
3036 Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
3037 strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
3038 scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
3039 strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
3040 l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
3041 altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
3042 di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
3043 ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
3044
3045 Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
3046 le opportune precauzioni (in genere usare un formato di più alto livello che
3047 permetta di recuperare l'informazione completa), per assicurarsi che versioni
3048 diverse del programma siano in grado di rileggere i dati tenendo conto delle
3049 eventuali differenze.
3050
3051 Le \acr{glibc} definiscono altre due funzioni per l'I/O binario,
3052 \funcd{fread\_unlocked} e \funcd{fwrite\_unlocked} che evitano il lock
3053 implicito dello \textit{stream}, usato per dalla librerie per la gestione delle
3054 applicazioni \itindex{thread} \textit{multi-thread} (si veda
3055 sez.~\ref{sec:file_stream_thread} per i dettagli), i loro prototipi sono:
3056
3057 \begin{funcproto}{
3058 \fhead{stdio.h}
3059 \fdecl{size\_t fread\_unlocked(void *ptr, size\_t size, size\_t
3060     nmemb, FILE *stream)}
3061 \fdecl{size\_t fwrite\_unlocked(const void *ptr, size\_t size,
3062     size\_t nmemb, FILE *stream)}
3063 \fdesc{Leggono o scrivono dati su uno \textit{stream} senza acquisire il lock
3064   implicito sullo stesso.} 
3065 }
3066
3067 {Le funzioni ritornano gli stessi valori delle precedenti \func{fread} e
3068   \func{fwrite}.}
3069 \end{funcproto}
3070
3071 % TODO: trattare in generale le varie *_unlocked
3072
3073
3074 \subsection{Input/output a caratteri}
3075 \label{sec:file_char_io}
3076
3077 La seconda modalità di input/output è quella a caratteri, in cui si
3078 trasferisce un carattere alla volta.  Le funzioni per la lettura a
3079 caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, ed i
3080 rispettivi prototipi sono:
3081
3082 \begin{funcproto}{
3083 \fhead{stdio.h}
3084 \fdecl{int getc(FILE *stream)}
3085 \fdecl{int fgetc(FILE *stream)}
3086 \fdesc{Leggono un singolo byte da uno \textit{stream}.} 
3087 \fdecl{int getchar(void)}
3088 \fdesc{Legge un byte dallo \itindex{standard~input} \textit{standard input}.} 
3089 }
3090
3091 {Le funzioni ritornano il byte letto in caso di successo e \val{EOF} per un
3092   errore o se si arriva alla fine del file.}  
3093 \end{funcproto}
3094
3095 La funzione \func{getc} legge un byte da \param{stream} e lo restituisce come
3096 intero, ed in genere è implementata come una macro per cui può avere
3097 \textit{side effects}, mentre \func{fgetc} è assicurato essere sempre una
3098 funzione. Infine \func{getchar} è equivalente a \code{getc(stdin)}.
3099
3100 A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
3101 tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
3102 differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
3103 viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
3104 le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
3105 più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
3106 meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
3107 si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
3108
3109 Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
3110 la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
3111 chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
3112 come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
3113 precedenza nel tipo di argomento).
3114
3115 Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
3116 ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
3117 l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
3118 positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
3119
3120 Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
3121 funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
3122 \funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
3123 carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
3124 è:
3125
3126 \begin{funcproto}{
3127 \fhead{stdio.h} 
3128 \fhead{wchar.h}
3129 \fdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)}
3130 \fdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)}
3131 \fdesc{Leggono un carattere da uno \textit{stream}.} 
3132 \fdecl{wint\_t getwchar(void)}
3133 \fdesc{Legge un carattere dallo \itindex{standard~input} \textit{standard
3134     input}.} 
3135 }
3136
3137 {Le funzioni ritornano il carattere letto in caso di successo e \val{WEOF} per
3138   un errore o se si arriva alla fine del file.}  
3139 \end{funcproto}
3140
3141 La funzione \func{getwc} legge un carattere esteso da \param{stream} e lo
3142 restituisce come intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre
3143 \func{fgetwc} è assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{getwchar}
3144 è equivalente a \code{getwc(stdin)}.
3145
3146 Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
3147 precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
3148 loro prototipi sono:
3149
3150 \begin{funcproto}{
3151 \fhead{stdio.h} 
3152 \fdecl{int putc(int c, FILE *stream)}
3153 \fdecl{int fputc(int c, FILE *stream)}
3154 \fdesc{Scrive un byte su uno \textit{stream}.}
3155 \fdecl{int putchar(int c)}
3156 \fdesc{Scrive un byte sullo  \itindex{standard~output} \textit{standard
3157     output}.}
3158 }
3159
3160 {Le funzioni ritornano il valore del byte scritto in caso di successo e
3161   \val{EOF} per un errore.}  
3162 \end{funcproto}
3163
3164 La funzione \func{putc} scrive un byte su \param{stream} e lo restituisce come
3165 intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre \func{fputc} è
3166 assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{putchar} è equivalente a
3167 \code{putc(stdout)}.  Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla
3168 volta, anche se prendono come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve
3169 essere ottenuto con un cast da un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di
3170 ritorno è sempre un intero; in caso di errore o fine del file il valore di
3171 ritorno è \val{EOF}.
3172
3173 Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} le \acr{glibc}
3174 provvedono come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
3175 un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
3176 \code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
3177 il lock implicito dello \textit{stream}.
3178
3179 Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
3180 \funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
3181 (cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
3182
3183 \begin{funcproto}{
3184 \fhead{stdio.h} 
3185 \fdecl{getw(FILE *stream)}
3186 \fdesc{Legge una parola da uno \textit{stream}.} 
3187 \fdecl{int putw(int w, FILE *stream)}
3188 \fdesc{Scrive una parola su uno \textit{stream}.} 
3189 }
3190
3191 {Le funzioni ritornano la parola letta o scritta in caso di successo e
3192   \val{EOF} per un errore.}
3193 \end{funcproto}
3194
3195 Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
3196 una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
3197 di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
3198 valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
3199
3200 Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
3201 \textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
3202 poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
3203 effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
3204 programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
3205 viene dopo.
3206
3207 Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
3208 leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
3209 disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
3210 lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
3211
3212 \begin{funcproto}{
3213 \fhead{stdio.h}
3214 \fdecl{int ungetc(int c, FILE *stream)}
3215 \fdesc{Manda indietro un byte su uno \textit{stream}.} 
3216 }
3217
3218 {La funzione ritorna il byte inviato in caso di successo e \val{EOF} per un
3219   errore.}  
3220 \end{funcproto}
3221  
3222 La funzione rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a
3223 \ctyp{unsigned char}, sullo \textit{stream} \param{stream}. Benché lo standard
3224 ANSI C preveda che l'operazione possa essere ripetuta per un numero arbitrario
3225 di caratteri, alle implementazioni è richiesto di garantire solo un livello;
3226 questo è quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
3227 operazione fra due \func{ungetc} successive.
3228
3229 Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che si è
3230 letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere prima di usare
3231 \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per essere usata per rimandare
3232 indietro l'ultimo carattere letto.  Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la
3233 funzione non fa nulla, e restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare
3234 \func{ungetc} anche con il risultato di una lettura alla fine del file.
3235
3236 Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un carattere, il
3237 flag di \textit{end-of-file} verrà automaticamente cancellato perché c'è un
3238 nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto successivamente.
3239
3240 Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del file,
3241 ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una qualunque delle
3242 operazioni di riposizionamento (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) i caratteri
3243 rimandati indietro vengono scartati.
3244
3245
3246 \subsection{Input/output di linea}
3247 \label{sec:file_line_io}
3248
3249 La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
3250 in cui si legge o si scrive una riga alla volta. Questa è la modalità usata
3251 normalmente per l'I/O da terminale, ed è anche quella che presenta le
3252 caratteristiche più controverse.
3253
3254 Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
3255 sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
3256 prototipi sono:
3257
3258 \begin{funcproto}{
3259 \fhead{stdio.h}
3260 \fdecl{char *gets(char *string)}
3261 \fdesc{Legge una linea di testo dallo \itindex{standard~input}
3262   \textit{standard input}.}
3263 \fdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
3264 \fdesc{Legge una linea di testo da uno \textit{stream}.} 
3265 }
3266
3267 {Le funzioni ritornano l'indirizzo della stringa con la linea di testo letta o
3268   scritta in caso di successo e \val{NULL} per un errore.}
3269 \end{funcproto}
3270  
3271 Entrambe le funzioni effettuano la lettura, dal file specificato \func{fgets},
3272 dallo \itindex{standard~input} \textit{standard input} \func{gets}, di una
3273 linea di caratteri terminata dal carattere ASCII di \textit{newline}, che come
3274 detto corrisponde a quello generato dalla pressione del tasto di invio sulla
3275 tastiera. Si tratta del carattere che indica la terminazione di una riga (in
3276 sostanza del carattere di ``\textsl{a capo}'') che viene rappresentato nelle
3277 stringhe di formattazione che vedremo in sez.~\ref{sec:file_formatted_io} come
3278 ``\verb|\n|''. Nell'esecuzione delle funzioni \func{gets} sostituisce
3279 ``\verb|\n|'' con uno zero, mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il
3280 \textit{newline}, che resta dentro la stringa.
3281
3282 Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore) viene restituito un
3283 puntatore \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato.  L'uso di
3284 \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato, la funzione
3285 infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la stringa
3286 letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un \itindex{buffer~overflow}
3287 \textit{buffer overflow}, con sovrascrittura della memoria del processo
3288 adiacente al buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata in dettaglio e con
3289   molta efficacia nell'ormai famoso articolo di Aleph1 \cite{StS}.}
3290
3291 Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
3292 autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
3293 una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
3294 sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \textit{stack} (supposto che la
3295 \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da far ripartire
3296 l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa, che in genere contiene
3297 uno \textit{shell code}, cioè una sezione di programma che lancia una shell da
3298 cui si potranno poi eseguire altri programmi.
3299
3300 La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
3301 prende in ingresso la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
3302 ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
3303 caratteri (\textit{newline} compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione;
3304 questo comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1}
3305 caratteri.  Se la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo
3306 \code{size-1} caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con
3307 uno zero finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
3308 successiva.
3309
3310 Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
3311 funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
3312 rispettivi prototipi sono:
3313
3314 \begin{funcproto}{
3315 \fhead{stdio.h}
3316 \fdecl{int puts(char *string)}
3317 \fdesc{Scrive una linea di testo sullo  \itindex{standard~output}
3318   \textit{standard output}.}
3319 \fdecl{int fputs(char *string, int size, FILE *stream)}
3320 \fdesc{Scrive una linea di testo su uno \textit{stream}.} 
3321 }
3322
3323 {Le funzioni ritornano un valore non negativo in caso di successo e \val{EOF}
3324   per un errore.}
3325 \end{funcproto}
3326
3327 La funzione \func{puts} scrive una linea di testo mantenuta
3328 all'indirizzo \param{string} sullo \itindex{standard~output} \textit{standard
3329   output} mentre \func{puts} la scrive sul file indicato da \param{stream}.
3330 Dato che in questo caso si scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i
3331 problemi di \func{gets} ed è in genere la forma più immediata per scrivere
3332 messaggi sullo \itindex{standard~output} \textit{standard output}; la funzione
3333 prende una stringa terminata da uno zero ed aggiunge automaticamente il
3334 ritorno a capo. La differenza con \func{fputs} (a parte la possibilità di
3335 specificare un file diverso da \var{stdout}) è che quest'ultima non aggiunge
3336 il \textit{newline}, che deve essere previsto esplicitamente.
3337
3338 Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
3339 linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
3340 estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
3341 loro prototipi sono:
3342
3343 \begin{funcproto}{
3344 \fhead{wchar.h}
3345 \fdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
3346 \fdesc{Legge una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.} 
3347 \fdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)}
3348 \fdesc{Scrive una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.} 
3349 }
3350
3351 {Le funzioni ritornano rispettivamente l'indirizzo della stringa o un non
3352   negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} per un errore o per la
3353   fine del file.}
3354 \end{funcproto}
3355
3356
3357 La funzione \func{fgetws} legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal
3358 file \param{stream} al buffer \param{ws}, mentre la funzione \func{fputws}
3359 scrive la linea \param{ws} di caratteri estesi sul file indicato
3360 da \param{stream}.  Il comportamento di queste due funzioni è identico a
3361 quello di \func{fgets} e \func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di
3362 caratteri massimo, terminatore della stringa, \textit{newline}) è espresso in
3363 termini di caratteri estesi anziché di normali caratteri ASCII.
3364
3365 Come per l'I/O binario e quello a caratteri, anche per l'I/O di linea le
3366 \acr{glibc} supportano una serie di altre funzioni, estensioni di tutte quelle
3367 illustrate finora (eccetto \func{gets} e \func{puts}), che eseguono
3368 esattamente le stesse operazioni delle loro equivalenti, evitando però il lock
3369 implicito dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}). Come
3370 per le altre forma di I/O, dette funzioni hanno lo stesso nome della loro
3371 analoga normale, con l'aggiunta dell'estensione \code{\_unlocked}.
3372
3373 Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
3374 previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
3375 \func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può comunque dare
3376 risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi infatti saranno
3377 scritti sul buffer di uscita e la stringa in output apparirà come più corta
3378 dei byte effettivamente letti. Questa è una condizione che è sempre possibile
3379 controllare (deve essere presente un \textit{newline} prima della effettiva
3380 conclusione della stringa presente nel buffer), ma a costo di una
3381 complicazione ulteriore della logica del programma. Lo stesso dicasi quando si
3382 deve gestire il caso di stringa che eccede le dimensioni del buffer.
3383
3384 Per questo motivo le \acr{glibc} prevedono, come estensione GNU, due nuove
3385 funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
3386 risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
3387 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
3388 \headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
3389 linea terminata da un \textit{newline}, esattamente allo stesso modo di
3390 \func{fgets}, il suo prototipo è:
3391
3392 \begin{funcproto}{
3393 \fhead{stdio.h}
3394 \fdecl{ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)}
3395 \fdesc{Legge una riga da uno \textit{stream}.} 
3396 }
3397
3398 {La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di successo e $-1$
3399   per un errore o per il raggiungimento della fine del file.}
3400 \end{funcproto}
3401
3402 La funzione legge una linea dal file \param{stream} copiandola sul buffer
3403 indicato da \param{buffer} riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer
3404 e la sua dimensione vengono sempre riscritte). Permette così di eseguire una
3405 lettura senza doversi preoccupare della eventuale lunghezza eccessiva della
3406 stringa da leggere. 
3407
3408 Essa prende come primo argomento l'indirizzo del puntatore al buffer su cui si
3409 vuole copiare la linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere stato allocato in
3410 precedenza con una \func{malloc}, non si può cioè passare come argomento primo
3411 argomento l'indirizzo di un puntatore ad una variabile locale. Come secondo
3412 argomento la funzione vuole l'indirizzo della variabile contenente le
3413 dimensioni del buffer suddetto.
3414
3415 Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
3416 subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
3417 dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro, si noti infatti
3418 come entrambi gli argomenti siano dei \textit{value result argument}, per i
3419 quali vengono passati dei puntatori anziché i valori delle variabili, secondo
3420 quanto abbiamo descritto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
3421
3422 Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
3423 \var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
3424 necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
3425 puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
3426 essere il seguente: 
3427 \includecodesnip{listati/getline.c} 
3428 e per evitare \textit{memory leak} occorre ricordarsi di liberare la memoria
3429 allocata dalla funzione eseguendo una \func{free} su \var{ptr}.
3430
3431 Il valore di ritorno di \func{getline} indica il numero di caratteri letti
3432 dallo \textit{stream}, quindi compreso il \textit{newline}, ma non lo zero di
3433 terminazione. Questo permette anche di distinguere anche gli eventuali zeri
3434 letti come dati dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione dopo
3435 il \textit{newline} per terminare la stringa.  Se si è alla fine del file e
3436 non si è potuto leggere nulla o se c'è stato un errore la funzione restituisce
3437 $-1$.
3438
3439 La seconda estensione GNU per la lettura con l'I/O di linea è una
3440 generalizzazione di \func{getline} per poter usare come separatore delle linee
3441 un carattere qualsiasi al posto del \textit{newline}. La funzione si chiama
3442 \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
3443
3444 \begin{funcproto}{
3445 \fhead{stdio.h}
3446 \fdecl{size\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)} 
3447 \fdesc{Legge da uno \textit{stream} una riga delimitata da un carattere
3448   scelto.} 
3449 }
3450
3451 {La funzione ha gli stessi valori di ritorno e gli stessi errori di
3452   \func{getline}.}
3453 \end{funcproto}
3454
3455 La funzione è identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto
3456 del carattere di \textit{newline} come separatore di linea. Il comportamento
3457 di \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline}, che può essere
3458 implementata da \func{getdelim} passando ``\verb|\n|'' come valore
3459 dell'argomento \param{delim}.
3460
3461
3462 \subsection{Input/output formattato}
3463 \label{sec:file_formatted_io}
3464
3465 L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
3466 caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
3467 è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
3468 permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
3469
3470 L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
3471 \func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
3472 \funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
3473
3474 \begin{funcproto}{
3475 \fhead{stdio.h} 
3476 \fdecl{int printf(const char *format, ...)}
3477 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \itindex{standard~output}
3478   \textit{standard output}.}
3479 \fdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3480 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.} 
3481 \fdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)} 
3482 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.} 
3483 }
3484
3485 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3486   valore negativo per un errore.}  
3487 \end{funcproto}
3488
3489
3490 Le funzioni usano la stringa \param{format} come indicatore del formato con
3491 cui dovrà essere scritto il contenuto degli argomenti, il cui numero è
3492 variabile e dipende dal formato stesso.
3493
3494 Le prime due servono per scrivere su file (lo \itindex{standard~output}
3495 \textit{standard output} o quello specificato) la terza permette di scrivere
3496 su una stringa, in genere l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è
3497 possibile, se non si ha la sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato
3498 della stampa, eccedere le dimensioni di \param{str}, con conseguente
3499 sovrascrittura di altre variabili e possibili \textit{buffer overflow}. Per
3500 questo motivo si consiglia l'uso dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui
3501 prototipo è:
3502
3503 \begin{funcproto}{
3504 \fhead{stdio.h}
3505 \fdecl{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)} 
3506 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.} 
3507 }
3508
3509 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3510   \func{sprintf}.}
3511 \end{funcproto}
3512
3513 \noindent la funzione è identica a \func{sprintf}, ma non scrive
3514 su \param{str} più di \param{size} caratteri, garantendo così che il buffer
3515 non possa essere sovrascritto.
3516
3517 \begin{table}[!htb]
3518   \centering
3519   \footnotesize
3520   \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
3521     \hline
3522     \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
3523     \hline
3524     \hline
3525    \cmd{\%d} &\ctyp{int}         & Stampa un numero intero in formato decimale
3526                                    con segno.\\
3527    \cmd{\%i} &\ctyp{int}         & Identico a \cmd{\%d} in output.\\
3528    \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
3529    \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
3530                                    decimale senza segno.\\
3531    \cmd{\%x}, 
3532    \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
3533                                    rispettivamente con lettere minuscole e
3534                                    maiuscole.\\
3535    \cmd{\%f} &\ctyp{double}      & Stampa un numero in virgola mobile con la
3536                                    notazione a virgola fissa.\\
3537    \cmd{\%e}, 
3538    \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3539                               notazione esponenziale, rispettivamente con
3540                               lettere minuscole e maiuscole.\\
3541    \cmd{\%g}, 
3542    \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3543                               notazione più appropriate delle due precedenti,
3544                               rispettivamente con lettere minuscole e
3545                               maiuscole.\\
3546    \cmd{\%a}, 
3547    \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
3548                               notazione esadecimale frazionaria.\\
3549    \cmd{\%c} &\ctyp{int}    & Stampa un carattere singolo.\\
3550    \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
3551    \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
3552    \cmd{\%n} &\ctyp{\&int}  & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
3553    \cmd{\%\%}&              & Stampa un ``\texttt{\%}''.\\
3554     \hline
3555   \end{tabular}
3556   \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
3557     stringa di formato di \func{printf}.} 
3558   \label{tab:file_format_spec}
3559 \end{table}
3560
3561 La parte più complessa delle funzioni di scrittura formattata è il formato
3562 della stringa \param{format} che indica le conversioni da fare, e da cui
3563 deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere passati a seguire:
3564 si noti come tutte queste funzioni siano ``\textit{variadic}'', prendendo un
3565 numero di argomenti variabile che dipende appunto da quello che si è
3566 specificato in \param{format}.
3567
3568 La stringa di formato è costituita da caratteri normali (tutti eccetto
3569 ``\texttt{\%}''), che vengono passati invariati in uscita, e da direttive di
3570 conversione, in cui devono essere sempre presenti il carattere
3571 ``\texttt{\%}'', che introduce la direttiva, ed uno degli specificatori di
3572 conversione (riportati in tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
3573
3574 Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
3575 elementi opzionali oltre al carattere ``\cmd{\%}'' e allo specificatore di
3576 conversione. In generale essa è sempre del tipo:
3577 \begin{Example}
3578 % [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
3579 \end{Example}
3580 in cui tutti i valori tranne il ``\texttt{\%}'' e lo specificatore di
3581 conversione sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre);
3582 si possono usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere
3583 specificati in questo ordine:
3584 \begin{itemize*}
3585 \item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un carattere
3586   ``\val{\$}''),
3587 \item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
3588   tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
3589   conversione,
3590 \item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
3591   seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
3592   (un altro numero decimale),
3593 \item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
3594   valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
3595 \end{itemize*}
3596
3597 \begin{table}[htb]
3598   \centering
3599   \footnotesize
3600   \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3601     \hline
3602     \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
3603     \hline
3604     \hline
3605     \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa.\\
3606     \val{0}  & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
3607     \val{-}  & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
3608     \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore 
3609                positivo.\\
3610     \val{+}  & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
3611     \hline
3612   \end{tabular}
3613   \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
3614   \label{tab:file_format_flag}
3615 \end{table}
3616
3617 Dettagli ulteriori sulle varie opzioni di stampa e su tutte le casistiche
3618 dettagliate dei vari formati possono essere trovati nella pagina di manuale di
3619 \func{printf} e nella documentazione delle \acr{glibc}.
3620
3621 \begin{table}[htb]
3622   \centering
3623   \footnotesize
3624   \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3625     \hline
3626     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3627     \hline
3628     \hline
3629     \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
3630                segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di 
3631                tipo \ctyp{char}.\\
3632     \cmd{h}  & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o 
3633                senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3634                è di tipo \ctyp{short}.\\
3635     \cmd{l}  & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o 
3636                senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3637                è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
3638                sono in formato esteso.\\ 
3639     \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o 
3640                senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3641                è di tipo \ctyp{long long}.\\
3642     \cmd{L}  & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
3643                \ctyp{double}.\\
3644     \cmd{q}  & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
3645     \cmd{j}  & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{intmax\_t} o 
3646                \ctyp{uintmax\_t}.\\
3647     \cmd{z}  & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{size\_t} o 
3648                \ctyp{ssize\_t}.\\
3649     \cmd{t}  & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{ptrdiff\_t}.\\
3650     \hline
3651   \end{tabular}
3652   \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
3653   \label{tab:file_format_type}
3654 \end{table}
3655
3656 Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
3657 di usare il puntatore ad una lista variabile di argomenti (vedi
3658 sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf}, \funcd{vfprintf} e
3659 \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
3660
3661 \begin{funcproto}{
3662 \fhead{stdio.h}
3663 \fdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)}
3664 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \itindex{standard~output}
3665   \textit{standard output}.} 
3666 \fdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
3667 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3668 \fdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)}
3669 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3670 }
3671
3672 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3673   valore negativo per un errore.}  
3674 \end{funcproto}
3675
3676 Con queste funzioni diventa possibile selezionare gli argomenti che si
3677 vogliono passare ad una funzione di stampa, passando direttamente la lista
3678 tramite l'argomento \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista
3679 variabile degli argomenti dovrà essere opportunamente trattata (l'argomento è
3680 esaminato in sez.~\ref{sec:proc_variadic}), e dopo l'esecuzione della funzione
3681 l'argomento \param{ap} non sarà più utilizzabile (in generale dovrebbe essere
3682 eseguito un \code{va\_end(ap)} ma in Linux questo non è necessario).
3683
3684 Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
3685 \funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
3686 scritti sulla stringa di destinazione:
3687
3688 \begin{funcproto}{
3689 \fhead{stdio.h}
3690 \fdecl{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
3691 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.} 
3692 }
3693
3694 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3695   \func{vsprintf}.}
3696 \end{funcproto}
3697
3698 \noindent in modo da evitare possibili \textit{buffer overflow}.
3699
3700
3701 Per eliminare alla radice questi problemi, la \acr{glibc} supporta una
3702 specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
3703 l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
3704 funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
3705 sono:
3706
3707 \begin{funcproto}{
3708 \fhead{stdio.h}
3709 \fdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)}
3710 \fdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
3711 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.} 
3712 }
3713
3714 {Le funzioni hanno lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3715   \func{vsprintf}.}
3716 \end{funcproto}
3717
3718
3719 Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
3720 l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
3721 restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
3722 proposito dei \textit{value result argument}) l'indirizzo della stringa
3723 allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre inoltre ricordarsi di
3724 invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando la stringa non serve
3725 più, onde evitare \textit{memory leak}.
3726
3727 % TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
3728
3729 Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
3730 \funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
3731 \textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
3732 estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
3733 funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
3734 dettaglio nella documentazione delle \acr{glibc}.
3735
3736 In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
3737 l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
3738 famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
3739 \funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
3740
3741 \begin{funcproto}{
3742 \fhead{stdio.h}
3743 \fdecl{int scanf(const char *format, ...)}
3744 \fdesc{Esegue la scansione di dati dallo \itindex{standard~input}
3745   \textit{standard input}.}
3746 \fdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3747 \fdesc{Esegue la scansione di dati da uno \textit{stream}. } 
3748 \fdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)}
3749 \fdesc{Esegue la scansione di dati da un buffer.} 
3750 }
3751
3752 {La funzione ritorna il numero di elementi assegnati in caso di successo e
3753   \val{EOF} per un errore o se si raggiunta la fine del file.}
3754 \end{funcproto}
3755
3756 Le funzioni eseguono una scansione della rispettiva fonte di input cercando
3757 una corrispondenza di quanto letto con il formato dei dati specificato
3758 da \param{format}, ed effettua le relative conversioni memorizzando il
3759 risultato negli argomenti seguenti, il cui numero è variabile e dipende dal
3760 valore di \param{format}. Come per le analoghe funzioni di scrittura esistono
3761 le relative \funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un
3762 puntatore ad una lista di argomenti. Le funzioni ritornano il numero di
3763 elementi assegnati. Questi possono essere in numero inferiore a quelli
3764 specificati, ed anche zero. Quest'ultimo valore significa che non si è trovata
3765 corrispondenza.
3766
3767 Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
3768 puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
3769 primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
3770 caratteristica.
3771
3772 Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
3773 input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
3774 sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
3775 \func{printf}, ma ci sono varie differenze.  Le funzioni di input infatti sono
3776 più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
3777 in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
3778 qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
3779 virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
3780 esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
3781 si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale delle
3782 \acr{glibc}.
3783
3784 Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
3785 eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
3786 conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
3787 sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
3788 interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
3789 \textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
3790
3791 Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
3792 cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
3793 soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
3794 recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
3795 è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
3796 relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
3797 scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
3798 conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
3799 facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
3800   \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
3801   analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
3802   \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o 
3803 \cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
3804   parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
3805   manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
3806
3807
3808
3809 \section{Funzioni avanzate}
3810 \label{sec:file_stream_adv_func}
3811
3812 In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
3813 eseguire operazioni di basso livello nella gestione degli \textit{stream},
3814 come leggerne gli attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione,
3815 gestire in maniera esplicita i lock impliciti presenti ad uso della
3816 programmazione \itindex{thread} \textit{multi-thread}.
3817
3818
3819 \subsection{Le funzioni di controllo}
3820 \label{sec:file_stream_cntrl}
3821
3822 Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
3823 C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
3824 attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
3825 descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere il valore di
3826 quest'ultimo; il suo prototipo è:
3827
3828 \begin{funcproto}{
3829 \fhead{stdio.h}
3830 \fdecl{int fileno(FILE *stream)}
3831 \fdesc{Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream}.} 
3832 }
3833
3834 {La funzione ritorna il numero del file descriptor in caso di successo e $-1$
3835   per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF}
3836   se \param{stream} non è valido.}
3837 \end{funcproto}
3838
3839 In questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl} sul file
3840 descriptor sottostante, ma anche se questo permette di accedere agli attributi
3841 del file descriptor sottostante lo \textit{stream}, non ci dà nessuna
3842 informazione riguardo alle proprietà dello \textit{stream} medesimo.  Le
3843 \acr{glibc} però supportano alcune estensioni derivate da Solaris, che
3844 permettono di ottenere informazioni utili relative allo \textit{stream}.
3845
3846 Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
3847 \textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
3848 informazione non è disponibile, e ci si deve ricordare come è stato aperto il
3849 file. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in una
3850 subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive rispetto
3851 al semplice puntatore allo \textit{stream}. Questo problema può essere risolto
3852 con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
3853 prototipi sono:
3854
3855 \begin{funcproto}{
3856 \fhead{stdio\_ext.h}
3857 \fdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
3858 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la lettura.} 
3859 \fdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
3860 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la scrittura.} 
3861 }
3862
3863 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
3864   consentita, non sono previste condizioni di errore.}  
3865 \end{funcproto}
3866
3867 \noindent che permettono di ottenere questa informazione.
3868
3869 La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
3870 è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
3871 suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
3872 servono a tale scopo, il loro prototipo è:
3873
3874 \begin{funcproto}{
3875 \fhead{stdio\_ext.h}
3876 \fdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
3877 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di lettura.}
3878 \fdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
3879 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di scrittura.}
3880 }
3881
3882 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
3883   consentita, non sono previste condizioni di errore.}
3884 \end{funcproto}
3885
3886 La funzione \func{\_\_freading} restituisce un valore diverso da zero
3887 se \param{stream} è aperto in sola lettura o se l'ultima operazione è stata di
3888 lettura mentre \func{\_\_fwriting} restituisce un valore diverso da zero
3889 se \param{stream} è aperto in sola scrittura o se l'ultima operazione è stata
3890 di scrittura.
3891
3892 Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
3893 operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
3894 ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
3895 la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
3896 quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
3897 rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
3898
3899
3900 \subsection{Il controllo della bufferizzazione}
3901 \label{sec:file_buffering_ctrl}
3902
3903 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
3904 serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
3905 \textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
3906 decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
3907 vengono allocati automaticamente.
3908
3909 Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
3910 operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
3911 funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
3912 cui prototipo è:
3913
3914 \begin{funcproto}{
3915 \fhead{stdio.h}
3916 \fdecl{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size\_t size)}
3917 \fdesc{Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream}.} 
3918 }
3919
3920 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e un altro valore qualunque per
3921   un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà un valore appropriato.}  
3922 \end{funcproto}
3923
3924 La funzione imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream}
3925 nella modalità indicata da \param{mode} con uno dei valori di
3926 tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}, usando \param{buf} come buffer di
3927 lunghezza \param{size} e permette di controllare tutti gli aspetti della
3928 bufferizzazione. L'utente può specificare un buffer da usare al posto di
3929 quello allocato dal sistema passandone alla funzione l'indirizzo
3930 in \param{buf} e la dimensione in \param{size}.
3931
3932 \begin{table}[htb]
3933   \centering
3934   \footnotesize
3935     \begin{tabular}[c]{|l|l|}
3936       \hline
3937       \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
3938       \hline
3939       \hline
3940       \const{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
3941       \const{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
3942       \const{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
3943       \hline
3944     \end{tabular}
3945     \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf} 
3946       per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
3947   \label{tab:file_stream_buf_mode}
3948 \end{table}
3949
3950 Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
3951 stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
3952 \textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
3953 dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
3954 funzione, può anche essere usata una variabile automatica. In
3955 \headfile{stdio.h} è definita la macro \const{BUFSIZ}, che indica le
3956 dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}, queste vengono usate
3957 dalla funzione \func{setbuf}.  Non è detto però che tale dimensione
3958 corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda del
3959 dispositivo).
3960
3961 Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei
3962 rischi, come delle scritture accidentali sul buffer, e non assicura la scelta
3963 delle dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle
3964 funzioni di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e
3965 trasparente all'utente (in quanto la deallocazione avviene
3966 automaticamente). Inoltre siccome alcune implementazioni usano parte del
3967 buffer per mantenere delle informazioni di controllo, non è detto che le
3968 dimensioni dello stesso coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
3969
3970 Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
3971 \val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
3972 usando il buffer allocato automaticamente dal sistema.  Si potrà comunque
3973 modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
3974 opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
3975 specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
3976 vengono sempre ignorati.
3977
3978 Oltre a \func{setvbuf} le \acr{glibc} definiscono altre tre funzioni per la
3979 gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
3980 \funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}, i rispettivi prototipi sono:
3981
3982 \begin{funcproto}{
3983 \fhead{stdio.h}
3984 \fdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)}
3985 \fdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)}
3986 \fdesc{Impostano il buffer per uno \textit{stream}.} 
3987 \fdecl{void setlinebuf(FILE *stream)}
3988 \fdesc{Porta uno \textit{stream} in modalità \textit{line buffered}.}
3989 }
3990
3991 {Le funzioni non ritornano niente e non hanno condizioni di errore.}  
3992 \end{funcproto}
3993
3994
3995 La funzione \func{setbuf} disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è
3996 \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf} come buffer di dimensione
3997 \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}, mentre \func{setbuffer}
3998 disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti
3999 usa \param{buf} come buffer di dimensione \param{size} in modalità
4000 \textit{fully buffered}.  Tutte queste funzioni sono realizzate con opportune
4001 chiamate a \func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le
4002 vecchie librerie BSD, pertanto non è il caso di usarle se non per la
4003 portabilità su vecchi sistemi.
4004
4005 Infine le \acr{glibc} provvedono le funzioni non standard, anche queste
4006 originarie di Solaris, \funcd{\_\_flbf} e \funcd{\_\_fbufsize} che permettono
4007 di leggere le proprietà di bufferizzazione di uno \textit{stream}; i cui
4008 prototipi sono:
4009
4010 \begin{funcproto}{
4011 \fhead{stdio\_ext.h}
4012 \fdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)}
4013 \fdesc{Restituisce le dimensioni del buffer di uno \textit{stream}.}
4014 \fdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)}
4015 \fdesc{Controlla la modalità di bufferizzazione di uno \textit{stream}.}
4016 }
4017
4018 {Le funzioni ritornano rispettivamente la dimensione del buffer o un valore
4019   non nullo se lo \textit{stream} è in modalità \textit{line-buffered}, non
4020   sono previste condizioni di errore.}
4021 \end{funcproto}
4022
4023 Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
4024 scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
4025 \funcd{fflush}, il cui prototipo è:
4026
4027 \begin{funcproto}{
4028 \fhead{stdio.h}
4029 \fdecl{int fflush(FILE *stream)}
4030 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati di uno \textit{stream}.} 
4031 }
4032
4033 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
4034   qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se \param{stream}
4035   non è aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
4036   \func{write}.}
4037 \end{funcproto}
4038
4039 \noindent anche di questa funzione esiste una analoga \func{fflush\_unlocked}
4040 (accessibile definendo \macro{\_BSD\_SOURCE} o \macro{\_SVID\_SOURCE} o
4041 \macro{\_GNU\_SOURCE}) che non effettua il blocco dello \textit{stream}.
4042
4043 % TODO aggiungere prototipo \func{fflush\_unlocked}?
4044
4045 Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
4046 \textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
4047 essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
4048 poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
4049 \textit{line buffered}. Per fare questo le \acr{glibc} supportano una
4050 estensione di Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
4051
4052 \begin{funcproto}{
4053 \fhead{stdio-ext.h}
4054 \fdecl{void \_flushlbf(void)}
4055 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati degli \textit{stream} in
4056   modalità \textit{line buffered}.} 
4057 }
4058
4059 {La funzione non ritorna nulla e non presenta condizioni di errore.}  
4060 \end{funcproto}
4061
4062 Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
4063 funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
4064 kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
4065 usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
4066
4067 Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
4068 pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
4069
4070 \begin{funcproto}{
4071 \fhead{stdio.h}
4072 \fdecl{int fpurge(FILE *stream)}
4073 \fdesc{Cancella i buffer di uno \textit{stream}.} 
4074 }
4075
4076 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore.}  
4077 \end{funcproto}
4078
4079 La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
4080 scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
4081 compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
4082
4083
4084 \subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
4085 \label{sec:file_stream_thread}
4086
4087 \itindbeg{thread}
4088
4089 Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
4090 allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
4091 essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
4092 \textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
4093 pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
4094 \textit{thread}.
4095
4096 Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
4097 ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
4098 funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
4099 devono essere opportunamente protette, in quanto il sistema assicura
4100 l'atomicità solo per le \textit{system call}. Questo viene fatto associando ad
4101 ogni \textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente
4102 acquisito prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
4103
4104 Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
4105 \textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
4106 \textit{stream} atomicamente. Per questo motivo le librerie provvedono anche
4107 le funzioni \funcd{flockfile} e \funcd{funlockfile} che permettono la gestione
4108 esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}. Esse sono disponibili definendo
4109 \macro{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro prototipi sono:
4110
4111 \begin{funcproto}{
4112 \fhead{stdio.h}
4113 \fdecl{void flockfile(FILE *stream)}
4114 \fdesc{Acquisisce il lock su uno \textit{stream}.} 
4115 \fdecl{void funlockfile(FILE *stream)}
4116 \fdesc{Rilascia  il lock su uno \textit{stream}.} 
4117 }
4118 {Le funzioni non ritornano nulla e non sono previste condizioni di errore.}  
4119 \end{funcproto}
4120
4121 La funzione \func{flockfile} esegue l'acquisizione del lock dello
4122 \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se questo risulta non è
4123 disponibile, mentre \func{funlockfile} rilascia un lock che si è
4124 precedentemente acquisito.
4125
4126 Una terza funzione, che serve a provare ad acquisire un lock senza bloccarsi
4127 qualora non sia possibile, è \funcd{ftrylockfile}, il cui prototipo è:
4128
4129 \begin{funcproto}{
4130 \fhead{stdio.h}
4131 \fdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)}
4132 \fdesc{Tenta l'acquisizione del lock di uno \textit{stream}.} 
4133 }
4134
4135 {La funzione ritorna $0$ in caso di acquisizione del lock ed un altro valore
4136   qualunque altrimenti, non sono previste condizioni di errore.}
4137 \end{funcproto}
4138
4139 Con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed eseguire tutte le
4140 operazioni volute, per poi rilasciarlo. Ma, vista la complessità delle
4141 strutture di dati coinvolte, le operazioni di blocco non sono del tutto
4142 indolori, e quando il locking dello \textit{stream} non è necessario (come in
4143 tutti i programmi che non usano i \textit{thread}), tutta la procedura può
4144 comportare dei costi pesanti in termini di prestazioni. 
4145
4146 Per questo motivo abbiamo visto come alle usuali funzioni di I/O non
4147 formattato siano associate delle versioni \code{\_unlocked} (alcune previste
4148 dallo stesso standard POSIX, altre aggiunte come estensioni dalle \acr{glibc})
4149 che possono essere usate quando il locking non serve\footnote{in certi casi
4150   dette funzioni possono essere usate, visto che sono molto più efficienti,
4151   anche in caso di necessità di locking, una volta che questo sia stato
4152   acquisito manualmente.}  con prestazioni molto più elevate, dato che spesso
4153 queste versioni (come accade per \func{getc} e \func{putc}) sono realizzate
4154 come macro.
4155
4156 La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
4157 \code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
4158 lavoro abbastanza noioso. Per questo motivo le \acr{glibc} forniscono al
4159 programmatore pigro un'altra via, anche questa mutuata da estensioni
4160 introdotte in Solaris, da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
4161 locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
4162 il cui prototipo è:
4163
4164 \begin{funcproto}{
4165 \fhead{stdio\_ext.h}
4166 \fdecl{int \_\_fsetlocking(FILE *stream, int type)}
4167 \fdesc{Specifica se abilitare il locking su uno \textit{stream}.}
4168 }
4169
4170 {La funzione ritorna stato di locking interno dello \textit{stream}, non sono
4171   previste condizioni di errore.}  
4172 \end{funcproto}
4173
4174 La funzione imposta o legge lo stato della modalità in cui le operazioni di
4175 I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto all'acquisizione implicita
4176 del locking a seconda del valore specificato con \param{type}, che può
4177 assumere uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fsetlocking_type}.
4178
4179 \begin{table}[htb]
4180   \centering
4181   \footnotesize
4182     \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
4183       \hline
4184       \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
4185       \hline
4186       \hline
4187       \const{FSETLOCKING\_INTERNAL}& Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
4188                                      blocco implicito predefinito.\\
4189       \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}& Al ritorno della funzione sarà l'utente a
4190                                      dover gestire da solo il locking dello
4191                                      \textit{stream}.\\
4192       \const{FSETLOCKING\_QUERY}   & Restituisce lo stato corrente della
4193                                      modalità di blocco dello
4194                                      \textit{stream}.\\
4195       \hline
4196     \end{tabular}
4197     \caption{Valori dell'argomento \param{type} di \func{\_\_fsetlocking} 
4198       per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4199   \label{tab:file_fsetlocking_type}
4200 \end{table}
4201
4202 La funzione, se usata con \const{FSETLOCKING\_QUERY}, non modifica la modalità
4203 di operazione ma restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream}
4204 con uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
4205 \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.
4206
4207 % TODO trattare \func{clearerr\_unlocked} 
4208
4209 \itindend{thread}
4210
4211
4212
4213 %%% Local Variables: 
4214 %%% mode: latex
4215 %%% TeX-master: "gapil"
4216 %%% End: 
4217
4218 % LocalWords:  stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
4219 % LocalWords:  buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
4220 % LocalWords:  nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
4221 % LocalWords:  unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
4222 % LocalWords:  char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
4223 % LocalWords:  dup fifo socket append EXCL ccs IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP inode fd
4224 % LocalWords:  IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
4225 % LocalWords:  sync fcloseall void stdlib of feof ferror clearerr ws VFS table
4226 % LocalWords:  unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
4227 % LocalWords:  lock thread fgetc getc getchar dell'overhead unsigned ap process
4228 % LocalWords:  getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar  struct
4229 % LocalWords:  SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
4230 % LocalWords:  overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
4231 % LocalWords:  realloc value result argument memory getdelim delim printf short
4232 % LocalWords:  fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
4233 % LocalWords:  uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
4234 % LocalWords:  vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
4235 % LocalWords:  vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
4236 % LocalWords:  lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
4237 % LocalWords:  fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
4238 % LocalWords:  IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
4239 % LocalWords:  fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile  files fig flags
4240 % LocalWords:  locking fsetlocking type virtual operation dentry unistd sys AT
4241 % LocalWords:  modification hole functions pathname EEXIST CREAT EINTR attack
4242 % LocalWords:  EISDIR EFBIG EOVERFLOW ELOOP NOFOLLOW ENODEV ENOENT ENOTDIR fork
4243 % LocalWords:  EMFILE ENAMETOOLONG ENFILE ENOMEM ENOSPC EROFS exec access RDWR
4244 % LocalWords:  RDONLY ioctl AND ACCMODE creation Denial Service DoS opendir NFS
4245 % LocalWords:  SOURCE LARGEFILE BITS NOCTTY TRUNC SHLOCK shared EXLOCK race SGI
4246 % LocalWords:  exclusive condition change ASYNC SIGIO CLOEXEC DIRECT NDELAY EIO
4247 % LocalWords:  DSYNC FASYNC IRIX FreeBSD EINVAL client RSYNC creat filedes INCR
4248 % LocalWords:  behind shutdown ESPIPE XTND truncate fallocate count EAGAIN log
4249 % LocalWords:  timerfd Specification pwrite pread define XOPEN EPIPE SIGPIPE at
4250 % LocalWords:  caching cache update bdflush fdatasync fstat oldfd newfd DUPFD
4251 % LocalWords:  openat mkdirat mkdir proc ATFILE dirfd FDCWD utimes lutimes uid
4252 % LocalWords:  utimensat faccessat fchmodat chmod fchownat chown lchown fstatat
4253 % LocalWords:  lstat linkat mknodat mknod readlinkat readlink renameat rename
4254 % LocalWords:  symlinkat symlink unlinkat unlink rmdir mkfifoat mkfifo owner is
4255 % LocalWords:  gid group FOLLOW REMOVEDIR cmd arg flock SETFD GETFD GETFL SETFL
4256 % LocalWords:  GETLK SETLK SETLKW GETOWN PID Signal SIGURG SETOWN GETSIG SETSIG
4257 % LocalWords:  sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease GETLEASE NOTIFY request
4258 % LocalWords:  everything framebuffer ENOTTY argp CDROM lsattr chattr magic TID
4259 % LocalWords:  number FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO FIOSETOWN FIOGETOWN pid
4260 % LocalWords:  FIONREAD epoll FIOQSIZE side effects SAFE BYCALLER QUERY EACCES
4261 % LocalWords:  EBUSY OpenBSD syncfs futimes timespec only init ESRCH kill NTPL
4262 % LocalWords:  ENXIO  NONBLOCK WRONLY EPERM NOATIME ETXTBSY EWOULDBLOCK PGRP SZ
4263 % LocalWords:  EFAULT capabilities GETPIPE SETPIPE RESOURCE
4264
4265 %%% Local Variables: 
4266 %%% mode: latex
4267 %%% TeX-master: "gapil"
4268 %%% End: