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12 \chapter{La gestione dell'I/O su file}
13 \label{cha:file_IO_interface}
15 Esamineremo in questo capitolo le due interfacce di programmazione che
16 consentono di gestire i dati mantenuti nei file. Cominceremo con quella nativa
17 del sistema, detta dei \textit{file descriptor}, che viene fornita
18 direttamente dalle \textit{system call} e che non prevede funzionalità evolute
19 come la bufferizzazione o funzioni di lettura o scrittura
20 formattata. Esamineremo poi anche l'interfaccia definita dallo standard ANSI
21 C, che viene chiamata dei \textit{file stream} o anche più brevemente degli
22 \textit{stream}. Per entrambe dopo una introduzione alle caratteristiche
23 generali tratteremo le funzioni base per la gestione dell'I/O, lasciando per
24 ultime le caratteristiche più avanzate.
27 \section{L'interfaccia dei \textit{file descriptor}}
28 \label{sec:file_unix_interface}
31 Come visto in sez.~\ref{sec:file_vfs_work} il kernel mette a disposizione
32 tramite il \textit{Virtual File System} una serie di \textit{system call} che
33 consentono di operare sui file in maniera generale. Abbiamo trattato quelle
34 relative alla gestione delle proprietà dei file nel precedente capitolo,
35 vedremo quelle che si applicano al contenuto dei file in questa sezione,
36 iniziando con una breve introduzione sull'architettura dei \textit{file
37 descriptor} per poi trattare le funzioni di base e le modalità con cui
38 consentono di gestire i dati memorizzati sui file.
41 \subsection{I \textit{file descriptor}}
44 \itindbeg{file~descriptor}
46 L'accesso al contenuto dei file viene effettuato, sia pure con differenze
47 nella realizzazione pratica, in maniera sostanzialmente identica in tutte le
48 implementazioni di un sistema unix-like, ricorrendo a quella che viene
49 chiamata l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.
51 Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
52 comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso. Questo si
53 fa aprendo il file con la funzione \func{open} (vedi
54 sez.~\ref{sec:file_open_close}) che provvederà a localizzare l'\textit{inode}
55 del file e inizializzare i puntatori che rendono disponibili le funzioni che
56 il VFS mette a disposizione (quelle di
57 tab.~\ref{tab:file_file_operations}). Una volta terminate le operazioni, il
58 file dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il canale di comunicazione
59 impedendo ogni ulteriore operazione.
61 All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un numero
62 intero non negativo, che viene chiamato appunto \textit{file descriptor}.
63 Quando un file viene aperto la funzione \func{open} restituisce questo numero,
64 tutte le ulteriori operazioni dovranno essere compiute specificando questo
65 stesso numero come argomento alle varie funzioni dell'interfaccia.
67 \itindbeg{process~table}
70 Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come il
71 kernel gestisce l'interazione fra processi e file. Abbiamo già accennato in
72 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy} come il kernel mantenga un elenco di tutti
73 processi nella cosiddetta \textit{process table}. Lo stesso, come accennato in
74 sez.~\ref{sec:file_vfs_work}, vale anche per tutti i file aperti, il cui
75 elenco viene mantenuto nella cosiddetta \textit{file table}.
77 La \textit{process table} è una tabella che contiene una voce per ciascun
78 processo attivo nel sistema. Ciascuna voce è costituita dal puntatore a una
79 struttura di tipo \kstruct{task\_struct} nella quale sono raccolte tutte le
80 informazioni relative al processo, fra queste informazioni c'è anche il
81 puntatore ad una ulteriore struttura di tipo
82 \kstruct{files\_struct},\footnote{la definizione corrente di questa struttura
83 si trova nel file \texttt{include/linux/fdtable.h} dei sorgenti del kernel,
84 quella mostrata in fig.~\ref{fig:file_proc_file} è una versione pesantemente
85 semplificata.} che contiene le informazioni relative ai file che il processo
88 La \textit{file table} è una tabella che contiene una voce per ciascun file
89 che è stato aperto nel sistema. Come accennato in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}
90 per ogni file aperto viene allocata una struttura \kstruct{file} e la
91 \textit{file table} è costituita da un elenco di puntatori a ciascuna di
92 queste strutture, che, come illustrato in fig.~\ref{fig:kstruct_file},
93 contengono le informazioni necessarie per la gestione dei file, ed in
96 \item i flag di stato del file nel campo \var{f\_flags}.
97 \item la posizione corrente nel file, il cosiddetto \textit{offset}, nel campo
99 \item un puntatore alla struttura \kstruct{inode} che identifica
100 l'\textit{inode} del file.\footnote{nel kernel 2.4.x si è in realtà passati
101 ad un puntatore ad una struttura \kstruct{dentry} che punta a sua volta
102 all'\textit{inode} passando per la nuova struttura del VFS.}
103 \item un puntatore \var{f\_op} alla tabella delle funzioni che si possono
104 usare sul file.\footnote{quelle della struttura \kstruct{file\_operation},
105 descritte sommariamente in tab.~\ref{tab:file_file_operations}.}
110 \includegraphics[width=12cm]{img/procfile}
111 \caption{Schema della architettura dell'accesso ai file attraverso
112 l'interfaccia dei file descriptor.}
113 \label{fig:file_proc_file}
116 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema semplificato in cui
117 è illustrata questa architettura, ed in cui si sono evidenziate le
118 interrelazioni fra la \textit{file table}, la \textit{process table} e le
119 varie strutture di dati che il kernel mantiene per ciascun file e ciascun
122 \itindend{process~table}
124 Come si può notare alla fine il collegamento che consente di porre in
125 relazione i file ed i processi è effettuato attraverso i dati mantenuti nella
126 struttura \kstruct{files\_struct}, essa infatti contiene alcune informazioni
129 \item i flag relativi ai file aperti dal processo.
130 \item il numero di file aperti dal processo.
131 \item la \itindex{file~descriptor~table} \textit{file descriptor table}, una
132 tabella con i puntatori, per ciascun file aperto, alla relativa voce nella
136 In questa infrastruttura un file descriptor non è altro che l'intero positivo
137 che indicizza quest'ultima tabella, e che consente di recuperare il puntatore
138 alla struttura \kstruct{file} corrispondente al file aperto dal processo a cui
139 era stato assegnato questo indice. Una volta ottenuta grazie al file
140 descriptor la struttura \kstruct{file} corrispondente al file voluto nella
141 \textit{file table}, il kernel potrà usare le funzioni messe disposizione dal
142 VFS per eseguire sul file tutte le operazioni necessarie.
144 Il meccanismo dell'apertura dei file prevede che venga sempre fornito il primo
145 file descriptor libero nella tabella, e per questo motivo essi vengono
146 assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file, posto che
147 non ne sia stato chiuso nessuno in precedenza.
149 \itindbeg{standard~input}
150 \itindbeg{standard~output}
151 \itindbeg{standard~error}
153 In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
154 processo si aspetta di avere sempre tre file aperti che, per quanto appena
155 detto, avranno come \textit{file descriptor} i valori 0, 1 e 2. Il primo file
156 è sempre associato al cosiddetto \textit{standard input}, è cioè il file da
157 cui un processo si aspetta di dover leggere i dati in ingresso. Il secondo
158 file è il cosiddetto \textit{standard output}, cioè quello su cui ci si
159 aspetta di dover scrivere i dati in uscita. Il terzo è lo \textit{standard
160 error}, su cui vengono scritti i dati relativi agli errori.
162 \itindend{file~descriptor}
165 Benché questa sia alla fine soltanto una convenzione, essa è seguita dalla
166 totalità delle applicazioni, e non aderirvi potrebbe portare a problemi di
167 interoperabilità. Nel caso della shell tutti questi file sono associati al
168 terminale di controllo, e corrispondono quindi alla lettura della tastiera per
169 l'ingresso e alla scrittura sul terminale per l'uscita. Lo standard POSIX.1
170 provvede, al posto dei valori numerici, tre costanti simboliche, definite in
171 tab.~\ref{tab:file_std_files}.
176 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
178 \textbf{File} & \textbf{Significato} \\
181 \constd{STDIN\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard input}.\\
182 \constd{STDOUT\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard output}.\\
183 \constd{STDERR\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard error}.\\
186 \caption{Costanti definite in \headfile{unistd.h} per i file standard.}
187 \label{tab:file_std_files}
190 \itindend{standard~input}
191 \itindend{standard~output}
192 \itindend{standard~error}
194 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è rappresentata una situazione diversa
195 rispetto a quella usuale della shell, in cui tutti e tre questi file fanno
196 riferimento al terminale su cui si opera. Nell'esempio invece viene illustrata
197 la situazione di un programma in cui lo \textit{standard input} è associato ad
198 un file mentre lo \textit{standard output} e lo \textit{standard error} sono
199 associati ad un altro file. Si noti poi come per questi ultimi le strutture
200 \kstruct{file} nella \textit{file table}, pur essendo distinte, fanno
201 riferimento allo stesso \textit{inode}, dato che il file che è stato aperto lo
202 stesso. Questo è quello che avviene normalmente quando si apre più volte lo
205 Si ritrova quindi anche con le voci della \textit{file table} una situazione
206 analoga di quella delle voci di una directory, con la possibilità di avere più
207 voci che fanno riferimento allo stesso \textit{inode}. L'analogia è in realtà
208 molto stretta perché quando si cancella un file, il kernel verifica anche che
209 non resti nessun riferimento in una qualunque voce della \textit{file table}
210 prima di liberare le risorse ad esso associate e disallocare il relativo
213 Nelle vecchie versioni di Unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
214 numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
215 dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
216 descriptor dentro \kstruct{files\_struct}. Questo limite intrinseco nei kernel
217 più recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una
218 lista, ma restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi
219 sez.~\ref{sec:sys_limits}).
221 \itindend{file~table}
224 \subsection{Apertura, creazione e chiusura di un file}
225 \label{sec:file_open_close}
227 La funzione di sistema \funcd{open} è la principale funzione dell'interfaccia
228 di gestione dei file, quella che dato un \textit{pathname} consente di
229 ottenere un file descriptor ``\textsl{aprendo}'' il file
230 corrispondente,\footnote{è \func{open} che alloca \kstruct{file}, la inserisce
231 nella \textit{file table} e crea il riferimento nella
232 \kstruct{files\_struct} del processo.} il suo prototipo è:
238 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
239 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
241 \fdesc{Apre un file.}
244 {La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e $-1$ per un
245 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
247 \item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste e si è specificato
248 \const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
249 \item[\errcode{EINTR}] la funzione era bloccata ed è stata interrotta da un
250 segnale (vedi sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}).
251 \item[\errcode{EINVAL}] si è usato \const{O\_CREAT} indicando un pathname
252 con caratteri non supportati dal filesystem sottostante o si è richiesto
253 \const{O\_TMPFILE} senza indicare \const{O\_WRONLY} o \const{O\_RDWR} o si
254 è usato \const{O\_DIRECT} per un filesystem che non lo supporta.
255 \item[\errcode{EISDIR}] \param{pathname} indica una directory e o si è
256 tentato un accesso che prevede la scrittura o si è usato
257 \const{O\_TMPFILE} con accesso che prevede la scrittura ma il kernel non
258 supporta la funzionalità.
259 \item[\errcode{EFBIG}] il file è troppo grande per essere aperto, in genere
260 dovuto al fatto che si è compilata una applicazione a 32 bit senza
261 abilitare il supporto per le dimensioni a 64 bit; questo è il valore
262 restituito fino al kernel 2.6.23, coi successivi viene restituito
263 \errcode{EOVERFLOW} come richiesto da POSIX.1.
264 \item[\errcode{ELOOP}] si sono incontrati troppi collegamenti simbolici nel
265 risolvere \param{pathname} o si è indicato \const{O\_NOFOLLOW} e
266 \param{pathname} è un collegamento simbolico (e non si è usato
268 \item[\errcode{ENODEV}] \param{pathname} si riferisce a un file di
269 dispositivo che non esiste.
270 \item[\errcode{ENOENT}] \param{pathname} non esiste e non si è richiesto
271 \const{O\_CREAT}, o non esiste un suo componente, o si riferisce ad una
272 directory inesistente, si è usato \const{O\_TMPFILE} con accesso che
273 prevede la scrittura ma il kernel non supporta la funzionalità.
274 \item[\errcode{ENOTDIR}] si è specificato \const{O\_DIRECTORY} e
275 \param{pathname} non è una directory.
276 \item[\errcode{ENXIO}] si sono impostati \const{O\_NONBLOCK} o
277 \const{O\_WRONLY} ed il file è una \textit{fifo} che non viene letta da
278 nessun processo o \param{pathname} è un file di dispositivo ma il
279 dispositivo è assente.
280 \item[\errcode{EPERM}] si è specificato \const{O\_NOATIME} e non si è né
281 amministratori né proprietari del file.
282 \item[\errcode{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine
283 di un programma in esecuzione.
284 \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] la funzione si sarebbe bloccata ma si è
285 richiesto \const{O\_NONBLOCK}.
287 ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EDQUOT}, \errval{EFAULT}, \errval{EMFILE},
288 \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENFILE}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC},
289 \errval{EROFS}, nel loro significato generico.}
292 La funzione apre il file indicato da \param{pathname} nella modalità indicata
293 da \param{flags}. Essa può essere invocata in due modi diversi, specificando
294 opzionalmente un terzo argomento \param{mode}. Qualora il file non esista e
295 venga creato, questo argomento consente di indicare quali permessi dovranno
296 essergli assegnati.\footnote{questo è possibile solo se si è usato in
297 \param{flags} uno fra \const{O\_CREATE} e \const{O\_TMPFILE}, in tutti gli
298 altri casi sarà ignorato.} I valori possibili sono gli stessi già visti in
299 sez.~\ref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
300 delle costanti descritte in tab.~\ref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono
301 comunque filtrati dal valore della \textit{umask} (vedi
302 sez.~\ref{sec:file_perm_management}) del processo.
304 La funzione restituisce sempre il primo file descriptor libero, una
305 caratteristica che permette di prevedere qual è il valore del file descriptor
306 che si otterrà al ritorno di \func{open}, e che viene spesso usata dalle
307 applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard visti in
308 tab.~\ref{tab:file_std_files}. Se ad esempio si chiude lo \textit{standard
309 input} e si apre subito dopo un nuovo file questo diventerà il nuovo
310 \textit{standard input} dato che avrà il file descriptor 0.
312 Al momento dell'apertura il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun
313 altro processo (torneremo sul significato della condivisione dei file
314 descriptor, che in genere si ottiene dopo una \func{fork}, in
315 sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è impostato, come accennato in
316 sez.~\ref{sec:proc_exec}, per restare aperto attraverso una
317 \func{exec}. Inoltre la posizione sul file, il cosiddetto \textit{offset}, è
318 impostata all'inizio del file. Una volta aperto un file si potrà operare su di
319 esso direttamente tramite il file descriptor, e quanto avviene al
320 \textit{pathname} con cui lo si è aperto sarà del tutto ininfluente.
322 \itindbeg{file~status~flags}
324 Il comportamento della funzione, e le diverse modalità con cui può essere
325 aperto il file, vengono controllati dall'argomento \param{flags} il cui valore
326 deve essere indicato come maschera binaria in cui ciascun bit ha un
327 significato specifico. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire i
328 cosiddetti \textit{file status flags} (i \textsl{flag di stato} del file), che
329 vengono mantenuti nel campo \var{f\_flags} della struttura \kstruct{file} che
330 abbiamo riportato anche in fig.~\ref{fig:file_proc_file}).
332 Ciascun flag viene identificato da una apposita costante, ed il valore
333 di \param{flags} deve essere specificato come OR aritmetico di queste
334 costanti. Inoltre per evitare problemi di compatibilità con funzionalità che
335 non sono previste o non ancora supportate in versioni meno recenti del kernel,
336 la \func{open} di Linux ignora i flag che non riconosce, pertanto
337 l'indicazione di un flag inesistente non provoca una condizione di errore.
339 I vari bit che si possono usare come componenti di \param{flags} sono divisi
340 in tre gruppi principali. Il primo gruppo è quello dei cosiddetti flag delle
341 \textsl{modalità di accesso} (o \textit{access mode flags}), che specificano
342 che tipo di accesso si effettuerà sul file, fra lettura, scrittura e
343 lettura/scrittura. Questa modalità deve essere indicata usando una delle
344 costanti di tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}.
349 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
351 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
354 \constd{O\_RDONLY} & Apre il file in sola lettura.\\
355 \constd{O\_WRONLY} & Apre il file in sola scrittura.\\
356 \constd{O\_RDWR} & Apre il file sia in lettura che in scrittura.\\
359 \caption{Le tre costanti che identificano le modalità di accesso
360 nell'apertura di un file.}
361 \label{tab:open_access_mode_flag}
364 A differenza di tutti gli altri flag che vedremo in seguito, in questo caso
365 non si ha a che fare con singoli bit separati dell'argomento \param{flags}, ma
366 con un numero composto da due bit. Questo significa ad esempio che la
367 combinazione \code{\const{O\_RDONLY}|\const{O\_WRONLY}} non è affatto
368 equivalente a \const{O\_RDWR}, e non deve essere usata.\footnote{in realtà
369 su Linux, dove i valori per le tre costanti di
370 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} sono rispettivamente $0$, $1$ e $2$, il
371 valore $3$ viene usato con un significato speciale, ed assolutamente fuori
372 standard, disponibile solo per i file di dispositivo e solo per alcuni
373 driver, in cui si richiede la verifica della capacità di accesso in lettura
374 e scrittura ma viene restituito un file descriptor che non può essere letto
375 o scritto, ma solo usato con una \func{ioctl} (vedi
376 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).}
378 La modalità di accesso deve sempre essere specificata quando si apre un file,
379 il valore indicato in \param{flags} viene salvato nei \textit{file status
380 flags}, e può essere riletto con \func{fcntl} (vedi
381 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), il relativo valore può essere poi ottenuto
382 un AND aritmetico della maschera binaria \constd{O\_ACCMODE}, ma non può essere
383 modificato. Nella \acr{glibc} sono definite inoltre \constd{O\_READ} come
384 sinonimo di \const{O\_RDONLY} e \constd{O\_WRITE} come sinonimo di
385 \const{O\_WRONLY}.\footnote{si tratta di definizioni completamente fuori
386 standard, attinenti, insieme a \constd{O\_EXEC} che permetterebbe l'apertura
387 di un file per l'esecuzione, ad un non meglio precisato ``\textit{GNU
388 system}''; pur essendo equivalenti alle definizioni classiche non è
389 comunque il caso di utilizzarle.}
391 \itindend{file~status~flags}
393 Il secondo gruppo di flag è quello delle \textsl{modalità di
394 apertura},\footnote{la pagina di manuale di \func{open} parla di
395 \textit{file creation flags}, ma alcuni di questi flag non hanno nulla a che
396 fare con la creazione dei file, mentre il manuale dalla \acr{glibc} parla di
397 più correttamente di \textit{open-time flags}, dato che si tratta di flag il
398 cui significato ha senso solo al momento dell'apertura del file.} che
399 permettono di specificare alcune delle caratteristiche del comportamento di
400 \func{open} nel momento in viene eseguita per aprire un file. Questi flag
401 hanno effetto solo nella chiamata della funzione, non sono memorizzati fra i
402 \textit{file status flags} e non possono essere riletti da \func{fcntl} (vedi
403 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
408 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
410 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
413 \constd{O\_CREAT} & Se il file non esiste verrà creato, con le regole
414 di titolarità del file viste in
415 sez.~\ref{sec:file_ownership_management}. Se si
416 imposta questo flag l'argomento \param{mode} deve
417 essere sempre specificato.\\
418 \constd{O\_DIRECTORY}& Se \param{pathname} non è una directory la
419 chiamata fallisce. Questo flag, introdotto con il
420 kernel 2.1.126, è specifico di Linux e
421 serve ad evitare dei possibili
422 \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
423 \textit{DoS}\footnotemark quando \func{opendir}
424 viene chiamata su una \textit{fifo} o su un
425 dispositivo associato ad una unità a nastri. Non
426 viene usato al di fuori dell'implementazione di
427 \func{opendir}, ed è utilizzabile soltanto se si è
428 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
429 \constd{O\_EXCL} & Deve essere usato in congiunzione con
430 \const{O\_CREAT} ed in tal caso impone che il file
431 indicato da \param{pathname} non sia già esistente
432 (altrimenti causa il fallimento della chiamata con
433 un errore di \errcode{EEXIST}).\\
434 \constd{O\_LARGEFILE}& Viene usato sui sistemi a 32 bit per richiedere
435 l'apertura di file molto grandi, la cui
436 dimensione non è rappresentabile con la versione a
437 32 bit del tipo \type{off\_t}, utilizzando
438 l'interfaccia alternativa abilitata con la
439 macro \macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE}. Come
440 illustrato in sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} è
441 sempre preferibile usare la conversione automatica
442 delle funzioni che si attiva assegnando a $64$ la
443 macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, e non usare mai
445 \constd{O\_NOCTTY} & Se \param{pathname} si riferisce ad un dispositivo
446 di terminale, questo non diventerà il terminale di
447 controllo, anche se il processo non ne ha ancora
448 uno (si veda sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}).\\
449 \constd{O\_NOFOLLOW}& Se \param{pathname} è un collegamento simbolico
450 la chiamata fallisce. Questa è un'estensione BSD
451 aggiunta in Linux a partire dal kernel
452 2.1.126, ed utilizzabile soltanto se si è definita
453 la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
454 \const{O\_TMPFILE} & Consente di creare un file temporaneo anonimo, non
455 visibile con un pathname sul filesystem, ma
456 leggibile e scrivibile all'interno del processo.
457 Introdotto con il kernel 3.11, è specifico di
459 \constd{O\_TRUNC} & Se usato su un file di dati aperto in scrittura,
460 ne tronca la lunghezza a zero; con un terminale o
461 una \textit{fifo} viene ignorato, negli altri casi
462 il comportamento non è specificato.\\
465 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di apertura} di
467 \label{tab:open_time_flag}
470 \footnotetext{acronimo di \itindex{Denial~of~Service~(DoS)} \textit{Denial of
471 Service}, si chiamano così attacchi miranti ad impedire un servizio
472 causando una qualche forma di carico eccessivo per il sistema, che resta
473 bloccato nelle risposte all'attacco.}
475 Si è riportato in tab.~\ref{tab:open_time_flag} l'elenco dei flag delle
476 \textsl{modalità di apertura}.\footnote{la \acr{glibc} definisce anche i due
477 flag \constd{O\_SHLOCK}, che aprirebbe il file con uno \textit{shared lock}
478 e \constd{O\_EXLOCK} che lo aprirebbe con un \textit{exclusive lock} (vedi
479 sez.~\ref{sec:file_locking}), si tratta di opzioni specifiche di BSD, che non
480 esistono con Linux.} Uno di questi, \const{O\_EXCL}, ha senso solo se usato
481 in combinazione a \const{O\_CREAT} quando si vuole creare un nuovo file per
482 assicurarsi che questo non esista di già, e lo si usa spesso per creare i
483 cosiddetti ``\textsl{file di lock}'' (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
485 Si tenga presente che questa opzione è supportata su NFS solo a partire da
486 NFSv3 e con il kernel 2.6, nelle versioni precedenti la funzionalità viene
487 emulata controllando prima l'esistenza del file per cui usarla per creare un
488 file di lock potrebbe dar luogo a una \textit{race condition}, in tal caso
489 infatti un file potrebbe venir creato fra il controllo la successiva apertura
490 con \const{O\_CREAT}; la cosa si può risolvere comunque creando un file con un
491 nome univoco ed usando la funzione \func{link} per creare il file di lock,
492 (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
494 Se si usa \const{O\_EXCL} senza \const{O\_CREAT} il comportamento è
495 indefinito, escluso il caso in cui viene usato con \const{O\_TMPFILE} su cui
496 torneremo più avanti; un'altra eccezione è quello in cui lo si usa da solo su
497 un file di dispositivo, in quel caso se questo è in uso (ad esempio se è
498 relativo ad un filesystem che si è montato) si avrà un errore di
499 \errval{EBUSY}, e pertanto può essere usato in questa modalità per rilevare lo
500 stato del dispositivo.
502 Nella creazione di un file con \const{O\_CREAT} occorre sempre specificare
503 l'argomento di \param{mode}, che altrimenti è ignorato. Si tenga presente che
504 indipendentemente dai permessi che si possono assegnare, che in seguito
505 potrebbero non consentire lettura o scrittura, quando il file viene aperto
506 l'accesso viene garantito secondo quanto richiesto con i flag di
507 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}. Quando viene creato un nuovo file
508 \const{O\_CREAT} con tutti e tre i tempi del file di
509 tab.~\ref{tab:file_file_times} vengono impostati al tempo corrente. Se invece
510 si tronca il file con \const{O\_TRUNC} verranno impostati soltanto il
511 \textit{modification time} e lo \textit{status change time}.
513 Il flag \constd{O\_TMPFILE}, introdotto con il kernel
514 3.11,\footnote{inizialmente solo su alcuni filesystem (i vari \acr{extN},
515 \acr{Minix}, \acr{UDF}, \acr{shmem}) poi progressivamente esteso ad altri
516 (\acr{XFS} con il 3.15, \acr{Btrfs} e \acr{F2FS} con il 3.16, \acr{ubifs}
517 con il 4.9).} consente di aprire un file temporaneo senza che questo venga
518 associato ad un nome e compaia nel filesystem. In questo caso la funzione
519 restituirà un file descriptor da poter utilizzare per leggere e scrivere dati,
520 ma il contenuto dell'argomento \param{path} verrà usato solamente per
521 determinare, in base alla directory su cui si verrebbe a trovare il
522 \textit{pathname} indicato, il filesystem all'interno del quale deve essere
523 allocato l'\textit{inode} e lo spazio disco usato dal file
524 descriptor. L'\textit{inode} resterà anonimo e l'unico riferimento esistente
525 sarà quello contenuto nella \textit{file table} del processo che ha chiamato
528 Lo scopo principale del flag è quello fornire una modalità atomica, semplice e
529 sicura per applicare la tecnica della creazione di un file temporaneo seguita
530 dalla sua immediata cancellazione con \func{unlink} per non lasciare rimasugli
531 sul filesystem, di cui è parlato in sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}.
532 Inoltre, dato che il file non compare nel filesystem, si evitano alla radice
533 tutti gli eventuali problemi di \textit{race condition} o \textit{symlink
534 attack} e non ci si deve neanche preoccupare di ottenere un opportuno nome
535 univoco con l'uso delle funzioni di sez.~\ref{sec:file_temp_file}.
537 Una volta aperto il file vi si potrà leggere o scrivere a seconda che siano
538 utilizzati \const{O\_RDWR} o \const{O\_WRONLY}, mentre l'uso di
539 \func{O\_RDONLY} non è consentito, non avendo molto senso ottenere un file
540 descriptor su un file che nasce vuoto per cui non si potrà comunque leggere
541 nulla. L'unico altro flag che può essere utilizzato insieme a
542 \const{O\_TMPFILE} è \const{O\_EXCL}, che in questo caso assume però un
543 significato diverso da quello ordinario, dato che in questo caso il file
544 associato al file descriptor non esiste comunque.
546 L'uso di \const{O\_EXCL} attiene infatti all'altro possibile impiego di
547 \const{O\_TMPFILE} oltre a quello citato della creazione sicura di un file
548 temporaneo come sostituto sicuro di \func{tmpfile}: la possibilità di creare
549 un contenuto iniziale per un file ed impostarne permessi, proprietario e
550 attributi estesi con \func{fchmod}, \func{fchown} e \func{fsetxattr}, senza
551 possibilità di \textit{race condition} ed interferenze esterne, per poi far
552 apparire il tutto sul filesystem in un secondo tempo utilizzando \func{linkat}
553 sul file descriptor (torneremo su questo in sez.~\ref{sec:file_openat}) per
554 dargli un nome. Questa operazione però non sarà possibile se si è usato
555 \const{O\_EXCL}, che in questo caso viene ad assumere il significato di
556 escludere la possibilità di far esistere il file anche in un secondo tempo.
558 % NOTE: per O_TMPFILE vedi: http://kernelnewbies.org/Linux_3.11
559 % https://lwn.net/Articles/558598/ http://lwn.net/Articles/619146/
565 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
567 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
570 \constd{O\_APPEND} & Il file viene aperto in \textit{append mode}. La
571 posizione sul file (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek})
572 viene sempre mantenuta sulla sua coda, per cui
573 quanto si scrive viene sempre aggiunto al contenuto
574 precedente. Con NFS questa funzionalità non è
575 supportata e viene emulata, per questo possono
576 verificarsi \textit{race condition} con una
577 sovrapposizione dei dati se più di un processo
578 scrive allo stesso tempo.\\
579 \constd{O\_ASYNC} & Apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
580 sez.~\ref{sec:signal_driven_io}). Quando è
581 impostato viene generato il segnale \signal{SIGIO}
582 tutte le volte che il file è pronto per le
583 operazioni di lettura o scrittura. Questo flag si
584 può usare solo terminali, pseudo-terminali e socket
585 e, a partire dal kernel 2.6, anche sulle
586 \textit{fifo}. Per un bug dell'implementazione non
587 è opportuno usarlo in fase di apertura del file,
588 deve invece essere attivato successivamente con
590 \constd{O\_CLOEXEC}& Attiva la modalità di \textit{close-on-exec} (vedi
591 sez.~\ref{sec:proc_exec}) sul file. Il flag è
592 previsto dallo standard POSIX.1-2008, ed è stato
593 introdotto con il kernel 2.6.23 per evitare una
594 \textit{race condition} che si potrebbe verificare
595 con i \textit{thread} fra l'apertura del file e
596 l'impostazione della suddetta modalità con
598 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
599 \const{O\_DIRECT} & Esegue l'I/O direttamente dalla memoria in
600 \textit{user space} in maniera sincrona, in modo da
601 scavalcare i meccanismi di bufferizzazione del
602 kernel. Introdotto con il kernel 2.4.10 ed
603 utilizzabile soltanto se si è definita la
604 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
605 \constd{O\_NOATIME}& Blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei
606 file (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per
607 molti filesystem questa funzionalità non è
608 disponibile per il singolo file ma come opzione
609 generale da specificare in fase di
610 montaggio. Introdotto con il kernel 2.6.8 ed
611 utilizzabile soltanto se si è definita la
612 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
613 \constd{O\_NONBLOCK}& Apre il file in \textsl{modalità non bloccante} per
614 le operazioni di I/O (vedi
615 sez.~\ref{sec:file_noblocking}). Questo significa
616 il fallimento delle successive operazioni di
617 lettura o scrittura qualora il file non sia pronto
618 per la loro esecuzione immediata, invece del
619 blocco delle stesse in attesa di una successiva
620 possibilità di esecuzione come avviene
621 normalmente. Questa modalità ha senso solo per le
622 \textit{fifo}, vedi sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}),
623 o quando si vuole aprire un file di dispositivo
624 per eseguire una \func{ioctl} (vedi
625 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
626 \constd{O\_NDELAY} & In Linux è un sinonimo di \const{O\_NONBLOCK}, ma
627 origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
628 una \func{read} con un valore nullo e non con un
629 errore, questo introduce un'ambiguità, dato che
630 come vedremo in sez.~\ref{sec:file_read} il ritorno
631 di un valore nullo da parte di \func{read} ha
632 il significato di una \textit{end-of-file}.\\
633 \const{O\_PATH} & Ottiene un file descriptor io cui uso è limitato
634 all'indicare una posizione sul filesystem o
635 eseguire operazioni che operano solo a livello del
636 file descriptor (e non di accesso al contenuto del
637 file). Introdotto con il kernel 2.6.39, è specifico
639 \constd{O\_SYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
640 scrittura si bloccherà fino alla conferma
641 dell'arrivo di tutti i dati e di tutti i metadati
642 sull'hardware sottostante (in questo significato
643 solo dal kernel 2.6.33).\\
644 \constd{O\_DSYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
645 scrittura di dati si bloccherà fino alla conferma
646 dell'arrivo degli stessi e della parte di metadati
647 ad essi relativa sull'hardware sottostante (in
648 questo significato solo dal kernel 2.6.33).\\
651 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di operazione} di
653 \label{tab:open_operation_flag}
656 Il terzo gruppo è quello dei flag delle \textsl{modalità di operazione},
657 riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, che permettono di specificare
658 varie caratteristiche del comportamento delle operazioni di I/O che verranno
659 eseguite sul file o le modalità in cui lo si potrà utilizzare. Tutti questi,
660 tranne \const{O\_CLOEXEC}, che viene mantenuto per ogni singolo file
661 descriptor, vengono salvati nel campo \var{f\_flags} della struttura
662 \kstruct{file} insieme al valore della \textsl{modalità di accesso}, andando
663 far parte dei \textit{file status flags}. Il loro valore viene impostato alla
664 chiamata di \func{open}, ma possono venire riletti in un secondo tempo con
665 \func{fcntl}, inoltre alcuni di essi possono anche essere modificati tramite
666 questa funzione, con conseguente effetto sulle caratteristiche operative che
667 controllano (torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
669 Il flag \const{O\_ASYNC} (che, per compatibilità con BSD, si può indicare
670 anche con la costante \constd{FASYNC}) è definito come possibile valore per
671 \func{open}, ma per un bug dell'implementazione,\footnote{segnalato come
672 ancora presente nella pagina di manuale, almeno fino al novembre 2018.} non
673 solo non attiva il comportamento citato, ma se usato richiede di essere
674 esplicitamente disattivato prima di essere attivato in maniera effettiva con
675 l'uso di \func{fcntl}. Per questo motivo, non essendovi nessuna necessità
676 specifica di definirlo in fase di apertura del file, è sempre opportuno
677 attivarlo in un secondo tempo con \func{fcntl} (vedi
678 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
680 Il flag \constd{O\_DIRECT} non è previsto da nessuno standard, anche se è
681 presente in alcuni kernel unix-like.\footnote{il flag è stato introdotto dalla
682 SGI in IRIX, ma è presente senza limiti di allineamento dei buffer anche in
683 FreeBSD.} Per i kernel della serie 2.4 si deve garantire che i buffer in
684 \textit{user space} da cui si effettua il trasferimento diretto dei dati siano
685 allineati alle dimensioni dei blocchi del filesystem. Con il kernel 2.6 in
686 genere basta che siano allineati a multipli di 512 byte, ma le restrizioni
687 possono variare a seconda del filesystem, ed inoltre su alcuni filesystem
688 questo flag può non essere supportato, nel qual caso si avrà un errore di
691 Lo scopo di \const{O\_DIRECT} è consentire un completo controllo sulla
692 bufferizzazione dei propri dati per quelle applicazioni (in genere database)
693 che hanno esigenze specifiche che non vengono soddisfatte nella maniera più
694 efficiente dalla politica generica utilizzata dal kernel. In genere l'uso di
695 questo flag peggiora le prestazioni tranne quando le applicazioni sono in
696 grado di ottimizzare la propria bufferizzazione in maniera adeguata. Se lo si
697 usa si deve avere cura di non mescolare questo tipo di accesso con quello
698 ordinario, in quante le esigenze di mantenere coerenti i dati porterebbero ad
699 un peggioramento delle prestazioni. Lo stesso dicasi per l'interazione con
700 eventuale mappatura in memoria del file (vedi sez.~\ref{sec:file_memory_map}).
702 Si tenga presente infine che anche se l'uso di \const{O\_DIRECT} comporta una
703 scrittura sincrona dei dati dei buffer in \textit{user space}, questo non è
704 completamente equivalente all'uso di \const{O\_SYNC} che garantisce anche
705 sulla scrittura sincrona dei metadati associati alla scrittura dei dati del
706 file.\footnote{la situazione si complica ulteriormente per NFS, in cui l'uso
707 del flag disabilita la bufferizzazione solo dal lato del client, e può
708 causare problemi di prestazioni.} Per questo in genere se si usa
709 \const{O\_DIRECT} è opportuno richiedere anche \const{O\_SYNC}.
711 Si tenga presente infine che la implementazione di \const{O\_SYNC} di Linux
712 differisce da quanto previsto dallo standard POSIX.1 che prevede, oltre a
713 questo flag che dovrebbe indicare la sincronizzazione completa di tutti i dati
714 e di tutti i metadati, altri due flag \const{O\_DSYNC} e \const{O\_RSYNC}.
716 Il primo dei due richiede la scrittura sincrona di tutti i dati del file e dei
717 metadati che ne consentono l'immediata rilettura, ma non di tutti i metadati,
718 per evitare la perdita di prestazioni relativa alla sincronizzazione di
719 informazioni ausiliarie come i tempi dei file. Il secondo, da usare in
720 combinazione con \const{O\_SYNC} o \const{O\_DSYNC} ne sospende l'effetto,
721 consentendo al kernel di bufferizzare le scritture, ma soltanto finché non
722 avviene una lettura, in quel caso i dati ed i metadati dovranno essere
723 sincronizzati immediatamente (secondo le modalità indicate da \const{O\_SYNC}
724 e \const{O\_DSYNC}) e la lettura verrà bloccata fintanto che detta
725 sincronizzazione non sia completata.
727 Nel caso di Linux, fino al kernel 2.6.33, esisteva solo \const{O\_SYNC}, ma
728 con il comportamento previsto dallo standard per \const{O\_DSYNC}, e sia
729 questo che \const{O\_RSYNC} erano definiti (fin dal kernel 2.1.130) come
730 sinonimi di \const{O\_SYNC}. Con il kernel 2.6.33 il significato di
731 \const{O\_SYNC} è diventato quello dello standard, ma gli è stato assegnato un
732 valore diverso, mantenendo quello originario, con il comportamento
733 corrispondete, per \const{O\_DSYNC} in modo che applicazioni compilate con
734 versioni precedenti delle librerie e del kernel non trovassero un
735 comportamento diverso. Inoltre il nuovo \const{O\_SYNC} è stato definito in
736 maniera opportuna in modo che su versioni del kernel precedenti la 2.6.33
737 torni a corrispondere al valore di \const{O\_DSYNC}.
739 % NOTE: per le differenze fra O_DSYNC, O_SYNC e O_RSYNC introdotte nella
740 % nello sviluppo del kernel 2.6.33, vedi http://lwn.net/Articles/350219/
742 Il flag \constd{O\_PATH}, introdotto con il kernel 2.6.39, viene usato per
743 limitare l'uso del file descriptor restituito da \func{open} o
744 all'identificazione di una posizione sul filesystem (ad uso delle
745 \textit{at-functions} che tratteremo in sez.~\ref{sec:file_openat}) o alle
746 operazioni che riguardano il file descriptor in quanto tale, senza consentire
747 operazioni sul file; in sostanza se si apre un file con \const{O\_PATH} si
750 \item usare il file descriptor come indicatore della directory di partenza con
751 una delle \textit{at-functions} (vedi sez.~\ref{sec:file_openat});
752 \item cambiare directory di lavoro con \func{fchdir} se il file descriptor fa
753 riferimento a una directory (dal kernel 3.5);
754 \item usare le funzioni che duplicano il file descriptor (vedi
755 sez.~\ref{sec:file_dup});
756 \item passare il file descriptor ad un altro processo usando un socket
757 \const{PF\_UNIX} (vedi sez.~\ref{sec:unix_socket})
758 \item ottenere le informazioni relative al file con \func{fstat} (dal kernel
759 3.6) o al filesystem con \func{fstatfs} (dal kernel 3.12);
760 \item ottenere il valore dei \textit{file descriptor flags} (fra cui comparirà
761 anche lo stesso \const{O\_PATH}) o impostare o leggere i \textit{file status
762 flags} con \func{fcntl} (rispettivamente con le operazioni
763 \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFD} e \const{F\_GETFD}, vedi
764 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
765 \item chiudere il file con \func{close}.
768 In realtà usando \const{O\_PATH} il file non viene effettivamente aperto, per
769 cui ogni tentativo di usare il file descriptor così ottenuto con funzioni che
770 operano effettivamente sul file (come ad esempio \func{read}, \func{write},
771 \func{fchown}, \func{fchmod}, \func{ioctl}, ecc.) fallirà con un errore di
772 \errval{EBADF}, come se questo non fosse un file descriptor valido. Per questo
773 motivo usando questo flag non è necessario avere nessun permesso per aprire un
774 file, neanche quello di lettura (occorre ovviamente avere il permesso di
775 esecuzione per le directory sovrastanti).
777 Questo consente di usare il file descriptor con funzioni che non richiedono
778 permessi sul file, come \func{fstat}, laddove un'apertura con
779 \const{O\_RDONLY} sarebbe fallita. I permessi verranno eventualmente
780 controllati, se necessario, nelle operazioni seguenti, ad esempio per usare
781 \func{fchdir} con il file descriptor (se questo fa riferimento ad una
782 directory) occorrerà avere il permesso di esecuzione.
784 Se si usa \const{O\_PATH} tutti gli altri flag eccettuati \const{O\_CLOEXEC},
785 \const{O\_DIRECTORY} e \const{O\_NOFOLLOW} verranno ignorati. I primi due
786 mantengono il loro significato usuale, mentre \const{O\_NOFOLLOW} fa si che se
787 il file indicato è un un link simbolico venga aperto quest'ultimo (cambiando
788 quindi il comportamento ordinario che prova il fallimento della chiamata),
789 così da poter usare il file descriptor ottenuto per le funzioni
790 \func{fchownat}, \func{fstatat}, \func{linkat} e \func{readlinkat} che ne
791 supportano l'uso come come primo argomento (torneremo su questo in
792 sez.~\ref{sec:file_openat}).
795 Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
796 \func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file. Per
797 questo motivo per creare un nuovo file c'era una \textit{system call}
798 apposita, \funcd{creat}, nel caso di Linux questo non è più necessario ma la
799 funzione è definita ugualmente; il suo prototipo è:
803 \fdecl{int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
804 \fdesc{Crea un nuovo file vuoto.}
807 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
808 caso \var{errno} assumerà gli stessi valori che si otterrebbero con
812 La funzione crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati
813 dall'argomento \param{mode}. È del tutto equivalente a \code{open(filedes,
814 O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)} e resta solo per compatibilità con i
817 Una volta che l'accesso ad un file non sia più necessario la funzione di
818 sistema \funcd{close} permette di ``\textsl{chiuderlo}'', in questo modo il
819 file non sarà più accessibile ed il relativo file descriptor ritornerà
820 disponibile; il suo prototipo è:
824 \fdecl{int close(int fd)}
825 \fdesc{Chiude un file.}
828 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
829 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
831 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
832 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
834 ed inoltre \errval{EIO} nel suo significato generico.}
837 La funzione chiude il file descriptor \param{fd}. La chiusura rilascia ogni
838 eventuale blocco (il \textit{file locking} è trattato in
839 sez.~\ref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito su di
840 esso. Se \param{fd} è l'ultimo riferimento (di eventuali copie, vedi
841 sez.~\ref{sec:file_shared_access} e \ref{sec:file_dup}) ad un file aperto,
842 tutte le risorse nella \textit{file table} vengono rilasciate. Infine se il
843 file descriptor era l'ultimo riferimento ad un file su disco quest'ultimo
846 Si ricordi che quando un processo termina tutti i suoi file descriptor vengono
847 automaticamente chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non
848 usano esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
849 controllare lo stato di uscita di \func{close} un è errore; molti filesystem
850 infatti implementano la tecnica del cosiddetto \itindex{write-behind}
851 \textit{write-behind}, per cui una \func{write} può avere successo anche se i
852 dati non sono stati effettivamente scritti su disco. In questo caso un
853 eventuale errore di I/O avvenuto in un secondo tempo potrebbe sfuggire, mentre
854 verrebbe riportato alla chiusura esplicita del file. Per questo motivo non
855 effettuare il controllo può portare ad una perdita di dati
856 inavvertita.\footnote{in Linux questo comportamento è stato osservato con NFS
857 e le quote su disco.}
859 In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
860 siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
861 ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
862 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente lo scarico
863 dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al comportamento
864 dell'hardware, che a sua volta può introdurre ottimizzazioni dell'accesso al
865 disco che ritardano la scrittura dei dati. Da questo deriva l'abitudine di
866 alcuni sistemisti di ripetere tre volte il comando omonimo prima di eseguire
867 lo shutdown di una macchina.
869 Si tenga comunque presente che ripetere la chiusura in caso di fallimento non
870 è opportuno, una volta chiamata \func{close} il file descriptor viene comunque
871 rilasciato, indipendentemente dalla presenza di errori, e se la riesecuzione
872 non comporta teoricamente problemi (se non la sua inutilità) se fatta
873 all'interno di un processo singolo, nel caso si usino i \textit{thread} si
874 potrebbe chiudere un file descriptor aperto nel contempo da un altro
877 \subsection{La gestione della posizione nel file}
878 \label{sec:file_lseek}
880 Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
881 una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
882 mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \kstruct{file}) espressa da un numero
883 intero positivo che esprime il numero di byte dall'inizio del file. Tutte le
884 operazioni di lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che
885 viene automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
887 In genere, a meno di non avere richiesto la modalità di scrittura in
888 \textit{append} (vedi sez.~\ref{sec:file_write}) con \const{O\_APPEND}, questa
889 posizione viene impostata a zero all'apertura del file. È possibile impostarla
890 ad un valore qualsiasi con la funzione di sistema \funcd{lseek}, il cui
896 \fdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
897 \fdesc{Imposta la posizione sul file.}
900 {La funzione ritorna il valore della posizione sul file in caso di successo e
901 $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
903 \item[\errcode{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
904 \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} non può essere rappresentato nel
906 \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una \textit{pipe}, un socket o una
909 ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
912 La funzione imposta la nuova posizione sul file usando il valore indicato
913 da \param{offset}, che viene sommato al riferimento dato
914 dall'argomento \param{whence}, che deve essere indicato con una delle costanti
915 riportate in tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}.\footnote{per compatibilità
916 con alcune vecchie notazioni questi valori possono essere rimpiazzati
917 rispettivamente con 0, 1 e 2 o con \constd{L\_SET}, \constd{L\_INCR} e
918 \constd{L\_XTND}.} Si tenga presente che la chiamata a \func{lseek} non causa
919 nessun accesso al file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il
920 campo \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, vedi
921 fig.~\ref{fig:file_proc_file}). Dato che la funzione ritorna la nuova
922 posizione, usando il valore zero per \param{offset} si può riottenere la
923 posizione corrente nel file con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
928 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
930 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
933 \constd{SEEK\_SET}& Si fa riferimento all'inizio del file: il valore, che
934 deve essere positivo, di \param{offset} indica
935 direttamente la nuova posizione corrente.\\
936 \constd{SEEK\_CUR}& Si fa riferimento alla posizione corrente del file:
937 ad essa viene sommato \param{offset}, che può essere
938 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
940 \constd{SEEK\_END}& Si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
941 del file viene sommato \param{offset}, che può essere
942 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
945 \constd{SEEK\_DATA}&Sposta la posizione nel file sull'inizio del primo
946 blocco di dati dopo un \textit{hole} che segue (o
947 coincide) con la posizione indicata da \param{offset}
949 \constd{SEEK\_HOLE}&Sposta la posizione sul file all'inizio del primo
950 \textit{hole} nel file che segue o inizia
951 con \param{offset}, oppure si porta su \param{offset}
952 se questo è all'interno di un \textit{hole}, oppure si
953 porta alla fine del file se non ci sono \textit{hole}
954 dopo \param{offset} (dal kernel 3.1).\\
957 \caption{Possibili valori per l'argomento \param{whence} di \func{lseek}.}
958 \label{tab:lseek_whence_values}
962 % NOTE: per SEEK_HOLE e SEEK_DATA, inclusi nel kernel 3.1, vedi
963 % http://lwn.net/Articles/439623/
965 Si tenga presente inoltre che usare \const{SEEK\_END} non assicura affatto che
966 la successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
967 aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
968 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza
969 (questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}, vedi
970 sez.~\ref{sec:file_shared_access}).
972 Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
973 questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{ESPIPE}. Questo, oltre che
974 per i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che
975 non supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
976 terminale.\footnote{altri sistemi, usando \const{SEEK\_SET}, in questo caso
977 ritornano il numero di caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard
978 POSIX però non specifica niente in proposito. Inoltre alcuni file speciali, ad
979 esempio \file{/dev/null}, non causano un errore ma restituiscono un valore
982 \itindbeg{sparse~file}
983 \index{file!\textit{hole}|(}
985 Infine si tenga presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size},
986 con \func{lseek} è possibile impostare una posizione anche oltre la corrente
987 fine del file. In tal caso alla successiva scrittura il file sarà esteso a
988 partire da detta posizione, con la creazione di quello che viene chiamato
989 ``\textsl{buco}'' (in gergo \textit{hole}) nel file. Il nome deriva dal fatto
990 che nonostante la dimensione del file sia cresciuta in seguito alla scrittura
991 effettuata, lo spazio vuoto fra la precedente fine del file ed la nuova parte
992 scritta dopo lo spostamento non corrisponde ad una allocazione effettiva di
993 spazio su disco, che sarebbe inutile dato che quella zona è effettivamente
996 Questa è una delle caratteristiche specifiche della gestione dei file di un
997 sistema unix-like e si dice che il file in questione è uno \textit{sparse
998 file}. In sostanza, se si ricorda la struttura di un filesystem illustrata
999 in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, quello che accade è che
1000 nell'\textit{inode} del file viene segnata l'allocazione di un blocco di dati
1001 a partire dalla nuova posizione, ma non viene allocato nulla per le posizioni
1002 intermedie; in caso di lettura sequenziale del contenuto del file il kernel si
1003 accorgerà della presenza del buco, e restituirà degli zeri come contenuto di
1004 quella parte del file.
1006 Questa funzionalità comporta una delle caratteristiche della gestione dei file
1007 su Unix che spesso genera più confusione in chi non la conosce, per cui
1008 sommando le dimensioni dei file si può ottenere, se si hanno molti
1009 \textit{sparse file}, un totale anche maggiore della capacità del proprio
1010 disco e comunque maggiore della dimensione che riporta un comando come
1011 \cmd{du}, che calcola lo spazio disco occupato in base al numero dei blocchi
1012 effettivamente allocati per il file.
1014 Questo avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un file
1015 è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio disco
1016 effettivamente allocato, e viene registrata sull'\textit{inode} come le altre
1017 proprietà del file. La dimensione viene aggiornata automaticamente quando si
1018 estende un file scrivendoci, e viene riportata dal campo \var{st\_size} di una
1019 struttura \struct{stat} quando si effettua la chiamata ad una delle funzioni
1020 \texttt{*stat} viste in sez.~\ref{sec:file_stat}.
1022 Questo comporta che in generale, fintanto che lo si è scritto sequenzialmente,
1023 la dimensione di un file sarà più o meno corrispondente alla quantità di
1024 spazio disco da esso occupato, ma esistono dei casi, come questo in cui ci si
1025 sposta in una posizione oltre la fine corrente del file, o come quello
1026 accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione di
1027 un file con una \func{truncate}, in cui in sostanza si modifica il valore
1028 della dimensione di \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Questo
1029 consente di creare inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza
1030 dover occupare da subito dello spazio disco che in realtà sarebbe
1033 \itindend{sparse~file}
1035 A partire dal kernel 3.1, riprendendo una interfaccia adottata su Solaris,
1036 sono state aggiunti due nuovi valori per l'argomento \param{whence}, riportati
1037 nella seconda sezione di tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}, che consentono di
1038 riconoscere la presenza di \textit{hole} all'interno dei file ad uso di quelle
1039 applicazioni (come i programmi di backup) che possono salvare spazio disco
1040 nella copia degli \textit{sparse file}. Una applicazione può così determinare
1041 la presenza di un \textit{hole} usando \const{SEEK\_HOLE} all'inizio del file
1042 e determinare poi l'inizio della successiva sezione di dati usando
1043 \const{SEEK\_DATA}. Per compatibilità con i filesystem che non supportano
1044 questa funzionalità è previsto comunque che in tal caso \const{SEEK\_HOLE}
1045 riporti sempre la fine del file e \const{SEEK\_DATA} il valore
1048 Inoltre la decisione di come riportare (o di non riportare) la presenza di un
1049 buco in un file è lasciata all'implementazione del filesystem, dato che oltre
1050 a quelle classiche appena esposte esistono vari motivi per cui una sezione di
1051 un file può non contenere dati ed essere riportata come tale (ad esempio può
1052 essere stata preallocata con \func{fallocate}, vedi
1053 sez.~\ref{sec:file_fadvise}). Questo significa che l'uso di questi nuovi
1054 valori non garantisce la mappatura della effettiva allocazione dello spazio
1055 disco di un file, per il quale esiste una specifica operazione di controllo
1056 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
1058 \index{file!\textit{hole}|)}
1061 \subsection{Le funzioni per la lettura di un file}
1062 \label{sec:file_read}
1064 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
1065 leggere i dati che contiene utilizzando la funzione di sistema \funcd{read},
1070 \fdecl{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
1071 \fdesc{Legge i dati da un file.}
1074 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1075 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1077 \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non ha nessun dato da restituire e si è
1078 aperto il file con \const{O\_NONBLOCK}.
1079 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1080 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è associato ad un oggetto non leggibile,
1081 o lo si è ottenuto da \func{timerfd\_create} (vedi
1082 sez.~\ref{sec:sig_signalfd_eventfd}) e si è usato un valore sbagliato
1083 per \param{size} o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è
1085 \item[\errval{EIO}] si è tentata la lettura dal terminale di controllo
1086 essendo in background ignorando o bloccando \const{SIGTTIN} (vedi
1087 sez.~\ref{sec:term_io_design}) o per errori di basso livello sul supporto.
1089 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT} e \errval{EISDIR}, nel loro
1090 significato generico.}
1093 La funzione tenta di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} a partire
1094 dalla posizione corrente, scrivendoli nel buffer \param{buf}.\footnote{fino ad
1095 un massimo di \const{0x7ffff000} byte, indipendentemente che l'architettura
1096 sia a 32 o 64 bit.} Dopo la lettura la posizione sul file è spostata
1097 automaticamente in avanti del numero di byte letti. Se \param{count} è zero la
1098 funzione restituisce zero senza nessun altro risultato. Inoltre che non è
1099 detto che la funzione \func{read} restituisca il numero di byte richiesto, ci
1100 sono infatti varie ragioni per cui la funzione può restituire un numero di
1101 byte inferiore: questo è un comportamento normale, e non un errore, che
1102 bisogna sempre tenere presente.
1104 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
1105 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
1106 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
1107 effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
1108 di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La
1109 condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
1110 segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
1111 ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
1112 continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
1114 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
1115 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
1116 quando si legge da un terminale, da una \textit{fifo} o da una
1117 \textit{pipe}. In tal caso infatti, se non ci sono dati in ingresso, la
1118 \func{read} si blocca (a meno di non aver selezionato la modalità non
1119 bloccante, vedi sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne
1120 arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione
1121 ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
1123 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
1124 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
1125 di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
1126 singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
1127 dati ricevuti fino al momento della lettura, o i terminali, per i quali si
1128 applicano anche ulteriori condizioni che approfondiremo in
1129 sez.~\ref{sec:sess_terminal_io}.
1131 Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
1132 \errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
1133 quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
1134 interrotta da un segnale. In tal caso l'azione da intraprendere è quella di
1135 rieseguire la funzione, torneremo in dettaglio sull'argomento in
1136 sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}. La seconda si verifica quando il file è aperto
1137 in modalità non bloccante (con \const{O\_NONBLOCK}) e non ci sono dati in
1138 ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
1139 \errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
1140 \errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con la \acr{glibc}, questa è sinonima di
1141 \errcode{EAGAIN}, ma se si vuole essere completamente portabili occorre
1142 verificare entrambi i valori, dato che POSIX.1-2001 non richiede che siano
1143 coincidenti.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
1144 disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo,
1145 torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_noblocking}.
1147 La funzione \func{read} è una delle \textit{system call} fondamentali,
1148 esistenti fin dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle
1149 \textit{Single Unix Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga
1150 \func{pwrite} sono state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nella
1151 \acr{glibc}, compresa l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la
1152 \textit{system call}, è stato aggiunto con la versione 2.1, in versioni
1153 precedenti sia del kernel che delle librerie la funzione non è disponibile.}
1154 (quello che viene chiamato normalmente Unix98, vedi
1155 sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la definizione di un'altra
1156 funzione di sistema, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
1160 \fdecl{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1161 \fdesc{Legge a partire da una posizione sul file.}
1164 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1165 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1166 \func{read} e \func{lseek}.}
1169 La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
1170 stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \param{offset} che indica
1171 una posizione sul file a partire dalla quale verranno i \param{count}
1172 byte. Identico è il comportamento ed il valore di ritorno, ma la posizione
1173 corrente sul file resterà invariata. Il valore di \param{offset} fa sempre
1174 riferimento all'inizio del file.
1176 L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \func{lseek} alla
1177 posizione indicata da \param{offset} seguita da una \func{read}, seguita da
1178 un'altra \func{lseek} che riporti al valore iniziale della posizione corrente
1179 sul file, ma permette di eseguire l'operazione atomicamente. Questo può essere
1180 importante quando la posizione sul file viene condivisa da processi diversi
1181 (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è particolarmente utile in caso di
1182 programmazione \textit{multi-thread} (vedi sez.~\ref{cha:threads}) quando
1183 all'interno di un processo si vuole che le operazioni di un \textit{thread}
1184 non possano essere influenzata da eventuali variazioni della posizione sul
1185 file effettuate da altri \textit{thread}.
1187 La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
1188 accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
1189 \textit{Single Unix Specification} con un valore della macro
1190 \macro{\_XOPEN\_SOURCE} maggiore o uguale a 500 o a partire dalla \acr{glibc}
1191 2.12 con un valore dalla macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} maggiore o uguale al
1192 valore \val{200809L}. Si ricordi di definire queste macro prima
1193 dell'inclusione del file di dichiarazione \headfile{unistd.h}.
1196 \subsection{Le funzioni per la scrittura di un file}
1197 \label{sec:file_write}
1199 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
1200 scrivere su di esso utilizzando la funzione di sistema \funcd{write}, il cui
1205 \fdecl{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
1206 \fdesc{Scrive i dati su un file.}
1209 {La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e $-1$ per
1210 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1212 \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
1213 modalità \const{O\_NONBLOCK}.
1214 \item[\errcode{EDESTADDRREQ}] si è eseguita una scrittura su un socket di
1215 tipo \textit{datagram} (vedi sez.~\ref{sec:sock_type}) senza aver prima
1216 connesso il corrispondente con \func{connect} (vedi
1217 sez.~\ref{sec:UDP_sendto_recvfrom}).
1218 \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
1219 consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
1220 processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
1221 \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
1222 potuto scrivere qualsiasi dato.
1223 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
1224 la scrittura o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è allineato.
1225 % \item[\errcode{EPERM}] la scrittura è proibita da un \textit{file seal}.
1226 \item[\errcode{EPIPE}] \param{fd} è connesso ad una \textit{pipe} il cui
1227 altro capo è chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il
1228 segnale \signal{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato)
1229 la funzione ritorna questo errore.
1231 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EDQUOT}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO},
1232 \errval{EISDIR}, \errval{ENOSPC} nel loro significato generico.}
1236 \itindbeg{append~mode}
1238 Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \param{count} byte
1239 a partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
1240 posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
1241 modalità \textit{append} con \const{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti
1242 alla fine del file. Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano
1243 immediatamente disponibili ad una \func{read} chiamata dopo che la
1244 \func{write} che li ha scritti è ritornata; ma dati i meccanismi di caching
1245 non è detto che tutti i filesystem supportino questa capacità.
1247 \itindend{append~mode}
1249 Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro.
1250 Per i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello
1251 indicato da \param{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo
1252 stesso comportamento di \func{read}.
1254 Anche per \func{write} lo standard Unix98 (ed i successivi POSIX.1-2001 e
1255 POSIX.1-2008) definiscono un'analoga \funcd{pwrite} per scrivere alla
1256 posizione indicata senza modificare la posizione corrente nel file, il suo
1261 \fdecl{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1262 \fdesc{Scrive a partire da una posizione sul file.}
1265 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1266 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1267 \func{write} e \func{lseek}.}
1270 \noindent per questa funzione valgono le stesse considerazioni fatte per
1271 \func{pread}, a cui si aggiunge il fatto che su Linux, a differenza di quanto
1272 previsto dallo standard POSIX che richiederebbe di ignorarlo, se si è aperto
1273 il file con \const{O\_APPEND} i dati saranno comunque scritti in coda al file,
1274 ignorando il valore di \param{offset}.
1277 \section{Caratteristiche avanzate}
1278 \label{sec:file_adv_func}
1280 In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
1281 della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
1282 comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
1283 permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
1284 dell'argomento sarà comunque affrontato in cap.~\ref{cha:file_advanced}).
1287 \subsection{La gestione dell'accesso concorrente ai files}
1288 \label{sec:file_shared_access}
1290 In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
1291 dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
1292 fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
1293 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
1294 confronti dell'accesso concorrente allo stesso file da parte di processi
1297 \begin{figure}[!htb]
1299 \includegraphics[width=11cm]{img/filemultacc}
1300 \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
1302 \label{fig:file_mult_acc}
1305 Il primo caso è quello in cui due processi indipendenti aprono lo stesso file
1306 su disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
1307 situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
1308 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
1309 diverso file descriptor nella sua \kstruct{file\_struct}. Entrambe le voci
1310 nella \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso \textit{inode}
1313 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
1314 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
1315 vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
1316 conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
1317 stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
1319 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente, dopo ciascuna
1320 \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo
1321 scrivente. Se la scrittura eccede la dimensione corrente del file questo
1322 verrà esteso automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size}
1323 della struttura \kstruct{inode}.
1324 \item se un file è in modalità \const{O\_APPEND} tutte le volte che viene
1325 effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima impostata alla
1326 dimensione corrente del file letta dalla struttura \kstruct{inode}. Dopo la
1327 scrittura il file viene automaticamente esteso. Questa operazione avviene
1328 atomicamente, ogni altro processo che usi \const{O\_APPEND} vedrà la
1329 dimensione estesa e continuerà a scrivere in coda al file.
1330 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo
1331 \var{f\_pos} nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, non
1332 c'è nessuna operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla
1333 fine del file la posizione viene impostata leggendo la attuale dimensione
1334 corrente dalla struttura \kstruct{inode}.
1337 \begin{figure}[!htb]
1339 \includegraphics[width=11cm]{img/fileshar}
1340 \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
1341 \label{fig:file_acc_child}
1344 Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
1345 puntano alla stessa voce nella \textit{file table}. Questo è ad esempio il
1346 caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo figlio all'esecuzione
1347 di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_fork}). La
1348 situazione è illustrata in fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo
1349 figlio riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche
1350 una copia di \kstruct{file\_struct} e della relativa tabella dei file aperti.
1352 Questo significa che il figlio avrà gli stessi file aperti del padre in
1353 quanto la sua \kstruct{file\_struct}, pur essendo allocata in maniera
1354 indipendente, contiene gli stessi valori di quella del padre e quindi i suoi
1355 file descriptor faranno riferimento alla stessa voce nella \textit{file
1356 table}, condividendo così la posizione corrente sul file. Questo ha le
1357 conseguenze descritte a suo tempo in sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di
1358 scrittura o lettura da parte di uno dei due processi, la posizione corrente
1359 nel file varierà per entrambi, in quanto verrà modificato il campo
1360 \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, che è la stessa per
1361 entrambi. Questo consente una sorta di ``\textsl{sincronizzazione}''
1362 automatica della posizione sul file fra padre e figlio che occorre tenere
1365 Si noti inoltre che in questo caso anche i flag di stato del file, essendo
1366 mantenuti nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, vengono
1367 condivisi, per cui una modifica degli stessi con \func{fcntl} (vedi
1368 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) si applicherebbe a tutti processi che
1369 condividono la voce nella \textit{file table}. Ai file però sono associati
1370 anche altri flag, dei quali l'unico usato al momento è \constd{FD\_CLOEXEC},
1371 detti \itindex{file~descriptor~flags} \textit{file descriptor flags}; questi
1372 invece sono mantenuti in \kstruct{file\_struct}, e perciò sono locali per
1373 ciascun processo e non vengono modificati dalle azioni degli altri anche in
1374 caso di condivisione della stessa voce della \textit{file table}.
1376 Si tenga presente dunque che in un sistema unix-like è sempre possibile per
1377 più processi accedere in contemporanea allo stesso file e che non esistono, a
1378 differenza di altri sistemi operativi, dei meccanismi di blocco o di
1379 restrizione dell'accesso impliciti quando più processi vogliono accedere allo
1380 stesso file. Questo significa che le operazioni di lettura e scrittura vengono
1381 sempre fatte da ogni processo in maniera indipendente, utilizzando una
1382 posizione corrente nel file che normalmente, a meno di non trovarsi nella
1383 situazione di fig.~\ref{fig:file_acc_child}, è locale a ciascuno di essi.
1385 Dal punto di vista della lettura dei dati questo comporta la possibilità di
1386 poter leggere dati non coerenti in caso di scrittura contemporanea da parte di
1387 un altro processo. Dal punto di vista della scrittura invece si potranno avere
1388 sovrapposizioni imprevedibili quando due processi scrivono nella stessa
1389 sezione di file, dato che ciascuno lo farà in maniera indipendente. Il
1390 sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità di eseguire alcune
1391 operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza utilizzare dei
1392 meccanismi di sincronizzazione espliciti come il \textit{file locking}, che
1393 esamineremo in sez.~\ref{sec:file_locking}.
1395 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
1396 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
1397 log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
1398 fine del file con \func{lseek} e poi scrivere con \func{write} può condurre ad
1399 una \textit{race condition}; infatti può succedere che un secondo processo
1400 scriva alla fine del file fra la \func{lseek} e la \func{write}. In questo
1401 caso, come abbiamo appena visto, il file sarà esteso, ma il primo processo,
1402 avrà una posizione corrente che aveva impostato con \func{lseek} che non
1403 corrisponde più alla fine del file, e la sua successiva \func{write}
1404 sovrascriverà i dati del secondo processo.
1406 Il problema deriva dal fatto che usare due \textit{system call} in successione
1407 non è mai un'operazione atomica dato che il kernel può interrompere
1408 l'esecuzione del processo fra le due. Nel caso specifico il problema è stato
1409 risolto introducendo la modalità di scrittura in \textit{append}, attivabile
1410 con il flag \const{O\_APPEND}. In questo caso infatti, come abbiamo illustrato
1411 in sez.~\ref{sec:file_open_close}, è il kernel che aggiorna automaticamente la
1412 posizione alla fine del file prima di effettuare la scrittura, e poi estende
1413 il file. Tutto questo avviene all'interno di una singola \textit{system
1414 call}, la \func{write}, che non essendo interrompibile da un altro processo
1415 realizza un'operazione atomica.
1418 \subsection{La duplicazione dei file descriptor}
1419 \label{sec:file_dup}
1421 Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} come un processo figlio
1422 condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
1423 comportamento analogo all'interno di uno stesso processo con la cosiddetta
1424 \textit{duplicazione} di un file descriptor. Per far questo si usa la funzione
1425 di sistema \funcd{dup}, il cui prototipo è:
1429 \fdecl{int dup(int oldfd)}
1430 \fdesc{Crea un file descriptor duplicato.}
1433 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1434 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1436 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
1437 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1438 descriptor aperti (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
1443 La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
1444 file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
1445 interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
1446 può fare riferimento a fig.~\ref{fig:file_dup}. L'effetto della funzione è
1447 semplicemente quello di copiare il valore di un certo file descriptor in
1448 un altro all'interno della struttura \kstruct{file\_struct}, cosicché anche
1449 questo faccia riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}. Per
1450 questo motivo si dice che il nuovo file descriptor è ``\textsl{duplicato}'',
1451 da cui il nome della funzione.
1453 \begin{figure}[!htb]
1454 \centering \includegraphics[width=11cm]{img/filedup}
1455 \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
1456 \label{fig:file_dup}
1459 Si noti che per quanto illustrato in fig.~\ref{fig:file_dup} i file descriptor
1460 duplicati condivideranno eventuali lock (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}), i
1461 flag di stato, e la posizione corrente sul file. Se ad esempio si esegue una
1462 \func{lseek} per modificare la posizione su uno dei due file descriptor, essa
1463 risulterà modificata anche sull'altro, dato che quello che viene modificato è
1464 lo stesso campo nella voce della \textit{file table} a cui entrambi fanno
1467 L'unica differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà un
1468 suo \textit{file descriptor flag} indipendente. A questo proposito deve essere
1469 tenuto presente che nel caso in cui si usi \func{dup} per duplicare un file
1470 descriptor, se questo ha il flag di \textit{close-on-exec} attivo (vedi
1471 sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), questo verrà
1472 cancellato nel file descriptor restituito come copia.
1474 L'uso principale di questa funzione è nella shell per la redirezione dei file
1475 standard di tab.~\ref{tab:file_std_files} fra l'esecuzione di una \func{fork}
1476 e la successiva \func{exec}. Diventa così possibile associare un file (o una
1477 \textit{pipe}) allo \textit{standard input} o allo \textit{standard output}
1478 (vedremo un esempio in sez.~\ref{sec:ipc_pipe_use}, quando tratteremo le
1481 Ci si può chiedere perché non sia in questo caso sufficiente chiudere il file
1482 standard che si vuole redirigere e poi aprire direttamente con \func{open} il
1483 file vi si vuole far corrispondere, invece di duplicare un file descriptor che
1484 si è già aperto. La risposta sta nel fatto che il file che si vuole redirigere
1485 non è detto sia un file regolare, ma potrebbe essere, come accennato, anche
1486 una \textit{fifo} o un socket, oppure potrebbe essere un file associato ad un
1487 file descriptor che si è ereditato già aperto (ad esempio attraverso una
1488 \func{exec}) da un processo antenato del padre, del quale non si conosce il
1489 nome. Operando direttamente con i file descriptor \func{dup} consente di
1490 ignorare le origini del file descriptor che si duplica e funziona in maniera
1491 generica indipendentemente dall'oggetto a cui questo fa riferimento.
1493 Per ottenere la redirezione occorre pertanto disporre del file descriptor
1494 associato al file che si vuole usare e chiudere il file descriptor che si
1495 vuole sostituire, cosicché esso possa esser restituito alla successiva
1496 chiamata di \func{dup} come primo file descriptor disponibile. Dato che
1497 questa è l'operazione più comune, è prevista un'altra funzione di sistema,
1498 \funcd{dup2}, che permette di specificare esplicitamente qual è il numero di
1499 file descriptor che si vuole ottenere come duplicato; il suo prototipo è:
1503 \fdecl{int dup2(int oldfd, int newfd)}
1504 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1507 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1508 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1510 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
1511 un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
1512 \item[\errcode{EBUSY}] si è rilevata la possibilità di una \textit{race
1514 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1515 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1521 La funzione duplica il file descriptor \param{oldfd} su un altro file
1522 descriptor di valore \param{newfd}. Qualora il file descriptor \param{newfd}
1523 sia già aperto, come avviene ad esempio nel caso della duplicazione di uno dei
1524 file standard di tab.~\ref{tab:file_std_files}, esso sarà prima chiuso e poi
1525 duplicato. Se \param{newfd} è uguale a \param{oldfd} la funzione non fa nulla
1526 e si limita a restituire \param{newfd}.
1528 L'uso di \func{dup2} ha vari vantaggi rispetto alla combinazione di
1529 \func{close} e \func{dup}; anzitutto se \param{oldfd} è uguale \param{newfd}
1530 questo verrebbe chiuso e \func{dup} fallirebbe, ma soprattutto l'operazione è
1531 atomica e consente di evitare una \textit{race condition} in cui dopo la
1532 chiusura del file si potrebbe avere la ricezione di un segnale il cui gestore
1533 (vedi sez.~\ref{sec:sig_signal_handler}) potrebbe a sua volta aprire un file,
1534 per cui alla fine \func{dup} restituirebbe un file descriptor diverso da
1537 Con Linux inoltre la funzione prevede la possibilità di restituire l'errore
1538 \errcode{EBUSY}, che non è previsto dallo standard, quando viene rilevata la
1539 possibilità di una \textit{race condition} interna in cui si cerca di
1540 duplicare un file descriptor che è stato allocato ma per il quale non sono
1541 state completate le operazioni di apertura.\footnote{la condizione è
1542 abbastanza peculiare e non attinente al tipo di utilizzo indicato, quanto
1543 piuttosto ad un eventuale tentativo di duplicare file descriptor non ancora
1544 aperti, la condizione di errore non è prevista dallo standard, ma in
1545 condizioni simili FreeBSD risponde con un errore di \errval{EBADF}, mentre
1546 OpenBSD elimina la possibilità di una \textit{race condition} al costo di
1547 una perdita di prestazioni.} In tal caso occorre ritentare l'operazione.
1549 La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
1550 funzione di controllo dei file \func{fcntl} (che esamineremo in
1551 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) con il parametro \const{F\_DUPFD}.
1552 L'operazione ha la sintassi \code{fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
1553 come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}. La sola
1554 differenza fra le due funzioni (a parte la sintassi ed i diversi codici di
1555 errore) è che \func{dup2} chiude il file descriptor \param{newfd} se questo è
1556 già aperto, garantendo che la duplicazione sia effettuata esattamente su di
1557 esso, invece \func{fcntl} restituisce il primo file descriptor libero di
1558 valore uguale o maggiore di \param{newfd}, per cui se \param{newfd} è aperto
1559 la duplicazione avverrà su un altro file descriptor.
1561 Su Linux inoltre è presente una terza funzione di sistema non
1562 standard,\footnote{la funzione è stata introdotta con il kernel 2.6.27 e resa
1563 disponibile con la \acr{glibc} 2.9.} \funcd{dup3}, che consente di duplicare
1564 un file descriptor reimpostandone i flag, per usarla occorre definire la macro
1565 \macro{\_GNU\_SOURCE} ed il suo prototipo è:
1569 \fdecl{int dup3(int oldfd, int newfd, int flags)}
1570 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1573 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1574 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di
1575 \func{dup2} più \errcode{EINVAL} qualora \param{flags} contenga un valore
1576 non valido o \param{newfd} sia uguale a \param{oldfd}.
1580 La funzione è identica a \func{dup2} ma prevede la possibilità di mantenere il
1581 flag di \textit{close-on-exec} sul nuovo file descriptor specificando
1582 \const{O\_CLOEXEC} in \param{flags} (che è l'unico flag usabile in questo
1583 caso). Inoltre rileva esplicitamente la possibile coincidenza
1584 fra \param{newfd} e \param{oldfd}, fallendo con un errore di \errval{EINVAL}.
1587 \subsection{Le funzioni di sincronizzazione dei dati}
1588 \label{sec:file_sync}
1590 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close} tutte le operazioni di
1591 scrittura sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle
1592 in maniera asincrona, ad esempio accorpando gli accessi alla stessa zona del
1593 disco in un secondo tempo rispetto al momento della esecuzione della
1596 Per questo motivo quando è necessaria una sincronizzazione dei dati il sistema
1597 mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo scarico dei
1598 dati dai buffer del kernel. La prima di queste funzioni di sistema è
1599 \funcd{sync}, il cui prototipo è:\footnote{questo è il prototipo usato a
1600 partire dalla \acr{glibc} 2.2.2 seguendo gli standard, in precedenza la
1601 funzione era definita come \code{int sync(void)} e ritornava sempre $0$.}
1605 \fdecl{void sync(void)}
1606 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.}
1609 {La funzione non ritorna nulla e non prevede condizioni di errore.}
1612 I vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire le
1613 operazioni ritornando immediatamente, con Linux invece, fin dal kernel 1.3.20,
1614 la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione. Si
1615 tenga presente comunque che questo non dà la garanzia assoluta che i dati
1616 siano integri dopo la chiamata, l'hardware dei dischi è in genere dotato di un
1617 suo meccanismo interno di bufferizzazione che a sua volta può ritardare
1618 ulteriormente la scrittura effettiva.
1620 La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
1621 esplicitamente lo scarico dei dati su disco, un tempo era invocata da un
1622 apposito demone di sistema (in genere chiamato \cmd{update}) che eseguiva lo
1623 scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi. Con le nuove versioni del
1624 kernel queste operazioni vengono gestite direttamente dal sistema della
1625 memoria virtuale, attraverso opportuni \textit{task} interni al kernel. Nei
1626 kernel recenti questo comportamento può essere controllato con l'uso dei vari
1627 file \texttt{dirty\_*} in \sysctlfiled{vm/}.\footnote{si consulti la
1628 documentazione allegata ai sorgenti del kernel nel file
1629 \file{Documentation/sysctl/vm.txt}, trattandosi di argomenti di natura
1630 sistemistica non li prenderemo in esame.}
1632 Si tenga presente che la funzione di sistema \funcm{bdflush}, che un tempo
1633 veniva usata per controllare lo scaricamento dei dati, è deprecata a partire
1634 dal kernel 2.6 e causa semplicemente la stampa di un messaggio nei log del
1635 kernel, e non è più presente dalle \acr{glibc} 2.23, pertanto non la
1636 prenderemo in esame.
1638 Quando si vogliano scaricare i dati di un singolo file, ad esempio essere
1639 sicuri che i dati di un database siano stati registrati su disco, si possono
1640 usare le due funzioni di sistema \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui
1645 \fdecl{int fsync(int fd)}
1646 \fdesc{Sincronizza dati e metadati di un file.}
1647 \fdecl{int fdatasync(int fd)}
1648 \fdesc{Sincronizza i dati di un file.}
1651 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1652 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1654 \item[\errcode{EDQUOT}] si è superata un quota disco durante la
1656 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
1657 sincronizzazione (talvolta anche \errval{EROFS}).
1658 \item[\errcode{EIO}] c'è stato un errore di I/O durante la sincronizzazione,
1659 che in questo caso può derivare anche da scritture sullo stesso file
1660 eseguite su altri file descriptor.
1661 \item[\errcode{ENOSPC}] si è esaurito lo spazio disco durante la
1664 ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
1667 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
1668 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni. La
1669 prima, \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file,
1670 che riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che
1671 gli altri dati contenuti nell'\textit{inode} che si leggono con \func{fstat},
1672 come i tempi del file. Se lo scopo dell'operazione, come avviene spesso per i
1673 database, è assicurarsi che i dati raggiungano il disco e siano rileggibili
1674 immediatamente in maniera corretta, è sufficiente l'uso di \func{fdatasync}
1675 che non comporta anche l'esecuzione di operazioni non necessarie all'integrità
1676 dei dati, come l'aggiornamento dei tempi di ultima modifica ed ultimo accesso.
1678 Si tenga presente che l'uso di queste funzioni non comporta la
1679 sincronizzazione della directory che contiene il file e la scrittura della
1680 relativa voce su disco, che se necessaria deve essere effettuata
1681 esplicitamente con \func{fsync} sul file descriptor della
1682 directory.\footnote{in realtà per il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta
1683 con l'opzione \cmd{sync}, il kernel provvede anche alla sincronizzazione
1684 automatica delle voci delle directory.}
1686 La funzione può restituire anche \errval{ENOSPC} e \errval{EDQUOT} per quei
1687 casi in cui l'allocazione dello spazio disco non viene effettuata
1688 all'esecuzione di una \func{write} (come NFS o altri filesystem di rete) per
1689 cui l'errore viene rilevato quando la scrittura viene effettivamente
1692 L'uso di \func{sync} presenta in certi casi, quando ci sono più filesystem
1693 montati, problemi di prestazioni dovute al fatto che la funzione provoca la
1694 sincronizzazione dei dati su tutti quanti i filesystem, anche quando
1695 interesserebbe che questo avvenga soltanto su quello dei file su cui si sta
1696 lavorando, se i dati in attesa sono molti questo può causare seri problemi di
1699 Per questo motivo è stata introdotta una nuova funzione di sistema,
1700 \funcd{syncfs},\footnote{la funzione è stata introdotta a partire dal kernel
1701 2.6.39 ed è accessibile solo se è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, è
1702 specifica di Linux e non prevista da nessuno standard.} che effettua lo
1703 scarico dei dati soltanto per il filesystem su cui si sta operando, il suo
1708 \fdecl{int syncfs(int fd)}
1709 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file del singolo filesystem col
1713 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1714 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1716 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
1721 La funzione richiede che si specifichi nell'argomento \param{fd} un file
1722 descriptor su cui si sta operando, e lo scarico dei dati sarà limitato al
1723 filesystem su cui il file ad esso corrispondente si trova.
1726 \subsection{Le \textit{at-functions}: \func{openat} e affini}
1727 \label{sec:file_openat}
1729 \itindbeg{at-functions}
1731 Un problema generale che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così
1732 come per le altre funzioni che prendono come argomenti dei \textit{pathname}
1733 relativi, è la possibilità, quando un \textit{pathname} relativo non fa
1734 riferimento ad un file posto direttamente nella directory di lavoro corrente,
1735 che alcuni dei componenti del \textit{pathname} vengano modificati in
1736 parallelo alla chiamata a \func{open}, cosa che lascia aperta la possibilità
1737 di una \textit{race condition} in cui c'è spazio per un \textit{symlink
1738 attack} (si ricordi quanto visto per \func{access} in
1739 sez.~\ref{sec:file_perm_management}).
1741 Inoltre come già accennato, la directory di lavoro corrente è una proprietà
1742 del singolo processo; questo significa che quando si lavora con i
1743 \textit{thread} essa sarà la stessa per tutti, ma esistono molti casi in cui
1744 sarebbe invece utile che ogni singolo \textit{thread} avesse la sua directory
1747 Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
1748 Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
1749 \func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
1750 funzioni, dette anche ``\textit{at-functions}'' in quanto contraddistinte dal
1751 suffisso \texttt{at}, che permettono l'apertura di un file (o le rispettive
1752 altre operazioni) usando un \textit{pathname} relativo ad una directory
1753 specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su proposta dello sviluppatore
1754 principale della \acr{glibc} Urlich Drepper e le corrispondenti
1755 \textit{system call} sono state inserite nel kernel a partire dalla versione
1756 2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione che, sia pure con
1757 prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso del filesystem
1758 \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il riferimento a
1759 \textit{pathname} del tipo di \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.}
1760 Benché queste funzioni non siano presenti negli standard tradizionali esse
1761 sono state adottate da altri sistemi unix-like come Solaris, i vari BSD, fino
1762 ad essere incluse in una recente revisione (la POSIX.1-2008) dello standard
1763 POSIX.1. Con la \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
1764 definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE}.
1766 L'uso di queste funzioni prevede una apertura iniziale della directory che
1767 sarà la base della risoluzione dei \textit{pathname} relativi che verranno
1768 usati in seguito, dopo di che si dovrà passare il relativo file descriptor
1769 alle varie funzioni che useranno quella directory come punto di partenza per
1770 la risoluzione. In questo modo, anche quando si lavora con i \textit{thread},
1771 si può mantenere una directory di lavoro diversa per ciascuno di essi.
1773 Questo metodo, oltre a risolvere i problemi di \textit{race condition},
1774 consente anche di ottenere aumenti di prestazioni significativi quando si
1775 devono eseguire molte operazioni su sezioni dell'albero dei file che prevedono
1776 delle gerarchie di sottodirectory molto profonde. Infatti in questo caso basta
1777 eseguire la risoluzione del \textit{pathname} della directory di partenza una
1778 sola volta (nell'apertura iniziale) e non tutte le volte che si deve accedere
1779 a ciascun file che essa contiene.
1781 La sintassi generale di queste nuove funzioni è che esse prevedono come primo
1782 argomento il file descriptor della directory da usare come base per la
1783 risoluzione dei nomi, mentre gli argomenti successivi restano identici a
1784 quelli della corrispondente funzione ordinaria. Se ad esempio prendiamo in
1785 esame la nuova funzione di sistema \funcd{openat}, avremo il prototipo:
1789 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1790 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
1791 \fdesc{Apre un file a partire da una directory di lavoro.}
1794 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1795 \func{open}, ed in più:
1797 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1798 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1799 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1804 Il comportamento delle nuove funzioni è del tutto analogo a quello delle
1805 corrispettive classiche, con la sola eccezione del fatto che se fra i loro
1806 argomenti si utilizza un \textit{pathname} relativo questo sarà risolto
1807 rispetto alla directory indicata da \param{dirfd}. Qualora invece si usi un
1808 \textit{pathname} assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine
1809 se per \param{dirfd} si usa il valore speciale \constd{AT\_FDCWD}, la
1810 risoluzione sarà effettuata rispetto alla directory di lavoro corrente del
1811 processo. Si tenga presente però che questa, come le altre costanti
1812 \texttt{AT\_*}, è definita in \headfile{fcntl.h}, pertanto se la si vuole
1813 usare occorrerà includere comunque questo file, anche per le funzioni che non
1814 sono definite in esso.
1816 Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
1817 errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
1818 errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
1819 particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
1820 descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa
1821 riferimento ad una directory, tranne il caso in cui si sia specificato un
1822 \textit{pathname} assoluto, nel qual caso, come detto, il valore
1823 di \param{dirfd} sarà completamente ignorato.
1828 \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
1830 \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
1833 \func{execveat} &$\bullet$&\func{execve} \\
1834 \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access} \\
1835 \funcm{fchmodat} &$\bullet$&\func{chmod} \\
1836 \func{fchownat} &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
1837 \funcm{fstatat} &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat} \\
1838 \func{linkat} &$\bullet$\footnotemark&\func{link} \\
1839 \funcm{mkdirat} & -- &\func{mkdir} \\
1840 \funcm{mkfifoat} & -- &\func{mkfifo} \\
1841 \funcm{mknodat} & -- &\func{mknod} \\
1842 \func{openat} & -- &\func{open} \\
1843 \funcm{readlinkat}& -- &\func{readlink}\\
1844 \funcm{renameat} & -- &\func{rename} \\
1845 \funcm{statx} &$\bullet$&\func{stat} \\
1846 \funcm{symlinkat}& -- &\func{symlink} \\
1847 \func{unlinkat} &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir} \\
1848 \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
1851 \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
1852 corrispettive funzioni classiche.}
1853 \label{tab:file_atfunc_corr}
1856 \footnotetext{in questo caso l'argomento \param{flags} è disponibile ed
1857 utilizzabile solo a partire dal kernel 2.6.18.}
1859 In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
1860 con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
1861 classica. La gran parte di queste seguono la convenzione appena vista per
1862 \func{openat}, in cui agli argomenti della corrispondente funzione classica
1863 viene anteposto l'argomento \param{dirfd}, ed hanno per il resto un
1864 comportamento identico e non staremo pertanto a trattarle una per una. Per una
1865 parte di queste, indicate dal contenuto della omonima colonna di
1866 tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è prevista
1867 anche l'aggiunta di un ulteriore argomento finale, \param{flags}.
1872 % TODO trattare fstatat e con essa
1873 % TODO trattare anche statx, aggiunta con il kernel 4.11 (vedi
1874 % https://lwn.net/Articles/707602/ e
1875 % https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=a528d35e8bfcc521d7cb70aaf03e1bd296c8493f)
1877 % TODO manca prototipo di linkat, verificare se metterlo o metter menzione
1878 % altre modifiche al riguardo nel 3.11 (AT_EMPTY_PATH?) vedi
1879 % http://lwn.net/Articles/562488/
1881 % TODO: Trattare esempio di inzializzazione di file e successivo collegamento
1882 % con l'uso di O_TMPFILE e linkat, vedi man open
1885 % TODO manca prototipo di utimensat, verificare se metterlo o metter menzione
1886 % TODO manca prototipo di renameat2, introdotta nel 3.15, vedi
1887 % http://lwn.net/Articles/569134/
1888 % TODO manca prototipo di execveat, introdotta nel 3.19, vedi
1889 % https://lwn.net/Articles/626150/ cerca anche fexecve
1892 Per tutte le funzioni che lo prevedono, a parte \func{unlinkat} e
1893 \funcd{faccessat}, l'ulteriore argomento è stato introdotto solo per fornire
1894 un meccanismo con cui modificarne il comportamento nel caso si stia operando
1895 su un collegamento simbolico, così da poter scegliere se far agire la funzione
1896 direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Dato che in certi
1897 casi esso può fornire ulteriori indicazioni per modificare il comportamento
1898 delle funzioni, \param{flags} deve comunque essere passato come maschera
1899 binaria, ed impostato usando i valori delle appropriate costanti
1900 \texttt{AT\_*}, definite in \headfile{fcntl.h}.
1902 Come esempio di questo secondo tipo di funzioni possiamo considerare
1903 \funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia \func{chown}
1904 che \func{lchown}; il suo prototipo è:
1909 \fdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
1911 \fdesc{Modifica il proprietario di un file.}
1914 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1915 \func{chown}, ed in più:
1917 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1918 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1919 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1920 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1925 In questo caso il valore di \param{flags} stabilisce il comportamento della
1926 funzione quando la si applica ad un collegamento simbolico, e l'unico valore
1927 utilizzabile è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, che se impostato indica alla
1928 funzione di non eseguire la dereferenziazione di un eventuale collegamento
1929 simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come \func{lchown} invece che
1932 Come accennato fra tutte quelle marcate in tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}
1933 solo due funzioni possono usare l'argomento \param{flags} per indicare altro
1934 rispetto alla possibilità di seguire o meno un collegamento simbolico, la
1935 prima di queste è \funcd{faccessat}, ed il suo prototipo è:
1939 \fdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
1940 \fdesc{Controlla i permessi di accesso.}
1943 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1944 \func{access}, ed in più:
1946 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1947 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1948 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1949 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1954 La funzione esegue il controllo di accesso ad un file, ma
1955 l'argomento \param{flags} consente di modificarne il comportamento rispetto a
1956 quello ordinario di \func{access}. In questo caso esso può essere specificato
1957 come maschera binaria di due valori: il solito \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW},
1958 con il significato già spiegato, e \const{AT\_EACCES} per indicare alla
1959 funzione di eseguire il controllo dei permessi usando l'\ids{UID} effettivo
1960 invece di quello reale (il comportamento di default, che riprende quello di
1964 La seconda eccezione è \funcd{unlinkat}, in questo caso
1965 l'argomento \param{flags} viene utilizzato perché tramite esso si può indicare
1966 alla funzione di comportarsi sia come analogo di \func{unlink} che di
1967 \func{rmdir}; il suo prototipo è:
1971 \fdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1972 \fdesc{Rimuove una voce da una directory.}
1975 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1976 \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di \param{flags}, ed in
1979 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1980 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1981 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1982 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1987 Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
1988 avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
1989 in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
1990 \const{AT\_REMOVEDIR}, essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal
1991 caso \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora
1992 risulti vuota. Non essendo in questo caso prevista la possibilità di usare
1993 altri valori (la funzione non segue comunque i collegamenti simbolici) anche
1994 se \param{flags} è una maschera binaria, essendo \const{AT\_REMOVEDIR} l'unico
1995 flag disponibile per questa funzione, lo si può assegnare direttamente.
1997 Infine una terza funzione, \funcm{linkat}, utilizza in maniera diversa dalle
1998 altre l'argomento \param{flags}, anche se in questo caso l'utilizzo continua
1999 ad essere attinente al comportamento con i collegamenti simbolici. Si ricordi
2000 che su Linux il comportamento di \func{link} è quello di non seguire mai i
2001 collegamenti simbolici, pertanto l'uso ordinario dell'argomento parrebbe in
2002 questo caso essere inutile. A partire dal kernel 2.6.18 invece però è stato
2003 aggiunta per questa funzione la possibilità di usare il valore
2004 \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}, che richiede di dereferenziare i collegamenti
2007 Dato che questo è il comportamento adottato per un valore nullo
2008 di \param{flags} da tutte le altre funzioni, \func{linkat} è l'unica per cui
2009 può essere usato esplicitamente questo valore e per la quale non ha senso
2010 usare \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}. Per avere un quadro d'insieme si è
2011 riassunto in tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values} l'elenco delle
2012 costanti utilizzabili per i valori di \param{flags}.
2017 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2019 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
2022 \constd{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}& Se impostato la funzione non esegue la
2023 dereferenziazione dei collegamenti
2025 \constd{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}& Se impostato la funzione esegue la
2026 dereferenziazione dei collegamenti simbolici
2027 (usato esplicitamente solo da
2029 \constd{AT\_EACCES} & Usato solo da \func{faccessat}, richiede che
2030 il controllo dei permessi sia fatto usando
2031 l'\ids{UID} effettivo invece di quello
2033 \constd{AT\_REMOVEDIR} & Usato solo da \func{unlinkat}, richiede che
2034 la funzione si comporti come \func{rmdir}
2035 invece che come \func{unlink}.\\
2038 \caption{Le costanti utilizzate per i bit dell'argomento
2039 aggiuntivo \param{flags} delle \textit{at-functions}.}
2040 \label{tab:at-functions_constant_values}
2044 \texttt{ATTENZIONE PARTE DA RIVEDERE}
2047 Un'ultima differenza fra le \textit{at-functions} e le funzioni tradizionali
2048 di cui sono estensione è, come accennato in sez.~\ref{sec:file_temp_file},
2049 quella relativa a \func{utimensat} che non è propriamente una corrispondente
2050 esatta di \func{utimes} e \func{lutimes}, dato che questa funzione ha una
2051 maggiore precisione nella indicazione dei tempi dei file, per i quali come per
2052 \func{futimes}, si devono usare strutture \struct{timespec} che consentono una
2053 precisione fino al nanosecondo; la funzione è stata introdotta con il kernel
2054 2.6.22,\footnote{in precedenza, a partire dal kernel 2.6.16, era stata
2055 introdotta una \textit{system call} \funcm{futimesat} seguendo una bozza
2056 della revisione dello standard poi modificata; questa funzione, sostituita
2057 da \func{utimensat}, è stata dichiarata obsoleta, non è supportata da
2058 nessuno standard e non deve essere più utilizzata: pertanto non ne
2059 parleremo.} ed il suo prototipo è:
2063 \fdecl{int utimensat(int dirfd, const char *pathname, const struct
2064 timespec times[2], int flags)}
2065 \fdesc{Cambia i tempi di un file.}
2068 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2069 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2071 \item[\errcode{EACCES}] si è richiesta l'impostazione del tempo corrente ma
2072 non si ha il permesso di scrittura sul file, o non si è proprietari del
2073 file o non si hanno i privilegi di amministratore; oppure il file è
2074 immutabile (vedi sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
2075 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è \const{AT\_FDCWD} o un file
2077 \item[\errcode{EFAULT}] \param{times} non è un puntatore valido oppure
2078 \param{dirfd} è \const{AT\_FDCWD} ma \param{pathname} è \var{NULL} o non è
2079 un puntatore valido.
2080 \item[\errcode{EINVAL}] si sono usati dei valori non corretti per i tempi di
2081 \param{times}, oppure è si usato un valore non valido per \param{flags},
2082 oppure \param{pathname} è \var{NULL}, \param{dirfd} non è
2083 \const{AT\_FDCWD} e \param{flags} contiene \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}.
2084 \item[\errcode{EPERM}] si è richiesto un cambiamento nei tempi non al tempo
2085 corrente, ma non si è proprietari del file o non si hanno i privilegi di
2086 amministratore; oppure il file è immutabile o \textit{append-only} (vedi
2087 sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
2088 \item[\errcode{ESRCH}] non c'è il permesso di attraversamento per una delle
2089 componenti di \param{pathname}.
2091 ed inoltre per entrambe \errval{EROFS} e per \func{utimensat}
2092 \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOTDIR} nel
2093 loro significato generico.}
2096 La funzione imposta i tempi dei file utilizzando i valori passati nel vettore
2097 di strutture \struct{timespec} esattamente come \func{futimes} (si veda quanto
2098 illustrato in sez.~\ref{sec:file_file_times}).
2100 La funzione supporta invece, rispetto ad \func{utimes} che abbiamo visto in
2101 sez.~\ref{sec:file_file_times}, una sintassi più complessa che consente una
2102 indicazione sicura del file su cui operare specificando la directory su cui si
2103 trova tramite il file descriptor \param{dirfd} ed il suo nome come
2104 \textit{pathname relativo} in \param{pathname}.\footnote{su Linux solo
2105 \func{utimensat} è una \textit{system call} e \func{futimens} è una funzione
2106 di libreria, infatti se \param{pathname} è \var{NULL} \param{dirfd} viene
2107 considerato un file descriptor ordinario e il cambiamento del tempo
2108 applicato al file sottostante, qualunque esso sia, per cui
2109 \code{futimens(fd, times}) è del tutto equivalente a \code{utimensat(fd,
2110 NULL, times, 0)} ma nella \acr{glibc} questo comportamento è disabilitato
2111 seguendo lo standard POSIX, e la funzione ritorna un errore di
2112 \errval{EINVAL} se invocata in questo modo.}
2114 Torneremo su questa sintassi e sulla sua motivazione in
2115 sez.~\ref{sec:file_openat}, quando tratteremo tutte le altre funzioni (le
2116 cosiddette \textit{at-functions}) che la utilizzano; essa prevede comunque
2117 anche la presenza dell'argomento \param{flags} con cui attivare flag di
2118 controllo che modificano il comportamento della funzione, nel caso specifico
2119 l'unico valore consentito è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} che indica alla
2120 funzione di non dereferenziare i collegamenti simbolici, cosa che le permette
2121 di riprodurre le funzionalità di \func{lutimes}.
2124 \texttt{ATTENZIONE PARTE DA RIVEDERE}
2127 \itindend{at-functions}
2129 % TODO: manca prototipo e motivazione di fexecve, da trattare qui in quanto
2130 % inserita nello stesso standard e da usare con openat, vedi
2131 % http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699939699/toc.pdf
2133 % TODO: manca prototipo e motivazione di execveat, vedi
2134 % http://man7.org/linux/man-pages/man2/execveat.2.html
2136 \subsection{Le operazioni di controllo}
2137 \label{sec:file_fcntl_ioctl}
2139 Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}
2140 esistono tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su
2141 un file descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati,
2142 ma la gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
2143 funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.
2145 Per le operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
2146 caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione di sistema
2147 \funcd{fcntl},\footnote{ad esempio si gestiscono con questa funzione varie
2148 modalità di I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e
2149 il \textit{file locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}).} il cui
2155 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
2156 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
2157 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
2158 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct f\_owner\_ex * owner)}
2159 \fdesc{Esegue una operazione di controllo sul file.}
2162 {La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda dell'operazione richiesta
2163 in caso di successo mentre ritorna sempre $-1$ per un errore, nel qual caso
2164 \var{errno} assumerà valori diversi che dipendono dal tipo di operazione,
2165 l'unico valido in generale è:
2167 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
2172 Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
2173 \var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
2174 numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
2175 aggiuntivi, sono determinati dal valore dell'argomento \param{cmd} che in
2176 sostanza corrisponde all'esecuzione di un determinato \textsl{comando}. A
2177 seconda del comando specificato il terzo argomento può essere assente (ma se
2178 specificato verrà ignorato), può assumere un valore intero di tipo
2179 \ctyp{long}, o essere un puntatore ad una struttura \struct{flock}.
2181 In sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di
2182 \func{fcntl} per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i
2183 possibili valori per \var{cmd}, e del relativo significato, dei codici di
2184 errore restituiti e del tipo del terzo argomento (cui faremo riferimento con
2185 il nome indicato nel precedente prototipo), è riportata di seguito:
2186 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.8cm}}
2187 \item[\constd{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
2188 maggiore o uguale ad \param{arg}, e ne fa un duplicato
2189 di \param{fd}, ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$
2190 in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2191 \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito
2192 o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
2193 descrittori consentito.
2195 \itindbeg{close-on-exec}
2197 \item[\constd{F\_DUPFD\_CLOEXEC}] ha lo stesso effetto di \const{F\_DUPFD}, ma
2198 in più attiva il flag di \textit{close-on-exec} sul file descriptor
2199 duplicato, in modo da evitare una successiva chiamata con
2200 \const{F\_SETFD}. La funzionalità è stata introdotta con il kernel 2.6.24 ed
2201 è prevista nello standard POSIX.1-2008 (si deve perciò definire
2202 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} ad un valore adeguato secondo quanto visto in
2203 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}).
2205 \item[\constd{F\_GETFD}] restituisce il valore dei \textit{file descriptor
2206 flags} di \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il
2207 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2208 \errval{EBADF}. Al momento l'unico flag usato è quello di
2209 \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC}, che
2210 serve a richiedere che il file venga chiuso nella esecuzione di una
2211 \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Un valore nullo significa
2212 pertanto che il flag non è impostato.
2214 \item[\constd{F\_SETFD}] imposta il valore dei \textit{file descriptor flags}
2215 al valore specificato con \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2216 successo e $-1$ in caso di errore. Non sono previsti errori diversi da
2217 \errval{EBADF}. Dato che l'unico flag attualmente usato è quello di
2218 \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC},
2219 tutti gli altri bit di \param{arg}, anche se impostati, vengono
2220 ignorati.\footnote{questo almeno è quanto avviene fino al kernel 3.2, come
2221 si può evincere dal codice della funzione \texttt{do\_fcntl} nel file
2222 \texttt{fs/fcntl.c} dei sorgenti del kernel.}
2223 \itindend{close-on-exec}
2225 \item[\constd{F\_GETFL}] ritorna il valore dei \textit{file status flags} di
2226 \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento
2227 viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Il
2228 comando permette di rileggere il valore di quei bit
2229 dell'argomento \param{flags} di \func{open} che vengono memorizzati nella
2230 relativa voce della \textit{file table} all'apertura del file, vale a dire
2231 quelli riportati in tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} e
2232 tab.~\ref{tab:open_operation_flag}). Si ricordi che quando si usa la
2233 funzione per determinare le modalità di accesso con cui è stato aperto il
2234 file è necessario estrarre i bit corrispondenti nel \textit{file status
2235 flag} con la maschera \const{O\_ACCMODE} come già accennato in
2236 sez.~\ref{sec:file_open_close}.
2238 \item[\constd{F\_SETFL}] imposta il valore dei \textit{file status flags} al
2239 valore specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2240 successo o $-1$ in caso di errore. In generale possono essere impostati solo
2241 i flag riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, su Linux si possono
2242 modificare soltanto \const{O\_APPEND}, \const{O\_ASYNC}, \const{O\_DIRECT},
2243 \const{O\_NOATIME} e \const{O\_NONBLOCK}. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2244 \errcode{EPERM} se si cerca di rimuovere \const{O\_APPEND} da un file
2245 marcato come \textit{append-only} o se di cerca di impostare
2246 \const{O\_NOATIME} su un file di cui non si è proprietari (e non si hanno i
2247 permessi di amministratore) ed \errcode{EINVAL} se si cerca di impostare
2248 \const{O\_DIRECT} su un file che non supporta questo tipo di operazioni.
2250 \item[\constd{F\_GETLK}] richiede un controllo sul file lock specificato da
2251 \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato,
2252 ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come
2253 per i due successivi comandi oltre a \errval{EBADF} se \param{lock} non è un
2254 puntatore valido restituisce l'errore generico \errcode{EFAULT}. Questa
2255 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2257 \item[\constd{F\_SETLK}] richiede o rilascia un file lock a seconda di quanto
2258 specificato nella struttura puntata da \param{lock}, ritorna un valore nullo
2259 in caso di successo e $-1$ se il file lock è tenuto da qualcun altro, nel
2260 qual caso si ha un errore di \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}. Questa
2261 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2263 \item[\constd{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
2264 la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato, se
2265 l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
2266 imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}. Questa funzionalità è trattata in
2267 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2269 \item[\constd{F\_GETOWN}] restituisce in caso di successo l'identificatore del
2270 processo o del \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group})
2271 che è preposto alla ricezione del segnale \signal{SIGIO} (o l'eventuale
2272 segnale alternativo impostato con \const{F\_SETSIG}) per gli eventi
2273 asincroni associati al file descriptor \param{fd} e del segnale
2274 \signal{SIGURG} per la notifica dei dati urgenti di un socket (vedi
2275 sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}). Restituisce $-1$ in caso di errore ed il
2276 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2279 Per distinguerlo dal caso in cui il segnale viene inviato a un singolo
2280 processo, nel caso di un \textit{process group} viene restituito un valore
2281 negativo il cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del
2282 \textit{process group}. Con Linux questo comporta un problema perché se il
2283 valore restituito dalla \textit{system call} è compreso nell'intervallo fra
2284 $-1$ e $-4095$ in alcune architetture questo viene trattato dalla
2285 \acr{glibc} come un errore,\footnote{il problema deriva dalle limitazioni
2286 presenti in architetture come quella dei normali PC (i386) per via delle
2287 modalità in cui viene effettuata l'invocazione delle \textit{system call}
2288 che non consentono di restituire un adeguato codice di ritorno.} per cui
2289 in tal caso \func{fcntl} ritornerà comunque $-1$ mentre il valore restituito
2290 dalla \textit{system call} verrà assegnato ad \var{errno}, cambiato di
2293 Per questo motivo con il kernel 2.6.32 è stato introdotto il comando
2294 alternativo \const{F\_GETOWN\_EX}, che vedremo a breve, che consente di
2295 evitare il problema. A partire dalla versione 2.11 la \acr{glibc}, se
2296 disponibile, usa questa versione alternativa per mascherare il problema
2297 precedente e restituire un valore corretto in tutti i casi.\footnote{in cui
2298 cioè viene restituito un valore negativo corretto qualunque sia
2299 l'identificatore del \textit{process group}, che non potendo avere valore
2300 unitario (non esiste infatti un \textit{process group} per \cmd{init}) non
2301 può generare ambiguità con il codice di errore.} Questo però comporta che
2302 il comportamento del comando può risultare diverso a seconda delle versioni
2303 della \acr{glibc} e del kernel.
2305 \item[\constd{F\_SETOWN}] imposta, con il valore dell'argomento \param{arg},
2306 l'identificatore del processo o del \textit{process group} che riceverà i
2307 segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2308 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2309 caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2310 \errcode{ESRCH} se \param{arg} indica un processo o un \textit{process
2313 L'impostazione è soggetta alle stesse restrizioni presenti sulla funzione
2314 \func{kill} (vedi sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}), per cui un utente non
2315 privilegiato può inviare i segnali solo ad un processo che gli appartiene,
2316 in genere comunque si usa il processo corrente. Come per \const{F\_GETOWN},
2317 per indicare un \textit{process group} si deve usare per \param{arg} un
2318 valore negativo, il cui valore assoluto corrisponda all'identificatore del
2319 \textit{process group}.
2321 A partire dal kernel 2.6.12 se si sta operando con i \textit{thread} della
2322 implementazione nativa di Linux (quella della NTPL, vedi
2323 sez.~\ref{sec:linux_ntpl}) e se si è impostato un segnale specifico con
2324 \const{F\_SETSIG}, un valore positivo di \param{arg} viene interpretato come
2325 indicante un \textit{Thread ID} e non un \textit{Process ID}. Questo
2326 consente di inviare il segnale impostato con \const{F\_SETSIG} ad uno
2327 specifico \textit{thread}. In genere questo non comporta differenze
2328 significative per il processi ordinari, in cui non esistono altri
2329 \textit{thread}, dato che su Linux il \textit{thread} principale, che in tal
2330 caso è anche l'unico, mantiene un valore del \textit{Thread ID} uguale al
2331 \ids{PID} del processo. Il problema è però che questo comportamento non si
2332 applica a \signal{SIGURG}, per il quale \param{arg} viene sempre
2333 interpretato come l'identificatore di un processo o di un \textit{process
2336 \item[\constd{F\_GETOWN\_EX}] legge nella struttura puntata
2337 dall'argomento \param{owner} l'identificatore del processo, \textit{thread}
2338 o \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) che è
2339 preposto alla ricezione dei segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli
2340 eventi associati al file descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in
2341 caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} e da
2342 \errval{EFAULT} se \param{owner} non è un puntatore valido.
2344 Il comando, che è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.32, effettua lo
2345 stesso compito di \const{F\_GETOWN} di cui costituisce una evoluzione che
2346 consente di superare i limiti e le ambiguità relative ai valori restituiti
2347 come identificativo. A partire dalla versione 2.11 della \acr{glibc} esso
2348 viene usato dalla libreria per realizzare una versione di \func{fcntl} che
2349 non presenti i problemi illustrati in precedenza per la versione precedente
2350 di \const{F\_GETOWN}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo
2351 se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2353 \item[\constd{F\_SETOWN\_EX}] imposta con il valore della struttura
2354 \struct{f\_owner\_ex} puntata \param{owner}, l'identificatore del processo o
2355 del \textit{process group} che riceverà i segnali \signal{SIGIO} e
2356 \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2357 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2358 caso di errore, con gli stessi errori di \const{F\_SETOWN} più
2359 \errcode{EINVAL} se il campo \var{type} di \struct{f\_owner\_ex} non indica
2360 un tipo di identificatore valido.
2362 \begin{figure}[!htb]
2363 \footnotesize \centering
2364 \begin{varwidth}[c]{0.5\textwidth}
2365 \includestruct{listati/f_owner_ex.h}
2368 \caption{La struttura \structd{f\_owner\_ex}.}
2369 \label{fig:f_owner_ex}
2372 Come \const{F\_GETOWN\_EX} il comando richiede come terzo argomento il
2373 puntatore ad una struttura \struct{f\_owner\_ex} la cui definizione è
2374 riportata in fig.~\ref{fig:f_owner_ex}, in cui il primo campo indica il tipo
2375 di identificatore il cui valore è specificato nel secondo campo, che assume
2376 lo stesso significato di \param{arg} per \const{F\_SETOWN}. Per il campo
2377 \var{type} i soli valori validi sono \constd{F\_OWNER\_TID},
2378 \constd{F\_OWNER\_PID} e \constd{F\_OWNER\_PGRP}, che indicano
2379 rispettivamente che si intende specificare con \var{pid} un \textit{Tread
2380 ID}, un \textit{Process ID} o un \textit{Process Group ID}. A differenza
2381 di \const{F\_SETOWN} se si specifica un \textit{Tread ID} questo riceverà
2382 sia \signal{SIGIO} (o il segnale impostato con \const{F\_SETSIG}) che
2383 \signal{SIGURG}. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
2384 partire dal kernel 2.6.32, ed è utilizzabile solo se si è definita la macro
2385 \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2387 \item[\constd{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale inviato dai vari
2388 meccanismi di I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli
2389 trattati in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) in caso di successo o
2390 $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti
2391 errori diversi da \errval{EBADF}. Un valore nullo indica che si sta usando
2392 il segnale predefinito, che è \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero
2393 indica il segnale che è stato impostato con \const{F\_SETSIG}, che può
2394 essere anche lo stesso \signal{SIGIO}. Il comando è specifico di Linux ed
2395 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2397 \item[\constd{F\_SETSIG}] imposta il segnale inviato dai vari meccanismi di
2398 I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli trattati in
2399 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) al valore indicato
2400 da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
2401 di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2402 \errcode{EINVAL} se \param{arg} indica un numero di segnale non valido. Un
2403 valore nullo di \param{arg} indica di usare il segnale predefinito, cioè
2404 \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero, compreso lo stesso
2405 \signal{SIGIO}, specifica il segnale voluto. Il comando è specifico di
2406 Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2408 L'impostazione di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
2409 installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
2410 \const{SA\_SIGINFO}, (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
2411 disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
2412 generato il segnale attraverso i valori restituiti in
2413 \struct{siginfo\_t}. Se inoltre si imposta un segnale \textit{real-time} si
2414 potranno sfruttare le caratteristiche di avanzate di questi ultimi (vedi
2415 sez.~\ref{sec:sig_real_time}), ed in particolare la capacità di essere
2416 accumulati in una coda prima della notifica.
2418 \item[\constd{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \textit{file lease} che il
2419 processo detiene nei confronti del file descriptor \var{fd} o $-1$ in caso
2420 di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori
2421 diversi da \errval{EBADF}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile
2422 solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è
2423 trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2425 \item[\constd{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove a seconda del valore
2426 di \param{arg} un \textit{file lease} sul file descriptor \var{fd} a seconda
2427 del valore indicato da \param{arg}. Ritorna un valore nullo in caso di
2428 successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2429 \errcode{EINVAL} se si è specificato un valore non valido per \param{arg}
2430 (deve essere usato uno dei valori di tab.~\ref{tab:file_lease_fctnl}),
2431 \errcode{ENOMEM} se non c'è memoria sufficiente per creare il \textit{file
2432 lease}, \errcode{EACCES} se non si è il proprietario del file e non si
2433 hanno i privilegi di amministratore.\footnote{per la precisione occorre la
2434 capacità \const{CAP\_LEASE}.}
2436 Il supporto il supporto per i \textit{file lease}, che consente ad un
2437 processo che detiene un \textit{lease} su un file di riceve una notifica
2438 qualora un altro processo cerchi di eseguire una \func{open} o una
2439 \func{truncate} su di esso è stato introdotto a partire dai kernel della
2440 serie 2.4 Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2441 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è trattata in
2442 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2444 \item[\constd{F\_NOTIFY}] attiva il meccanismo di notifica asincrona per cui
2445 viene riportato al processo chiamante, tramite il segnale \signal{SIGIO} (o
2446 altro segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
2447 direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
2448 in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2449 caso di errore. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2450 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità, disponibile
2451 dai kernel della serie 2.4.x, è trattata in dettaglio in
2452 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2454 \item[\constd{F\_GETPIPE\_SZ}] restituisce in caso di successo la dimensione
2455 del buffer associato alla \textit{pipe} \param{fd} (vedi
2456 sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
2457 ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}, che viene
2458 restituito anche se il file descriptor non è una \textit{pipe}. Il comando è
2459 specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è
2460 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2462 \item[\constd{F\_SETPIPE\_SZ}] imposta la dimensione del buffer associato alla
2463 \textit{pipe} \param{fd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_unix}) ad un valore uguale
2464 o superiore a quello indicato dall'argomento \param{arg}. Ritorna un valore
2465 nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF}
2466 gli errori possibili sono \errcode{EBUSY} se si cerca di ridurre la
2467 dimensione del buffer al di sotto della quantità di dati effettivamente
2468 presenti su di esso ed \errcode{EPERM} se un processo non privilegiato cerca
2469 di impostare un valore troppo alto. La dimensione minima del buffer è pari
2470 ad una pagina di memoria, a cui verrà comunque arrotondata ogni dimensione
2471 inferiore, il valore specificato viene in genere arrotondato per eccesso al
2472 valore ritenuto più opportuno dal sistema, pertanto una volta eseguita la
2473 modifica è opportuno rileggere la nuova dimensione con
2474 \const{F\_GETPIPE\_SZ}. I processi non privilegiati\footnote{per la
2475 precisione occorre la capacità \const{CAP\_SYS\_RESOURCE}.} non possono
2476 impostare un valore superiore a quello indicato da
2477 \sysctlfiled{fs/pipe-size-max}. Il comando è specifico di Linux, è
2478 disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è utilizzabile solo se si è
2479 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2483 % TODO: trattare RWH_WRITE_LIFE_EXTREME e RWH_WRITE_LIFE_SHORT aggiunte con
2484 % il kernel 4.13 (vedi https://lwn.net/Articles/727385/)
2486 La maggior parte delle funzionalità controllate dai comandi di \func{fcntl}
2487 sono avanzate e richiedono degli approfondimenti ulteriori, saranno pertanto
2488 riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative. In
2489 particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari meccanismi di
2490 notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
2491 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation} mentre quelle relative al
2492 \textit{file locking} saranno esaminate in sez.~\ref{sec:file_locking}). L'uso
2493 di questa funzione con i socket verrà trattato in
2494 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2496 La gran parte dei comandi di \func{fcntl} (come \const{F\_DUPFD},
2497 \const{F\_GETFD}, \const{F\_SETFD}, \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFL},
2498 \const{F\_GETLK}, \const{F\_SETLK} e \const{F\_SETLKW}) sono previsti da SVr4
2499 e 4.3BSD e standardizzati in POSIX.1-2001 che inoltre prevede gli ulteriori
2500 \const{F\_GETOWN} e \const{F\_SETOWN}. Pertanto nell'elenco si sono indicate
2501 esplicitamente soltanto le ulteriori richieste in termini delle macro di
2502 funzionalità di sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} soltanto per le
2503 funzionalità inserite in standard successivi o specifiche di Linux.
2506 % \subsection{La funzione \func{ioctl}}
2507 % \label{sec:file_ioctl}
2509 Benché l'interfaccia di gestione dell'I/O sui file di cui abbiamo parlato
2510 finora si sia dimostrata valida anche per l'interazione diretta con le
2511 periferiche attraverso i loro file di dispositivo, consentendo di usare le
2512 stesse funzioni utilizzate per i normali file di dati, esistono però
2513 caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e delle funzionalità che
2514 ciascun dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
2515 interfaccia astratta come ad esempio l'impostazione della velocità di una
2516 porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer.
2518 Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
2519 di una apposita funzione di sistema, \funcd{ioctl}, come meccanismo generico
2520 per compiere operazioni specializzate; il suo prototipo è:
2524 \fdecl{int ioctl(int fd, int request, ...)}
2525 \fdesc{Esegue una operazione speciale.}
2528 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo nella maggior parte dei casi, ma
2529 alcune operazioni possono restituire un valore positivo, mentre ritorna
2530 sempre $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
2533 \item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
2535 \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
2536 dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
2537 riferimento \param{fd}.
2539 ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT} nel loro significato generico.}
2543 La funzione richiede che si passi come primo argomento un file
2544 descriptor \param{fd} regolarmente aperto, mentre l'operazione da compiere
2545 deve essere indicata dal valore dell'argomento \param{request}. Il terzo
2546 argomento dipende dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato
2547 come \code{char * argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
2548 generica (all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora non era
2549 stato introdotto il tipo \ctyp{void}) ma per certe operazioni può essere
2550 omesso, e per altre è un semplice intero.
2552 Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
2553 errore, ma per alcune operazioni il valore di ritorno, che nel caso viene
2554 impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come indicazione del
2555 risultato della stessa. È più comune comunque restituire i risultati
2556 all'indirizzo puntato dal terzo argomento.
2558 Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
2559 sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
2560 elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
2562 \item il cambiamento dei font di un terminale.
2563 \item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
2564 \item i comandi di avanti veloce e di riavvolgimento di un nastro.
2565 \item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
2566 \item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
2567 \item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
2569 \item l'impostazione degli attributi dei file su un filesystem
2570 ext2.\footnote{i comandi \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con
2571 delle \func{ioctl} dedicate, usabili solo su questo filesystem e derivati
2572 successivi (come ext3).}
2575 In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
2576 effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
2577 file \headfiled{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui
2578 fanno riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
2579 opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
2580 un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
2581 definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
2582 sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
2583 causi al più un errore. Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
2584 una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
2585 operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
2586 funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
2587 assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
2588 potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
2589 imprevedibili o indesiderati.
2591 Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
2592 dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
2593 sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in seguito quelle
2594 relative ad alcuni casi specifici, ad esempio la gestione dei terminali è
2595 effettuata attraverso \func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix,
2596 mentre per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
2597 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2599 Riportiamo qui solo l'elenco delle operazioni che sono predefinite per
2600 qualunque file, caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}. Queste operazioni
2601 sono definite nel kernel a livello generale, e vengono sempre interpretate per
2602 prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri}, eventuali operazioni
2603 specifiche che usino lo stesso valore verrebbero ignorate:
2604 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
2605 \item[\constd{FIOCLEX}] imposta il flag di \textit{close-on-exec} sul file, in
2606 questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non richiede
2607 un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2608 \item[\constd{FIONCLEX}] cancella il flag di \textit{close-on-exec} sul file,
2609 in questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non
2610 richiede un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2611 \item[\constd{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
2612 file (vedi sez.~\ref{sec:signal_driven_io}); il terzo argomento
2613 deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
2614 che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
2616 \item[\constd{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
2617 bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
2618 tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
2619 disabilita, un valore non nullo abilita).
2620 \item[\constd{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
2621 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2622 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
2623 valore specifica il PID del processo.
2624 \item[\constd{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
2625 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2626 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
2627 scritto il PID del processo.
2628 \item[\constd{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
2629 file descriptor; questa operazione è disponibile solo su alcuni file
2630 descriptor, in particolare sui socket (vedi sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o
2631 sui file descriptor di \textit{epoll} (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}), il
2632 terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo
2633 \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2634 \item[\constd{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
2635 directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
2636 \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
2637 (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2640 % TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260795/,
2641 % http://lwn.net/Articles/429345/
2643 Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
2644 essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
2645 generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
2646 molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
2647 al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
2648 necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
2649 modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
2650 \func{ioctl} per i secondi, all'epoca tra l'altro i dispositivi che usavano
2651 \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega l'uso
2652 comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore. Oggi non è più così ma le
2653 due funzioni sono rimaste.
2655 % TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
2656 % (bassa/bassissima priorità)
2657 % EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
2658 % EXT4_IOC_SHUTDOWN (dal 4.10), XFS_IOC_GOINGDOWN e futura FS_IOC_SHUTDOWN
2659 % ioctl di btrfs, vedi http://lwn.net/Articles/580732/
2663 \section{L'interfaccia standard ANSI C}
2664 \label{sec:files_std_interface}
2667 Come visto in sez.~\ref{sec:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
2668 sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
2669 direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
2671 Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
2672 ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria.
2673 Queste funzioni di libreria, insieme alle altre funzioni definite dallo
2674 standard (che sono state implementate la prima volta da Ritchie nel 1976 e da
2675 allora sono rimaste sostanzialmente immutate), vengono a costituire il nucleo
2676 della \acr{glibc} per la gestione dei file.
2678 Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli
2679 \textit{stream}, analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_unix_interface} per i
2680 file descriptor. In particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e
2681 cambiare la posizione corrente in uno \textit{stream}.
2684 \subsection{I \textit{file stream}}
2685 \label{sec:file_stream}
2687 \itindbeg{file~stream}
2689 Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
2690 basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
2691 nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
2693 In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
2694 dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
2695 \func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
2696 evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
2697 del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
2698 dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
2699 dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
2701 Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
2702 dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori. La caratteristica
2703 principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
2704 alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
2705 operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
2706 all'ottenimento della massima efficienza.
2708 Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
2709 \textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare dei
2710 dettagli con cui viene gestita la comunicazione con l'hardware sottostante
2711 (come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file può
2712 essere sempre considerato come composto da un flusso continuo di dati, da cui
2713 deriva appunto il nome \textit{stream}.
2715 A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
2716 scrittura, sia per quel che riguarda la bufferizzazione che le formattazioni,
2717 per tutto il resto i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai
2718 file descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere
2719 quanto visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} a proposito dell'accesso
2720 concorrente ed in sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di
2723 Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
2724 è stata chiamata \typed{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
2725 libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
2726 sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
2727 indicatori di stato e di fine del file.
2729 Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
2730 queste strutture (che sono dei \textsl{tipi opachi}) ma usare sempre puntatori
2731 del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa, tanto che in certi
2732 casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo di \textit{stream}.
2733 Tutte le funzioni della libreria che operano sui file accettano come argomenti
2734 solo variabili di questo tipo, che diventa accessibile includendo l'header
2735 file \headfile{stdio.h}.
2737 \itindend{file~stream}
2739 Ai tre file descriptor standard (vedi tab.~\ref{tab:file_std_files}) aperti
2740 per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
2741 rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
2742 \textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
2743 nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
2745 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
2746 \item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè il \textit{file
2747 stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati in
2748 ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
2749 prende i caratteri dalla tastiera.
2750 \item[\var{FILE *stdout}] Lo \textit{standard output} cioè il \textit{file
2751 stream} su cui il processo invia ordinariamente i dati in
2752 uscita. Normalmente è associato dalla shell all'output del terminale e
2753 scrive sullo schermo.
2754 \item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} cioè il \textit{file
2755 stream} su cui il processo è supposto inviare i messaggi di
2756 errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output del
2757 terminale e scrive sullo schermo.
2760 Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
2761 tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
2762 tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
2763 programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
2764 in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
2765 hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
2766 usare la funzione \func{freopen}.
2769 \subsection{Le modalità di bufferizzazione}
2770 \label{sec:file_buffering}
2772 La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
2773 degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
2774 \textit{system call} (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
2775 input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
2776 ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
2777 particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
2780 I dati che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
2781 accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco, con l'operazione che viene
2782 usualmente chiamata \textsl{scaricamento} del buffer (dal termine inglese
2783 \textit{flush}) tutte le volte che questo viene riempito. Questa operazione
2784 avviene perciò in maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento
2785 analogo avviene anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati,
2786 anche se ne sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha
2787 rilevanza inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di
2788 scrittura invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad
2789 esempio da parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti
2790 effettivamente scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
2792 Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
2793 dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
2794 delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
2795 scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
2796 dispositivo, e la cosa è particolarmente evidente con le operazioni di
2797 input/output sul terminale.
2799 Per rispondere ad esigenze diverse lo standard definisce tre distinte modalità
2800 in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali occorre essere ben
2801 consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da dispositivi interattivi:
2803 \item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
2804 caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
2805 (effettuando immediatamente una \func{write});
2806 \item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono normalmente
2807 trasmessi al file in blocco ogni volta che viene incontrato un carattere di
2808 \textit{newline} (il carattere ASCII \verb|\n|) cioè un a capo (in sostanza
2809 quando si preme invio);
2810 \item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
2811 trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
2814 Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo \textit{standard output} e lo
2815 \textit{standard input} siano aperti in modalità \textit{fully buffered}
2816 quando non fanno riferimento ad un dispositivo interattivo, e che lo standard
2817 error non sia mai aperto in modalità \textit{fully buffered}.
2819 Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
2820 ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
2821 \textit{unbuffered}, in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
2822 rapidamente possibile, e che \textit{standard input} \textit{standard output}
2823 siano aperti in modalità \textit{line buffered} quando sono associati ad un
2824 terminale (od altro dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully
2825 buffered} altrimenti.
2827 Il comportamento specificato per \textit{standard input} e \textit{standard
2828 output} vale anche per tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo;
2829 la selezione comunque avviene automaticamente, e la libreria apre lo
2830 \textit{stream} nella modalità più opportuna a seconda del file o del
2833 La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
2834 chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
2835 accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
2836 alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (il \textit{newline});
2837 questo non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer
2838 usato dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico
2839 dei dati anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
2841 Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
2842 con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
2843 \textit{stream} che comporta l'accesso alle \textit{system call} del kernel,
2844 ad esempio se lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità
2845 \textit{unbuffered}, viene anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli
2846 \textit{stream} in scrittura. In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo
2847 come la libreria definisca delle opportune funzioni per controllare le
2848 modalità di bufferizzazione e lo scarico dei dati.
2852 \subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
2853 \label{sec:file_fopen}
2855 Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
2856 \funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
2857 \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
2858 dello standard POSIX.1.} ed i rispettivi prototipi sono:
2862 \fdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
2863 \fdesc{Apre uno \textit{stream} da un \texttt{pathname}.}
2864 \fdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
2865 \fdesc{Associa uno \textit{stream} a un file descriptor.}
2866 \fdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
2867 \fdesc{Chiude uno \textit{stream} e lo riapre su un file diverso.}
2870 {Le funzioni ritornano un puntatore ad un oggetto \type{FILE} in caso di
2871 successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il
2872 valore ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione,
2873 gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte e tre
2874 le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di \func{fcntl} per
2875 \func{fdopen} e quelli di \func{fopen}, \func{fclose} e \func{fflush} per
2879 Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
2880 \func{fopen}, essa apre il file specificato dal \textit{pathname} \param{path}
2881 nella modalità specificata da \param{mode}, che è una stringa che deve
2882 iniziare con almeno uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode},
2883 anche se sono possibili varie estensioni che vedremo in seguito.
2885 L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file standard
2886 (vedi sez.~\ref{sec:file_stream}): il file \param{path} viene aperto nella
2887 modalità indicata da \param{mode} ed associato allo \textit{stream} indicato
2888 dall'argomento \param{stream}, e se questo era uno \textit{stream} già aperto
2889 esso viene preventivamente chiuso e tutti i dati pendenti vengono scaricati.
2891 Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
2892 descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
2893 \func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
2894 usare gli \textit{stream} con file come le \textit{fifo} o i socket, che non possono
2895 essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
2900 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2902 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
2905 \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
2906 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2908 \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
2909 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2912 \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2913 creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
2914 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2916 \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2917 creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
2918 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2921 \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2922 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in sola
2924 \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2925 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in lettura e
2928 \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
2929 \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già. \\
2932 \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
2933 che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
2934 \label{tab:file_fopen_mode}
2937 In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
2938 diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
2939 riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
2940 il carattere \texttt{b} (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
2941 le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
2942 distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
2943 distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
2944 compatibilità, ma non ha alcun effetto.
2946 La \acr{glibc} supporta alcune estensioni, queste devono essere sempre
2947 indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di
2948 tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per
2949 evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso dell'opzione
2950 \const{O\_EXCL} in \func{open}): se il file specificato già esiste e si
2951 aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen} fallisce.
2953 Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si
2954 aggiunge a \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| il
2955 valore \verb|STRING| è considerato il nome di una codifica dei caratteri
2956 e \func{fopen} marca il file per l'uso dei caratteri estesi e abilita le
2957 opportune funzioni di conversione in lettura e scrittura.
2959 Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
2960 essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
2961 Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
2962 \textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
2963 variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
2964 cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso automaticamente alla
2965 chiusura dello \textit{stream}.
2967 I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
2968 sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
2970 \code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
2971 \val{0666}) modificato secondo il valore della \textit{umask} per il processo
2972 (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}). Una volta aperto lo
2973 \textit{stream}, si può cambiare la modalità di bufferizzazione (si veda
2974 sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non si è effettuato alcuna
2975 operazione di I/O sul file.
2977 In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
2978 di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
2979 richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
2980 di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
2981 incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
2982 il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata.
2984 Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
2985 una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
2986 \func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
2987 voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
2988 usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
2989 un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
2990 sufficiente a garantire la sincronizzazione.
2992 Una volta completate le operazioni su di esso uno \textit{stream} può essere
2993 chiuso con la funzione \funcd{fclose}, il cui prototipo è:
2997 \fdecl{int fclose(FILE *stream)}
2998 \fdesc{Chiude uno \textit{stream}.}
3001 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3002 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se il file
3003 descriptor indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori
3004 specificati dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close},
3005 \func{write} o \func{fflush}).
3009 La funzione chiude lo \textit{stream} \param{stream} ed effettua lo scarico di
3010 tutti i dati presenti nei buffer di uscita e scarta tutti i dati in ingresso;
3011 se era stato allocato un buffer per lo \textit{stream} questo verrà
3012 rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo per i dati presenti nei
3013 buffer in \textit{user space} usati dalla \acr{glibc}; se si vuole essere
3014 sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare una
3015 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
3017 Linux supporta anche un'altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
3018 GNU implementata dalla \acr{glibc}, accessibile avendo definito
3019 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
3023 \fdecl{int fcloseall(void)}
3024 \fdesc{Chiude tutti gli \textit{stream}.}
3027 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3028 qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{fclose}.}
3031 La funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita e scarta quelli
3032 in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è provvista solo per i
3033 casi di emergenza, quando si è verificato un errore ed il programma deve
3034 essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra operazione dopo aver
3035 chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto visto in
3036 sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
3039 \subsection{Gestione dell'I/O e posizionamento su uno \textit{stream}}
3042 Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
3043 la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
3044 scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità di
3045 input/output non formattato:
3047 \item\textsl{binario} in cui si leggono e scrivono blocchi di dati di
3048 dimensione arbitraria, (analogo della modalità ordinaria dell'I/O sui file
3049 descriptor), trattato in sez.~\ref{sec:file_binary_io}.
3050 \item\textsl{a caratteri} in cui si legge e scrive un carattere alla volta,
3051 con la bufferizzazione che viene gestita automaticamente dalla libreria,
3052 trattato in sez.~\ref{sec:file_char_io}.
3053 \item\textsl{di linea} in cui si legge e scrive una linea alla volta,
3054 (terminata dal carattere di newline \verb|'\n'|), trattato in
3055 sez.~\ref{sec:file_line_io}.
3057 a cui si aggiunge la modalità di input/output formattato, trattato in
3058 sez.~\ref{sec:file_formatted_io}.
3060 Ognuna di queste modalità utilizza per l'I/O delle funzioni specifiche che
3061 vedremo nelle sezioni citate, affronteremo qui tutte gli argomenti e le
3062 funzioni che si applicano in generale a tutte le modalità di I/O.
3064 A differenza di quanto avviene con l'interfaccia dei file descriptor, con gli
3065 \textit{stream} il raggiungimento della fine del file viene considerato un
3066 errore, e viene notificato come tale dai valori di uscita delle varie
3067 funzioni. Nella maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del
3068 valore intero (di tipo \ctyp{int}) \val{EOF} definito anch'esso nell'header
3069 \headfile{stdlib.h}. La costante deve essere negativa perché in molte funzioni
3070 un valore positivo indica la quantità di dati scritti, la \acr{glibc} usa il
3071 valore $-1$, ma altre implementazioni possono avere valori diversi.
3073 Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
3074 libreria che si appoggiano a delle \textit{system call}, esse non impostano
3075 direttamente la variabile \var{errno}, che mantiene sempre il valore impostato
3076 dalla \textit{system call} invocata internamente che ha riportato l'errore.
3078 Siccome la condizione di \textit{end-of-file} è anch'essa segnalata come
3079 errore, nasce il problema di come distinguerla da un errore effettivo; basarsi
3080 solo sul valore di ritorno della funzione e controllare il valore di
3081 \var{errno} infatti non basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato
3082 impostato in una altra occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i
3083 dettagli del funzionamento di \var{errno}).
3085 Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
3086 per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
3087 il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
3088 file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
3089 errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
3090 riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
3094 \fdecl{int feof(FILE *stream)}
3095 \fdesc{Controlla il flag di \textit{end-of-file} di uno \textit{stream}.}
3096 \fdecl{int ferror(FILE *stream)}
3097 \fdesc{Controlla il flag di errore di uno \textit{stream}.}
3100 {Le funzioni ritornano un valore diverso da zero se i relativi flag sono
3101 impostati, e non prevedono condizioni di errore.}
3104 Si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala soltanto che
3105 c'è stato un errore o che si è raggiunta la fine del file in una qualunque
3106 operazione sullo \textit{stream}, il controllo su quanto avvenuto deve quindi
3107 essere effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
3109 Entrambi i flag (di errore e di \textit{end-of-file}) possono essere
3110 cancellati usando la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
3114 \fdecl{void clearerr(FILE *stream)}
3115 \fdesc{Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di uno
3119 {La funzione non ritorna nulla e prevede condizioni di errore.}
3122 In genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e corretta
3123 la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da poter
3124 rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa funzione
3125 esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} (con lo stesso argomento e
3126 stessi valori di ritorno) che non esegue il blocco dello \textit{stream}
3127 (tratteremo il significato di blocco di uno \textit{stream} in
3128 sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
3130 Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
3131 all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
3132 punto prestabilito, sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
3133 dal file sottostante lo \textit{stream}, nel caso cioè in cui si ha a che fare
3134 con quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}. Dato che in un
3135 sistema Unix esistono vari tipi di file, come le \textit{fifo} ed i file di
3136 dispositivo (ad esempio i terminali), non è scontato che questo sia vero in
3137 generale, pur essendolo sempre nel caso di file di dati.
3139 Con Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file, come
3140 abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_lseek}, è espressa da un intero
3141 positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}. Il problema è che alcune delle
3142 funzioni usate per il riposizionamento sugli \textit{stream} originano dalle
3143 prime versioni di Unix, in cui questo tipo non era ancora stato definito, e
3144 che in altri sistemi non è detto che la posizione su un file venga sempre
3145 rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio: ad esempio nel VMS dove
3146 esistono i file a record (in cui cioè l'I/O avviene per blocchi, i record, di
3147 dimensione fissa), essa può essere rappresentata come un numero di record, più
3148 l'offset rispetto al record corrente.
3150 Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
3151 sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
3152 funzioni tradizionali usate per eseguire una modifica della posizione corrente
3153 sul file con uno \textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind}, i
3154 rispettivi prototipi sono:
3158 \fdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)}
3159 \fdesc{Sposta la posizione nello \textit{stream}.}
3160 \fdecl{void rewind(FILE *stream)}
3161 \fdesc{Riporta la posizione nello \textit{stream} all'inizio del file.}
3164 {La funzione \func{fseek} ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un
3165 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek},
3166 \func{rewind} non ritorna nulla e non ha condizioni di errore.}
3169 L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
3170 descriptor (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek}). Anche gli argomenti, a parte il
3171 tipo, hanno esattamente lo stesso significato. In particolare \param{whence}
3172 deve assumere gli stessi valori già visti nella prima parte di
3173 tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}. La funzione restituisce 0 in caso di
3174 successo e -1 in caso di errore.
3176 La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la posizione corrente sul file
3177 all'inizio dello \textit{stream}, ma non è esattamente equivalente ad aver
3178 eseguito una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)}, in quanto con l'uso della
3179 funzione vengono cancellati anche i flag di errore e di fine del file.
3181 Per ottenere la posizione corrente sul file di uno \textit{stream} lo standard
3182 ANSI C prescrive l'uso della funzione \funcd{ftell}, il cui prototipo è:
3186 \fdecl{long ftell(FILE *stream)}
3187 \fdesc{Legge la posizione attuale nello \textit{stream}.}
3190 {La funzione ritorna la posizione corrente in caso di successo e $-1$ per un
3191 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3194 \noindent che restituisce la posizione come numero di byte dall'inizio dello
3197 Sia \func{fseek} che \func{ftell} esprimono la posizione nel file con un
3198 intero di tipo \ctyp{long}. Dato che in certi casi, ad esempio quando si usa
3199 un filesystem indicizzato a 64 bit su una macchina con architettura a 32 bit,
3200 questo può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove
3201 funzioni \funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
3202 \typed{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
3206 \fdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3207 \fdesc{Imposta la posizione corrente sul file.}
3208 \fdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3209 \fdesc{Legge la posizione corrente sul file.}
3212 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3213 caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3216 In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
3217 \func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
3218 precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
3219 \type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
3220 gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
3221 posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
3222 sistemi più moderni.
3224 % TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
3228 \subsection{Input/output binario}
3229 \label{sec:file_binary_io}
3231 La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
3232 interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
3233 lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
3234 la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
3235 funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
3236 i rispettivi prototipi sono:
3240 \fdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE *stream)}
3241 \fdesc{Legge i dati da uno \textit{stream}.}
3242 \fdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb,
3244 \fdesc{Scrive i dati su uno \textit{stream}.}
3247 {Le funzioni ritornano il numero di elementi letti o scritti, in caso di
3248 errore o fine del file viene restituito un numero di elementi inferiore al
3252 Le funzioni rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di
3253 dimensione \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}. In
3254 genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file blocchi di
3255 dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso tipico è quello
3256 in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi elementi) con una
3258 \includecodesnip{listati/WriteVect.c}
3259 in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
3260 elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
3261 caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
3262 si avrà allora una chiamata tipo:
3263 \includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
3264 in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
3267 In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
3268 totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}, la differenza
3269 sta nel fatto che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti, ma il
3270 numero di elementi (e con questo possono facilitare i conti).
3272 La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
3273 incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
3274 stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
3275 \textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
3276 corrispondente alla quantità di dati letti).
3278 In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
3279 funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
3280 scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
3281 avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
3282 occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
3285 Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
3286 salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
3287 lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
3288 usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
3289 stesso programma che li ha prodotti.
3291 Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
3292 strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
3293 scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
3294 strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
3295 l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
3296 altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
3297 di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
3298 ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
3300 Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
3301 le opportune precauzioni come usare un formato di più alto livello che
3302 permetta di recuperare l'informazione completa, per assicurarsi che versioni
3303 diverse del programma siano in grado di rileggere i dati, tenendo conto delle
3304 eventuali differenze.
3306 La \acr{glibc} definisce infine due ulteriori funzioni per l'I/O binario,
3307 \funcd{fread\_unlocked} e \funcd{fwrite\_unlocked}, che evitano il lock
3308 implicito dello \textit{stream} usato per dalla librerie per la gestione delle
3309 applicazioni \textit{multi-thread} (si veda sez.~\ref{sec:file_stream_thread}
3310 per i dettagli), i loro prototipi sono:
3314 \fdecl{size\_t fread\_unlocked(void *ptr, size\_t size, size\_t
3315 nmemb, FILE *stream)}
3316 \fdecl{size\_t fwrite\_unlocked(const void *ptr, size\_t size,
3317 size\_t nmemb, FILE *stream)}
3318 \fdesc{Leggono o scrivono dati su uno \textit{stream} senza acquisire il lock
3319 implicito sullo stesso.}
3322 {Le funzioni ritornano gli stessi valori delle precedenti \func{fread} e
3326 % TODO: trattare in generale le varie *_unlocked
3329 \subsection{Input/output a caratteri}
3330 \label{sec:file_char_io}
3332 La seconda modalità di input/output è quella a caratteri, in cui si
3333 trasferisce un carattere alla volta. Le funzioni per la lettura a
3334 caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, ed i
3335 rispettivi prototipi sono:
3339 \fdecl{int getc(FILE *stream)}
3340 \fdecl{int fgetc(FILE *stream)}
3341 \fdesc{Leggono un singolo byte da uno \textit{stream}.}
3342 \fdecl{int getchar(void)}
3343 \fdesc{Legge un byte dallo \textit{standard input}.}
3346 {Le funzioni ritornano il byte letto in caso di successo e \val{EOF} per un
3347 errore o se si arriva alla fine del file.}
3350 La funzione \func{getc} legge un byte da \param{stream} e lo restituisce come
3351 intero, ed in genere è implementata come una macro per cui può avere
3352 \textit{side effects}, mentre \func{fgetc} è assicurato essere sempre una
3353 funzione. Infine \func{getchar} è equivalente a \code{getc(stdin)}.
3355 A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
3356 tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
3357 differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
3358 viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
3359 le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
3360 più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
3361 meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
3362 si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
3364 Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
3365 la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
3366 chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
3367 come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
3368 precedenza nel tipo di argomento).
3370 Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
3371 ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
3372 l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
3373 positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
3375 Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
3376 funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
3377 \funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
3378 carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
3384 \fdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)}
3385 \fdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)}
3386 \fdesc{Leggono un carattere da uno \textit{stream}.}
3387 \fdecl{wint\_t getwchar(void)}
3388 \fdesc{Legge un carattere dallo \textit{standard input}.}
3391 {Le funzioni ritornano il carattere letto in caso di successo e \val{WEOF} per
3392 un errore o se si arriva alla fine del file.}
3395 La funzione \func{getwc} legge un carattere esteso da \param{stream} e lo
3396 restituisce come intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre
3397 \func{fgetwc} è assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{getwchar}
3398 è equivalente a \code{getwc(stdin)}.
3400 Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
3401 precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
3402 loro prototipi sono:
3406 \fdecl{int putc(int c, FILE *stream)}
3407 \fdecl{int fputc(int c, FILE *stream)}
3408 \fdesc{Scrive un byte su uno \textit{stream}.}
3409 \fdecl{int putchar(int c)}
3410 \fdesc{Scrive un byte sullo \textit{standard output}.}
3413 {Le funzioni ritornano il valore del byte scritto in caso di successo e
3414 \val{EOF} per un errore.}
3417 La funzione \func{putc} scrive un byte su \param{stream} e lo restituisce come
3418 intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre \func{fputc} è
3419 assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{putchar} è equivalente a
3420 \code{putc(stdout)}. Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla
3421 volta, anche se prendono come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve
3422 essere ottenuto con un cast da un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di
3423 ritorno è sempre un intero; in caso di errore o fine del file il valore di
3424 ritorno è \val{EOF}.
3426 Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} la \acr{glibc}
3427 provvede come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
3428 un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
3429 \code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
3430 il lock implicito dello \textit{stream}.
3432 Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
3433 \funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
3434 (cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
3438 \fdecl{getw(FILE *stream)}
3439 \fdesc{Legge una parola da uno \textit{stream}.}
3440 \fdecl{int putw(int w, FILE *stream)}
3441 \fdesc{Scrive una parola su uno \textit{stream}.}
3444 {Le funzioni ritornano la parola letta o scritta in caso di successo e
3445 \val{EOF} per un errore.}
3448 Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
3449 una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
3450 di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
3451 valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
3453 Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
3454 \textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
3455 poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
3456 effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
3457 programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
3460 Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
3461 leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
3462 disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
3463 lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
3467 \fdecl{int ungetc(int c, FILE *stream)}
3468 \fdesc{Manda indietro un byte su uno \textit{stream}.}
3471 {La funzione ritorna il byte inviato in caso di successo e \val{EOF} per un
3475 La funzione rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a
3476 \ctyp{unsigned char}, sullo \textit{stream} \param{stream}. Benché lo standard
3477 ANSI C preveda che l'operazione possa essere ripetuta per un numero arbitrario
3478 di caratteri, alle implementazioni è richiesto di garantire solo un livello;
3479 questo è quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
3480 operazione fra due \func{ungetc} successive.
3482 Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che si è
3483 letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere prima di usare
3484 \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per essere usata per rimandare
3485 indietro l'ultimo carattere letto. Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la
3486 funzione non fa nulla, e restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare
3487 \func{ungetc} anche con il risultato di una lettura alla fine del file.
3489 Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un carattere, il
3490 flag di \textit{end-of-file} verrà automaticamente cancellato perché c'è un
3491 nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto successivamente.
3493 Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del file,
3494 ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una qualunque delle
3495 operazioni di riposizionamento (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) i caratteri
3496 rimandati indietro vengono scartati.
3499 \subsection{Input/output di linea}
3500 \label{sec:file_line_io}
3502 La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
3503 in cui si legge o si scrive una riga alla volta. Questa è la modalità usata
3504 normalmente per l'I/O da terminale, ed è anche quella che presenta le
3505 caratteristiche più controverse.
3507 Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
3508 sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
3513 \fdecl{char *gets(char *string)}
3514 \fdesc{Legge una linea di testo dallo \textit{standard input}.}
3515 \fdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
3516 \fdesc{Legge una linea di testo da uno \textit{stream}.}
3519 {Le funzioni ritornano l'indirizzo della stringa con la linea di testo letta o
3520 scritta in caso di successo e \val{NULL} per un errore.}
3523 Entrambe le funzioni effettuano la lettura, dal file specificato \func{fgets},
3524 dallo \textit{standard input} \func{gets}, di una linea di caratteri terminata
3525 dal carattere ASCII di \textit{newline}, che come detto corrisponde a quello
3526 generato dalla pressione del tasto di invio sulla tastiera. Si tratta del
3527 carattere che indica la terminazione di una riga (in sostanza del carattere di
3528 ``\textsl{a capo}'') che viene rappresentato nelle stringhe di formattazione
3529 che vedremo in sez.~\ref{sec:file_formatted_io} come
3530 ``\verb|\n|''. Nell'esecuzione delle funzioni \func{gets} sostituisce
3531 ``\verb|\n|'' con uno zero, mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il
3532 \textit{newline}, che resta dentro la stringa.
3534 \itindbeg{buffer~overflow}
3536 Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore) viene restituito un
3537 puntatore \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato. L'uso di
3538 \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato, la funzione
3539 infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la stringa
3540 letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un \textit{buffer overflow},
3541 con sovrascrittura della memoria del processo adiacente al
3542 buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata in dettaglio e con molta efficacia
3543 nell'ormai famoso articolo di Aleph1 \cite{StS}.}
3545 Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
3546 autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
3547 una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
3548 sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \textit{stack} (supposto che la
3549 \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da far ripartire
3550 l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa, che in genere contiene
3551 uno \textit{shell code}, cioè una sezione di programma che lancia una shell da
3552 cui si potranno poi eseguire altri programmi.
3554 \itindend{buffer~overflow}
3556 La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
3557 prende in ingresso la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
3558 ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
3559 caratteri (\textit{newline} compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione;
3560 questo comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1}
3561 caratteri. Se la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo
3562 \code{size-1} caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con
3563 uno zero finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
3566 Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
3567 funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
3568 rispettivi prototipi sono:
3572 \fdecl{int puts(char *string)}
3573 \fdesc{Scrive una linea di testo sullo \textit{standard output}.}
3574 \fdecl{int fputs(char *string, int size, FILE *stream)}
3575 \fdesc{Scrive una linea di testo su uno \textit{stream}.}
3578 {Le funzioni ritornano un valore non negativo in caso di successo e \val{EOF}
3582 La funzione \func{puts} scrive una linea di testo mantenuta
3583 all'indirizzo \param{string} sullo \textit{standard output} mentre \func{puts}
3584 la scrive sul file indicato da \param{stream}. Dato che in questo caso si
3585 scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i problemi di \func{gets} ed è in
3586 genere la forma più immediata per scrivere messaggi sullo \textit{standard
3587 output}; la funzione prende una stringa terminata da uno zero ed aggiunge
3588 automaticamente il ritorno a capo. La differenza con \func{fputs} (a parte la
3589 possibilità di specificare un file diverso da \var{stdout}) è che quest'ultima
3590 non aggiunge il \textit{newline}, che deve essere previsto esplicitamente.
3592 Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
3593 linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
3594 estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
3595 loro prototipi sono:
3599 \fdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
3600 \fdesc{Legge una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3601 \fdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)}
3602 \fdesc{Scrive una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3605 {Le funzioni ritornano rispettivamente l'indirizzo della stringa o un non
3606 negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} per un errore o per la
3611 La funzione \func{fgetws} legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal
3612 file \param{stream} al buffer \param{ws}, mentre la funzione \func{fputws}
3613 scrive la linea \param{ws} di caratteri estesi sul file indicato
3614 da \param{stream}. Il comportamento di queste due funzioni è identico a
3615 quello di \func{fgets} e \func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di
3616 caratteri massimo, terminatore della stringa, \textit{newline}) è espresso in
3617 termini di caratteri estesi anziché di normali caratteri ASCII.
3619 Come per l'I/O binario e quello a caratteri, anche per l'I/O di linea la
3620 \acr{glibc} supporta una serie di altre funzioni, estensioni di tutte quelle
3621 illustrate finora (eccetto \func{gets} e \func{puts}), che eseguono
3622 esattamente le stesse operazioni delle loro equivalenti, evitando però il lock
3623 implicito dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}). Come
3624 per le altre forma di I/O, dette funzioni hanno lo stesso nome della loro
3625 analoga normale, con l'aggiunta dell'estensione \code{\_unlocked}.
3627 Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
3628 previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
3629 \func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può comunque dare
3630 risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi infatti saranno
3631 scritti sul buffer di uscita e la stringa in output apparirà come più corta
3632 dei byte effettivamente letti. Questa è una condizione che è sempre possibile
3633 controllare (deve essere presente un \textit{newline} prima della effettiva
3634 conclusione della stringa presente nel buffer), ma a costo di una
3635 complicazione ulteriore della logica del programma. Lo stesso dicasi quando si
3636 deve gestire il caso di stringa che eccede le dimensioni del buffer.
3638 Per questo motivo la \acr{glibc} prevede, come estensione GNU, due nuove
3639 funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
3640 risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
3641 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
3642 \headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
3643 linea terminata da un \textit{newline}, esattamente allo stesso modo di
3644 \func{fgets}, il suo prototipo è:
3648 \fdecl{ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)}
3649 \fdesc{Legge una riga da uno \textit{stream}.}
3652 {La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di successo e $-1$
3653 per un errore o per il raggiungimento della fine del file.}
3656 La funzione legge una linea dal file \param{stream} copiandola sul buffer
3657 indicato da \param{buffer} riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer
3658 e la sua dimensione vengono sempre riscritte). Permette così di eseguire una
3659 lettura senza doversi preoccupare della eventuale lunghezza eccessiva della
3662 Essa prende come primo argomento l'indirizzo del puntatore al buffer su cui si
3663 vuole copiare la linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere stato allocato in
3664 precedenza con una \func{malloc}, non si può cioè passare come argomento primo
3665 argomento l'indirizzo di un puntatore ad una variabile locale. Come secondo
3666 argomento la funzione vuole l'indirizzo della variabile contenente le
3667 dimensioni del buffer suddetto.
3669 Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
3670 subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
3671 dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro, si noti infatti
3672 come entrambi gli argomenti siano dei \textit{value result argument}, per i
3673 quali vengono passati dei puntatori anziché i valori delle variabili, secondo
3674 quanto abbiamo descritto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
3676 Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
3677 \var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
3678 necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
3679 puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
3681 \includecodesnip{listati/getline.c}
3682 e per evitare \textit{memory leak} occorre ricordarsi di liberare la memoria
3683 allocata dalla funzione eseguendo una \func{free} su \var{ptr}.
3685 Il valore di ritorno di \func{getline} indica il numero di caratteri letti
3686 dallo \textit{stream}, quindi compreso il \textit{newline}, ma non lo zero di
3687 terminazione. Questo permette anche di distinguere anche gli eventuali zeri
3688 letti come dati dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione dopo
3689 il \textit{newline} per terminare la stringa. Se si è alla fine del file e
3690 non si è potuto leggere nulla o se c'è stato un errore la funzione restituisce
3693 La seconda estensione GNU per la lettura con l'I/O di linea è una
3694 generalizzazione di \func{getline} per poter usare come separatore delle linee
3695 un carattere qualsiasi al posto del \textit{newline}. La funzione si chiama
3696 \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
3700 \fdecl{size\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)}
3701 \fdesc{Legge da uno \textit{stream} una riga delimitata da un carattere
3705 {La funzione ha gli stessi valori di ritorno e gli stessi errori di
3709 La funzione è identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto
3710 del carattere di \textit{newline} come separatore di linea. Il comportamento
3711 di \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline}, che può essere
3712 implementata da \func{getdelim} passando ``\verb|\n|'' come valore
3713 dell'argomento \param{delim}.
3716 \subsection{Input/output formattato}
3717 \label{sec:file_formatted_io}
3719 L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
3720 caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
3721 è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
3722 permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
3724 L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
3725 \func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
3726 \funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
3730 \fdecl{int printf(const char *format, ...)}
3731 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3732 \fdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3733 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3734 \fdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)}
3735 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3738 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3739 valore negativo per un errore.}
3743 Le funzioni usano la stringa \param{format} come indicatore del formato con
3744 cui dovrà essere scritto il contenuto degli argomenti, il cui numero è
3745 variabile e dipende dal formato stesso.
3747 Le prime due servono per scrivere su file (lo \textit{standard output} o
3748 quello specificato) la terza permette di scrivere su una stringa, in genere
3749 l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è possibile, se non si ha la
3750 sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato della stampa, eccedere le
3751 dimensioni di \param{str}, con conseguente sovrascrittura di altre variabili e
3752 possibili \textit{buffer overflow}. Per questo motivo si consiglia l'uso
3753 dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui prototipo è:
3757 \fdecl{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)}
3758 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3761 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3765 \noindent la funzione è identica a \func{sprintf}, ma non scrive
3766 su \param{str} più di \param{size} caratteri, garantendo così che il buffer
3767 non possa essere sovrascritto.
3772 \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
3774 \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
3777 \cmd{\%d} &\ctyp{int} & Stampa un numero intero in formato decimale
3779 \cmd{\%i} &\ctyp{int} & Identico a \cmd{\%d} in output.\\
3780 \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
3781 \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
3782 decimale senza segno.\\
3784 \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
3785 rispettivamente con lettere minuscole e
3787 \cmd{\%f} &\ctyp{double} & Stampa un numero in virgola mobile con la
3788 notazione a virgola fissa.\\
3790 \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3791 notazione esponenziale, rispettivamente con
3792 lettere minuscole e maiuscole.\\
3794 \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3795 notazione più appropriate delle due precedenti,
3796 rispettivamente con lettere minuscole e
3799 \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
3800 notazione esadecimale frazionaria.\\
3801 \cmd{\%c} &\ctyp{int} & Stampa un carattere singolo.\\
3802 \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
3803 \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
3804 \cmd{\%n} &\ctyp{\&int} & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
3805 \cmd{\%\%}& & Stampa un ``\texttt{\%}''.\\
3808 \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
3809 stringa di formato di \func{printf}.}
3810 \label{tab:file_format_spec}
3813 La parte più complessa delle funzioni di scrittura formattata è il formato
3814 della stringa \param{format} che indica le conversioni da fare, e da cui
3815 deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere passati a seguire:
3816 si noti come tutte queste funzioni siano ``\textit{variadic}'', prendendo un
3817 numero di argomenti variabile che dipende appunto da quello che si è
3818 specificato in \param{format}.
3820 La stringa di formato è costituita da caratteri normali (tutti eccetto
3821 ``\texttt{\%}''), che vengono passati invariati in uscita, e da direttive di
3822 conversione, in cui devono essere sempre presenti il carattere
3823 ``\texttt{\%}'', che introduce la direttiva, ed uno degli specificatori di
3824 conversione (riportati in tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
3826 Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
3827 elementi opzionali oltre al carattere ``\cmd{\%}'' e allo specificatore di
3828 conversione. In generale essa è sempre del tipo:
3830 % [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
3832 in cui tutti i valori tranne il ``\texttt{\%}'' e lo specificatore di
3833 conversione sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre);
3834 si possono usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere
3835 specificati in questo ordine:
3837 \item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un carattere
3839 \item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
3840 tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
3842 \item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
3843 seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
3844 (un altro numero decimale),
3845 \item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
3846 valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
3852 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3854 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
3857 \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa.\\
3858 \val{0} & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
3859 \val{-} & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
3860 \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore
3862 \val{+} & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
3865 \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
3866 \label{tab:file_format_flag}
3869 Dettagli ulteriori sulle varie opzioni di stampa e su tutte le casistiche
3870 dettagliate dei vari formati possono essere trovati nella pagina di manuale di
3871 \func{printf} e nella documentazione della \acr{glibc}.
3876 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3878 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3881 \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
3882 segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di
3884 \cmd{h} & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o
3885 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3886 è di tipo \ctyp{short}.\\
3887 \cmd{l} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o
3888 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3889 è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
3890 sono in formato esteso.\\
3891 \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o
3892 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3893 è di tipo \ctyp{long long}.\\
3894 \cmd{L} & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
3896 \cmd{q} & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
3897 \cmd{j} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{intmax\_t} o
3898 \ctyp{uintmax\_t}.\\
3899 \cmd{z} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{size\_t} o
3901 \cmd{t} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{ptrdiff\_t}.\\
3904 \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
3905 \label{tab:file_format_type}
3908 Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
3909 di usare il puntatore ad una lista variabile di argomenti (vedi
3910 sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf}, \funcd{vfprintf} e
3911 \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
3915 \fdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)}
3916 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3917 \fdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
3918 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3919 \fdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)}
3920 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3923 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3924 valore negativo per un errore.}
3927 Con queste funzioni diventa possibile selezionare gli argomenti che si
3928 vogliono passare ad una funzione di stampa, passando direttamente la lista
3929 tramite l'argomento \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista
3930 variabile degli argomenti dovrà essere opportunamente trattata (l'argomento è
3931 esaminato in sez.~\ref{sec:proc_variadic}), e dopo l'esecuzione della funzione
3932 l'argomento \param{ap} non sarà più utilizzabile (in generale dovrebbe essere
3933 eseguito un \code{va\_end(ap)} ma in Linux questo non è necessario).
3935 Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
3936 \funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
3937 scritti sulla stringa di destinazione:
3941 \fdecl{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
3942 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3945 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3949 \noindent in modo da evitare possibili \textit{buffer overflow}.
3952 Per eliminare alla radice questi problemi, la \acr{glibc} supporta una
3953 specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
3954 l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
3955 funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
3960 \fdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)}
3961 \fdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
3962 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3965 {Le funzioni hanno lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3970 Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
3971 l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
3972 restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
3973 proposito dei \textit{value result argument}) l'indirizzo della stringa
3974 allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre inoltre ricordarsi di
3975 invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando la stringa non serve
3976 più, onde evitare \textit{memory leak}.
3978 % TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
3980 Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
3981 \funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
3982 \textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
3983 estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
3984 funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
3985 dettaglio nella documentazione della \acr{glibc}.
3987 In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
3988 l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
3989 famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
3990 \funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
3994 \fdecl{int scanf(const char *format, ...)}
3995 \fdesc{Esegue la scansione di dati dallo \textit{standard input}.}
3996 \fdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3997 \fdesc{Esegue la scansione di dati da uno \textit{stream}. }
3998 \fdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)}
3999 \fdesc{Esegue la scansione di dati da un buffer.}
4002 {La funzione ritorna il numero di elementi assegnati in caso di successo e
4003 \val{EOF} per un errore o se si raggiunta la fine del file.}
4006 Le funzioni eseguono una scansione della rispettiva fonte di input cercando
4007 una corrispondenza di quanto letto con il formato dei dati specificato
4008 da \param{format}, ed effettua le relative conversioni memorizzando il
4009 risultato negli argomenti seguenti, il cui numero è variabile e dipende dal
4010 valore di \param{format}. Come per le analoghe funzioni di scrittura esistono
4011 le relative \funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un
4012 puntatore ad una lista di argomenti. Le funzioni ritornano il numero di
4013 elementi assegnati. Questi possono essere in numero inferiore a quelli
4014 specificati, ed anche zero. Quest'ultimo valore significa che non si è trovata
4017 Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
4018 puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
4019 primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
4022 Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
4023 input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
4024 sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
4025 \func{printf}, ma ci sono varie differenze. Le funzioni di input infatti sono
4026 più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
4027 in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
4028 qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
4029 virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
4030 esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
4031 si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale della
4034 Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
4035 eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
4036 conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
4037 sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
4038 interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
4039 \textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
4041 Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
4042 cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
4043 soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
4044 recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
4045 è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
4046 relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
4047 scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
4048 conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
4049 facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
4050 \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
4051 analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
4052 \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o
4053 \cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
4054 parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
4055 manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
4059 \section{Funzioni avanzate}
4060 \label{sec:file_stream_adv_func}
4062 In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
4063 eseguire operazioni di basso livello nella gestione degli \textit{stream},
4064 come leggerne gli attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione,
4065 gestire in maniera esplicita i lock impliciti presenti ad uso della
4066 programmazione \textit{multi-thread}.
4069 \subsection{Le funzioni di controllo}
4070 \label{sec:file_stream_cntrl}
4072 Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
4073 C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
4074 attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
4075 descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere il valore di
4076 quest'ultimo; il suo prototipo è:
4080 \fdecl{int fileno(FILE *stream)}
4081 \fdesc{Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream}.}
4084 {La funzione ritorna il numero del file descriptor in caso di successo e $-1$
4085 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF}
4086 se \param{stream} non è valido.}
4089 In questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl} sul file
4090 descriptor sottostante, ma anche se questo permette di accedere agli attributi
4091 del file descriptor sottostante lo \textit{stream}, non ci dà nessuna
4092 informazione riguardo alle proprietà dello \textit{stream} medesimo. La
4093 \acr{glibc} però supporta alcune estensioni derivate da Solaris, che
4094 permettono di ottenere informazioni utili relative allo \textit{stream}.
4096 Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
4097 \textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
4098 informazione non è disponibile, e ci si deve ricordare come è stato aperto il
4099 file. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in una
4100 subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive rispetto
4101 al semplice puntatore allo \textit{stream}. Questo problema può essere risolto
4102 con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
4106 \fhead{stdio\_ext.h}
4107 \fdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
4108 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la lettura.}
4109 \fdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
4110 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la scrittura.}
4113 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4114 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4117 \noindent che permettono di ottenere questa informazione.
4119 La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
4120 è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
4121 suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
4122 servono a tale scopo, il loro prototipo è:
4125 \fhead{stdio\_ext.h}
4126 \fdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
4127 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di lettura.}
4128 \fdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
4129 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di scrittura.}
4132 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4133 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4136 La funzione \func{\_\_freading} restituisce un valore diverso da zero
4137 se \param{stream} è aperto in sola lettura o se l'ultima operazione è stata di
4138 lettura mentre \func{\_\_fwriting} restituisce un valore diverso da zero
4139 se \param{stream} è aperto in sola scrittura o se l'ultima operazione è stata
4142 Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
4143 operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
4144 ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
4145 la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
4146 quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
4147 rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
4150 \subsection{Il controllo della bufferizzazione}
4151 \label{sec:file_buffering_ctrl}
4153 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
4154 serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
4155 \textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
4156 decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
4157 vengono allocati automaticamente.
4159 Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
4160 operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
4161 funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
4166 \fdecl{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size\_t size)}
4167 \fdesc{Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream}.}
4170 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e un altro valore qualunque per
4171 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà un valore appropriato.}
4174 La funzione imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream}
4175 nella modalità indicata da \param{mode} con uno dei valori di
4176 tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}, usando \param{buf} come buffer di
4177 lunghezza \param{size} e permette di controllare tutti gli aspetti della
4178 bufferizzazione. L'utente può specificare un buffer da usare al posto di
4179 quello allocato dal sistema passandone alla funzione l'indirizzo
4180 in \param{buf} e la dimensione in \param{size}.
4185 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
4187 \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
4190 \constd{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
4191 \constd{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
4192 \constd{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
4195 \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf}
4196 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4197 \label{tab:file_stream_buf_mode}
4200 Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
4201 stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
4202 \textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
4203 dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
4204 funzione, può anche essere usata una variabile automatica. In
4205 \headfile{stdio.h} è definita la costante \constd{BUFSIZ}, che indica le
4206 dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}, queste vengono usate
4207 dalla funzione \func{setbuf}. Non è detto però che tale dimensione
4208 corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda del
4211 Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei
4212 rischi, come delle scritture accidentali sul buffer, e non assicura la scelta
4213 delle dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle
4214 funzioni di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e
4215 trasparente all'utente (in quanto la deallocazione avviene
4216 automaticamente). Inoltre siccome alcune implementazioni usano parte del
4217 buffer per mantenere delle informazioni di controllo, non è detto che le
4218 dimensioni dello stesso coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
4220 Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
4221 \val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
4222 usando il buffer allocato automaticamente dal sistema. Si potrà comunque
4223 modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
4224 opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
4225 specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
4226 vengono sempre ignorati.
4228 Oltre a \func{setvbuf} la \acr{glibc} definisce altre tre funzioni per la
4229 gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
4230 \funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}, i rispettivi prototipi sono:
4234 \fdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)}
4235 \fdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)}
4236 \fdesc{Impostano il buffer per uno \textit{stream}.}
4237 \fdecl{void setlinebuf(FILE *stream)}
4238 \fdesc{Porta uno \textit{stream} in modalità \textit{line buffered}.}
4241 {Le funzioni non ritornano niente e non hanno condizioni di errore.}
4245 La funzione \func{setbuf} disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è
4246 \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf} come buffer di dimensione
4247 \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}, mentre \func{setbuffer}
4248 disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti
4249 usa \param{buf} come buffer di dimensione \param{size} in modalità
4250 \textit{fully buffered}. Tutte queste funzioni sono realizzate con opportune
4251 chiamate a \func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le
4252 vecchie librerie BSD, pertanto non è il caso di usarle se non per la
4253 portabilità su vecchi sistemi.
4255 Infine la \acr{glibc} provvede le funzioni non standard, anche queste
4256 originarie di Solaris, \funcd{\_\_flbf} e \funcd{\_\_fbufsize} che permettono
4257 di leggere le proprietà di bufferizzazione di uno \textit{stream}; i cui
4261 \fhead{stdio\_ext.h}
4262 \fdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)}
4263 \fdesc{Restituisce le dimensioni del buffer di uno \textit{stream}.}
4264 \fdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)}
4265 \fdesc{Controlla la modalità di bufferizzazione di uno \textit{stream}.}
4268 {Le funzioni ritornano rispettivamente la dimensione del buffer o un valore
4269 non nullo se lo \textit{stream} è in modalità \textit{line-buffered}, non
4270 sono previste condizioni di errore.}
4273 Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
4274 scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
4275 \funcd{fflush}, il cui prototipo è:
4279 \fdecl{int fflush(FILE *stream)}
4280 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati di uno \textit{stream}.}
4283 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
4284 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se \param{stream}
4285 non è aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
4289 \noindent anche di questa funzione esiste una analoga \func{fflush\_unlocked}
4290 (accessibile definendo una fra \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE} o
4291 \macro{\_GNU\_SOURCE}) che non effettua il blocco dello \textit{stream}.
4293 % TODO aggiungere prototipo \func{fflush\_unlocked}?
4295 Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
4296 \textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
4297 essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
4298 poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
4299 \textit{line buffered}. Per fare questo la \acr{glibc} supporta una
4300 estensione di Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
4304 \fdecl{void \_flushlbf(void)}
4305 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati degli \textit{stream} in
4306 modalità \textit{line buffered}.}
4309 {La funzione non ritorna nulla e non presenta condizioni di errore.}
4312 Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
4313 funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
4314 kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
4315 usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
4317 Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
4318 pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
4322 \fdecl{int fpurge(FILE *stream)}
4323 \fdesc{Cancella i buffer di uno \textit{stream}.}
4326 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore.}
4329 La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
4330 scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
4331 compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
4334 \subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
4335 \label{sec:file_stream_thread}
4338 Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
4339 allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
4340 essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
4341 \textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
4342 pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
4345 Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
4346 ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
4347 funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
4348 devono essere opportunamente protette, in quanto il sistema assicura
4349 l'atomicità solo per le \textit{system call}. Questo viene fatto associando ad
4350 ogni \textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente
4351 acquisito prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
4353 Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
4354 \textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
4355 \textit{stream} atomicamente. Per questo motivo le librerie provvedono anche
4356 le funzioni \funcd{flockfile} e \funcd{funlockfile} che permettono la gestione
4357 esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}. Esse sono disponibili definendo
4358 \macrod{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro prototipi sono:
4362 \fdecl{void flockfile(FILE *stream)}
4363 \fdesc{Acquisisce il lock su uno \textit{stream}.}
4364 \fdecl{void funlockfile(FILE *stream)}
4365 \fdesc{Rilascia il lock su uno \textit{stream}.}
4367 {Le funzioni non ritornano nulla e non sono previste condizioni di errore.}
4370 La funzione \func{flockfile} esegue l'acquisizione del lock dello
4371 \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se questo risulta non è
4372 disponibile, mentre \func{funlockfile} rilascia un lock che si è
4373 precedentemente acquisito.
4375 Una terza funzione, che serve a provare ad acquisire un lock senza bloccarsi
4376 qualora non sia possibile, è \funcd{ftrylockfile}, il cui prototipo è:
4380 \fdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)}
4381 \fdesc{Tenta l'acquisizione del lock di uno \textit{stream}.}
4384 {La funzione ritorna $0$ in caso di acquisizione del lock ed un altro valore
4385 qualunque altrimenti, non sono previste condizioni di errore.}
4388 Con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed eseguire tutte le
4389 operazioni volute, per poi rilasciarlo. Ma, vista la complessità delle
4390 strutture di dati coinvolte, le operazioni di blocco non sono del tutto
4391 indolori, e quando il locking dello \textit{stream} non è necessario (come in
4392 tutti i programmi che non usano i \textit{thread}), tutta la procedura può
4393 comportare dei costi pesanti in termini di prestazioni.
4395 Per questo motivo abbiamo visto come alle usuali funzioni di I/O non
4396 formattato siano associate delle versioni \code{\_unlocked} (alcune previste
4397 dallo stesso standard POSIX, altre aggiunte come estensioni dalla \acr{glibc})
4398 che possono essere usate quando il locking non serve\footnote{in certi casi
4399 dette funzioni possono essere usate, visto che sono molto più efficienti,
4400 anche in caso di necessità di locking, una volta che questo sia stato
4401 acquisito manualmente.} con prestazioni molto più elevate, dato che spesso
4402 queste versioni (come accade per \func{getc} e \func{putc}) sono realizzate
4405 La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
4406 \code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
4407 lavoro abbastanza noioso. Per questo motivo la \acr{glibc} fornisce al
4408 programmatore pigro un'altra via, anche questa mutuata da estensioni
4409 introdotte in Solaris, da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
4410 locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
4414 \fhead{stdio\_ext.h}
4415 \fdecl{int \_\_fsetlocking(FILE *stream, int type)}
4416 \fdesc{Specifica se abilitare il locking su uno \textit{stream}.}
4419 {La funzione ritorna stato di locking interno dello \textit{stream}, non sono
4420 previste condizioni di errore.}
4423 La funzione imposta o legge lo stato della modalità in cui le operazioni di
4424 I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto all'acquisizione implicita
4425 del locking a seconda del valore specificato con \param{type}, che può
4426 assumere uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fsetlocking_type}.
4431 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
4433 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
4436 \constd{FSETLOCKING\_INTERNAL}& Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
4437 blocco implicito predefinito.\\
4438 \constd{FSETLOCKING\_BYCALLER}& Al ritorno della funzione sarà l'utente a
4439 dover gestire da solo il locking dello
4441 \constd{FSETLOCKING\_QUERY} & Restituisce lo stato corrente della
4442 modalità di blocco dello
4446 \caption{Valori dell'argomento \param{type} di \func{\_\_fsetlocking}
4447 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4448 \label{tab:file_fsetlocking_type}
4451 La funzione, se usata con \const{FSETLOCKING\_QUERY}, non modifica la modalità
4452 di operazione ma restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream}
4453 con uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
4454 \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.
4456 % TODO trattare \func{clearerr\_unlocked}
4460 %%% Local Variables:
4462 %%% TeX-master: "gapil"
4465 % LocalWords: stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
4466 % LocalWords: buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
4467 % LocalWords: nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
4468 % LocalWords: unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
4469 % LocalWords: char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
4470 % LocalWords: dup fifo socket append EXCL ccs IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP inode fd
4471 % LocalWords: IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
4472 % LocalWords: sync fcloseall void stdlib of feof ferror clearerr ws VFS table
4473 % LocalWords: unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
4474 % LocalWords: lock thread fgetc getc getchar dell'overhead unsigned ap process
4475 % LocalWords: getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar struct
4476 % LocalWords: SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
4477 % LocalWords: overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
4478 % LocalWords: realloc value result argument memory getdelim delim printf short
4479 % LocalWords: fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
4480 % LocalWords: uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
4481 % LocalWords: vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
4482 % LocalWords: vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
4483 % LocalWords: lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
4484 % LocalWords: fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
4485 % LocalWords: IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
4486 % LocalWords: fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile files fig flags
4487 % LocalWords: locking fsetlocking type virtual operation dentry unistd sys AT
4488 % LocalWords: modification hole functions pathname EEXIST CREAT EINTR attack
4489 % LocalWords: EISDIR EFBIG EOVERFLOW ELOOP NOFOLLOW ENODEV ENOENT ENOTDIR fork
4490 % LocalWords: EMFILE ENAMETOOLONG ENFILE ENOMEM ENOSPC EROFS exec access RDWR
4491 % LocalWords: RDONLY ioctl AND ACCMODE creation Denial Service DoS opendir NFS
4492 % LocalWords: SOURCE LARGEFILE BITS NOCTTY TRUNC SHLOCK shared EXLOCK race SGI
4493 % LocalWords: exclusive condition change ASYNC SIGIO CLOEXEC DIRECT NDELAY EIO
4494 % LocalWords: DSYNC FASYNC IRIX FreeBSD EINVAL client RSYNC creat filedes INCR
4495 % LocalWords: behind shutdown ESPIPE XTND truncate fallocate count EAGAIN log
4496 % LocalWords: timerfd Specification pwrite pread define XOPEN EPIPE SIGPIPE at
4497 % LocalWords: caching cache update bdflush fdatasync fstat oldfd newfd DUPFD
4498 % LocalWords: openat mkdirat mkdir proc ATFILE dirfd FDCWD utimes lutimes uid
4499 % LocalWords: utimensat faccessat fchmodat chmod fchownat chown lchown fstatat
4500 % LocalWords: lstat linkat mknodat mknod readlinkat readlink renameat rename
4501 % LocalWords: symlinkat symlink unlinkat unlink rmdir mkfifoat mkfifo owner is
4502 % LocalWords: gid group FOLLOW REMOVEDIR cmd arg flock SETFD GETFD GETFL SETFL
4503 % LocalWords: GETLK SETLK SETLKW GETOWN PID Signal SIGURG SETOWN GETSIG SETSIG
4504 % LocalWords: sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease GETLEASE NOTIFY request
4505 % LocalWords: everything framebuffer ENOTTY argp CDROM lsattr chattr magic TID
4506 % LocalWords: number FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO FIOSETOWN FIOGETOWN pid
4507 % LocalWords: FIONREAD epoll FIOQSIZE side effects SAFE BYCALLER QUERY EACCES
4508 % LocalWords: EBUSY OpenBSD syncfs futimes timespec only init ESRCH kill NTPL
4509 % LocalWords: ENXIO NONBLOCK WRONLY EPERM NOATIME ETXTBSY EWOULDBLOCK PGRP SZ
4510 % LocalWords: EFAULT capabilities GETPIPE SETPIPE RESOURCE dell'I all' NFSv
4512 %%% Local Variables:
4514 %%% TeX-master: "gapil"
4517 % LocalWords: nell' du vm Documentation Urlich Drepper futimesat times l'I
4518 % LocalWords: futimens fs Tread all'I ll TMPFILE EDQUOT extN Minix UDF XFS
4519 % LocalWords: shmem Btrfs ubifs tmpfile fchmod fchown fsetxattr fchdir PF
4520 % LocalWords: fstatfs sull' SIGTTIN EDESTADDRREQ datagram connect
projects / gapil.git / blob