Trattazione di linkat e openat con O_TMPFILE, con programmi di test ed
[gapil.git] / fileio.tex
1 %% fileio.tex (merge fileunix.tex - filestd.tex)
2 %%
3 %% Copyright (C) 2000-2019 Simone Piccardi.  Permission is granted to
4 %% copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free
5 %% Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the
6 %% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Un preambolo",
7 %% with no Front-Cover Texts, and with no Back-Cover Texts.  A copy of the
8 %% license is included in the section entitled "GNU Free Documentation
9 %% License".
10 %%
11
12 \chapter{La gestione dell'I/O su file}
13 \label{cha:file_IO_interface}
14
15 Esamineremo in questo capitolo le due interfacce di programmazione che
16 consentono di gestire i dati mantenuti nei file. Cominceremo con quella nativa
17 del sistema, detta dei \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.
25
26
27 \section{L'interfaccia dei \textit{file descriptor}}
28 \label{sec:file_unix_interface}
29
30
31 Come visto in sez.~\ref{sec:file_vfs_work} il kernel mette a disposizione
32 tramite il \textit{Virtual File System} una serie di \textit{system call} che
33 consentono di operare sui file in maniera generale. Abbiamo trattato quelle
34 relative alla gestione delle proprietà dei file nel precedente capitolo,
35 vedremo quelle che si applicano al contenuto dei file in questa sezione,
36 iniziando con una breve introduzione sull'architettura dei \textit{file
37   descriptor} per poi trattare le funzioni di base e le modalità con cui
38 consentono di gestire i dati memorizzati sui file.
39
40
41 \subsection{I \textit{file descriptor}}
42 \label{sec:file_fd}
43
44 \itindbeg{file~descriptor} 
45
46 L'accesso al contenuto dei file viene effettuato, sia pure con differenze
47 nella realizzazione pratica, in maniera sostanzialmente identica in tutte le
48 implementazioni di un sistema unix-like, ricorrendo a quella che viene
49 chiamata l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.
50
51 Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
52 comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso. Questo si
53 fa aprendo il file con la funzione \func{open} (vedi
54 sez.~\ref{sec:file_open_close}) che provvederà a localizzare 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.
60
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.
66
67 \itindbeg{process~table}
68 \itindbeg{file~table}
69
70 Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come il
71 kernel gestisce l'interazione fra processi e file.  Abbiamo già accennato in
72 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy} come il kernel mantenga un elenco di tutti
73 processi nella cosiddetta \textit{process table}. Lo stesso, come accennato in
74 sez.~\ref{sec:file_vfs_work}, vale anche per tutti i file aperti, il cui
75 elenco viene mantenuto nella cosiddetta \textit{file table}.
76
77 La \textit{process table} è una tabella che contiene una voce per ciascun
78 processo attivo nel sistema. Ciascuna voce è costituita dal puntatore a una
79 struttura di tipo \kstruct{task\_struct} nella quale sono raccolte tutte le
80 informazioni relative al processo, fra queste informazioni c'è anche il
81 puntatore ad una ulteriore struttura di tipo
82 \kstruct{files\_struct},\footnote{la definizione corrente di questa struttura
83   si trova nel file \texttt{include/linux/fdtable.h} dei sorgenti del kernel,
84   quella mostrata in fig.~\ref{fig:file_proc_file} è una versione pesantemente
85   semplificata.} che contiene le informazioni relative ai file che il processo
86 ha aperto.
87
88 La \textit{file table} è una tabella che contiene una voce per ciascun file
89 che è stato aperto nel sistema. Come accennato in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}
90 per ogni file aperto viene allocata una struttura \kstruct{file} e la
91 \textit{file table} è costituita da un elenco di puntatori a ciascuna di
92 queste strutture, che, come illustrato in fig.~\ref{fig:kstruct_file},
93 contengono le informazioni necessarie per la gestione dei file, ed in
94 particolare:
95 \begin{itemize*}
96 \item i flag di stato del file nel campo \var{f\_flags}.
97 \item la posizione corrente nel file, il cosiddetto \textit{offset}, nel campo
98   \var{f\_pos}.
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}.}
106 \end{itemize*}
107
108 \begin{figure}[!htb]
109   \centering
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}
114 \end{figure}
115
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
120 processo.
121
122 \itindend{process~table}
123
124 Come si può notare alla fine il collegamento che consente di porre in
125 relazione i file ed i processi è effettuato attraverso i dati mantenuti nella
126 struttura \kstruct{files\_struct}, essa infatti contiene alcune informazioni
127 essenziali come:
128 \begin{itemize*}
129 \item i flag relativi ai file aperti dal processo.
130 \item il numero di file aperti dal processo.
131 \item la \itindex{file~descriptor~table} \textit{file descriptor table}, una
132   tabella con i puntatori, per ciascun file aperto, alla relativa voce nella
133   \textit{file table}.
134 \end{itemize*}
135
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.
143
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.
148
149 \itindbeg{standard~input} 
150 \itindbeg{standard~output}
151 \itindbeg{standard~error}
152
153 In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
154 processo si aspetta di avere sempre tre file aperti che, per quanto appena
155 detto, avranno come \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.
161
162 \itindend{file~descriptor} 
163
164
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}.
172
173 \begin{table}[htb]
174   \centering
175   \footnotesize
176   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
177     \hline
178     \textbf{File} & \textbf{Significato} \\
179     \hline
180     \hline
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}.\\
184     \hline
185   \end{tabular}
186   \caption{Costanti definite in \headfile{unistd.h} per i file standard.}
187   \label{tab:file_std_files}
188 \end{table}
189
190 \itindend{standard~input} 
191 \itindend{standard~output}
192 \itindend{standard~error}
193
194 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è rappresentata una situazione diversa
195 rispetto a quella usuale della shell, in cui tutti e tre questi file fanno
196 riferimento al terminale su cui si opera. Nell'esempio invece viene illustrata
197 la situazione di un programma in cui lo \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
203 stesso file.
204
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
211 \textit{inode}.
212
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}).
220
221 \itindend{file~table}
222
223
224 \subsection{Apertura, creazione e chiusura di un file}
225 \label{sec:file_open_close}
226
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:
233
234 \begin{funcproto}{
235 \fhead{sys/types.h}
236 \fhead{sys/stat.h}
237 \fhead{fcntl.h}
238 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
239 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
240
241 \fdesc{Apre un file.} 
242 }
243
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:
246   \begin{errlist}
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
267     \const{O\_PATH}).
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}.
286   \end{errlist}
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.}
290 \end{funcproto}
291
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.
303
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.
311
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.
321
322 \itindbeg{file~status~flags}
323
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}).
331
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.
338
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}.
345
346 \begin{table}[htb]
347   \centering
348   \footnotesize
349     \begin{tabular}[c]{|l|l|}
350       \hline
351       \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
352       \hline
353       \hline
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.\\
357       \hline
358     \end{tabular}
359     \caption{Le tre costanti che identificano le modalità di accesso
360       nell'apertura di un file.}
361   \label{tab:open_access_mode_flag}
362 \end{table}
363
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}).}
377
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.}
390
391 \itindend{file~status~flags}
392
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}).
404
405 \begin{table}[htb]
406   \centering
407   \footnotesize
408     \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
409       \hline
410       \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
411       \hline
412       \hline
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
444                              questo flag.\\
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
458                            Linux.\\ 
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.\\ 
463       \hline
464     \end{tabular}
465     \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di apertura} di
466       un file.} 
467   \label{tab:open_time_flag}
468 \end{table}
469
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.}
474
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}).
484
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}).
493
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.
501
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}.
512
513 Il flag \label{open_o_tmpfile_flag} \constd{O\_TMPFILE}, introdotto con il
514 kernel 3.11,\footnote{inizialmente solo su alcuni filesystem (i vari
515   \acr{extN}, \acr{Minix}, \acr{UDF}, \acr{shmem}) poi progressivamente esteso
516   ad altri (\acr{XFS} con il 3.15, \acr{Btrfs} e \acr{F2FS} con il 3.16,
517   \acr{ubifs} con il 4.9).}  consente di aprire un file temporaneo senza che
518 questo venga associato ad un nome e compaia nel filesystem. In questo caso la
519 funzione restituirà un file descriptor da poter utilizzare per leggere e
520 scrivere dati, ma il contenuto dell'argomento \param{path} verrà usato
521 solamente per determinare, in base alla directory su cui si verrebbe a trovare
522 il \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
526 \func{open}.
527
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}.
536
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.
545
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.
557
558 % NOTE: per O_TMPFILE vedi: http://kernelnewbies.org/Linux_3.11
559 % https://lwn.net/Articles/558598/ http://lwn.net/Articles/619146/
560
561
562 \begin{table}[!htb]
563   \centering
564   \footnotesize
565     \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
566       \hline
567       \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
568       \hline
569       \hline
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
589                            \func{fcntl}.\\
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
597                            \func{fcntl} (vedi
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
638                            di Linux.\\
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).\\
649       \hline
650     \end{tabular}
651     \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di operazione} di
652       un file.} 
653   \label{tab:open_operation_flag}
654 \end{table}
655
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}).
668
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}).
679
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
689 \errval{EINVAL}.
690
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}).
701
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}.
710
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}. 
715
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.
726
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}.
738
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/ 
741
742 Il flag \constd{O\_PATH},\label{open_o_path_flag} introdotto con il kernel
743 2.6.39, viene usato per limitare l'uso del file descriptor restituito da
744 \func{open} o all'identificazione di una posizione sul filesystem (ad uso
745 delle \textit{at-functions} che tratteremo in sez.~\ref{sec:file_openat}) o
746 alle operazioni che riguardano il file descriptor in quanto tale, senza
747 consentire operazioni sul file; in sostanza se si apre un file con
748 \const{O\_PATH} si potrà soltanto:
749 \begin{itemize*}
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}.
766 \end{itemize*}
767
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 (ma occorre ovviamente avere il permesso di
775 esecuzione per le directory sovrastanti).
776
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.
783
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}).
793
794 Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
795 \func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file.  Per
796 questo motivo per creare un nuovo file c'era una \textit{system call}
797 apposita, \funcd{creat}, nel caso di Linux questo non è più necessario ma la
798 funzione è definita ugualmente; il suo prototipo è:
799
800 \begin{funcproto}{
801 \fhead{fcntl.h}
802 \fdecl{int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
803 \fdesc{Crea un nuovo file vuoto.} 
804 }
805
806 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
807   caso \var{errno} assumerà gli stessi valori che si otterrebbero con
808   \func{open}.}
809 \end{funcproto}
810
811 La funzione crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati
812 dall'argomento \param{mode}. È del tutto equivalente a \code{open(filedes,
813   O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)} e resta solo per compatibilità con i
814 vecchi programmi.
815
816 Una volta che l'accesso ad un file non sia più necessario la funzione di
817 sistema \funcd{close} permette di ``\textsl{chiuderlo}'', in questo modo il
818 file non sarà più accessibile ed il relativo file descriptor ritornerà
819 disponibile; il suo prototipo è:
820
821 \begin{funcproto}{
822 \fhead{unistd.h}
823 \fdecl{int close(int fd)}
824 \fdesc{Chiude un file.} 
825 }
826
827 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
828   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
829   \begin{errlist}
830     \item[\errcode{EBADF}]  \param{fd} non è un descrittore valido.
831     \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
832   \end{errlist}
833   ed inoltre \errval{EIO} nel suo significato generico.}
834 \end{funcproto}
835
836 La funzione chiude il file descriptor \param{fd}. La chiusura rilascia ogni
837 eventuale blocco (il \textit{file locking} è trattato in
838 sez.~\ref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito su di
839 esso. Se \param{fd} è l'ultimo riferimento (di eventuali copie, vedi
840 sez.~\ref{sec:file_shared_access} e \ref{sec:file_dup}) ad un file aperto,
841 tutte le risorse nella \textit{file table} vengono rilasciate. Infine se il
842 file descriptor era l'ultimo riferimento ad un file su disco quest'ultimo
843 viene cancellato.
844
845 Si ricordi che quando un processo termina tutti i suoi file descriptor vengono
846 automaticamente chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non
847 usano esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
848 controllare lo stato di uscita di \func{close} un è errore; molti filesystem
849 infatti implementano la tecnica del cosiddetto \itindex{write-behind}
850 \textit{write-behind}, per cui una \func{write} può avere successo anche se i
851 dati non sono stati effettivamente scritti su disco. In questo caso un
852 eventuale errore di I/O avvenuto in un secondo tempo potrebbe sfuggire, mentre
853 verrebbe riportato alla chiusura esplicita del file. Per questo motivo non
854 effettuare il controllo può portare ad una perdita di dati
855 inavvertita.\footnote{in Linux questo comportamento è stato osservato con NFS
856   e le quote su disco.}
857
858 In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
859 siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
860 ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
861 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente lo scarico
862 dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al comportamento
863 dell'hardware, che a sua volta può introdurre ottimizzazioni dell'accesso al
864 disco che ritardano la scrittura dei dati. Da questo deriva l'abitudine di
865 alcuni sistemisti di ripetere tre volte il comando omonimo prima di eseguire
866 lo shutdown di una macchina.
867
868 Si tenga comunque presente che ripetere la chiusura in caso di fallimento non
869 è opportuno, una volta chiamata \func{close} il file descriptor viene comunque
870 rilasciato, indipendentemente dalla presenza di errori, e se la riesecuzione
871 non comporta teoricamente problemi (se non la sua inutilità) se fatta
872 all'interno di un processo singolo, nel caso si usino i \textit{thread} si
873 potrebbe chiudere un file descriptor aperto nel contempo da un altro
874 \textit{thread}.
875
876 \subsection{La gestione della posizione nel file}
877 \label{sec:file_lseek}
878
879 Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
880 una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
881 mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \kstruct{file}) espressa da un numero
882 intero positivo che esprime il numero di byte dall'inizio del file. Tutte le
883 operazioni di lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che
884 viene automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
885
886 In genere, a meno di non avere richiesto la modalità di scrittura in
887 \textit{append} (vedi sez.~\ref{sec:file_write}) con \const{O\_APPEND}, questa
888 posizione viene impostata a zero all'apertura del file. È possibile impostarla
889 ad un valore qualsiasi con la funzione di sistema \funcd{lseek}, il cui
890 prototipo è:
891
892 \begin{funcproto}{
893 \fhead{sys/types.h}
894 \fhead{unistd.h}
895 \fdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
896 \fdesc{Imposta la posizione sul file.} 
897 }
898
899 {La funzione ritorna il valore della posizione sul file in caso di successo e
900   $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
901   \begin{errlist}
902     \item[\errcode{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
903     \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} non può essere rappresentato nel
904       tipo \type{off\_t}.
905     \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una \textit{pipe}, un socket o una
906       \textit{fifo}.
907   \end{errlist}
908   ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
909 \end{funcproto}
910
911 La funzione imposta la nuova posizione sul file usando il valore indicato
912 da \param{offset}, che viene sommato al riferimento dato
913 dall'argomento \param{whence}, che deve essere indicato con una delle costanti
914 riportate in tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}.\footnote{per compatibilità
915   con alcune vecchie notazioni questi valori possono essere rimpiazzati
916   rispettivamente con 0, 1 e 2 o con \constd{L\_SET}, \constd{L\_INCR} e
917   \constd{L\_XTND}.} Si tenga presente che la chiamata a \func{lseek} non causa
918 nessun accesso al file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il
919 campo \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, vedi
920 fig.~\ref{fig:file_proc_file}).  Dato che la funzione ritorna la nuova
921 posizione, usando il valore zero per \param{offset} si può riottenere la
922 posizione corrente nel file con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
923
924 \begin{table}[htb]
925   \centering
926   \footnotesize
927   \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
928     \hline
929     \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
930     \hline
931     \hline
932     \constd{SEEK\_SET}& Si fa riferimento all'inizio del file: il valore, che 
933                         deve essere positivo, di \param{offset} indica
934                         direttamente la nuova posizione corrente.\\
935     \constd{SEEK\_CUR}& Si fa riferimento alla posizione corrente del file:
936                         ad essa viene sommato \param{offset}, che può essere
937                         negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
938                         corrente.\\
939     \constd{SEEK\_END}& Si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
940                         del file viene sommato \param{offset}, che può essere
941                         negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
942                         corrente.\\
943     \hline
944     \constd{SEEK\_DATA}&Sposta la posizione nel file sull'inizio del primo
945                         blocco di dati dopo un \textit{hole} che segue (o
946                         coincide) con la posizione indicata da \param{offset}
947                         (dal kernel 3.1).\\
948     \constd{SEEK\_HOLE}&Sposta la posizione sul file all'inizio del primo
949                         \textit{hole} nel file che segue o inizia
950                         con \param{offset}, oppure si porta su \param{offset} 
951                         se questo è all'interno di un \textit{hole}, oppure si
952                         porta alla fine del file se non ci sono \textit{hole}
953                         dopo \param{offset} (dal kernel 3.1).\\ 
954     \hline
955   \end{tabular}  
956   \caption{Possibili valori per l'argomento \param{whence} di \func{lseek}.} 
957   \label{tab:lseek_whence_values}
958 \end{table}
959
960
961 % NOTE: per SEEK_HOLE e SEEK_DATA, inclusi nel kernel 3.1, vedi
962 % http://lwn.net/Articles/439623/ 
963
964 Si tenga presente inoltre che usare \const{SEEK\_END} non assicura affatto che
965 la successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
966 aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
967 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza
968 (questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}, vedi
969 sez.~\ref{sec:file_shared_access}).
970
971 Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
972 questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{ESPIPE}. Questo, oltre che
973 per i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che
974 non supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
975 terminale.\footnote{altri sistemi, usando \const{SEEK\_SET}, in questo caso
976   ritornano il numero di caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard
977 POSIX però non specifica niente in proposito. Inoltre alcuni file speciali, ad
978 esempio \file{/dev/null}, non causano un errore ma restituiscono un valore
979 indefinito.
980
981 \itindbeg{sparse~file} 
982 \index{file!\textit{hole}|(} 
983
984 Infine si tenga presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size},
985 con \func{lseek} è possibile impostare una posizione anche oltre la corrente
986 fine del file. In tal caso alla successiva scrittura il file sarà esteso a
987 partire da detta posizione, con la creazione di quello che viene chiamato un
988 ``\textsl{buco}'' (in gergo \textit{hole}) nel file.  Il nome deriva dal fatto
989 che nonostante la dimensione del file sia cresciuta in seguito alla scrittura
990 effettuata, lo spazio vuoto fra la precedente fine del file e la nuova parte,
991 scritta dopo lo spostamento, non corrisponde ad una allocazione effettiva di
992 spazio su disco, che sarebbe inutile dato che quella zona è effettivamente
993 vuota.
994
995 Questa è una delle caratteristiche specifiche della gestione dei file di un
996 sistema unix-like e quando si ha questa situazione si dice che il file in
997 questione è uno \textit{sparse file}. In sostanza, se si ricorda la struttura
998 di un filesystem illustrata in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, quello che
999 accade è che nell'\textit{inode} del file viene segnata l'allocazione di un
1000 blocco di dati a partire dalla nuova posizione, ma non viene allocato nulla
1001 per le posizioni intermedie. In caso di lettura sequenziale del contenuto del
1002 file il kernel si accorgerà della presenza del buco, e restituirà degli zeri
1003 come contenuto di quella parte del file.
1004
1005 Questa funzionalità comporta una delle caratteristiche della gestione dei file
1006 su Unix che spesso genera più confusione in chi non la conosce, per cui
1007 sommando le dimensioni dei file si può ottenere, se si hanno molti
1008 \textit{sparse file}, un totale anche maggiore della capacità del proprio
1009 disco e comunque maggiore della dimensione che riporta un comando come
1010 \cmd{du}, che calcola lo spazio disco occupato in base al numero dei blocchi
1011 effettivamente allocati per il file.
1012
1013 Tutto ciò avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un
1014 file è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio
1015 disco effettivamente allocato, e viene registrata sull'\textit{inode} come le
1016 altre proprietà del file. La dimensione viene aggiornata automaticamente
1017 quando si estende un file scrivendoci, e viene riportata dal campo
1018 \var{st\_size} di una struttura \struct{stat} quando si effettua la chiamata
1019 ad una delle funzioni \texttt{*stat} viste in sez.~\ref{sec:file_stat}.
1020
1021 Questo comporta che la dimensione di un file, fintanto che lo si è scritto
1022 sequenzialmente, sarà corrispondente alla quantità di spazio disco da esso
1023 occupato, ma possono esistere dei casi, come questo in cui ci si sposta in una
1024 posizione oltre la fine corrente del file, o come quello accennato in
1025 sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione di un file con
1026 una \func{truncate}, in cui si modifica soltanto il valore della dimensione di
1027 \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Così è possibile creare
1028 inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza dover occupare da
1029 subito dello spazio disco che in realtà sarebbe inutilizzato.
1030
1031 \itindend{sparse~file}
1032
1033 A partire dal kernel 3.1, riprendendo una interfaccia adottata su Solaris,
1034 sono state aggiunti due nuovi valori per l'argomento \param{whence}, riportati
1035 nella seconda sezione di tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}, che consentono di
1036 riconoscere la presenza di \textit{hole} all'interno dei file ad uso di quelle
1037 applicazioni (come i programmi di backup) che possono salvare spazio disco
1038 nella copia degli \textit{sparse file}. Una applicazione può così determinare
1039 la presenza di un \textit{hole} usando \const{SEEK\_HOLE} all'inizio del file
1040 e determinare poi l'inizio della successiva sezione di dati usando
1041 \const{SEEK\_DATA}. Per compatibilità con i filesystem che non supportano
1042 questa funzionalità è previsto comunque che in tal caso \const{SEEK\_HOLE}
1043 riporti sempre la fine del file e \const{SEEK\_DATA} il valore
1044 di \param{offset}.
1045
1046 Inoltre la decisione di come riportare (o di non riportare) la presenza di un
1047 buco in un file è lasciata all'implementazione del filesystem, dato che oltre
1048 a quelle classiche appena esposte esistono vari motivi per cui una sezione di
1049 un file può non contenere dati ed essere riportata come tale (ad esempio può
1050 essere stata preallocata con \func{fallocate}, vedi
1051 sez.~\ref{sec:file_fadvise}). Questo significa che l'uso di questi nuovi
1052 valori non garantisce la mappatura della effettiva allocazione dello spazio
1053 disco di un file, per il quale esiste una specifica operazione di controllo
1054 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
1055
1056 \index{file!\textit{hole}|)} 
1057
1058
1059 \subsection{Le funzioni per la lettura di un file}
1060 \label{sec:file_read}
1061
1062 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
1063 leggere i dati che contiene utilizzando la funzione di sistema \funcd{read},
1064 il cui prototipo è:
1065
1066 \begin{funcproto}{
1067 \fhead{unistd.h}
1068 \fdecl{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
1069 \fdesc{Legge i dati da un file.} 
1070 }
1071
1072 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1073   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1074   \begin{errlist}
1075   \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non ha nessun dato da restituire e si è
1076     aperto il file con \const{O\_NONBLOCK}.
1077   \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1078   \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è associato ad un oggetto non leggibile,
1079     o lo si è ottenuto da \func{timerfd\_create} (vedi
1080     sez.~\ref{sec:sig_signalfd_eventfd}) e si è usato un valore sbagliato
1081     per \param{size} o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è
1082     allineato.
1083   \item[\errval{EIO}] si è tentata la lettura dal terminale di controllo
1084     essendo in background ignorando o bloccando \const{SIGTTIN} (vedi
1085     sez.~\ref{sec:term_io_design}) o per errori di basso livello sul supporto.
1086   \end{errlist}
1087   ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT} e \errval{EISDIR}, nel loro
1088   significato generico.}
1089 \end{funcproto}
1090
1091 La funzione tenta di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} a partire
1092 dalla posizione corrente, scrivendoli nel buffer \param{buf}.\footnote{fino ad
1093   un massimo di \const{0x7ffff000} byte, indipendentemente che l'architettura
1094   sia a 32 o 64 bit.} Dopo la lettura la posizione sul file è spostata
1095 automaticamente in avanti del numero di byte letti. Se \param{count} è zero la
1096 funzione restituisce zero senza nessun altro risultato. Inoltre che non è
1097 detto che la funzione \func{read} restituisca il numero di byte richiesto, ci
1098 sono infatti varie ragioni per cui la funzione può restituire un numero di
1099 byte inferiore: questo è un comportamento normale, e non un errore, che
1100 bisogna sempre tenere presente.
1101
1102 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
1103 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
1104 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
1105 effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
1106 di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero.  La
1107 condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
1108 segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
1109 ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
1110 continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
1111
1112 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
1113 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
1114 quando si legge da un terminale, da una \textit{fifo} o da una
1115 \textit{pipe}. In tal caso infatti, se non ci sono dati in ingresso, la
1116 \func{read} si blocca (a meno di non aver selezionato la modalità non
1117 bloccante, vedi sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne
1118 arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione
1119 ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
1120
1121 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
1122 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
1123 di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
1124 singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
1125 dati ricevuti fino al momento della lettura, o i terminali, per i quali si
1126 applicano anche ulteriori condizioni che approfondiremo in
1127 sez.~\ref{sec:sess_terminal_io}.
1128
1129 Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
1130 \errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
1131 quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
1132 interrotta da un segnale. In tal caso l'azione da intraprendere è quella di
1133 rieseguire la funzione, torneremo in dettaglio sull'argomento in
1134 sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}.  La seconda si verifica quando il file è aperto
1135 in modalità non bloccante (con \const{O\_NONBLOCK}) e non ci sono dati in
1136 ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
1137 \errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
1138   \errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con la \acr{glibc}, questa è sinonima di
1139   \errcode{EAGAIN}, ma se si vuole essere completamente portabili occorre
1140   verificare entrambi i valori, dato che POSIX.1-2001 non richiede che siano
1141   coincidenti.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
1142 disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo,
1143 torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_noblocking}.
1144
1145 La funzione \func{read} è una delle \textit{system call} fondamentali,
1146 esistenti fin dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle
1147 \textit{Single Unix Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga
1148   \func{pwrite} sono state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nella
1149   \acr{glibc}, compresa l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la
1150   \textit{system call}, è stato aggiunto con la versione 2.1, in versioni
1151   precedenti sia del kernel che delle librerie la funzione non è disponibile.}
1152 (quello che viene chiamato normalmente Unix98, vedi
1153 sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la definizione di un'altra
1154 funzione di sistema, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
1155
1156 \begin{funcproto}{
1157 \fhead{unistd.h}
1158 \fdecl{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1159 \fdesc{Legge a partire da una posizione sul file.} 
1160 }
1161
1162 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1163   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1164   \func{read} e \func{lseek}.}
1165 \end{funcproto}
1166
1167 La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
1168 stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \param{offset} che indica
1169 una posizione sul file a partire dalla quale verranno letti i \param{count}
1170 byte. Identico è il comportamento ed il valore di ritorno, ma la posizione
1171 corrente sul file resterà invariata.  Il valore di \param{offset} fa sempre
1172 riferimento all'inizio del file.
1173
1174 L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \func{lseek} alla
1175 posizione indicata da \param{offset} seguita da una \func{read}, seguita da
1176 un'altra \func{lseek} che riporti al valore iniziale della posizione corrente
1177 sul file, ma permette di eseguire l'operazione atomicamente. Questo può essere
1178 importante quando la posizione sul file viene condivisa da processi diversi
1179 (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è particolarmente utile in caso di
1180 programmazione \textit{multi-thread} (vedi sez.~\ref{cha:threads}) quando
1181 all'interno di un processo si vuole che le operazioni di un \textit{thread}
1182 non possano essere influenzata da eventuali variazioni della posizione sul
1183 file effettuate da altri \textit{thread}.
1184
1185 La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
1186 accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
1187 \textit{Single Unix Specification} con un valore della macro
1188 \macro{\_XOPEN\_SOURCE} maggiore o uguale a 500 o a partire dalla \acr{glibc}
1189 2.12 con un valore dalla macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} maggiore o uguale al
1190 valore \val{200809L}.  Si ricordi di definire queste macro prima
1191 dell'inclusione del file di dichiarazione \headfile{unistd.h}.
1192
1193
1194 \subsection{Le funzioni per la scrittura di un file}
1195 \label{sec:file_write}
1196
1197 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
1198 scrivere su di esso utilizzando la funzione di sistema \funcd{write}, il cui
1199 prototipo è:
1200
1201 \begin{funcproto}{
1202 \fhead{unistd.h}
1203 \fdecl{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
1204 \fdesc{Scrive i dati su un file.} 
1205 }
1206
1207 {La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e $-1$ per
1208   un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1209   \begin{errlist}
1210   \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
1211     modalità \const{O\_NONBLOCK}.
1212   \item[\errcode{EDESTADDRREQ}] si è eseguita una scrittura su un socket di
1213     tipo \textit{datagram} (vedi sez.~\ref{sec:sock_type}) senza aver prima
1214     connesso il corrispondente con \func{connect} (vedi
1215     sez.~\ref{sec:UDP_sendto_recvfrom}).
1216   \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
1217     consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
1218     processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
1219   \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
1220     potuto scrivere qualsiasi dato.
1221   \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
1222     la scrittura o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è allineato.
1223   \item[\errcode{EPERM}] la scrittura è proibita da un \textit{file seal}
1224     (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
1225   \item[\errcode{EPIPE}] \param{fd} è connesso ad una \textit{pipe} il cui
1226     altro capo è chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il
1227     segnale \signal{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato)
1228     la funzione ritorna questo errore.
1229   \end{errlist}
1230   ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EDQUOT}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO},
1231   \errval{EISDIR}, \errval{ENOSPC} nel loro significato generico.}
1232 \end{funcproto}
1233
1234
1235 \itindbeg{append~mode}
1236
1237 Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \param{count} byte
1238 a partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
1239 posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
1240 modalità \textit{append} con \const{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti
1241 alla fine del file.  Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano
1242 immediatamente disponibili ad una \func{read} chiamata dopo che la
1243 \func{write} che li ha scritti è ritornata; ma dati i meccanismi di caching
1244 non è detto che tutti i filesystem supportino questa capacità.
1245
1246 \itindend{append~mode}
1247
1248 Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro.
1249 Per i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello
1250 indicato da \param{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo
1251 stesso comportamento di \func{read}.
1252
1253 Anche per \func{write} lo standard Unix98 (ed i successivi POSIX.1-2001 e
1254 POSIX.1-2008) definiscono un'analoga \funcd{pwrite} per scrivere alla
1255 posizione indicata senza modificare la posizione corrente nel file, il suo
1256 prototipo è:
1257
1258 \begin{funcproto}{
1259 \fhead{unistd.h}
1260 \fdecl{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1261 \fdesc{Scrive a partire da una posizione sul file.} 
1262 }
1263
1264 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1265   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1266   \func{write} e \func{lseek}.}
1267 \end{funcproto}
1268
1269 \noindent per questa funzione valgono le stesse considerazioni fatte per
1270 \func{pread}, a cui si aggiunge il fatto che su Linux, a differenza di quanto
1271 previsto dallo standard POSIX che richiederebbe di ignorarlo, se si è aperto
1272 il file con \const{O\_APPEND} i dati saranno comunque scritti in coda al file,
1273 ignorando il valore di \param{offset}.
1274
1275
1276 \section{Caratteristiche avanzate}
1277 \label{sec:file_adv_func}
1278
1279 In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
1280 della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
1281 comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
1282 permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
1283 dell'argomento sarà comunque affrontato nel cap.~\ref{cha:file_advanced}).
1284
1285
1286 \subsection{La gestione dell'accesso concorrente ai files}
1287 \label{sec:file_shared_access}
1288
1289 In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
1290 dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
1291 fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
1292 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
1293 confronti dell'accesso concorrente allo stesso file da parte di processi
1294 diversi.
1295
1296 \begin{figure}[!htb]
1297   \centering
1298   \includegraphics[width=11cm]{img/filemultacc}
1299   \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi 
1300     diversi}
1301   \label{fig:file_mult_acc}
1302 \end{figure}
1303
1304 Il primo caso è quello in cui due processi indipendenti aprono lo stesso file
1305 su disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
1306 situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
1307 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
1308 diverso file descriptor nella sua \kstruct{file\_struct}. Entrambe le voci
1309 nella \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso \textit{inode}
1310 su disco.
1311
1312 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
1313 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
1314 vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
1315 conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
1316 stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
1317 \begin{itemize*}
1318 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente, dopo ciascuna
1319   \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo
1320   scrivente. Se la scrittura eccede la dimensione corrente del file questo
1321   verrà esteso automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size}
1322   della struttura \kstruct{inode}.
1323 \item se un file è in modalità \const{O\_APPEND} tutte le volte che viene
1324   effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima impostata alla
1325   dimensione corrente del file letta dalla struttura \kstruct{inode}. Dopo la
1326   scrittura il file viene automaticamente esteso. Questa operazione avviene
1327   atomicamente, ogni altro processo che usi \const{O\_APPEND} vedrà la
1328   dimensione estesa e continuerà a scrivere in coda al file.
1329 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo
1330   \var{f\_pos} nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, non
1331   c'è nessuna operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla
1332   fine del file la posizione viene impostata leggendo la attuale dimensione
1333   corrente dalla struttura \kstruct{inode}.
1334 \end{itemize*}
1335
1336 \begin{figure}[!htb]
1337   \centering
1338   \includegraphics[width=11cm]{img/fileshar}
1339   \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
1340   \label{fig:file_acc_child}
1341 \end{figure}
1342
1343 Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
1344 puntano alla stessa voce nella \textit{file table}.  Questo è ad esempio il
1345 caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo figlio all'esecuzione
1346 di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_fork}). La
1347 situazione è illustrata in fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo
1348 figlio riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche
1349 una copia di \kstruct{file\_struct} e della relativa tabella dei file aperti.
1350
1351 Questo significa che il figlio avrà gli stessi file aperti del padre in
1352 quanto la sua \kstruct{file\_struct}, pur essendo allocata in maniera
1353 indipendente, contiene gli stessi valori di quella del padre e quindi i suoi
1354 file descriptor faranno riferimento alla stessa voce nella \textit{file
1355   table}, condividendo così la posizione corrente sul file. Questo ha le
1356 conseguenze descritte a suo tempo in sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di
1357 scrittura o lettura da parte di uno dei due processi, la posizione corrente
1358 nel file varierà per entrambi, in quanto verrà modificato il campo
1359 \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, che è la stessa per
1360 entrambi. Questo consente una sorta di ``\textsl{sincronizzazione}''
1361 automatica della posizione sul file fra padre e figlio che occorre tenere
1362 presente.
1363
1364 Si noti inoltre che in questo caso anche i flag di stato del file, essendo
1365 mantenuti nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, vengono
1366 condivisi, per cui una modifica degli stessi con \func{fcntl} (vedi
1367 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) si applicherebbe a tutti processi che
1368 condividono la voce nella \textit{file table}. Ai file però sono associati
1369 anche altri flag, dei quali l'unico usato al momento è \constd{FD\_CLOEXEC},
1370 detti \itindex{file~descriptor~flags} \textit{file descriptor flags}; questi
1371 invece sono mantenuti in \kstruct{file\_struct}, e perciò sono locali per
1372 ciascun processo e non vengono modificati dalle azioni degli altri anche in
1373 caso di condivisione della stessa voce della \textit{file table}.
1374
1375 Si tenga presente dunque che in un sistema unix-like è sempre possibile per
1376 più processi accedere in contemporanea allo stesso file e che non esistono, a
1377 differenza di altri sistemi operativi, dei meccanismi di blocco o di
1378 restrizione dell'accesso impliciti quando più processi vogliono accedere allo
1379 stesso file. Questo significa che le operazioni di lettura e scrittura vengono
1380 sempre fatte da ogni processo in maniera indipendente, utilizzando una
1381 posizione corrente nel file che normalmente, a meno di non trovarsi nella
1382 situazione di fig.~\ref{fig:file_acc_child}, è locale a ciascuno di essi.
1383
1384 Dal punto di vista della lettura dei dati questo comporta la possibilità di
1385 poter leggere dati non coerenti in caso di scrittura contemporanea da parte di
1386 un altro processo. Dal punto di vista della scrittura invece si potranno avere
1387 sovrapposizioni imprevedibili quando due processi scrivono nella stessa
1388 sezione di file, dato che ciascuno lo farà in maniera indipendente.  Il
1389 sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità di eseguire alcune
1390 operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza utilizzare dei
1391 meccanismi di sincronizzazione espliciti come il \textit{file locking}, che
1392 esamineremo in sez.~\ref{sec:file_locking}.
1393
1394 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
1395 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
1396 log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
1397 fine del file con \func{lseek} e poi scrivere con \func{write} può condurre ad
1398 una \textit{race condition}; infatti può succedere che un secondo processo
1399 scriva alla fine del file fra la \func{lseek} e la \func{write}. In questo
1400 caso, come abbiamo appena visto, il file sarà esteso, ma il primo processo,
1401 avrà una posizione corrente che aveva impostato con \func{lseek} che non
1402 corrisponde più alla fine del file, e la sua successiva \func{write}
1403 sovrascriverà i dati del secondo processo.
1404
1405 Il problema deriva dal fatto che usare due \textit{system call} in successione
1406 non è mai un'operazione atomica dato che il kernel può interrompere
1407 l'esecuzione del processo fra le due. Nel caso specifico il problema è stato
1408 risolto introducendo la modalità di scrittura in \textit{append}, attivabile
1409 con il flag \const{O\_APPEND}. In questo caso infatti, come abbiamo illustrato
1410 in sez.~\ref{sec:file_open_close}, è il kernel che aggiorna automaticamente la
1411 posizione alla fine del file prima di effettuare la scrittura, e poi estende
1412 il file.  Tutto questo avviene all'interno di una singola \textit{system
1413   call}, la \func{write}, che non essendo interrompibile da un altro processo
1414 realizza un'operazione atomica.
1415
1416
1417 \subsection{La duplicazione dei file descriptor}
1418 \label{sec:file_dup}
1419
1420 Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} come un processo figlio
1421 condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
1422 comportamento analogo all'interno di uno stesso processo con la cosiddetta
1423 \textit{duplicazione} di un file descriptor. Per far questo si usa la funzione
1424 di sistema \funcd{dup}, il cui prototipo è:
1425
1426 \begin{funcproto}{
1427 \fhead{unistd.h}
1428 \fdecl{int dup(int oldfd)}
1429 \fdesc{Crea un file descriptor duplicato.} 
1430 }
1431
1432 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1433   un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1434   \begin{errlist}
1435   \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
1436   \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1437     descriptor aperti (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
1438   \end{errlist}
1439 }  
1440 \end{funcproto}
1441
1442 La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
1443 file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
1444 interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
1445 può fare riferimento a fig.~\ref{fig:file_dup}. L'effetto della funzione è
1446 semplicemente quello di copiare il valore di un certo file descriptor in
1447 un altro all'interno della struttura \kstruct{file\_struct}, cosicché anche
1448 questo faccia riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}. Per
1449 questo motivo si dice che il nuovo file descriptor è ``\textsl{duplicato}'',
1450 da cui il nome della funzione.
1451
1452 \begin{figure}[!htb]
1453   \centering \includegraphics[width=11cm]{img/filedup}
1454   \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
1455   \label{fig:file_dup}
1456 \end{figure}
1457
1458 Si noti che per quanto illustrato in fig.~\ref{fig:file_dup} i file descriptor
1459 duplicati condivideranno eventuali lock (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}), i
1460 flag di stato, e la posizione corrente sul file. Se ad esempio si esegue una
1461 \func{lseek} per modificare la posizione su uno dei due file descriptor, essa
1462 risulterà modificata anche sull'altro, dato che quello che viene modificato è
1463 lo stesso campo nella voce della \textit{file table} a cui entrambi fanno
1464 riferimento.
1465
1466 L'unica differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà un
1467 suo \textit{file descriptor flag} indipendente. A questo proposito deve essere
1468 tenuto presente che nel caso in cui si usi \func{dup} per duplicare un file
1469 descriptor, se questo ha il flag di \textit{close-on-exec} attivo (vedi
1470 sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), questo verrà
1471 cancellato nel file descriptor restituito come copia.
1472
1473 L'uso principale di questa funzione è nella shell per la redirezione dei file
1474 standard di tab.~\ref{tab:file_std_files} fra l'esecuzione di una \func{fork}
1475 e la successiva \func{exec}. Diventa così possibile associare un file (o una
1476 \textit{pipe}) allo \textit{standard input} o allo \textit{standard output}
1477 (vedremo un esempio in sez.~\ref{sec:ipc_pipe_use}, quando tratteremo le
1478 \textit{pipe}).
1479
1480 Ci si può chiedere perché non sia in questo caso sufficiente chiudere il file
1481 standard che si vuole redirigere e poi aprire direttamente con \func{open} il
1482 file vi si vuole far corrispondere, invece di duplicare un file descriptor che
1483 si è già aperto. La risposta sta nel fatto che il file che si vuole redirigere
1484 non è detto sia un file regolare, ma potrebbe essere, come accennato, anche
1485 una \textit{fifo} o un socket, oppure potrebbe essere un file associato ad un
1486 file descriptor che si è ereditato già aperto (ad esempio attraverso una
1487 \func{exec}) da un processo antenato del padre, del quale non si conosce il
1488 nome. Operando direttamente con i file descriptor \func{dup} consente di
1489 ignorare le origini del file descriptor che si duplica e funziona in maniera
1490 generica indipendentemente dall'oggetto a cui questo fa riferimento.
1491
1492 Per ottenere la redirezione occorre pertanto disporre del file descriptor
1493 associato al file che si vuole usare e chiudere il file descriptor che si
1494 vuole sostituire, cosicché esso possa esser restituito alla successiva
1495 chiamata di \func{dup} come primo file descriptor disponibile.  Dato che
1496 questa è l'operazione più comune, è prevista un'altra funzione di sistema,
1497 \funcd{dup2}, che permette di specificare esplicitamente qual è il numero di
1498 file descriptor che si vuole ottenere come duplicato; il suo prototipo è:
1499
1500 \begin{funcproto}{
1501 \fhead{unistd.h}
1502 \fdecl{int dup2(int oldfd, int newfd)}
1503 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.} 
1504 }
1505
1506 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1507   un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1508   \begin{errlist}
1509   \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
1510     un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
1511   \item[\errcode{EBUSY}] si è rilevata la possibilità di una \textit{race
1512       condition}.
1513   \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1514   \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1515     descriptor aperti.
1516   \end{errlist}
1517 }  
1518 \end{funcproto}
1519
1520 La funzione duplica il file descriptor \param{oldfd} su un altro file
1521 descriptor di valore \param{newfd}. Qualora il file descriptor \param{newfd}
1522 sia già aperto, come avviene ad esempio nel caso della duplicazione di uno dei
1523 file standard di tab.~\ref{tab:file_std_files}, esso sarà prima chiuso e poi
1524 duplicato. Se \param{newfd} è uguale a \param{oldfd} la funzione non fa nulla
1525 e si limita a restituire \param{newfd}.
1526
1527 L'uso di \func{dup2} ha vari vantaggi rispetto alla combinazione di
1528 \func{close} e \func{dup}; anzitutto se \param{oldfd} è uguale \param{newfd}
1529 questo verrebbe chiuso e \func{dup} fallirebbe, ma soprattutto l'operazione è
1530 atomica e consente di evitare una \textit{race condition} in cui dopo la
1531 chiusura del file si potrebbe avere la ricezione di un segnale il cui gestore
1532 (vedi sez.~\ref{sec:sig_signal_handler}) potrebbe a sua volta aprire un file,
1533 per cui alla fine \func{dup} restituirebbe un file descriptor diverso da
1534 quello voluto.
1535
1536 Con Linux inoltre la funzione prevede la possibilità di restituire l'errore
1537 \errcode{EBUSY}, che non è previsto dallo standard, quando viene rilevata la
1538 possibilità di una \textit{race condition} interna in cui si cerca di
1539 duplicare un file descriptor che è stato allocato ma per il quale non sono
1540 state completate le operazioni di apertura.\footnote{la condizione è
1541   abbastanza peculiare e non attinente al tipo di utilizzo indicato, quanto
1542   piuttosto ad un eventuale tentativo di duplicare file descriptor non ancora
1543   aperti, la condizione di errore non è prevista dallo standard, ma in
1544   condizioni simili FreeBSD risponde con un errore di \errval{EBADF}, mentre
1545   OpenBSD elimina la possibilità di una \textit{race condition} al costo di
1546   una perdita di prestazioni.} In tal caso occorre ritentare l'operazione.
1547
1548 La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
1549 funzione di controllo dei file \func{fcntl} (che esamineremo in
1550 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) con il parametro \const{F\_DUPFD}.
1551 L'operazione ha la sintassi \code{fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
1552 come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}.  La sola
1553 differenza fra le due funzioni (a parte la sintassi ed i diversi codici di
1554 errore) è che \func{dup2} chiude il file descriptor \param{newfd} se questo è
1555 già aperto, garantendo che la duplicazione sia effettuata esattamente su di
1556 esso, invece \func{fcntl} restituisce il primo file descriptor libero di
1557 valore uguale o maggiore di \param{newfd}, per cui se \param{newfd} è aperto
1558 la duplicazione avverrà su un altro file descriptor.
1559
1560 Su Linux inoltre è presente una terza funzione di sistema non
1561 standard,\footnote{la funzione è stata introdotta con il kernel 2.6.27 e resa
1562   disponibile con la \acr{glibc} 2.9.} \funcd{dup3}, che consente di duplicare
1563 un file descriptor reimpostandone i flag, per usarla occorre definire la macro
1564 \macro{\_GNU\_SOURCE} ed il suo prototipo è:
1565
1566 \begin{funcproto}{
1567 \fhead{unistd.h}
1568 \fdecl{int dup3(int oldfd, int newfd, int flags)}
1569 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.} 
1570 }
1571
1572 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1573   un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di
1574   \func{dup2} più \errcode{EINVAL} qualora \param{flags} contenga un valore
1575   non valido o \param{newfd} sia uguale a \param{oldfd}.
1576 }  
1577 \end{funcproto}
1578
1579 La funzione è identica a \func{dup2} ma prevede la possibilità di mantenere il
1580 flag di \textit{close-on-exec} sul nuovo file descriptor specificando
1581 \const{O\_CLOEXEC} in \param{flags} (che è l'unico flag usabile in questo
1582 caso). Inoltre rileva esplicitamente la possibile coincidenza
1583 fra \param{newfd} e \param{oldfd}, fallendo con un errore di \errval{EINVAL}.
1584
1585
1586 \subsection{Le funzioni di sincronizzazione dei dati}
1587 \label{sec:file_sync}
1588
1589 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close} tutte le operazioni di
1590 scrittura sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle
1591 in maniera asincrona per ottimizzarle, ad esempio accorpando gli accessi alla
1592 stessa zona del disco in un secondo tempo rispetto al momento della esecuzione
1593 della \func{write}.
1594
1595 Per questo motivo quando è necessaria una sincronizzazione immediata dei dati
1596 il sistema mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo
1597 scarico dei dati dai buffer del kernel.  La prima di queste funzioni di
1598 sistema è \funcd{sync}, il cui prototipo è:\footnote{questo è il prototipo
1599   usato a partire dalla \acr{glibc} 2.2.2 seguendo gli standard, in precedenza
1600   la funzione era definita come \code{int sync(void)} e ritornava sempre $0$.}
1601
1602 \begin{funcproto}{
1603 \fhead{unistd.h}
1604 \fdecl{void sync(void)}
1605 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.} 
1606 }
1607
1608 {La funzione non ritorna nulla e non prevede condizioni di errore.}  
1609 \end{funcproto}
1610
1611 I vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire le
1612 operazioni ritornando immediatamente, con Linux invece, fin dal kernel 1.3.20,
1613 la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione. Si
1614 tenga presente comunque che questo non dà la garanzia assoluta che i dati
1615 siano integri dopo la chiamata, l'hardware dei dischi è in genere dotato di un
1616 suo meccanismo interno di bufferizzazione che a sua volta può ritardare
1617 ulteriormente la scrittura effettiva.
1618
1619 La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
1620 esplicitamente lo scarico dei dati su disco, un tempo era invocata da un
1621 apposito demone di sistema (in genere chiamato \cmd{update}) che eseguiva lo
1622 scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi.  Con le nuove versioni del
1623 kernel queste operazioni vengono gestite direttamente dal sistema della
1624 memoria virtuale, attraverso opportuni \textit{task} interni al kernel. Nei
1625 kernel recenti questo comportamento può essere controllato con l'uso dei vari
1626 file \texttt{dirty\_*} in \sysctlfiled{vm/}.\footnote{si consulti la
1627   documentazione allegata ai sorgenti del kernel nel file
1628   \file{Documentation/sysctl/vm.txt}, trattandosi di argomenti di natura
1629   sistemistica non li prenderemo in esame.}
1630
1631 Si tenga presente che la funzione di sistema \funcm{bdflush}, che un tempo
1632 veniva usata per controllare lo scaricamento dei dati, è deprecata a partire
1633 dal kernel 2.6 e causa semplicemente la stampa di un messaggio nei log del
1634 kernel, e non è più presente dalle \acr{glibc} 2.23, pertanto non la
1635 prenderemo in esame.
1636
1637 Quando si vogliano scaricare i dati di un singolo file, ad esempio essere
1638 sicuri che i dati di un database siano stati registrati su disco, si possono
1639 usare le due funzioni di sistema \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui
1640 prototipi sono:
1641
1642 \begin{funcproto}{
1643 \fhead{unistd.h}
1644 \fdecl{int fsync(int fd)}
1645 \fdesc{Sincronizza dati e metadati di un file.} 
1646 \fdecl{int fdatasync(int fd)}
1647 \fdesc{Sincronizza i dati di un file.} 
1648 }
1649
1650 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1651   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1652   \begin{errlist}
1653   \item[\errcode{EDQUOT}] si è superata un quota disco durante la
1654     sincronizzazione.
1655   \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
1656     sincronizzazione (talvolta anche \errval{EROFS}).
1657   \item[\errcode{EIO}] c'è stato un errore di I/O durante la sincronizzazione,
1658     che in questo caso può derivare anche da scritture sullo stesso file
1659     eseguite su altri file descriptor.
1660   \item[\errcode{ENOSPC}] si è esaurito lo spazio disco durante la
1661     sincronizzazione.
1662   \end{errlist}
1663   ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
1664 \end{funcproto}
1665
1666 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
1667 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni. La
1668 prima, \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file,
1669 che riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che
1670 gli altri dati contenuti nell'\textit{inode} che si leggono con \func{fstat},
1671 come i tempi del file. Se lo scopo dell'operazione, come avviene spesso per i
1672 database, è assicurarsi che i dati raggiungano il disco e siano rileggibili
1673 immediatamente in maniera corretta, è sufficiente l'uso di \func{fdatasync}
1674 che evita le scritture non necessarie per avere l'integrità dei dati, come
1675 l'aggiornamento dei tempi di ultima modifica ed ultimo accesso.
1676
1677 Si tenga presente che l'uso di queste funzioni non comporta la
1678 sincronizzazione della directory che contiene il file e la scrittura della
1679 relativa voce su disco, che se necessaria deve essere effettuata
1680 esplicitamente con \func{fsync} sul file descriptor della
1681 directory.\footnote{in realtà per il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta
1682   con l'opzione \cmd{sync}, il kernel provvede anche alla sincronizzazione
1683   automatica delle voci delle directory.}
1684
1685 La funzione può restituire anche \errval{ENOSPC} e \errval{EDQUOT} per quei
1686 casi in cui l'allocazione dello spazio disco non viene effettuata
1687 all'esecuzione di una \func{write} (come NFS o altri filesystem di rete) per
1688 cui l'errore viene rilevato quando la scrittura viene effettivamente
1689 eseguita.
1690
1691 L'uso di \func{sync} può causare, quando ci sono più filesystem montati,
1692 problemi di prestazioni dovuti al fatto che effettua la sincronizzazione dei
1693 dati su tutti i filesystem, anche quando sarebbe sufficiente eseguirla
1694 soltanto su quello dei file su cui si sta lavorando; quando i dati in attesa
1695 sono molti questo può causare una alta attività di I/O ed i relativi problemi
1696 di prestazioni.
1697
1698 Per questo motivo è stata introdotta una nuova funzione di sistema,
1699 \funcd{syncfs},\footnote{la funzione è stata introdotta a partire dal kernel
1700   2.6.39 ed è accessibile solo se è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, è
1701   specifica di Linux e non prevista da nessuno standard.} che effettua lo
1702 scarico dei dati soltanto per il filesystem su cui si sta operando, il suo
1703 prototipo è:
1704
1705 \begin{funcproto}{
1706 \fhead{unistd.h}
1707 \fdecl{int syncfs(int fd)}
1708 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file del singolo filesystem col
1709   disco.}
1710 }
1711
1712 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1713   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1714   \begin{errlist}
1715     \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
1716   \end{errlist}
1717 }  
1718 \end{funcproto}
1719
1720 La funzione richiede che si specifichi nell'argomento \param{fd} un file
1721 descriptor su cui si sta operando, e la registrazione immediata dei dati sarà
1722 limitata al filesystem su cui il file ad esso corrispondente si trova.
1723
1724
1725
1726 \subsection{Le \textit{at-functions}: \func{openat} e le altre}
1727 \label{sec:file_openat}
1728
1729 \itindbeg{at-functions}
1730
1731 Un problema generico che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così
1732 come con le altre funzioni che prendono come argomenti dei \textit{pathname},
1733 è la possibilità, quando si usa un \textit{pathname} che non fa riferimento
1734 diretto ad un file posto nella directory di lavoro corrente, che alcuni dei
1735 componenti dello stesso vengano modificati in parallelo alla chiamata a
1736 \func{open}, cosa che lascia aperta la possibilità di una \textit{race
1737   condition} in cui c'è spazio per un \textit{symlink attack} (si ricordi
1738 quanto visto per \func{access} in sez.~\ref{sec:file_perm_management})
1739 cambiando una delle directory sovrastanti il file fra un controllo e la
1740 successiva apertura. 
1741
1742 Inoltre, come già accennato, la directory di lavoro corrente è una proprietà
1743 associata al singolo processo; questo significa che quando si lavora con i
1744 \textit{thread} questa è la stessa per tutti, per cui se la si cambia
1745 all'interno di un \textit{thread} il cambiamento varrà anche per tutti gli
1746 altri. Non esiste quindi con le funzioni classiche un modo semplice per far sì
1747 che i singoli \textit{thread} possano aprire file usando una propria directory
1748 per risolvere i \textit{pathname} relativi.
1749
1750 Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
1751 Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
1752 \func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
1753 funzioni di sistema, chiamate genericamente ``\textit{at-functions}'' in
1754 quanto usualmente contraddistinte dal suffisso \texttt{at}, che permettono
1755 l'apertura di un file (o le rispettive altre operazioni) usando un
1756 \textit{pathname} relativo ad una directory
1757 specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su proposta dello sviluppatore
1758   principale della \acr{glibc} Urlich Drepper e le corrispondenti
1759   \textit{system call} sono state inserite nel kernel a partire dalla versione
1760   2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione che, sia pure con
1761   prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso del filesystem
1762   \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il riferimento a
1763   \textit{pathname} del tipo di \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.}
1764 Essendo accomunate dalla stessa interfaccia le tratteremo insieme in questa
1765 sezione pur non essendo strettamente attinenti l'I/O su file.
1766
1767
1768 Benché queste funzioni non siano presenti negli standard tradizionali esse
1769 sono state adottate da altri sistemi unix-like come Solaris, i vari BSD, fino
1770 ad essere incluse in una recente revisione dello standard POSIX.1 (la
1771 POSIX.1-2008). Con la \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
1772 definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE} (comunque attiva di default).
1773
1774 L'uso di queste funzioni richiede una apertura preliminare della directory che
1775 si intende usare come base per la risoluzione dei \textit{pathname} relativi
1776 (ad esempio usando \func{open} con il flag \const{O\_PATH} visto in
1777 sez.~\ref{sec:file_open_close}) per ottenere un file descriptor che dovrà
1778 essere passato alle stesse.  Tutte queste funzioni infatti prevedono la
1779 presenza un apposito argomento, in genere il primo che negli esempi seguenti
1780 chiameremo sempre \param{dirfd}, per indicare la directory di partenza.
1781
1782 In questo modo, una volta aperta la directory di partenza, si potranno
1783 effettuare controlli ed aperture solo con \textit{pathname} relativi alla
1784 stessa, e tutte le \textit{race condition} dovute al possibile cambiamento di
1785 uno dei componenti posti al di sopra della stessa cesseranno di esistere.
1786 Inoltre, pur restando la directory di lavoro una proprietà comune del
1787 processo, si potranno usare queste funzioni quando si lavora con i
1788 \textit{thread} per eseguire la risoluzione dei \textit{pathname} relativi ed
1789 avere una directory di partenza diversa in ciascuno di essi.
1790
1791 Questo metodo consente inoltre di ottenere aumenti di prestazioni
1792 significativi quando si devono eseguire molte operazioni su sezioni
1793 dell'albero dei file che prevedono delle gerarchie di sottodirectory molto
1794 profonde. Infatti in questo caso basta eseguire la risoluzione del
1795 \textit{pathname} di una qualunque directory di partenza una sola volta
1796 (nell'apertura iniziale) e non tutte le volte che si deve accedere a ciascun
1797 file che essa contiene. Infine poter identificare una directory di partenza
1798 tramite il suo file descriptor consente di avere un riferimento stabile alla
1799 stessa anche qualora venisse rinominata, e tiene occupato il filesystem dove
1800 si trova come per la directory di lavoro di un processo.
1801
1802 La sintassi generica di queste nuove funzioni prevede l'utilizzo come primo
1803 argomento del file descriptor della directory da usare come base per la
1804 risoluzione dei nomi, mentre gli argomenti successivi restano identici a
1805 quelli della corrispondente funzione ordinaria. Come esempio prendiamo in
1806 esame la nuova funzione di sistema \funcd{openat}, il cui prototipo è:
1807
1808 \begin{funcproto}{
1809 \fhead{fcntl.h}
1810 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1811 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
1812 \fdesc{Apre un file a partire da una directory di lavoro.} 
1813 }
1814
1815 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1816   \func{open}, ed in più:
1817   \begin{errlist}
1818   \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1819   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1820     ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1821    \end{errlist}
1822 }  
1823 \end{funcproto}
1824
1825 Il comportamento di \func{openat} è del tutto analogo a quello di \func{open},
1826 con la sola eccezione del fatto che se per l'argomento \param{pathname} si
1827 utilizza un \textit{pathname} relativo questo sarà risolto rispetto alla
1828 directory indicata da \param{dirfd}; qualora invece si usi un
1829 \textit{pathname} assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine
1830 se per \param{dirfd} si usa il valore speciale \constd{AT\_FDCWD} la
1831 risoluzione sarà effettuata rispetto alla directory di lavoro corrente del
1832 processo. Questa, come le altre costanti \texttt{AT\_*}, è definita in
1833 \headfile{fcntl.h}, per cui per usarla occorrerà includere comunque questo
1834 file, anche per le funzioni che non sono definite in esso.
1835
1836 Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
1837 errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
1838 errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
1839 particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
1840 descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa
1841 riferimento ad una directory, tranne il caso in cui si sia specificato un
1842 \textit{pathname} assoluto, nel qual caso, come detto, il valore di
1843 \param{dirfd} sarà completamente ignorato.
1844
1845 \begin{table}[htb]
1846   \centering
1847   \footnotesize
1848   \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
1849     \hline
1850     \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
1851     \hline
1852     \hline
1853      \func{execveat}  &$\bullet$&\func{execve}  \\
1854      \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access}  \\
1855      \func{fchmodat}  &$\bullet$&\func{chmod}   \\
1856      \func{fchownat}  &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
1857      \func{fstatat}   &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat}  \\
1858      \funcm{futimesat}& --      & obsoleta  \\
1859      \func{linkat}    &$\bullet$&\func{link}    \\
1860      \funcm{mkdirat}  & --      &\func{mkdir}   \\
1861      \funcm{mkfifoat} & --      &\func{mkfifo}  \\
1862      \funcm{mknodat}  & --      &\func{mknod}   \\
1863      \func{openat}    & --      &\func{open}    \\
1864      \funcm{readlinkat}& --     &\func{readlink}\\
1865      \func{renameat}  & --      &\func{rename}  \\
1866      \func{renameat2}\footnotemark& -- &\func{rename}  \\
1867      \funcm{scandirat}& --      &\func{scandir}  \\
1868      \func{statx}     &$\bullet$&\func{stat}  \\
1869      \funcm{symlinkat}& --      &\func{symlink} \\
1870      \func{unlinkat}  &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir}  \\
1871      \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
1872     \hline
1873   \end{tabular}
1874   \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
1875     corrispettive funzioni classiche.}
1876   \label{tab:file_atfunc_corr}
1877 \end{table}
1878
1879 \footnotetext{anche se la funzione ha un argomento \param{flags} questo
1880   attiene a funzionalità specifiche della stessa e non all'uso generico fatto
1881   nelle altre \textit{at-functions}, pertanto lo si è indicato come assente.}
1882
1883 In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
1884 con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
1885 classica. Tutte seguono la convenzione appena vista per \func{openat}, in cui
1886 agli argomenti della funzione classica viene anteposto l'argomento
1887 \param{dirfd}. Per alcune, indicate dal contenuto della omonima colonna di
1888 tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è prevista
1889 anche l'aggiunta di un argomento finale, \param{flags}, che è stato introdotto
1890 per fornire un meccanismo con cui modificarne il comportamento.
1891
1892 Per tutte quelle che non hanno un argomento aggiuntivo il comportamento è
1893 identico alla corrispondente funzione ordinaria, pertanto non le tratteremo
1894 esplicitamente, vale per loro quanto detto con \func{openat} per l'uso del
1895 nuovo argomento \param{dirfd}. Tratteremo invece esplicitamente tutte quelle
1896 per cui l'argomento è presente, in quanto il loro comportamento viene
1897 modificato a seconda del valore assegnato a \param{flags}; questo deve essere
1898 passato come maschera binaria con una opportuna combinazione delle costanti
1899 elencate in tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values}, in quanto sono
1900 possibili diversi valori a seconda della funzione usata.
1901
1902 \begin{table}[htb]
1903   \centering
1904   \footnotesize
1905   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1906     \hline
1907     \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
1908     \hline
1909     \hline
1910     \constd{AT\_EMPTY\_PATH}    & Usato per operare direttamente (specificando
1911                                   una stringa vuota  per il \texttt{pathname})
1912                                   sul file descriptor \param{dirfd} che in
1913                                   questo caso può essere un file qualunque.\\
1914     \constd{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}& Se impostato la funzione non esegue la
1915                                     dereferenziazione dei collegamenti
1916                                     simbolici.\\
1917     \hline
1918     \constd{AT\_EACCES}         & Usato solo da \func{faccessat}, richiede che
1919                                   il controllo dei permessi sia fatto usando
1920                                   l'\ids{UID} effettivo invece di quello
1921                                   reale.\\
1922     \constd{AT\_NO\_AUTOMOUNT}  & Usato solo da \func{fstatat} e \func{statx},
1923                                   evita il montaggio automatico qualora 
1924                                   \param{pathname} faccia riferimento ad una
1925                                   directory marcata per
1926                                   l'\textit{automount}\footnotemark
1927                                   (dal kernel 2.6.38).\\
1928     \constd{AT\_REMOVEDIR}      & Usato solo da \func{unlinkat}, richiede che
1929                                   la funzione si comporti come \func{rmdir}
1930                                   invece che come \func{unlink}.\\
1931     \constd{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}& Usato solo da \func{linkat}, se impostato la
1932                                   funzione esegue la dereferenziazione dei
1933                                   collegamenti simbolici.\\
1934     \hline
1935   \end{tabular}  
1936   \caption{Le costanti utilizzate per i bit dell'argomento aggiuntivo
1937     \param{flags} delle \textit{at-functions}, definite in
1938     \headfile{fcntl.h}.}
1939   \label{tab:at-functions_constant_values}
1940 \end{table}
1941
1942 \footnotetext{si tratta di una funzionalità fornita dal kernel che consente di
1943   montare automaticamente una directory quando si accede ad un
1944   \textit{pathname} al di sotto di essa, per i dettagli, più di natura
1945   sistemistica, si può consultare sez.~5.1.6 di \cite{AGL}.}
1946
1947 Si tenga presente che non tutte le funzioni che prevedono l'argomento
1948 aggiuntivo sono \textit{system call}, ad esempio \func{faccessat} e
1949 \func{fchmodat} sono realizzate con dei \textit{wrapper} nella \acr{glibc} per
1950 aderenza allo standard POSIX.1-2008, dato che la \textit{system call}
1951 sottostante non prevede l'argomento \param{flags}. 
1952
1953 In tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values} si sono elencati i valori
1954 utilizzabili per i flag (tranne quelli specifici di \func{statx} su cui
1955 torneremo più avanti), mantenendo nella prima parte quelli comuni usati da più
1956 funzioni. Il primo di questi è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, che viene usato
1957 da tutte le funzioni tranne \func{linkat} e \func{unlinkat}, e che consente di
1958 scegliere, quando si sta operando su un collegamento simbolico, se far agire
1959 la funzione direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Si
1960 tenga presente però che per \funcm{fchmodat} questo, che è l'unico flag
1961 consentito e previsto dallo standard, non è attualmente implementato (anche
1962 perché non avrebbe molto senso cambiare i permessi di un link simbolico) e
1963 pertanto l'uso della funzione è analogo a quello delle altre funzioni che non
1964 hanno l'argomento \param{flags} (e non la tratteremo esplicitamente).
1965
1966 L'altro flag comune è \const{AT\_EMPTY\_PATH}, utilizzabile a partire dal
1967 kernel 2.6.39, che consente di usare per \param{dirfd} un file descriptor
1968 associato ad un file qualunque e non necessariamente ad una directory; in
1969 particolare si può usare un file descriptor ottenuto aprendo un file con il
1970 flag \param{O\_PATH} (vedi quanto illustrato a
1971 pag.~\pageref{open_o_path_flag}). Quando si usa questo flag \param{pathname}
1972 deve essere vuoto, da cui il nome della costante, ed in tal caso la funzione
1973 agirà direttamente sul file associato al file descriptor \param{dirfd}.
1974
1975 Una prima funzione di sistema che utilizza l'argomento \param{flag} è
1976 \funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia \func{chown} che
1977 \func{lchown}; il suo prototipo è:
1978
1979 \begin{funcproto}{
1980 \fhead{fcntl.h} 
1981 \fhead{unistd.h}
1982 \fdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
1983     group, int flags)}
1984 \fdesc{Modifica il proprietario di un file.} 
1985 }
1986
1987 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1988   \func{chown}, ed in più:
1989   \begin{errlist}
1990   \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1991   \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1992   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1993     ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1994   \end{errlist}
1995 }  
1996 \end{funcproto}
1997
1998 In questo caso, oltre a quanto già detto per \func{openat} riguardo all'uso di
1999 \param{dirfd}, se si è impostato \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} in
2000 \param{flags}, si indica alla funzione di non eseguire la dereferenziazione di
2001 un eventuale collegamento simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come
2002 \func{lchown} invece che come \func{chown}. La funzione supporta anche l'uso
2003 di \const{AT\_EMPTY\_PATH}, con il significato illustrato in precedenza e non
2004 ha flag specifici.
2005
2006 Una seconda funzione di sistema che utilizza l'argomento \param{flags}, in
2007 questo caso anche per modificare il suo comportamento, è \funcd{faccessat}, ed
2008 il suo prototipo è:
2009
2010 \begin{funcproto}{
2011 \fhead{fcntl.h} 
2012 \fhead{unistd.h}
2013 \fdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
2014 \fdesc{Controlla i permessi di accesso.} 
2015 }
2016
2017 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2018   \func{access}, ed in più:
2019   \begin{errlist}
2020   \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
2021   \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
2022   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
2023     ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
2024   \end{errlist}
2025 }  
2026 \end{funcproto}
2027
2028 La funzione esegue il controllo di accesso ad un file, e \param{flags}
2029 consente di modificarne il comportamento rispetto a quello ordinario di
2030 \func{access} (cui è analoga e con cui condivide i problemi di sicurezza
2031 visti in sez.~\ref{sec:file_stat}) usando il valore \const{AT\_EACCES} per
2032 indicare alla funzione di eseguire il controllo dei permessi con l'\ids{UID}
2033 \textsl{effettivo} invece di quello \textsl{reale}. L'unico altro valore
2034 consentito è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, con il significato già spiegato.
2035
2036 Un utilizzo specifico dell'argomento \param{flags} viene fatto anche dalla
2037 funzione di sistema \funcd{unlinkat}, in questo caso l'argomento viene
2038 utilizzato perché tramite esso si può indicare alla funzione di comportarsi
2039 sia come analogo di \func{unlink} che di \func{rmdir}; il suo prototipo è:
2040
2041 \begin{funcproto}{
2042 \fhead{fcntl.h}
2043 \fhead{unistd.h}
2044 \fdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
2045 \fdesc{Rimuove una voce da una directory.} 
2046 }
2047
2048 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2049   \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di \param{flags}, ed in
2050   più:
2051   \begin{errlist}
2052   \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
2053   \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
2054   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
2055     ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
2056   \end{errlist}
2057 }  
2058 \end{funcproto}
2059
2060 Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
2061 avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
2062 in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
2063 \const{AT\_REMOVEDIR}, essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal caso
2064 \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora risulti
2065 vuota.  Non essendo in questo caso prevista la possibilità di usare altri
2066 valori (la funzione non segue comunque i collegamenti simbolici e
2067 \const{AT\_EMPTY\_PATH} non è supportato) anche se \param{flags} è una
2068 maschera binaria, essendo \const{AT\_REMOVEDIR} l'unico flag disponibile per
2069 questa funzione, lo si può assegnare direttamente.
2070
2071 Un'altra funzione di sistema che usa l'argomento \param{flags} è
2072 \func{utimensat}, che però non è una corrispondente esatta delle funzioni
2073 classiche \func{utimes} e \func{lutimes}, in quanto ha una maggiore precisione
2074 nella indicazione dei tempi dei file, per i quali, come per \func{futimens},
2075 si devono usare strutture \struct{timespec} che consentono una precisione fino
2076 al nanosecondo; la funzione è stata introdotta con il kernel
2077 2.6.22,\footnote{in precedenza, a partire dal kernel 2.6.16, era stata
2078   introdotta una \textit{system call} \funcm{futimesat} seguendo una bozza
2079   della revisione dello standard poi modificata; questa funzione, sostituita
2080   da \func{utimensat}, è stata dichiarata obsoleta, non è supportata da
2081   nessuno standard e non deve essere più utilizzata: pertanto non ne
2082   parleremo.} ed il suo prototipo è:
2083
2084 \begin{funcproto}{
2085 \fhead{fcntl.h}
2086 \fhead{sys/stat.h}
2087 \fdecl{int utimensat(int dirfd, const char *pathname, const struct
2088     timespec times[2],\\
2089 \phantom{int utimensat(}int flags)}
2090 \fdesc{Cambia i tempi di un file.} 
2091 }
2092
2093 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2094   caso \var{errno} assumerà i valori di \func{utimes}, \func{lutimes} e
2095   \func{futimens} con lo stesso significato ed inoltre:
2096   \begin{errlist}
2097   \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è \const{AT\_FDCWD} o un file
2098     descriptor valido.
2099   \item[\errcode{EFAULT}] \param{dirfd} è \const{AT\_FDCWD} ma
2100     \param{pathname} è \var{NULL} o non è un puntatore valido.
2101   \item[\errcode{EINVAL}] si usato un valore non valido per \param{flags},
2102     oppure \param{pathname} è \var{NULL}, \param{dirfd} non è
2103     \const{AT\_FDCWD} e \param{flags} contiene \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}.
2104   \item[\errcode{ESRCH}] non c'è il permesso di attraversamento per una delle
2105     componenti di \param{pathname}.
2106   \end{errlist}
2107 }
2108 \end{funcproto}
2109
2110 La funzione imposta i tempi dei file utilizzando i valori passati nel vettore
2111 di strutture \struct{timespec} ed ha in questo lo stesso comportamento di
2112 \func{futimens}, vista in sez.~\ref{sec:file_file_times}, ma al contrario di
2113 questa può essere applicata anche direttamente ad un file come \func{utimes};
2114 l'unico valore consentito per \param{flags} è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}
2115 che indica alla funzione di non dereferenziare i collegamenti simbolici, cosa
2116 che le permette di riprodurre anche le funzionalità di \func{lutimes} (con una
2117 precisione dei tempi maggiore).
2118
2119 Su Linux solo \func{utimensat} è una \textit{system call} mentre
2120 \func{futimens} è una funzione di libreria, infatti \func{utimensat} ha un
2121 comportamento speciale se \param{pathname} è \var{NULL}, in tal caso
2122 \param{dirfd} viene considerato un file descriptor ordinario e il cambiamento
2123 del tempo viene applicato al file sottostante, qualunque esso sia. Viene cioè
2124 sempre usato il comportamento che per altre funzioni deve essere attivato con
2125 \const{AT\_EMPTY\_PATH} (che non è previsto per questa funzione) per cui
2126 \code{futimens(fd, times}) è del tutto equivalente a \code{utimensat(fd, NULL,
2127   times, 0)}. Si tenga presente che nella \acr{glibc} questo comportamento è
2128 disabilitato, e la funzione, seguendo lo standard POSIX, ritorna un errore di
2129 \errval{EINVAL} se invocata in questo modo.
2130
2131 Come corrispondente di \func{stat}, \func{fstat} e \func{lstat} si può
2132 utilizzare invece la funzione di sistema \funcd{fstatat}, il cui prototipo è:
2133
2134 \begin{funcproto}{
2135 \fhead{fcntl.h}
2136 \fhead{sys/stat.h}
2137 \fdecl{int fstatat(int dirfd, const char *pathname, struct stat *statbuf, int
2138   flags)} 
2139 \fdesc{Rimuove una voce da una directory.} 
2140 }
2141
2142 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2143   \func{stat}, \func{fstat}, o \func{lstat} a seconda del valore di
2144   \param{flags}, ed in più:
2145   \begin{errlist}
2146   \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
2147   \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
2148   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
2149     ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
2150   \end{errlist}
2151 }  
2152 \end{funcproto}
2153
2154 La funzione ha lo stesso comportamento delle sue equivalenti classiche, l'uso
2155 di \param{flags} consente di farla comportare come \func{lstat} se si usa
2156 \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, o come \func{fstat} se si usa con
2157 \const{AT\_EMPTY\_PATH} e si passa il file descriptor in \param{dirfd}. Viene
2158 però supportato l'ulteriore valore \const{AT\_NO\_AUTOMOUNT} che qualora
2159 \param{pathname} faccia riferimento ad una directory marcata per
2160 l'\textit{automount} ne evita il montaggio automatico.
2161             
2162 Ancora diverso è il caso di \funcd{linkat} anche se in questo caso l'utilizzo
2163 continua ad essere attinente al comportamento con i collegamenti simbolici, il
2164 suo prototipo è:
2165
2166 \begin{funcproto}{
2167 \fhead{fcntl.h}
2168 \fdecl{int linkat(int olddirfd, const char *oldpath, int newdirfd, \\
2169 \phantom{int linkat(}const char *newpath, int flags)}
2170 \fdesc{Crea un nuovo collegamento diretto (\textit{hard link}).} 
2171 }
2172
2173 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2174   \func{link}, ed in più:
2175   \begin{errlist}
2176   \item[\errcode{EBADF}] \param{olddirfd} o \param{newdirfd} non sono un file
2177     descriptor valido.
2178   \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
2179   \item[\errcode{ENOENT}] \param{oldpath} o \param{newpath} è un
2180     \textit{pathname} relativo, ma la corrispondente directory di partenza
2181     (\param{olddirfd} o \param{newdirfd}) è stata cancellata, oppure si è
2182     cercato di creare un \textit{link} da un file descriptor aperto con
2183     \const{O\_TMPFILE} e \const{O\_EXCL}, oppure si è usato
2184     \const{AT\_EMPTY\_PATH} senza privilegi amministrativi. 
2185   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{oldpath} e \param{newpath} sono
2186     \textit{pathname} relativi, ma \param{olddirfd} o \param{newdirfd} fa
2187     riferimento ad un file.
2188   \item[\errcode{EPERM}] si è usato \const{AT\_EMPTY\_PATH} con
2189     \param{oldpath} vuoto e \param{olddirfd} che fa riferimento ad una
2190     directory.
2191   \end{errlist}
2192 }  
2193 \end{funcproto}
2194
2195 Anche in questo caso la funzione svolge lo stesso compito della
2196 corrispondente classica \func{link}, ma dovendo specificare due
2197 \textit{pathname} (sorgente e destinazione) aggiunge a ciascuno di essi un
2198 argomento (rispettivamente \param{olddirfd} e \param{newdirfd}) per poter
2199 indicare entrambi come relativi a due directory aperte in precedenza.
2200
2201 In questo caso, dato che su Linux il comportamento di \func{link} è quello di
2202 non seguire mai i collegamenti simbolici, \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} non
2203 viene utilizzato. A partire dal kernel 2.6.18 è stato aggiunto a questa
2204 funzione la possibilità di usare il valore \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW} per
2205 l'argomento \param{flags},\footnote{nei kernel precedenti, dall'introduzione
2206   nel 2.6.16, l'argomento \param{flags} era presente, ma senza alcun valore
2207   valido, e doveva essere passato sempre con valore nullo.}  che richiede di
2208 dereferenziare un eventuale collegamento simbolico creando un \textit{hard
2209   link} al file puntato da quest'ultimo.
2210
2211 Inoltre a partire dal kernel 3.11 si può usare \const{AT\_EMPTY\_PATH} con lo
2212 stesso significato già visto in precedenza applicato ad \param{olddirfd}, si
2213 può cioè creare un nuovo \textit{hard link} al file associato al file
2214 descriptor \param{olddirfd}, passando un valore nullo per
2215 \param{oldpath}. Questa operazione però è privilegiata e richiede i privilegi
2216 di amministratore (la \textit{capability} \const{CAP\_DAC\_READ\_SEARCH}),
2217 infatti in questo modo la funzione si comporta come una ipotetica
2218 \texttt{flink}, una \textit{system call} di cui è stato spesso chiesta la
2219 creazione, che permetterebbe di associare direttamente un nome ad un file
2220 descriptor, ma che non è mai stata realizzata per problemi di sicurezza.
2221
2222 Il problema infatti è che le verifiche di accesso sono fatte quando il file
2223 viene aperto e non attengono solo ai permessi del file stesso, ma anche a
2224 quelli delle directory del suo \textit{pathname}; se una volta aperto venisse
2225 collegato in un altra directory eventuali restrizioni imposte sulle directory
2226 del suo \textit{pathname} andrebbero perse. Inoltre sarebbe possibile accedere
2227 al file sottostante anche in scrittura per un file descriptor che è stato
2228 fornito come aperto in sola lettura, o con accesso libero per un file
2229 descriptor fornito aperto in \textit{append}. Infine e la funzione
2230 consentirebbe rendere accessibile all'interno di un \textit{choot} (vedi
2231 sez.~\ref{sec:file_chroot}) un qualunque file sia stato aperto fuori dallo
2232 stesso prima di entrarvi.
2233
2234
2235 % NOTE per la discussione sui problemi di sicurezza relativi a questa
2236 % funzionalità vedi http://lwn.net/Articles/562488/
2237
2238 Per questo motivo l'uso di \const{AT\_EMPTY\_PATH} richiede comunque privilegi
2239 amministrativi, anche se, quando è disponibile il filesystem \texttt{/proc}, è
2240 possibile usare \func{linkat} per creare un file da un qualunque file
2241 descriptor un processo abbia aperto, usandola con un codice analogo al
2242 seguente:\footnote{non esiste, al momento, una modalità per evitare i rischi
2243   illustrati in precedenza se si sta usando il filesystem \textit{proc}.}
2244 \includecodesnip{listati/procfd_linkat.c}
2245
2246 Questa modalità è anche quella con cui è possibile assegnare in un secondo
2247 tempo il nome ad un file anonimo creato usando \func{open} con
2248 \const{O\_TMPFILE}; ma si deve tenere presente che per questi file la funzione
2249 ha un comportamento particolare. In generale infatti quando il file sorgente
2250 di \func{linkat} ha un numero di collegamenti nulli (cosa che avviene ad
2251 esempio quando si apre un file temporaneo e lo si cancella subito dopo oppure
2252 quando viene cancellato un file aperto in precedenza) la funzione non consente
2253 di ricollegarlo ad un altro file riassegnandogli un nuovo nome e fallisce
2254 sempre, qualunque siano i permessi del processo e che si usi questo approccio
2255 o \const{AT\_EMPTY\_PATH}, con un errore di \errval{ENOENT}.
2256
2257 Questo non avviene se il file descriptor sorgente è stato ottenuto con
2258 \const{O\_TMPFILE} e la funzione ha successo, a meno che non si sia usato
2259 nell'apertura anche \const{O\_EXCL} per impedire questo specifico
2260 comportamento, e continuare ad ottenere l'errore di \errval{ENOENT}. In fig.
2261
2262 Pertanto la modalità per creare in maniera sicura la versione iniziale di un
2263 file cui abbiamo accennato a pag.~\pageref{open_o_tmpfile_flag},
2264
2265 \begin{figure}[!htb]
2266   \footnotesize \centering
2267   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2268     \includecodesample{listati/initfile.c}
2269   \end{minipage}
2270   \caption{Esempio di codice creare in maniera sicura il contenuto iniziale di
2271     un file.} 
2272   \label{fig:initfile}
2273 \end{figure}
2274
2275
2276
2277
2278
2279
2280 % TODO: Trattare esempio di inzializzazione di file e successivo collegamento
2281 % con l'uso di O_TMPFILE e linkat, vedi man open
2282
2283
2284
2285 % TODO manca prototipo di renameat2, introdotta nel 3.15, vedi
2286 % http://lwn.net/Articles/569134/ 
2287
2288
2289 Altre due funzioni che utilizzano due \textit{pathname} (e due file
2290 descriptor) sono \funcd{renameat} e \funcd{renameat2}, corrispondenti alla
2291 classica \func{rename}; i rispettivi prototipi sono:
2292
2293 \begin{funcproto}{
2294 \fhead{fcntl.h}
2295 \fdecl{int renameat(int olddirfd, const char *oldpath, int newdirfd, const
2296   char *newpath)} 
2297 \fdecl{int renameat2(int olddirfd, const char *oldpath, int newdirfd, \\
2298 \phantom{int renameat2(}const char *newpath, int flags)}
2299 \fdesc{Rinomina o sposta un file o una directory.} 
2300 }
2301
2302 {La funzioni ritornano gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2303   \func{rename}, ed in più per entrambe:
2304   \begin{errlist}
2305   \item[\errcode{EBADF}] \param{olddirfd} o \param{newdirfd} non sono un file
2306     descriptor valido.
2307   \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{oldpath} e \param{newpath} sono
2308     \textit{pathname} relativi, ma i corrispondenti \param{oldirfd} o
2309     \param{newdirfd} fan riferimento ad un file e non a una directory.
2310   \end{errlist}
2311   e per \func{renameat2} anche:
2312   \begin{errlist}
2313   \item[\errcode{EEXIST}] si è richiesto \macro{RENAME\_NOREPLACE} ma
2314     \param{newpath} esiste già.
2315   \item[\errcode{EINVAL}] Si è usato un flag non valido in \param{flags}, o si
2316     sono usati insieme a \macro{RENAME\_EXCHANGE} o \macro{RENAME\_NOREPLACE}
2317     o \macro{RENAME\_WHITEOUT}, o non c'è il supporto nel filesystem per una
2318     delle operazioni richieste in \param{flags}.
2319   \item[\errcode{ENOENT}] si è richiesto \macro{RENAME\_EXCHANGE} e
2320     \param{newpath} non esiste.
2321   \item[\errcode{EPERM}] si è richiesto \macro{RENAME\_WHITEOUT} ma il
2322     chiamante non ha i privilegi di amministratore.
2323   \end{errlist}
2324 }  
2325 \end{funcproto}
2326
2327 In realtà la corrispondente di \func{rename}, prevista dallo standard
2328 POSIX.1-2008 e disponibile dal kernel 2.6.16 come le altre
2329 \textit{at-functions}, sarebbe soltanto \func{renameat}, su Linux però, a
2330 partire dal kernel dal 3.15, questa è stata realizzata in termini della nuova
2331 funzione di sistema \func{renameat2} che prevede l'uso dell'argomento
2332 aggiuntivo \param{flags}; in questo caso \func{renameat} è totalmente
2333 equivalente all'utilizzo di \func{renamat2} con un valore nullo per
2334 \param{flags}.
2335
2336 L'uso di \func{renameat} è identico a quello di \func{rename}, con le solite
2337 note relative alle estensioni delle \textit{at-functions}, applicate ad
2338 entrambi i \textit{pathname} passati come argomenti alla funzione. Con
2339 \func{renameat2} l'introduzione dell'argomento \func{flags} (i cui valori
2340 possibili sono riportati in tab.~\ref{tab:renameat2_flag_values}) ha permesso
2341 di aggiungere alcune funzionalità non previste al momento da nessuno standard,
2342 e specifiche di Linux. Si tenga conto che questa funzione di sistema non viene
2343 definita nella \acr{glibc} per cui deve essere chiamata utilizzando
2344 \func{syscall} come illustrato in sez.~\ref{sec:intro_syscall}.
2345
2346 \begin{table}[htb]
2347   \centering
2348   \footnotesize
2349   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2350     \hline
2351     \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
2352     \hline
2353     \hline
2354     \const{RENAME\_EXCHANGE} & richiede uno scambio di nomi fra
2355                                \param{oldpath} e \param{newpath}, non è
2356                                usabile con \const{RENAME\_NOREPLACE}.\\
2357     \const{RENAME\_NOREPLACE}& non sovrascrive  \param{newpath} se questo
2358                                esiste dando un errore.\\
2359     \const{RENAME\_WHITEOUT} & crea un oggetto di \textit{whiteout}
2360                                contestualmente al cambio di nome 
2361                                (disponibile a partire dal kernel 3.18).\\ 
2362     \hline
2363   \end{tabular}  
2364   \caption{I valori specifici dei bit dell'argomento \param{flags} per l'uso
2365     con \func{renameat2}.}
2366   \label{tab:renameat2_flag_values}
2367 \end{table}
2368
2369 L'uso dell'argomento \param{flags} in questo caso non attiene alle
2370 funzionalità relative alla \textit{at-functions}, ma consente di estendere le
2371 funzionalità di \func{rename}. In particolare \func{renameat2} consente di
2372 eseguire uno scambio di nomi in maniera atomica usando il flag
2373 \constd{RENAME\_EXCHANGE}; quando viene specificato la funzione non solo
2374 rinomina \param{oldpath} in \param{newpath}, ma rinomina anche, senza dover
2375 effettuare un passaggio intermedio, \param{newpath} in \param{oldpath}. Quando
2376 si usa questo flag, entrambi i \textit{pathname} passati come argomenti alla
2377 funzione devono esistere, e non è possibile usare \const{RENAME\_NOREPLACE},
2378 non ci sono infine restrizioni sul tipo dei file (regolari, directory, link
2379 simbolici, ecc.) di cui si scambia il nome.
2380
2381 Il flag \constd{RENAME\_NOREPLACE} consente di richiedere la generazione di un
2382 errore nei casi in cui \func{rename} avrebbe causato una sovrascrittura della
2383 destinazione, rendendo possibile evitare la stessa in maniera atomica; un
2384 controllo preventivo dell'esistenza del file infatti avrebbe aperto alla
2385 possibilità di una \textit{race condition} fra il momento del controllo e
2386 quella del cambio di nome.
2387
2388 \itindbeg{overlay~filesytem}
2389 \itindbeg{union~filesytem}
2390
2391 Infine il flag \constd{RENAME\_WHITEOUT}, introdotto con il kernel 3.18,
2392 richiede un approfondimento specifico, in quanto attiene all'uso della
2393 funzione con dei filesystem di tipo \textit{overlay}/\textit{union}, dato che
2394 il flag ha senso solo quando applicato a file che stanno su questo tipo di
2395 filesystem. 
2396
2397 Un \textit{overlay} o \texttt{union filesystem} è un filesystem speciale
2398 strutturato in livelli, in cui si rende scrivibile un filesystem accessibile
2399 in sola lettura, \textsl{sovrapponendogli} un filesystem scrivibile su cui
2400 vanno tutte le modifiche. Un tale tipo di filesystem serve ad esempio a
2401 rendere scrivibili i dati processati quando si fa partire una distribuzione
2402 \textit{Live} basata su CD o DVD, ad esempio usando una chiavetta o uno spazio
2403 disco aggiuntivo.
2404
2405 In questo caso quando si rinomina un file che sta nello strato in sola lettura
2406 quello che succede è questo viene copiato a destinazione sulla parte
2407 accessibile in scrittura, ma l'originale non può essere cancellato, per far si
2408 che esso non appaia più è possibile creare 
2409
2410 \itindend{overlay~filesytem}
2411 \itindend{union~filesytem}
2412
2413
2414
2415 % TODO trattare anche statx, aggiunta con il kernel 4.11 (vedi
2416 % https://lwn.net/Articles/707602/ e
2417 % https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=a528d35e8bfcc521d7cb70aaf03e1bd296c8493f) 
2418
2419
2420 % TODO: manca prototipo e motivazione di fexecve, da trattare qui in quanto
2421 % inserita nello stesso standard e da usare con openat, vedi 
2422 % http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699939699/toc.pdf
2423 % TODO manca prototipo di execveat, introdotta nel 3.19, vedi
2424 % https://lwn.net/Articles/626150/ cerca anche fexecve
2425 % TODO: manca prototipo e motivazione di execveat, vedi
2426 % http://man7.org/linux/man-pages/man2/execveat.2.html 
2427
2428
2429 % TODO: trattare i nuovi AT_flags quando e se arriveranno, vedi
2430 % https://lwn.net/Articles/767547/ 
2431
2432 \itindend{at-functions}
2433
2434
2435 \subsection{Le operazioni di controllo}
2436 \label{sec:file_fcntl_ioctl}
2437
2438 Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}
2439 esistono tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su
2440 un file descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati,
2441 ma la gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
2442 funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.
2443
2444 % TODO: trattare qui i file seal 
2445
2446 Per le operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
2447 caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione di sistema
2448 \funcd{fcntl},\footnote{ad esempio si gestiscono con questa funzione varie
2449   modalità di I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e
2450   il \textit{file locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}).} il cui
2451 prototipo è:
2452
2453 \begin{funcproto}{
2454 \fhead{unistd.h}
2455 \fhead{fcntl.h}
2456 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
2457 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
2458 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
2459 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct f\_owner\_ex * owner)}
2460 \fdesc{Esegue una operazione di controllo sul file.} 
2461 }
2462
2463 {La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda dell'operazione richiesta
2464   in caso di successo mentre ritorna sempre $-1$ per un errore, nel qual caso
2465   \var{errno} assumerà valori diversi che dipendono dal tipo di operazione,
2466   l'unico valido in generale è:
2467   \begin{errlist}
2468   \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
2469   \end{errlist}
2470 }  
2471 \end{funcproto}
2472
2473 Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
2474 \var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
2475 numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
2476 aggiuntivi, sono determinati dal valore dell'argomento \param{cmd} che in
2477 sostanza corrisponde all'esecuzione di un determinato \textsl{comando}. A
2478 seconda del comando specificato il terzo argomento può essere assente (ma se
2479 specificato verrà ignorato), può assumere un valore intero di tipo
2480 \ctyp{long}, o essere un puntatore ad una struttura \struct{flock}.
2481
2482 In sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di
2483 \func{fcntl} per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i
2484 possibili valori per \var{cmd}, e del relativo significato, dei codici di
2485 errore restituiti e del tipo del terzo argomento (cui faremo riferimento con
2486 il nome indicato nel precedente prototipo), è riportata di seguito:
2487 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.8cm}}
2488 \item[\constd{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
2489   maggiore o uguale ad \param{arg}, e ne fa un duplicato
2490   di \param{fd}, ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$
2491   in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2492   \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito
2493   o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
2494   descrittori consentito.
2495
2496 \itindbeg{close-on-exec}
2497
2498 \item[\constd{F\_DUPFD\_CLOEXEC}] ha lo stesso effetto di \const{F\_DUPFD}, ma
2499   in più attiva il flag di \textit{close-on-exec} sul file descriptor
2500   duplicato, in modo da evitare una successiva chiamata con
2501   \const{F\_SETFD}. La funzionalità è stata introdotta con il kernel 2.6.24 ed
2502   è prevista nello standard POSIX.1-2008 (si deve perciò definire
2503   \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} ad un valore adeguato secondo quanto visto in
2504   sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}).
2505
2506 \item[\constd{F\_GETFD}] restituisce il valore dei \textit{file descriptor
2507     flags} di \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il
2508   terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2509   \errval{EBADF}. Al momento l'unico flag usato è quello di
2510   \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC}, che
2511   serve a richiedere che il file venga chiuso nella esecuzione di una
2512   \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Un valore nullo significa
2513   pertanto che il flag non è impostato.
2514
2515 \item[\constd{F\_SETFD}] imposta il valore dei \textit{file descriptor flags}
2516   al valore specificato con \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2517   successo e $-1$ in caso di errore. Non sono previsti errori diversi da
2518   \errval{EBADF}. Dato che l'unico flag attualmente usato è quello di
2519   \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC},
2520   tutti gli altri bit di \param{arg}, anche se impostati, vengono
2521   ignorati.\footnote{questo almeno è quanto avviene fino al kernel 3.2, come
2522     si può evincere dal codice della funzione \texttt{do\_fcntl} nel file
2523     \texttt{fs/fcntl.c} dei sorgenti del kernel.}
2524 \itindend{close-on-exec}
2525
2526 \item[\constd{F\_GETFL}] ritorna il valore dei \textit{file status flags} di
2527   \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento
2528   viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Il
2529   comando permette di rileggere il valore di quei bit
2530   dell'argomento \param{flags} di \func{open} che vengono memorizzati nella
2531   relativa voce della \textit{file table} all'apertura del file, vale a dire
2532   quelli riportati in tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} e
2533   tab.~\ref{tab:open_operation_flag}). Si ricordi che quando si usa la
2534   funzione per determinare le modalità di accesso con cui è stato aperto il
2535   file è necessario estrarre i bit corrispondenti nel \textit{file status
2536     flag} con la maschera \const{O\_ACCMODE} come già accennato in
2537   sez.~\ref{sec:file_open_close}. 
2538
2539 \item[\constd{F\_SETFL}] imposta il valore dei \textit{file status flags} al
2540   valore specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2541   successo o $-1$ in caso di errore. In generale possono essere impostati solo
2542   i flag riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, su Linux si possono
2543   modificare soltanto \const{O\_APPEND}, \const{O\_ASYNC}, \const{O\_DIRECT},
2544   \const{O\_NOATIME} e \const{O\_NONBLOCK}. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2545   \errcode{EPERM} se si cerca di rimuovere \const{O\_APPEND} da un file
2546   marcato come \textit{append-only} o se di cerca di impostare
2547   \const{O\_NOATIME} su un file di cui non si è proprietari (e non si hanno i
2548   permessi di amministratore) ed \errcode{EINVAL} se si cerca di impostare
2549   \const{O\_DIRECT} su un file che non supporta questo tipo di operazioni.
2550
2551 \item[\constd{F\_GETLK}] richiede un controllo sul file lock specificato da
2552   \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato,
2553   ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come
2554   per i due successivi comandi oltre a \errval{EBADF} se \param{lock} non è un
2555   puntatore valido restituisce l'errore generico \errcode{EFAULT}. Questa
2556   funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2557
2558 \item[\constd{F\_SETLK}] richiede o rilascia un file lock a seconda di quanto
2559   specificato nella struttura puntata da \param{lock}, ritorna un valore nullo
2560   in caso di successo e $-1$ se il file lock è tenuto da qualcun altro, nel
2561   qual caso si ha un errore di \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}.  Questa
2562   funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2563
2564 \item[\constd{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
2565   la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato, se
2566   l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
2567   imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}.  Questa funzionalità è trattata in
2568   dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2569
2570 \item[\constd{F\_GETOWN}] restituisce in caso di successo l'identificatore del
2571   processo o del \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group})
2572   che è preposto alla ricezione del segnale \signal{SIGIO} (o l'eventuale
2573   segnale alternativo impostato con \const{F\_SETSIG}) per gli eventi
2574   asincroni associati al file descriptor \param{fd} e del segnale
2575   \signal{SIGURG} per la notifica dei dati urgenti di un socket (vedi
2576   sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}). Restituisce $-1$ in caso di errore ed il
2577   terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2578   \errval{EBADF}.
2579
2580   Per distinguerlo dal caso in cui il segnale viene inviato a un singolo
2581   processo, nel caso di un \textit{process group} viene restituito un valore
2582   negativo il cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del
2583   \textit{process group}. Con Linux questo comporta un problema perché se il
2584   valore restituito dalla \textit{system call} è compreso nell'intervallo fra
2585   $-1$ e $-4095$ in alcune architetture questo viene trattato dalla
2586   \acr{glibc} come un errore,\footnote{il problema deriva dalle limitazioni
2587     presenti in architetture come quella dei normali PC (i386) per via delle
2588     modalità in cui viene effettuata l'invocazione delle \textit{system call}
2589     che non consentono di restituire un adeguato codice di ritorno.} per cui
2590   in tal caso \func{fcntl} ritornerà comunque $-1$ mentre il valore restituito
2591   dalla \textit{system call} verrà assegnato ad \var{errno}, cambiato di
2592   segno.
2593
2594   Per questo motivo con il kernel 2.6.32 è stato introdotto il comando
2595   alternativo \const{F\_GETOWN\_EX}, che vedremo a breve, che consente di
2596   evitare il problema. A partire dalla versione 2.11 la \acr{glibc}, se
2597   disponibile, usa questa versione alternativa per mascherare il problema
2598   precedente e restituire un valore corretto in tutti i casi.\footnote{in cui
2599     cioè viene restituito un valore negativo corretto qualunque sia
2600     l'identificatore del \textit{process group}, che non potendo avere valore
2601     unitario (non esiste infatti un \textit{process group} per \cmd{init}) non
2602     può generare ambiguità con il codice di errore.} Questo però comporta che
2603   il comportamento del comando può risultare diverso a seconda delle versioni
2604   della \acr{glibc} e del kernel.
2605
2606 \item[\constd{F\_SETOWN}] imposta, con il valore dell'argomento \param{arg},
2607   l'identificatore del processo o del \textit{process group} che riceverà i
2608   segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2609   descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2610   caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2611   \errcode{ESRCH} se \param{arg} indica un processo o un \textit{process
2612     group} inesistente.
2613
2614   L'impostazione è soggetta alle stesse restrizioni presenti sulla funzione
2615   \func{kill} (vedi sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}), per cui un utente non
2616   privilegiato può inviare i segnali solo ad un processo che gli appartiene,
2617   in genere comunque si usa il processo corrente.  Come per \const{F\_GETOWN},
2618   per indicare un \textit{process group} si deve usare per \param{arg} un
2619   valore negativo, il cui valore assoluto corrisponda all'identificatore del
2620   \textit{process group}.
2621
2622   A partire dal kernel 2.6.12 se si sta operando con i \textit{thread} della
2623   implementazione nativa di Linux (quella della NTPL, vedi
2624   sez.~\ref{sec:linux_ntpl}) e se si è impostato un segnale specifico con
2625   \const{F\_SETSIG}, un valore positivo di \param{arg} viene interpretato come
2626   indicante un \textit{Thread ID} e non un \textit{Process ID}.  Questo
2627   consente di inviare il segnale impostato con \const{F\_SETSIG} ad uno
2628   specifico \textit{thread}. In genere questo non comporta differenze
2629   significative per il processi ordinari, in cui non esistono altri
2630   \textit{thread}, dato che su Linux il \textit{thread} principale, che in tal
2631   caso è anche l'unico, mantiene un valore del \textit{Thread ID} uguale al
2632   \ids{PID} del processo. Il problema è però che questo comportamento non si
2633   applica a \signal{SIGURG}, per il quale \param{arg} viene sempre
2634   interpretato come l'identificatore di un processo o di un \textit{process
2635     group}.
2636
2637 \item[\constd{F\_GETOWN\_EX}] legge nella struttura puntata
2638   dall'argomento \param{owner} l'identificatore del processo, \textit{thread}
2639   o \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) che è
2640   preposto alla ricezione dei segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli
2641   eventi associati al file descriptor \param{fd}.  Ritorna un valore nullo in
2642   caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} e da
2643   \errval{EFAULT} se \param{owner} non è un puntatore valido.
2644
2645   Il comando, che è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.32, effettua lo
2646   stesso compito di \const{F\_GETOWN} di cui costituisce una evoluzione che
2647   consente di superare i limiti e le ambiguità relative ai valori restituiti
2648   come identificativo. A partire dalla versione 2.11 della \acr{glibc} esso
2649   viene usato dalla libreria per realizzare una versione di \func{fcntl} che
2650   non presenti i problemi illustrati in precedenza per la versione precedente
2651   di \const{F\_GETOWN}.  Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo
2652   se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2653
2654 \item[\constd{F\_SETOWN\_EX}] imposta con il valore della struttura
2655   \struct{f\_owner\_ex} puntata \param{owner}, l'identificatore del processo o
2656   del \textit{process group} che riceverà i segnali \signal{SIGIO} e
2657   \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2658   descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2659   caso di errore, con gli stessi errori di \const{F\_SETOWN} più
2660   \errcode{EINVAL} se il campo \var{type} di \struct{f\_owner\_ex} non indica
2661   un tipo di identificatore valido.
2662
2663   \begin{figure}[!htb]
2664     \footnotesize \centering
2665     \begin{varwidth}[c]{0.5\textwidth}
2666       \includestruct{listati/f_owner_ex.h}
2667     \end{varwidth}
2668     \normalsize 
2669     \caption{La struttura \structd{f\_owner\_ex}.} 
2670     \label{fig:f_owner_ex}
2671   \end{figure}
2672
2673   Come \const{F\_GETOWN\_EX} il comando richiede come terzo argomento il
2674   puntatore ad una struttura \struct{f\_owner\_ex} la cui definizione è
2675   riportata in fig.~\ref{fig:f_owner_ex}, in cui il primo campo indica il tipo
2676   di identificatore il cui valore è specificato nel secondo campo, che assume
2677   lo stesso significato di \param{arg} per \const{F\_SETOWN}. Per il campo
2678   \var{type} i soli valori validi sono \constd{F\_OWNER\_TID},
2679   \constd{F\_OWNER\_PID} e \constd{F\_OWNER\_PGRP}, che indicano
2680   rispettivamente che si intende specificare con \var{pid} un \textit{Tread
2681     ID}, un \textit{Process ID} o un \textit{Process Group ID}. A differenza
2682   di \const{F\_SETOWN} se si specifica un \textit{Tread ID} questo riceverà
2683   sia \signal{SIGIO} (o il segnale impostato con \const{F\_SETSIG}) che
2684   \signal{SIGURG}. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
2685   partire dal kernel 2.6.32, ed è utilizzabile solo se si è definita la macro
2686   \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2687
2688 \item[\constd{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale inviato dai vari
2689   meccanismi di I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli
2690   trattati in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) in caso di successo o
2691   $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti
2692   errori diversi da \errval{EBADF}.  Un valore nullo indica che si sta usando
2693   il segnale predefinito, che è \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero
2694   indica il segnale che è stato impostato con \const{F\_SETSIG}, che può
2695   essere anche lo stesso \signal{SIGIO}. Il comando è specifico di Linux ed
2696   utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2697
2698 \item[\constd{F\_SETSIG}] imposta il segnale inviato dai vari meccanismi di
2699   I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli trattati in
2700   sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) al valore indicato
2701   da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
2702   di errore.  Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2703   \errcode{EINVAL} se \param{arg} indica un numero di segnale non valido.  Un
2704   valore nullo di \param{arg} indica di usare il segnale predefinito, cioè
2705   \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero, compreso lo stesso
2706   \signal{SIGIO}, specifica il segnale voluto.  Il comando è specifico di
2707   Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2708
2709   L'impostazione di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
2710   installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
2711   \const{SA\_SIGINFO}, (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
2712   disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
2713   generato il segnale attraverso i valori restituiti in
2714   \struct{siginfo\_t}. Se inoltre si imposta un segnale \textit{real-time} si
2715   potranno sfruttare le caratteristiche di avanzate di questi ultimi (vedi
2716   sez.~\ref{sec:sig_real_time}), ed in particolare la capacità di essere
2717   accumulati in una coda prima della notifica.
2718
2719 \item[\constd{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \textit{file lease} che il
2720   processo detiene nei confronti del file descriptor \var{fd} o $-1$ in caso
2721   di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori
2722   diversi da \errval{EBADF}.  Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile
2723   solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.  Questa funzionalità è
2724   trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2725
2726 \item[\constd{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove a seconda del valore
2727   di \param{arg} un \textit{file lease} sul file descriptor \var{fd} a seconda
2728   del valore indicato da \param{arg}. Ritorna un valore nullo in caso di
2729   successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2730   \errcode{EINVAL} se si è specificato un valore non valido per \param{arg}
2731   (deve essere usato uno dei valori di tab.~\ref{tab:file_lease_fctnl}),
2732   \errcode{ENOMEM} se non c'è memoria sufficiente per creare il \textit{file
2733     lease}, \errcode{EACCES} se non si è il proprietario del file e non si
2734   hanno i privilegi di amministratore.\footnote{per la precisione occorre la
2735     capacità \const{CAP\_LEASE}.}
2736
2737   Il supporto il supporto per i \textit{file lease}, che consente ad un
2738   processo che detiene un \textit{lease} su un file di riceve una notifica
2739   qualora un altro processo cerchi di eseguire una \func{open} o una
2740   \func{truncate} su di esso è stato introdotto a partire dai kernel della
2741   serie 2.4 Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2742   definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è trattata in
2743   dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2744
2745 \item[\constd{F\_NOTIFY}] attiva il meccanismo di notifica asincrona per cui
2746   viene riportato al processo chiamante, tramite il segnale \signal{SIGIO} (o
2747   altro segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
2748   direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
2749   in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2750   caso di errore. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2751   definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.  Questa funzionalità, disponibile
2752   dai kernel della serie 2.4.x, è trattata in dettaglio in
2753   sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2754
2755 \item[\constd{F\_GETPIPE\_SZ}] restituisce in caso di successo la dimensione
2756   del buffer associato alla \textit{pipe} \param{fd} (vedi
2757   sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
2758   ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}, che viene
2759   restituito anche se il file descriptor non è una \textit{pipe}. Il comando è
2760   specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è
2761   utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2762
2763 \item[\constd{F\_SETPIPE\_SZ}] imposta la dimensione del buffer associato alla
2764   \textit{pipe} \param{fd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_unix}) ad un valore uguale
2765   o superiore a quello indicato dall'argomento \param{arg}. Ritorna un valore
2766   nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF}
2767   gli errori possibili sono \errcode{EBUSY} se si cerca di ridurre la
2768   dimensione del buffer al di sotto della quantità di dati effettivamente
2769   presenti su di esso ed \errcode{EPERM} se un processo non privilegiato cerca
2770   di impostare un valore troppo alto.  La dimensione minima del buffer è pari
2771   ad una pagina di memoria, a cui verrà comunque arrotondata ogni dimensione
2772   inferiore, il valore specificato viene in genere arrotondato per eccesso al
2773   valore ritenuto più opportuno dal sistema, pertanto una volta eseguita la
2774   modifica è opportuno rileggere la nuova dimensione con
2775   \const{F\_GETPIPE\_SZ}. I processi non privilegiati\footnote{per la
2776     precisione occorre la capacità \const{CAP\_SYS\_RESOURCE}.} non possono
2777   impostare un valore superiore a quello indicato da
2778   \sysctlfiled{fs/pipe-size-max}.  Il comando è specifico di Linux, è
2779   disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è utilizzabile solo se si è
2780   definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2781
2782 \end{basedescript}
2783
2784 % TODO: trattare RWH_WRITE_LIFE_EXTREME e RWH_WRITE_LIFE_SHORT aggiunte con
2785 % il kernel 4.13 (vedi https://lwn.net/Articles/727385/)
2786
2787 La maggior parte delle funzionalità controllate dai comandi di \func{fcntl}
2788 sono avanzate e richiedono degli approfondimenti ulteriori, saranno pertanto
2789 riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative. In
2790 particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari meccanismi di
2791 notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
2792 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation} mentre quelle relative al
2793 \textit{file locking} saranno esaminate in sez.~\ref{sec:file_locking}). L'uso
2794 di questa funzione con i socket verrà trattato in
2795 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2796
2797 La gran parte dei comandi di \func{fcntl} (come \const{F\_DUPFD},
2798 \const{F\_GETFD}, \const{F\_SETFD}, \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFL},
2799 \const{F\_GETLK}, \const{F\_SETLK} e \const{F\_SETLKW}) sono previsti da SVr4
2800 e 4.3BSD e standardizzati in POSIX.1-2001 che inoltre prevede gli ulteriori
2801 \const{F\_GETOWN} e \const{F\_SETOWN}. Pertanto nell'elenco si sono indicate
2802 esplicitamente soltanto le ulteriori richieste in termini delle macro di
2803 funzionalità di sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} soltanto per le
2804 funzionalità inserite in standard successivi o specifiche di Linux.
2805
2806
2807 % \subsection{La funzione \func{ioctl}}
2808 % \label{sec:file_ioctl}
2809
2810 Benché l'interfaccia di gestione dell'I/O sui file di cui abbiamo parlato
2811 finora si sia dimostrata valida anche per l'interazione diretta con le
2812 periferiche attraverso i loro file di dispositivo, consentendo di usare le
2813 stesse funzioni utilizzate per i normali file di dati, esistono però
2814 caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e delle funzionalità che
2815 ciascun dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
2816 interfaccia astratta come ad esempio l'impostazione della velocità di una
2817 porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer.
2818
2819 Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
2820 di una apposita funzione di sistema, \funcd{ioctl}, come meccanismo generico
2821 per compiere operazioni specializzate; il suo prototipo è:
2822
2823 \begin{funcproto}{
2824 \fhead{sys/ioctl.h}
2825 \fdecl{int ioctl(int fd, int request, ...)}
2826 \fdesc{Esegue una operazione speciale.} 
2827 }
2828
2829 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo nella maggior parte dei casi, ma
2830   alcune operazioni possono restituire un valore positivo, mentre ritorna
2831   sempre $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
2832   valori:
2833   \begin{errlist}
2834   \item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
2835     validi.
2836   \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
2837     dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
2838     riferimento \param{fd}.
2839   \end{errlist}
2840   ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT} nel loro significato generico.}
2841 \end{funcproto}
2842
2843
2844 La funzione richiede che si passi come primo argomento un file
2845 descriptor \param{fd} regolarmente aperto, mentre l'operazione da compiere
2846 deve essere indicata dal valore dell'argomento \param{request}. Il terzo
2847 argomento dipende dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato
2848 come \code{char * argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
2849 generica (all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora non era
2850 stato introdotto il tipo \ctyp{void}) ma per certe operazioni può essere
2851 omesso, e per altre è un semplice intero.
2852
2853 Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
2854 errore, ma per alcune operazioni il valore di ritorno, che nel caso viene
2855 impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come indicazione del
2856 risultato della stessa. È più comune comunque restituire i risultati
2857 all'indirizzo puntato dal terzo argomento.
2858
2859 Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
2860 sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
2861 elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
2862 \begin{itemize*}
2863 \item il cambiamento dei font di un terminale.
2864 \item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
2865 \item i comandi di avanti veloce e di riavvolgimento di un nastro.
2866 \item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
2867 \item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
2868 \item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
2869   speaker.
2870 \item l'impostazione degli attributi dei file su un filesystem
2871   ext2.\footnote{i comandi \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con
2872     delle \func{ioctl} dedicate, usabili solo su questo filesystem e derivati
2873     successivi (come ext3).}
2874 \end{itemize*}
2875
2876 In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
2877 effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
2878 file \headfiled{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui
2879 fanno riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
2880 opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
2881   un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
2882   definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
2883   sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
2884   causi al più un errore.  Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
2885   una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
2886 operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
2887 funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
2888 assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
2889 potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
2890 imprevedibili o indesiderati.
2891
2892 Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
2893 dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
2894 sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in seguito quelle
2895 relative ad alcuni casi specifici, ad esempio la gestione dei terminali è
2896 effettuata attraverso \func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix,
2897 mentre per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
2898 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}. 
2899
2900 Riportiamo qui solo l'elenco delle operazioni che sono predefinite per
2901 qualunque file, caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}. Queste operazioni
2902 sono definite nel kernel a livello generale, e vengono sempre interpretate per
2903 prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri}, eventuali operazioni
2904 specifiche che usino lo stesso valore verrebbero ignorate:
2905 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
2906 \item[\constd{FIOCLEX}] imposta il flag di \textit{close-on-exec} sul file, in
2907   questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non richiede
2908   un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2909 \item[\constd{FIONCLEX}] cancella il flag di \textit{close-on-exec} sul file,
2910   in questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non
2911   richiede un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2912 \item[\constd{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
2913   file (vedi sez.~\ref{sec:signal_driven_io}); il terzo argomento
2914   deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
2915   che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
2916   nullo abilita).
2917 \item[\constd{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
2918   bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
2919   tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
2920   disabilita, un valore non nullo abilita).
2921 \item[\constd{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
2922   \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2923   essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
2924   valore specifica il PID del processo.
2925 \item[\constd{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
2926   \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2927   essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
2928   scritto il PID del processo.
2929 \item[\constd{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
2930   file descriptor; questa operazione è disponibile solo su alcuni file
2931   descriptor, in particolare sui socket (vedi sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o
2932   sui file descriptor di \textit{epoll} (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}), il
2933   terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo
2934   \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2935 \item[\constd{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
2936   directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
2937   \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
2938   (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2939 \end{basedescript}
2940
2941 % TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260795/,
2942 % http://lwn.net/Articles/429345/ 
2943
2944 Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
2945 essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
2946 generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
2947 molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
2948 al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
2949 necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
2950 modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
2951 \func{ioctl} per i secondi, all'epoca tra l'altro i dispositivi che usavano
2952 \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega l'uso
2953 comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore. Oggi non è più così ma le
2954 due funzioni sono rimaste.
2955
2956 % TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
2957 % (bassa/bassissima priorità)
2958 % EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
2959 %  EXT4_IOC_SHUTDOWN (dal 4.10), XFS_IOC_GOINGDOWN e futura FS_IOC_SHUTDOWN
2960 % ioctl di btrfs, vedi http://lwn.net/Articles/580732/
2961
2962 % \chapter{}
2963
2964 \section{L'interfaccia standard ANSI C}
2965 \label{sec:files_std_interface}
2966
2967
2968 Come visto in sez.~\ref{sec:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
2969 sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
2970 direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
2971
2972 Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
2973 ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria.
2974 Queste funzioni di libreria, insieme alle altre funzioni definite dallo
2975 standard (che sono state implementate la prima volta da Ritchie nel 1976 e da
2976 allora sono rimaste sostanzialmente immutate), vengono a costituire il nucleo
2977 della \acr{glibc} per la gestione dei file.
2978
2979 Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli
2980 \textit{stream}, analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_unix_interface} per i
2981 file descriptor. In particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e
2982 cambiare la posizione corrente in uno \textit{stream}.
2983
2984
2985 \subsection{I \textit{file stream}}
2986 \label{sec:file_stream}
2987
2988 \itindbeg{file~stream}
2989
2990 Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
2991 basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
2992 nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
2993
2994 In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
2995 dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
2996 \func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
2997 evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
2998 del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
2999 dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
3000 dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
3001
3002 Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
3003 dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori.  La caratteristica
3004 principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
3005 alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
3006 operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
3007 all'ottenimento della massima efficienza.
3008
3009 Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
3010 \textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare dei
3011 dettagli con cui viene gestita la comunicazione con l'hardware sottostante
3012 (come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file può
3013 essere sempre considerato come composto da un flusso continuo di dati, da cui
3014 deriva appunto il nome \textit{stream}.
3015
3016 A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
3017 scrittura, sia per quel che riguarda la bufferizzazione che le formattazioni,
3018 per tutto il resto i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai
3019 file descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere
3020 quanto visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} a proposito dell'accesso
3021 concorrente ed in sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di
3022 accesso.
3023
3024 Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
3025 è stata chiamata \typed{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
3026 libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
3027 sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
3028 indicatori di stato e di fine del file.
3029
3030 Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
3031 queste strutture (che sono dei \textsl{tipi opachi}) ma usare sempre puntatori
3032 del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa, tanto che in certi
3033 casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo di \textit{stream}.
3034 Tutte le funzioni della libreria che operano sui file accettano come argomenti
3035 solo variabili di questo tipo, che diventa accessibile includendo l'header
3036 file \headfile{stdio.h}.
3037
3038 \itindend{file~stream}
3039
3040 Ai tre file descriptor standard (vedi tab.~\ref{tab:file_std_files}) aperti
3041 per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
3042 rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
3043 \textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
3044 nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
3045
3046 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
3047 \item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè il \textit{file
3048     stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati in
3049   ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
3050   prende i caratteri dalla tastiera.
3051 \item[\var{FILE *stdout}] Lo \textit{standard output} cioè il \textit{file
3052     stream} su cui il processo invia ordinariamente i dati in
3053   uscita. Normalmente è associato dalla shell all'output del terminale e
3054   scrive sullo schermo.
3055 \item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} cioè il \textit{file
3056     stream} su cui il processo è supposto inviare i messaggi di
3057   errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output del
3058   terminale e scrive sullo schermo.
3059 \end{basedescript}
3060
3061 Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
3062 tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
3063 tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
3064 programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
3065 in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
3066 hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
3067 usare la funzione \func{freopen}.
3068
3069
3070 \subsection{Le modalità di bufferizzazione}
3071 \label{sec:file_buffering}
3072
3073 La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
3074 degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
3075 \textit{system call} (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
3076 input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
3077 ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
3078 particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
3079 file.
3080
3081 I dati che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
3082 accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco, con l'operazione che viene
3083 usualmente chiamata \textsl{scaricamento} del buffer (dal termine inglese
3084 \textit{flush}) tutte le volte che questo viene riempito. Questa operazione
3085 avviene perciò in maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento
3086 analogo avviene anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati,
3087 anche se ne sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha
3088 rilevanza inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di
3089 scrittura invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad
3090 esempio da parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti
3091 effettivamente scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
3092
3093 Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
3094 dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
3095 delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
3096 scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
3097 dispositivo, e la cosa è particolarmente evidente con le operazioni di
3098 input/output sul terminale.
3099
3100 Per rispondere ad esigenze diverse lo standard definisce tre distinte modalità
3101 in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali occorre essere ben
3102 consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da dispositivi interattivi:
3103 \begin{itemize}
3104 \item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
3105   caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
3106   (effettuando immediatamente una \func{write});
3107 \item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono normalmente
3108   trasmessi al file in blocco ogni volta che viene incontrato un carattere di
3109   \textit{newline} (il carattere ASCII \verb|\n|) cioè un a capo (in sostanza
3110   quando si preme invio);
3111 \item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
3112   trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
3113 \end{itemize}
3114
3115 Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo \textit{standard output} e lo
3116 \textit{standard input} siano aperti in modalità \textit{fully buffered}
3117 quando non fanno riferimento ad un dispositivo interattivo, e che lo standard
3118 error non sia mai aperto in modalità \textit{fully buffered}.
3119
3120 Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
3121 ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
3122 \textit{unbuffered}, in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
3123 rapidamente possibile, e che \textit{standard input} \textit{standard output}
3124 siano aperti in modalità \textit{line buffered} quando sono associati ad un
3125 terminale (od altro dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully
3126   buffered} altrimenti.
3127
3128 Il comportamento specificato per \textit{standard input} e \textit{standard
3129   output} vale anche per tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo;
3130 la selezione comunque avviene automaticamente, e la libreria apre lo
3131 \textit{stream} nella modalità più opportuna a seconda del file o del
3132 dispositivo scelto.
3133
3134 La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
3135 chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
3136 accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
3137 alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (il \textit{newline});
3138 questo non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer
3139 usato dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico
3140 dei dati anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
3141
3142 Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
3143 con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
3144 \textit{stream} che comporta l'accesso alle \textit{system call} del kernel,
3145 ad esempio se lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità
3146 \textit{unbuffered}, viene anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli
3147 \textit{stream} in scrittura. In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo
3148 come la libreria definisca delle opportune funzioni per controllare le
3149 modalità di bufferizzazione e lo scarico dei dati.
3150
3151
3152
3153 \subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
3154 \label{sec:file_fopen}
3155
3156 Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
3157 \funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
3158   \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
3159   dello standard POSIX.1.} ed i rispettivi prototipi sono:
3160
3161 \begin{funcproto}{
3162 \fhead{stdio.h}
3163 \fdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
3164 \fdesc{Apre uno \textit{stream} da un \texttt{pathname}.} 
3165 \fdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
3166 \fdesc{Associa uno \textit{stream} a un file descriptor.} 
3167 \fdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
3168 \fdesc{Chiude uno \textit{stream} e lo riapre su un file diverso.} 
3169 }
3170
3171 {Le funzioni ritornano un puntatore ad un oggetto \type{FILE} in caso di
3172   successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il
3173   valore ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione,
3174   gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte e tre
3175   le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di \func{fcntl} per
3176   \func{fdopen} e quelli di \func{fopen}, \func{fclose} e \func{fflush} per
3177   \func{freopen}.}
3178 \end{funcproto}
3179
3180 Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
3181 \func{fopen}, essa apre il file specificato dal \textit{pathname} \param{path}
3182 nella modalità specificata da \param{mode}, che è una stringa che deve
3183 iniziare con almeno uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode},
3184 anche se sono possibili varie estensioni che vedremo in seguito.
3185
3186 L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file standard
3187 (vedi sez.~\ref{sec:file_stream}): il file \param{path} viene aperto nella
3188 modalità indicata da \param{mode} ed associato allo \textit{stream} indicato
3189 dall'argomento \param{stream}, e se questo era uno \textit{stream} già aperto
3190 esso viene preventivamente chiuso e tutti i dati pendenti vengono scaricati.
3191
3192 Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
3193 descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
3194 \func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
3195 usare gli \textit{stream} con file come le \textit{fifo} o i socket, che non possono
3196 essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
3197
3198 \begin{table}[htb]
3199   \centering
3200   \footnotesize
3201   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
3202     \hline
3203     \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
3204     \hline
3205     \hline
3206     \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
3207                  lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
3208                  file.\\ 
3209     \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
3210                  scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
3211                  file.\\ 
3212 %    \hline
3213     \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
3214                  creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
3215                  scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
3216                  file.\\ 
3217     \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
3218                  creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
3219                  lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
3220                  file.\\ 
3221 %    \hline
3222     \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
3223                  \textit{append mode}, l'accesso viene posto in sola
3224                  scrittura.\\
3225     \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
3226                  \textit{append mode}, l'accesso viene posto in lettura e
3227                  scrittura.\\
3228     \hline
3229     \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
3230     \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già. \\
3231     \hline
3232   \end{tabular}
3233   \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
3234     che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
3235   \label{tab:file_fopen_mode}
3236 \end{table}
3237
3238 In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
3239 diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
3240 riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
3241 il carattere \texttt{b} (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
3242 le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
3243 distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
3244 distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
3245 compatibilità, ma non ha alcun effetto.
3246
3247 La \acr{glibc} supporta alcune estensioni, queste devono essere sempre
3248 indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di
3249 tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per
3250 evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso dell'opzione
3251 \const{O\_EXCL} in \func{open}): se il file specificato già esiste e si
3252 aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen} fallisce.
3253
3254 Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si
3255 aggiunge a \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| il
3256 valore \verb|STRING| è considerato il nome di una codifica dei caratteri
3257 e \func{fopen} marca il file per l'uso dei caratteri estesi e abilita le
3258 opportune funzioni di conversione in lettura e scrittura.
3259
3260 Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
3261 essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
3262 Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
3263 \textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
3264 variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
3265 cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso automaticamente alla
3266 chiusura dello \textit{stream}.
3267
3268 I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
3269 sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
3270 impostati al valore
3271 \code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
3272 \val{0666}) modificato secondo il valore della \textit{umask} per il processo
3273 (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}). Una volta aperto lo
3274 \textit{stream}, si può cambiare la modalità di bufferizzazione (si veda
3275 sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non si è effettuato alcuna
3276 operazione di I/O sul file.
3277
3278 In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
3279 di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
3280 richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
3281 di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
3282 incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
3283 il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata. 
3284
3285 Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
3286 una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
3287 \func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
3288 voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
3289 usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
3290 un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
3291 sufficiente a garantire la sincronizzazione.
3292
3293 Una volta completate le operazioni su di esso uno \textit{stream} può essere
3294 chiuso con la funzione \funcd{fclose}, il cui prototipo è:
3295
3296 \begin{funcproto}{
3297 \fhead{stdio.h}
3298 \fdecl{int fclose(FILE *stream)}
3299 \fdesc{Chiude uno \textit{stream}.} 
3300 }
3301
3302 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3303   qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se il file
3304   descriptor indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori
3305   specificati dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close},
3306   \func{write} o \func{fflush}).
3307 }
3308 \end{funcproto}
3309
3310 La funzione chiude lo \textit{stream} \param{stream} ed effettua lo scarico di
3311 tutti i dati presenti nei buffer di uscita e scarta tutti i dati in ingresso;
3312 se era stato allocato un buffer per lo \textit{stream} questo verrà
3313 rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo per i dati presenti nei
3314 buffer in \textit{user space} usati dalla \acr{glibc}; se si vuole essere
3315 sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare una
3316 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
3317
3318 Linux supporta anche un'altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
3319 GNU implementata dalla \acr{glibc}, accessibile avendo definito
3320 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
3321
3322 \begin{funcproto}{
3323 \fhead{stdio.h}
3324 \fdecl{int fcloseall(void)}
3325 \fdesc{Chiude tutti gli \textit{stream}.} 
3326 }
3327
3328 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3329   qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{fclose}.}  
3330 \end{funcproto}
3331
3332 La funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita e scarta quelli
3333 in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è provvista solo per i
3334 casi di emergenza, quando si è verificato un errore ed il programma deve
3335 essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra operazione dopo aver
3336 chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto visto in
3337 sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
3338
3339
3340 \subsection{Gestione dell'I/O e posizionamento su uno \textit{stream}}
3341 \label{sec:file_io}
3342
3343 Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
3344 la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
3345 scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità di
3346 input/output non formattato:
3347 \begin{itemize}
3348 \item\textsl{binario} in cui si leggono e scrivono blocchi di dati di
3349    dimensione arbitraria, (analogo della modalità ordinaria dell'I/O sui file
3350    descriptor), trattato in sez.~\ref{sec:file_binary_io}.
3351 \item\textsl{a caratteri} in cui si legge e scrive un carattere alla volta,
3352    con la bufferizzazione che viene gestita automaticamente dalla libreria,
3353    trattato in sez.~\ref{sec:file_char_io}.
3354 \item\textsl{di linea} in cui si legge e scrive una linea alla volta,
3355    (terminata dal carattere di newline \verb|'\n'|), trattato in
3356    sez.~\ref{sec:file_line_io}.
3357 \end{itemize}
3358 a cui si aggiunge la modalità di input/output formattato, trattato in
3359 sez.~\ref{sec:file_formatted_io}.
3360
3361 Ognuna di queste modalità utilizza per l'I/O delle funzioni specifiche che
3362 vedremo nelle sezioni citate, affronteremo qui tutte gli argomenti e le
3363 funzioni che si applicano in generale a tutte le modalità di I/O.
3364
3365 A differenza di quanto avviene con l'interfaccia dei file descriptor, con gli
3366 \textit{stream} il raggiungimento della fine del file viene considerato un
3367 errore, e viene notificato come tale dai valori di uscita delle varie
3368 funzioni. Nella maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del
3369 valore intero (di tipo \ctyp{int}) \val{EOF} definito anch'esso nell'header
3370 \headfile{stdlib.h}. La costante deve essere negativa perché in molte funzioni
3371 un valore positivo indica la quantità di dati scritti, la \acr{glibc} usa il
3372 valore $-1$, ma altre implementazioni possono avere valori diversi.
3373
3374 Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
3375 libreria che si appoggiano a delle \textit{system call}, esse non impostano
3376 direttamente la variabile \var{errno}, che mantiene sempre il valore impostato
3377 dalla \textit{system call} invocata internamente che ha riportato l'errore.
3378
3379 Siccome la condizione di \textit{end-of-file} è anch'essa segnalata come
3380 errore, nasce il problema di come distinguerla da un errore effettivo; basarsi
3381 solo sul valore di ritorno della funzione e controllare il valore di
3382 \var{errno} infatti non basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato
3383 impostato in una altra occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i
3384 dettagli del funzionamento di \var{errno}).
3385
3386 Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
3387 per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
3388 il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
3389 file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
3390 errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
3391 riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
3392
3393 \begin{funcproto}{
3394 \fhead{stdio.h}
3395 \fdecl{int feof(FILE *stream)}
3396 \fdesc{Controlla il flag di \textit{end-of-file} di uno \textit{stream}.} 
3397 \fdecl{int ferror(FILE *stream)}
3398 \fdesc{Controlla il flag di errore di uno \textit{stream}.} 
3399 }
3400
3401 {Le funzioni ritornano un valore diverso da zero se i relativi flag sono
3402   impostati, e non prevedono condizioni di errore.}
3403 \end{funcproto}
3404
3405 Si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala soltanto che
3406 c'è stato un errore o che si è raggiunta la fine del file in una qualunque
3407 operazione sullo \textit{stream}, il controllo su quanto avvenuto deve quindi
3408 essere effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
3409
3410 Entrambi i flag (di errore e di \textit{end-of-file}) possono essere
3411 cancellati usando la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
3412
3413 \begin{funcproto}{
3414 \fhead{stdio.h}
3415 \fdecl{void clearerr(FILE *stream)}
3416 \fdesc{Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di uno
3417   \textit{stream}.}
3418 }
3419
3420 {La funzione non ritorna nulla e prevede condizioni di errore.}  
3421 \end{funcproto}
3422
3423 In genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e corretta
3424 la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da poter
3425 rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa funzione
3426 esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} (con lo stesso argomento e
3427 stessi valori di ritorno) che non esegue il blocco dello \textit{stream}
3428 (tratteremo il significato di blocco di uno \textit{stream} in
3429 sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
3430
3431 Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
3432 all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
3433 punto prestabilito, sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
3434 dal file sottostante lo \textit{stream}, nel caso cioè in cui si ha a che fare
3435 con quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}. Dato che in un
3436 sistema Unix esistono vari tipi di file, come le \textit{fifo} ed i file di
3437 dispositivo (ad esempio i terminali), non è scontato che questo sia vero in
3438 generale, pur essendolo sempre nel caso di file di dati.
3439
3440 Con Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file, come
3441 abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_lseek}, è espressa da un intero
3442 positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}. Il problema è che alcune delle
3443 funzioni usate per il riposizionamento sugli \textit{stream} originano dalle
3444 prime versioni di Unix, in cui questo tipo non era ancora stato definito, e
3445 che in altri sistemi non è detto che la posizione su un file venga sempre
3446 rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio: ad esempio nel VMS dove
3447 esistono i file a record (in cui cioè l'I/O avviene per blocchi, i record, di
3448 dimensione fissa), essa può essere rappresentata come un numero di record, più
3449 l'offset rispetto al record corrente.
3450
3451 Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
3452 sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
3453 funzioni tradizionali usate per eseguire una modifica della posizione corrente
3454 sul file con uno \textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind}, i
3455 rispettivi prototipi sono:
3456
3457 \begin{funcproto}{
3458 \fhead{stdio.h}
3459 \fdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)}
3460 \fdesc{Sposta la posizione nello \textit{stream}.} 
3461 \fdecl{void rewind(FILE *stream)}
3462 \fdesc{Riporta la posizione nello \textit{stream} all'inizio del file.} 
3463 }
3464
3465 {La funzione \func{fseek} ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un
3466   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek},
3467   \func{rewind} non ritorna nulla e non ha condizioni di errore.}
3468 \end{funcproto}
3469
3470 L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
3471 descriptor (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek}). Anche gli argomenti, a parte il
3472 tipo, hanno esattamente lo stesso significato. In particolare \param{whence}
3473 deve assumere gli stessi valori già visti nella prima parte di
3474 tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}.  La funzione restituisce 0 in caso di
3475 successo e -1 in caso di errore.
3476
3477 La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la posizione corrente sul file
3478 all'inizio dello \textit{stream}, ma non è esattamente equivalente ad aver
3479 eseguito una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)}, in quanto con l'uso della
3480 funzione vengono cancellati anche i flag di errore e di fine del file.
3481
3482 Per ottenere la posizione corrente sul file di uno \textit{stream} lo standard
3483 ANSI C prescrive l'uso della funzione \funcd{ftell}, il cui prototipo è:
3484
3485 \begin{funcproto}{
3486 \fhead{stdio.h}
3487 \fdecl{long ftell(FILE *stream)} 
3488 \fdesc{Legge la posizione attuale nello \textit{stream}.} 
3489 }
3490
3491 {La funzione ritorna la posizione corrente in caso di successo e $-1$ per un
3492   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà  i valori di \func{lseek}.}  
3493 \end{funcproto}
3494
3495 \noindent che restituisce la posizione come numero di byte dall'inizio dello
3496 \textit{stream}.
3497
3498 Sia \func{fseek} che \func{ftell} esprimono la posizione nel file con un
3499 intero di tipo \ctyp{long}. Dato che in certi casi, ad esempio quando si usa
3500 un filesystem indicizzato a 64 bit su una macchina con architettura a 32 bit,
3501 questo può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove
3502 funzioni \funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
3503 \typed{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
3504
3505 \begin{funcproto}{
3506 \fhead{stdio.h}
3507 \fdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3508 \fdesc{Imposta la posizione corrente sul file.} 
3509 \fdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3510 \fdesc{Legge la posizione corrente sul file.} 
3511 }
3512
3513 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3514   caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3515 \end{funcproto}
3516
3517 In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
3518 \func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
3519 precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
3520 \type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
3521 gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
3522 posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
3523 sistemi più moderni.
3524
3525 % TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
3526
3527
3528 \subsection{Input/output binario}
3529 \label{sec:file_binary_io}
3530
3531 La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
3532 interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
3533 lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
3534 la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
3535 funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
3536 i rispettivi prototipi sono:
3537
3538 \begin{funcproto}{
3539 \fhead{stdio.h} 
3540 \fdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE *stream)}
3541 \fdesc{Legge i dati da uno \textit{stream}.} 
3542 \fdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, 
3543   FILE *stream)}
3544 \fdesc{Scrive i dati su uno \textit{stream}.} 
3545 }
3546
3547 {Le funzioni ritornano il numero di elementi letti o scritti, in caso di
3548   errore o fine del file viene restituito un numero di elementi inferiore al
3549   richiesto.}
3550 \end{funcproto}
3551
3552 Le funzioni rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di
3553 dimensione \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}.  In
3554 genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file blocchi di
3555 dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso tipico è quello
3556 in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi elementi) con una
3557 chiamata del tipo:
3558 \includecodesnip{listati/WriteVect.c}
3559 in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
3560 elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
3561 caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
3562 si avrà allora una chiamata tipo:
3563 \includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
3564 in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
3565 elemento. 
3566
3567 In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
3568 totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}, la differenza
3569 sta nel fatto che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti, ma il
3570 numero di elementi (e con questo possono facilitare i conti).
3571
3572 La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
3573 incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
3574 stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
3575 \textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
3576 corrispondente alla quantità di dati letti).
3577
3578 In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
3579 funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
3580 scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
3581 avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
3582 occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
3583 problema.
3584
3585 Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
3586 salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
3587 lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
3588 usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
3589 stesso programma che li ha prodotti.
3590
3591 Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
3592 strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
3593 scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
3594 strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
3595 l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
3596 altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
3597 di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
3598 ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
3599
3600 Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
3601 le opportune precauzioni come usare un formato di più alto livello che
3602 permetta di recuperare l'informazione completa, per assicurarsi che versioni
3603 diverse del programma siano in grado di rileggere i dati, tenendo conto delle
3604 eventuali differenze.
3605
3606 La \acr{glibc} definisce infine due ulteriori funzioni per l'I/O binario,
3607 \funcd{fread\_unlocked} e \funcd{fwrite\_unlocked}, che evitano il lock
3608 implicito dello \textit{stream} usato per dalla librerie per la gestione delle
3609 applicazioni \textit{multi-thread} (si veda sez.~\ref{sec:file_stream_thread}
3610 per i dettagli), i loro prototipi sono:
3611
3612 \begin{funcproto}{
3613 \fhead{stdio.h}
3614 \fdecl{size\_t fread\_unlocked(void *ptr, size\_t size, size\_t
3615     nmemb, FILE *stream)}
3616 \fdecl{size\_t fwrite\_unlocked(const void *ptr, size\_t size,
3617     size\_t nmemb, FILE *stream)}
3618 \fdesc{Leggono o scrivono dati su uno \textit{stream} senza acquisire il lock
3619   implicito sullo stesso.} 
3620 }
3621
3622 {Le funzioni ritornano gli stessi valori delle precedenti \func{fread} e
3623   \func{fwrite}.}
3624 \end{funcproto}
3625
3626 % TODO: trattare in generale le varie *_unlocked
3627
3628
3629 \subsection{Input/output a caratteri}
3630 \label{sec:file_char_io}
3631
3632 La seconda modalità di input/output è quella a caratteri, in cui si
3633 trasferisce un carattere alla volta.  Le funzioni per la lettura a
3634 caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, ed i
3635 rispettivi prototipi sono:
3636
3637 \begin{funcproto}{
3638 \fhead{stdio.h}
3639 \fdecl{int getc(FILE *stream)}
3640 \fdecl{int fgetc(FILE *stream)}
3641 \fdesc{Leggono un singolo byte da uno \textit{stream}.} 
3642 \fdecl{int getchar(void)}
3643 \fdesc{Legge un byte dallo \textit{standard input}.} 
3644 }
3645
3646 {Le funzioni ritornano il byte letto in caso di successo e \val{EOF} per un
3647   errore o se si arriva alla fine del file.}  
3648 \end{funcproto}
3649
3650 La funzione \func{getc} legge un byte da \param{stream} e lo restituisce come
3651 intero, ed in genere è implementata come una macro per cui può avere
3652 \textit{side effects}, mentre \func{fgetc} è assicurato essere sempre una
3653 funzione. Infine \func{getchar} è equivalente a \code{getc(stdin)}.
3654
3655 A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
3656 tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
3657 differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
3658 viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
3659 le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
3660 più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
3661 meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
3662 si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
3663
3664 Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
3665 la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
3666 chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
3667 come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
3668 precedenza nel tipo di argomento).
3669
3670 Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
3671 ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
3672 l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
3673 positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
3674
3675 Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
3676 funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
3677 \funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
3678 carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
3679 è:
3680
3681 \begin{funcproto}{
3682 \fhead{stdio.h} 
3683 \fhead{wchar.h}
3684 \fdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)}
3685 \fdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)}
3686 \fdesc{Leggono un carattere da uno \textit{stream}.} 
3687 \fdecl{wint\_t getwchar(void)}
3688 \fdesc{Legge un carattere dallo \textit{standard input}.} 
3689 }
3690
3691 {Le funzioni ritornano il carattere letto in caso di successo e \val{WEOF} per
3692   un errore o se si arriva alla fine del file.}  
3693 \end{funcproto}
3694
3695 La funzione \func{getwc} legge un carattere esteso da \param{stream} e lo
3696 restituisce come intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre
3697 \func{fgetwc} è assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{getwchar}
3698 è equivalente a \code{getwc(stdin)}.
3699
3700 Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
3701 precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
3702 loro prototipi sono:
3703
3704 \begin{funcproto}{
3705 \fhead{stdio.h} 
3706 \fdecl{int putc(int c, FILE *stream)}
3707 \fdecl{int fputc(int c, FILE *stream)}
3708 \fdesc{Scrive un byte su uno \textit{stream}.}
3709 \fdecl{int putchar(int c)}
3710 \fdesc{Scrive un byte sullo \textit{standard output}.}
3711 }
3712
3713 {Le funzioni ritornano il valore del byte scritto in caso di successo e
3714   \val{EOF} per un errore.}  
3715 \end{funcproto}
3716
3717 La funzione \func{putc} scrive un byte su \param{stream} e lo restituisce come
3718 intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre \func{fputc} è
3719 assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{putchar} è equivalente a
3720 \code{putc(stdout)}.  Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla
3721 volta, anche se prendono come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve
3722 essere ottenuto con un cast da un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di
3723 ritorno è sempre un intero; in caso di errore o fine del file il valore di
3724 ritorno è \val{EOF}.
3725
3726 Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} la \acr{glibc}
3727 provvede come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
3728 un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
3729 \code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
3730 il lock implicito dello \textit{stream}.
3731
3732 Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
3733 \funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
3734 (cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
3735
3736 \begin{funcproto}{
3737 \fhead{stdio.h} 
3738 \fdecl{getw(FILE *stream)}
3739 \fdesc{Legge una parola da uno \textit{stream}.} 
3740 \fdecl{int putw(int w, FILE *stream)}
3741 \fdesc{Scrive una parola su uno \textit{stream}.} 
3742 }
3743
3744 {Le funzioni ritornano la parola letta o scritta in caso di successo e
3745   \val{EOF} per un errore.}
3746 \end{funcproto}
3747
3748 Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
3749 una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
3750 di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
3751 valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
3752
3753 Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
3754 \textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
3755 poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
3756 effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
3757 programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
3758 viene dopo.
3759
3760 Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
3761 leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
3762 disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
3763 lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
3764
3765 \begin{funcproto}{
3766 \fhead{stdio.h}
3767 \fdecl{int ungetc(int c, FILE *stream)}
3768 \fdesc{Manda indietro un byte su uno \textit{stream}.} 
3769 }
3770
3771 {La funzione ritorna il byte inviato in caso di successo e \val{EOF} per un
3772   errore.}  
3773 \end{funcproto}
3774  
3775 La funzione rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a
3776 \ctyp{unsigned char}, sullo \textit{stream} \param{stream}. Benché lo standard
3777 ANSI C preveda che l'operazione possa essere ripetuta per un numero arbitrario
3778 di caratteri, alle implementazioni è richiesto di garantire solo un livello;
3779 questo è quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
3780 operazione fra due \func{ungetc} successive.
3781
3782 Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che si è
3783 letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere prima di usare
3784 \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per essere usata per rimandare
3785 indietro l'ultimo carattere letto.  Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la
3786 funzione non fa nulla, e restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare
3787 \func{ungetc} anche con il risultato di una lettura alla fine del file.
3788
3789 Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un carattere, il
3790 flag di \textit{end-of-file} verrà automaticamente cancellato perché c'è un
3791 nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto successivamente.
3792
3793 Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del file,
3794 ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una qualunque delle
3795 operazioni di riposizionamento (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) i caratteri
3796 rimandati indietro vengono scartati.
3797
3798
3799 \subsection{Input/output di linea}
3800 \label{sec:file_line_io}
3801
3802 La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
3803 in cui si legge o si scrive una riga alla volta. Questa è la modalità usata
3804 normalmente per l'I/O da terminale, ed è anche quella che presenta le
3805 caratteristiche più controverse.
3806
3807 Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
3808 sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
3809 prototipi sono:
3810
3811 \begin{funcproto}{
3812 \fhead{stdio.h}
3813 \fdecl{char *gets(char *string)}
3814 \fdesc{Legge una linea di testo dallo \textit{standard input}.}
3815 \fdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
3816 \fdesc{Legge una linea di testo da uno \textit{stream}.} 
3817 }
3818
3819 {Le funzioni ritornano l'indirizzo della stringa con la linea di testo letta o
3820   scritta in caso di successo e \val{NULL} per un errore.}
3821 \end{funcproto}
3822  
3823 Entrambe le funzioni effettuano la lettura, dal file specificato \func{fgets},
3824 dallo \textit{standard input} \func{gets}, di una linea di caratteri terminata
3825 dal carattere ASCII di \textit{newline}, che come detto corrisponde a quello
3826 generato dalla pressione del tasto di invio sulla tastiera. Si tratta del
3827 carattere che indica la terminazione di una riga (in sostanza del carattere di
3828 ``\textsl{a capo}'') che viene rappresentato nelle stringhe di formattazione
3829 che vedremo in sez.~\ref{sec:file_formatted_io} come
3830 ``\verb|\n|''. Nell'esecuzione delle funzioni \func{gets} sostituisce
3831 ``\verb|\n|'' con uno zero, mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il
3832 \textit{newline}, che resta dentro la stringa.
3833
3834 \itindbeg{buffer~overflow}
3835
3836 Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore) viene restituito un
3837 puntatore \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato.  L'uso di
3838 \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato, la funzione
3839 infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la stringa
3840 letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un \textit{buffer overflow},
3841 con sovrascrittura della memoria del processo adiacente al
3842 buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata in dettaglio e con molta efficacia
3843   nell'ormai famoso articolo di Aleph1 \cite{StS}.}
3844
3845 Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
3846 autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
3847 una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
3848 sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \textit{stack} (supposto che la
3849 \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da far ripartire
3850 l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa, che in genere contiene
3851 uno \textit{shell code}, cioè una sezione di programma che lancia una shell da
3852 cui si potranno poi eseguire altri programmi.
3853
3854 \itindend{buffer~overflow}
3855
3856 La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
3857 prende in ingresso la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
3858 ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
3859 caratteri (\textit{newline} compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione;
3860 questo comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1}
3861 caratteri.  Se la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo
3862 \code{size-1} caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con
3863 uno zero finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
3864 successiva.
3865
3866 Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
3867 funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
3868 rispettivi prototipi sono:
3869
3870 \begin{funcproto}{
3871 \fhead{stdio.h}
3872 \fdecl{int puts(char *string)}
3873 \fdesc{Scrive una linea di testo sullo \textit{standard output}.}
3874 \fdecl{int fputs(char *string, int size, FILE *stream)}
3875 \fdesc{Scrive una linea di testo su uno \textit{stream}.} 
3876 }
3877
3878 {Le funzioni ritornano un valore non negativo in caso di successo e \val{EOF}
3879   per un errore.}
3880 \end{funcproto}
3881
3882 La funzione \func{puts} scrive una linea di testo mantenuta
3883 all'indirizzo \param{string} sullo \textit{standard output} mentre \func{puts}
3884 la scrive sul file indicato da \param{stream}.  Dato che in questo caso si
3885 scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i problemi di \func{gets} ed è in
3886 genere la forma più immediata per scrivere messaggi sullo \textit{standard
3887   output}; la funzione prende una stringa terminata da uno zero ed aggiunge
3888 automaticamente il ritorno a capo. La differenza con \func{fputs} (a parte la
3889 possibilità di specificare un file diverso da \var{stdout}) è che quest'ultima
3890 non aggiunge il \textit{newline}, che deve essere previsto esplicitamente.
3891
3892 Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
3893 linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
3894 estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
3895 loro prototipi sono:
3896
3897 \begin{funcproto}{
3898 \fhead{wchar.h}
3899 \fdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
3900 \fdesc{Legge una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.} 
3901 \fdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)}
3902 \fdesc{Scrive una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.} 
3903 }
3904
3905 {Le funzioni ritornano rispettivamente l'indirizzo della stringa o un non
3906   negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} per un errore o per la
3907   fine del file.}
3908 \end{funcproto}
3909
3910
3911 La funzione \func{fgetws} legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal
3912 file \param{stream} al buffer \param{ws}, mentre la funzione \func{fputws}
3913 scrive la linea \param{ws} di caratteri estesi sul file indicato
3914 da \param{stream}.  Il comportamento di queste due funzioni è identico a
3915 quello di \func{fgets} e \func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di
3916 caratteri massimo, terminatore della stringa, \textit{newline}) è espresso in
3917 termini di caratteri estesi anziché di normali caratteri ASCII.
3918
3919 Come per l'I/O binario e quello a caratteri, anche per l'I/O di linea la
3920 \acr{glibc} supporta una serie di altre funzioni, estensioni di tutte quelle
3921 illustrate finora (eccetto \func{gets} e \func{puts}), che eseguono
3922 esattamente le stesse operazioni delle loro equivalenti, evitando però il lock
3923 implicito dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}). Come
3924 per le altre forma di I/O, dette funzioni hanno lo stesso nome della loro
3925 analoga normale, con l'aggiunta dell'estensione \code{\_unlocked}.
3926
3927 Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
3928 previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
3929 \func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può comunque dare
3930 risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi infatti saranno
3931 scritti sul buffer di uscita e la stringa in output apparirà come più corta
3932 dei byte effettivamente letti. Questa è una condizione che è sempre possibile
3933 controllare (deve essere presente un \textit{newline} prima della effettiva
3934 conclusione della stringa presente nel buffer), ma a costo di una
3935 complicazione ulteriore della logica del programma. Lo stesso dicasi quando si
3936 deve gestire il caso di stringa che eccede le dimensioni del buffer.
3937
3938 Per questo motivo la \acr{glibc} prevede, come estensione GNU, due nuove
3939 funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
3940 risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
3941 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
3942 \headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
3943 linea terminata da un \textit{newline}, esattamente allo stesso modo di
3944 \func{fgets}, il suo prototipo è:
3945
3946 \begin{funcproto}{
3947 \fhead{stdio.h}
3948 \fdecl{ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)}
3949 \fdesc{Legge una riga da uno \textit{stream}.} 
3950 }
3951
3952 {La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di successo e $-1$
3953   per un errore o per il raggiungimento della fine del file.}
3954 \end{funcproto}
3955
3956 La funzione legge una linea dal file \param{stream} copiandola sul buffer
3957 indicato da \param{buffer} riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer
3958 e la sua dimensione vengono sempre riscritte). Permette così di eseguire una
3959 lettura senza doversi preoccupare della eventuale lunghezza eccessiva della
3960 stringa da leggere. 
3961
3962 Essa prende come primo argomento l'indirizzo del puntatore al buffer su cui si
3963 vuole copiare la linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere stato allocato in
3964 precedenza con una \func{malloc}, non si può cioè passare come argomento primo
3965 argomento l'indirizzo di un puntatore ad una variabile locale. Come secondo
3966 argomento la funzione vuole l'indirizzo della variabile contenente le
3967 dimensioni del buffer suddetto.
3968
3969 Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
3970 subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
3971 dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro, si noti infatti
3972 come entrambi gli argomenti siano dei \textit{value result argument}, per i
3973 quali vengono passati dei puntatori anziché i valori delle variabili, secondo
3974 quanto abbiamo descritto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
3975
3976 Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
3977 \var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
3978 necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
3979 puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
3980 essere il seguente: 
3981 \includecodesnip{listati/getline.c} 
3982 e per evitare \textit{memory leak} occorre ricordarsi di liberare la memoria
3983 allocata dalla funzione eseguendo una \func{free} su \var{ptr}.
3984
3985 Il valore di ritorno di \func{getline} indica il numero di caratteri letti
3986 dallo \textit{stream}, quindi compreso il \textit{newline}, ma non lo zero di
3987 terminazione. Questo permette anche di distinguere anche gli eventuali zeri
3988 letti come dati dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione dopo
3989 il \textit{newline} per terminare la stringa.  Se si è alla fine del file e
3990 non si è potuto leggere nulla o se c'è stato un errore la funzione restituisce
3991 $-1$.
3992
3993 La seconda estensione GNU per la lettura con l'I/O di linea è una
3994 generalizzazione di \func{getline} per poter usare come separatore delle linee
3995 un carattere qualsiasi al posto del \textit{newline}. La funzione si chiama
3996 \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
3997
3998 \begin{funcproto}{
3999 \fhead{stdio.h}
4000 \fdecl{size\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)} 
4001 \fdesc{Legge da uno \textit{stream} una riga delimitata da un carattere
4002   scelto.} 
4003 }
4004
4005 {La funzione ha gli stessi valori di ritorno e gli stessi errori di
4006   \func{getline}.}
4007 \end{funcproto}
4008
4009 La funzione è identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto
4010 del carattere di \textit{newline} come separatore di linea. Il comportamento
4011 di \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline}, che può essere
4012 implementata da \func{getdelim} passando ``\verb|\n|'' come valore
4013 dell'argomento \param{delim}.
4014
4015
4016 \subsection{Input/output formattato}
4017 \label{sec:file_formatted_io}
4018
4019 L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
4020 caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
4021 è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
4022 permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
4023
4024 L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
4025 \func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
4026 \funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
4027
4028 \begin{funcproto}{
4029 \fhead{stdio.h} 
4030 \fdecl{int printf(const char *format, ...)}
4031 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
4032 \fdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)}
4033 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.} 
4034 \fdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)} 
4035 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.} 
4036 }
4037
4038 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
4039   valore negativo per un errore.}  
4040 \end{funcproto}
4041
4042
4043 Le funzioni usano la stringa \param{format} come indicatore del formato con
4044 cui dovrà essere scritto il contenuto degli argomenti, il cui numero è
4045 variabile e dipende dal formato stesso.
4046
4047 Le prime due servono per scrivere su file (lo \textit{standard output} o
4048 quello specificato) la terza permette di scrivere su una stringa, in genere
4049 l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è possibile, se non si ha la
4050 sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato della stampa, eccedere le
4051 dimensioni di \param{str}, con conseguente sovrascrittura di altre variabili e
4052 possibili \textit{buffer overflow}. Per questo motivo si consiglia l'uso
4053 dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui prototipo è:
4054
4055 \begin{funcproto}{
4056 \fhead{stdio.h}
4057 \fdecl{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)} 
4058 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.} 
4059 }
4060
4061 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
4062   \func{sprintf}.}
4063 \end{funcproto}
4064
4065 \noindent la funzione è identica a \func{sprintf}, ma non scrive
4066 su \param{str} più di \param{size} caratteri, garantendo così che il buffer
4067 non possa essere sovrascritto.
4068
4069 \begin{table}[!htb]
4070   \centering
4071   \footnotesize
4072   \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
4073     \hline
4074     \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
4075     \hline
4076     \hline
4077    \cmd{\%d} &\ctyp{int}         & Stampa un numero intero in formato decimale
4078                                    con segno.\\
4079    \cmd{\%i} &\ctyp{int}         & Identico a \cmd{\%d} in output.\\
4080    \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
4081    \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
4082                                    decimale senza segno.\\
4083    \cmd{\%x}, 
4084    \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
4085                                    rispettivamente con lettere minuscole e
4086                                    maiuscole.\\
4087    \cmd{\%f} &\ctyp{double}      & Stampa un numero in virgola mobile con la
4088                                    notazione a virgola fissa.\\
4089    \cmd{\%e}, 
4090    \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
4091                               notazione esponenziale, rispettivamente con
4092                               lettere minuscole e maiuscole.\\
4093    \cmd{\%g}, 
4094    \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
4095                               notazione più appropriate delle due precedenti,
4096                               rispettivamente con lettere minuscole e
4097                               maiuscole.\\
4098    \cmd{\%a}, 
4099    \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
4100                               notazione esadecimale frazionaria.\\
4101    \cmd{\%c} &\ctyp{int}    & Stampa un carattere singolo.\\
4102    \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
4103    \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
4104    \cmd{\%n} &\ctyp{\&int}  & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
4105    \cmd{\%\%}&              & Stampa un ``\texttt{\%}''.\\
4106     \hline
4107   \end{tabular}
4108   \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
4109     stringa di formato di \func{printf}.} 
4110   \label{tab:file_format_spec}
4111 \end{table}
4112
4113 La parte più complessa delle funzioni di scrittura formattata è il formato
4114 della stringa \param{format} che indica le conversioni da fare, e da cui
4115 deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere passati a seguire:
4116 si noti come tutte queste funzioni siano ``\textit{variadic}'', prendendo un
4117 numero di argomenti variabile che dipende appunto da quello che si è
4118 specificato in \param{format}.
4119
4120 La stringa di formato è costituita da caratteri normali (tutti eccetto
4121 ``\texttt{\%}''), che vengono passati invariati in uscita, e da direttive di
4122 conversione, in cui devono essere sempre presenti il carattere
4123 ``\texttt{\%}'', che introduce la direttiva, ed uno degli specificatori di
4124 conversione (riportati in tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
4125
4126 Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
4127 elementi opzionali oltre al carattere ``\cmd{\%}'' e allo specificatore di
4128 conversione. In generale essa è sempre del tipo:
4129 \begin{Example}
4130 % [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
4131 \end{Example}
4132 in cui tutti i valori tranne il ``\texttt{\%}'' e lo specificatore di
4133 conversione sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre);
4134 si possono usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere
4135 specificati in questo ordine:
4136 \begin{itemize*}
4137 \item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un carattere
4138   ``\val{\$}''),
4139 \item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
4140   tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
4141   conversione,
4142 \item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
4143   seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
4144   (un altro numero decimale),
4145 \item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
4146   valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
4147 \end{itemize*}
4148
4149 \begin{table}[htb]
4150   \centering
4151   \footnotesize
4152   \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
4153     \hline
4154     \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
4155     \hline
4156     \hline
4157     \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa.\\
4158     \val{0}  & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
4159     \val{-}  & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
4160     \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore 
4161                positivo.\\
4162     \val{+}  & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
4163     \hline
4164   \end{tabular}
4165   \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
4166   \label{tab:file_format_flag}
4167 \end{table}
4168
4169 Dettagli ulteriori sulle varie opzioni di stampa e su tutte le casistiche
4170 dettagliate dei vari formati possono essere trovati nella pagina di manuale di
4171 \func{printf} e nella documentazione della \acr{glibc}.
4172
4173 \begin{table}[htb]
4174   \centering
4175   \footnotesize
4176   \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
4177     \hline
4178     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
4179     \hline
4180     \hline
4181     \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
4182                segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di 
4183                tipo \ctyp{char}.\\
4184     \cmd{h}  & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o 
4185                senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
4186                è di tipo \ctyp{short}.\\
4187     \cmd{l}  & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o 
4188                senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
4189                è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
4190                sono in formato esteso.\\ 
4191     \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o 
4192                senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
4193                è di tipo \ctyp{long long}.\\
4194     \cmd{L}  & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
4195                \ctyp{double}.\\
4196     \cmd{q}  & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
4197     \cmd{j}  & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{intmax\_t} o 
4198                \ctyp{uintmax\_t}.\\
4199     \cmd{z}  & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{size\_t} o 
4200                \ctyp{ssize\_t}.\\
4201     \cmd{t}  & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{ptrdiff\_t}.\\
4202     \hline
4203   \end{tabular}
4204   \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
4205   \label{tab:file_format_type}
4206 \end{table}
4207
4208 Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
4209 di usare il puntatore ad una lista variabile di argomenti (vedi
4210 sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf}, \funcd{vfprintf} e
4211 \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
4212
4213 \begin{funcproto}{
4214 \fhead{stdio.h}
4215 \fdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)}
4216 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.} 
4217 \fdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
4218 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
4219 \fdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)}
4220 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
4221 }
4222
4223 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
4224   valore negativo per un errore.}  
4225 \end{funcproto}
4226
4227 Con queste funzioni diventa possibile selezionare gli argomenti che si
4228 vogliono passare ad una funzione di stampa, passando direttamente la lista
4229 tramite l'argomento \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista
4230 variabile degli argomenti dovrà essere opportunamente trattata (l'argomento è
4231 esaminato in sez.~\ref{sec:proc_variadic}), e dopo l'esecuzione della funzione
4232 l'argomento \param{ap} non sarà più utilizzabile (in generale dovrebbe essere
4233 eseguito un \code{va\_end(ap)} ma in Linux questo non è necessario).
4234
4235 Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
4236 \funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
4237 scritti sulla stringa di destinazione:
4238
4239 \begin{funcproto}{
4240 \fhead{stdio.h}
4241 \fdecl{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
4242 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.} 
4243 }
4244
4245 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
4246   \func{vsprintf}.}
4247 \end{funcproto}
4248
4249 \noindent in modo da evitare possibili \textit{buffer overflow}.
4250
4251
4252 Per eliminare alla radice questi problemi, la \acr{glibc} supporta una
4253 specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
4254 l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
4255 funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
4256 sono:
4257
4258 \begin{funcproto}{
4259 \fhead{stdio.h}
4260 \fdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)}
4261 \fdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
4262 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.} 
4263 }
4264
4265 {Le funzioni hanno lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
4266   \func{vsprintf}.}
4267 \end{funcproto}
4268
4269
4270 Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
4271 l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
4272 restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
4273 proposito dei \textit{value result argument}) l'indirizzo della stringa
4274 allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre inoltre ricordarsi di
4275 invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando la stringa non serve
4276 più, onde evitare \textit{memory leak}.
4277
4278 % TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
4279
4280 Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
4281 \funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
4282 \textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
4283 estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
4284 funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
4285 dettaglio nella documentazione della \acr{glibc}.
4286
4287 In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
4288 l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
4289 famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
4290 \funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
4291
4292 \begin{funcproto}{
4293 \fhead{stdio.h}
4294 \fdecl{int scanf(const char *format, ...)}
4295 \fdesc{Esegue la scansione di dati dallo \textit{standard input}.}
4296 \fdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)}
4297 \fdesc{Esegue la scansione di dati da uno \textit{stream}. } 
4298 \fdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)}
4299 \fdesc{Esegue la scansione di dati da un buffer.} 
4300 }
4301
4302 {La funzione ritorna il numero di elementi assegnati in caso di successo e
4303   \val{EOF} per un errore o se si raggiunta la fine del file.}
4304 \end{funcproto}
4305
4306 Le funzioni eseguono una scansione della rispettiva fonte di input cercando
4307 una corrispondenza di quanto letto con il formato dei dati specificato
4308 da \param{format}, ed effettua le relative conversioni memorizzando il
4309 risultato negli argomenti seguenti, il cui numero è variabile e dipende dal
4310 valore di \param{format}. Come per le analoghe funzioni di scrittura esistono
4311 le relative \funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un
4312 puntatore ad una lista di argomenti. Le funzioni ritornano il numero di
4313 elementi assegnati. Questi possono essere in numero inferiore a quelli
4314 specificati, ed anche zero. Quest'ultimo valore significa che non si è trovata
4315 corrispondenza.
4316
4317 Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
4318 puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
4319 primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
4320 caratteristica.
4321
4322 Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
4323 input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
4324 sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
4325 \func{printf}, ma ci sono varie differenze.  Le funzioni di input infatti sono
4326 più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
4327 in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
4328 qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
4329 virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
4330 esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
4331 si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale della
4332 \acr{glibc}.
4333
4334 Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
4335 eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
4336 conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
4337 sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
4338 interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
4339 \textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
4340
4341 Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
4342 cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
4343 soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
4344 recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
4345 è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
4346 relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
4347 scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
4348 conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
4349 facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
4350   \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
4351   analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
4352   \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o 
4353 \cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
4354   parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
4355   manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
4356
4357
4358
4359 \section{Funzioni avanzate}
4360 \label{sec:file_stream_adv_func}
4361
4362 In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
4363 eseguire operazioni di basso livello nella gestione degli \textit{stream},
4364 come leggerne gli attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione,
4365 gestire in maniera esplicita i lock impliciti presenti ad uso della
4366 programmazione \textit{multi-thread}.
4367
4368
4369 \subsection{Le funzioni di controllo}
4370 \label{sec:file_stream_cntrl}
4371
4372 Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
4373 C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
4374 attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
4375 descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere il valore di
4376 quest'ultimo; il suo prototipo è:
4377
4378 \begin{funcproto}{
4379 \fhead{stdio.h}
4380 \fdecl{int fileno(FILE *stream)}
4381 \fdesc{Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream}.} 
4382 }
4383
4384 {La funzione ritorna il numero del file descriptor in caso di successo e $-1$
4385   per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF}
4386   se \param{stream} non è valido.}
4387 \end{funcproto}
4388
4389 In questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl} sul file
4390 descriptor sottostante, ma anche se questo permette di accedere agli attributi
4391 del file descriptor sottostante lo \textit{stream}, non ci dà nessuna
4392 informazione riguardo alle proprietà dello \textit{stream} medesimo.  La
4393 \acr{glibc} però supporta alcune estensioni derivate da Solaris, che
4394 permettono di ottenere informazioni utili relative allo \textit{stream}.
4395
4396 Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
4397 \textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
4398 informazione non è disponibile, e ci si deve ricordare come è stato aperto il
4399 file. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in una
4400 subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive rispetto
4401 al semplice puntatore allo \textit{stream}. Questo problema può essere risolto
4402 con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
4403 prototipi sono:
4404
4405 \begin{funcproto}{
4406 \fhead{stdio\_ext.h}
4407 \fdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
4408 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la lettura.} 
4409 \fdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
4410 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la scrittura.} 
4411 }
4412
4413 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4414   consentita, non sono previste condizioni di errore.}  
4415 \end{funcproto}
4416
4417 \noindent che permettono di ottenere questa informazione.
4418
4419 La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
4420 è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
4421 suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
4422 servono a tale scopo, il loro prototipo è:
4423
4424 \begin{funcproto}{
4425 \fhead{stdio\_ext.h}
4426 \fdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
4427 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di lettura.}
4428 \fdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
4429 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di scrittura.}
4430 }
4431
4432 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4433   consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4434 \end{funcproto}
4435
4436 La funzione \func{\_\_freading} restituisce un valore diverso da zero
4437 se \param{stream} è aperto in sola lettura o se l'ultima operazione è stata di
4438 lettura mentre \func{\_\_fwriting} restituisce un valore diverso da zero
4439 se \param{stream} è aperto in sola scrittura o se l'ultima operazione è stata
4440 di scrittura.
4441
4442 Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
4443 operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
4444 ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
4445 la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
4446 quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
4447 rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
4448
4449
4450 \subsection{Il controllo della bufferizzazione}
4451 \label{sec:file_buffering_ctrl}
4452
4453 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
4454 serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
4455 \textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
4456 decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
4457 vengono allocati automaticamente.
4458
4459 Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
4460 operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
4461 funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
4462 cui prototipo è:
4463
4464 \begin{funcproto}{
4465 \fhead{stdio.h}
4466 \fdecl{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size\_t size)}
4467 \fdesc{Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream}.} 
4468 }
4469
4470 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e un altro valore qualunque per
4471   un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà un valore appropriato.}  
4472 \end{funcproto}
4473
4474 La funzione imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream}
4475 nella modalità indicata da \param{mode} con uno dei valori di
4476 tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}, usando \param{buf} come buffer di
4477 lunghezza \param{size} e permette di controllare tutti gli aspetti della
4478 bufferizzazione. L'utente può specificare un buffer da usare al posto di
4479 quello allocato dal sistema passandone alla funzione l'indirizzo
4480 in \param{buf} e la dimensione in \param{size}.
4481
4482 \begin{table}[htb]
4483   \centering
4484   \footnotesize
4485     \begin{tabular}[c]{|l|l|}
4486       \hline
4487       \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
4488       \hline
4489       \hline
4490       \constd{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
4491       \constd{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
4492       \constd{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
4493       \hline
4494     \end{tabular}
4495     \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf} 
4496       per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4497   \label{tab:file_stream_buf_mode}
4498 \end{table}
4499
4500 Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
4501 stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
4502 \textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
4503 dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
4504 funzione, può anche essere usata una variabile automatica. In
4505 \headfile{stdio.h} è definita la costante \constd{BUFSIZ}, che indica le
4506 dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}, queste vengono usate
4507 dalla funzione \func{setbuf}.  Non è detto però che tale dimensione
4508 corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda del
4509 dispositivo).
4510
4511 Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei
4512 rischi, come delle scritture accidentali sul buffer, e non assicura la scelta
4513 delle dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle
4514 funzioni di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e
4515 trasparente all'utente (in quanto la deallocazione avviene
4516 automaticamente). Inoltre siccome alcune implementazioni usano parte del
4517 buffer per mantenere delle informazioni di controllo, non è detto che le
4518 dimensioni dello stesso coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
4519
4520 Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
4521 \val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
4522 usando il buffer allocato automaticamente dal sistema.  Si potrà comunque
4523 modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
4524 opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
4525 specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
4526 vengono sempre ignorati.
4527
4528 Oltre a \func{setvbuf} la \acr{glibc} definisce altre tre funzioni per la
4529 gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
4530 \funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}, i rispettivi prototipi sono:
4531
4532 \begin{funcproto}{
4533 \fhead{stdio.h}
4534 \fdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)}
4535 \fdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)}
4536 \fdesc{Impostano il buffer per uno \textit{stream}.} 
4537 \fdecl{void setlinebuf(FILE *stream)}
4538 \fdesc{Porta uno \textit{stream} in modalità \textit{line buffered}.}
4539 }
4540
4541 {Le funzioni non ritornano niente e non hanno condizioni di errore.}  
4542 \end{funcproto}
4543
4544
4545 La funzione \func{setbuf} disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è
4546 \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf} come buffer di dimensione
4547 \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}, mentre \func{setbuffer}
4548 disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti
4549 usa \param{buf} come buffer di dimensione \param{size} in modalità
4550 \textit{fully buffered}.  Tutte queste funzioni sono realizzate con opportune
4551 chiamate a \func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le
4552 vecchie librerie BSD, pertanto non è il caso di usarle se non per la
4553 portabilità su vecchi sistemi.
4554
4555 Infine la \acr{glibc} provvede le funzioni non standard, anche queste
4556 originarie di Solaris, \funcd{\_\_flbf} e \funcd{\_\_fbufsize} che permettono
4557 di leggere le proprietà di bufferizzazione di uno \textit{stream}; i cui
4558 prototipi sono:
4559
4560 \begin{funcproto}{
4561 \fhead{stdio\_ext.h}
4562 \fdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)}
4563 \fdesc{Restituisce le dimensioni del buffer di uno \textit{stream}.}
4564 \fdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)}
4565 \fdesc{Controlla la modalità di bufferizzazione di uno \textit{stream}.}
4566 }
4567
4568 {Le funzioni ritornano rispettivamente la dimensione del buffer o un valore
4569   non nullo se lo \textit{stream} è in modalità \textit{line-buffered}, non
4570   sono previste condizioni di errore.}
4571 \end{funcproto}
4572
4573 Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
4574 scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
4575 \funcd{fflush}, il cui prototipo è:
4576
4577 \begin{funcproto}{
4578 \fhead{stdio.h}
4579 \fdecl{int fflush(FILE *stream)}
4580 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati di uno \textit{stream}.} 
4581 }
4582
4583 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
4584   qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se \param{stream}
4585   non è aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
4586   \func{write}.}
4587 \end{funcproto}
4588
4589 \noindent anche di questa funzione esiste una analoga \func{fflush\_unlocked}
4590 (accessibile definendo una fra \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE} o
4591 \macro{\_GNU\_SOURCE}) che non effettua il blocco dello \textit{stream}.
4592
4593 % TODO aggiungere prototipo \func{fflush\_unlocked}?
4594
4595 Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
4596 \textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
4597 essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
4598 poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
4599 \textit{line buffered}. Per fare questo la \acr{glibc} supporta una
4600 estensione di Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
4601
4602 \begin{funcproto}{
4603 \fhead{stdio-ext.h}
4604 \fdecl{void \_flushlbf(void)}
4605 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati degli \textit{stream} in
4606   modalità \textit{line buffered}.} 
4607 }
4608
4609 {La funzione non ritorna nulla e non presenta condizioni di errore.}  
4610 \end{funcproto}
4611
4612 Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
4613 funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
4614 kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
4615 usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
4616
4617 Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
4618 pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
4619
4620 \begin{funcproto}{
4621 \fhead{stdio.h}
4622 \fdecl{int fpurge(FILE *stream)}
4623 \fdesc{Cancella i buffer di uno \textit{stream}.} 
4624 }
4625
4626 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore.}  
4627 \end{funcproto}
4628
4629 La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
4630 scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
4631 compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
4632
4633
4634 \subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
4635 \label{sec:file_stream_thread}
4636
4637
4638 Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
4639 allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
4640 essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
4641 \textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
4642 pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
4643 \textit{thread}.
4644
4645 Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
4646 ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
4647 funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
4648 devono essere opportunamente protette, in quanto il sistema assicura
4649 l'atomicità solo per le \textit{system call}. Questo viene fatto associando ad
4650 ogni \textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente
4651 acquisito prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
4652
4653 Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
4654 \textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
4655 \textit{stream} atomicamente. Per questo motivo le librerie provvedono anche
4656 le funzioni \funcd{flockfile} e \funcd{funlockfile} che permettono la gestione
4657 esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}. Esse sono disponibili definendo
4658 \macrod{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro prototipi sono:
4659
4660 \begin{funcproto}{
4661 \fhead{stdio.h}
4662 \fdecl{void flockfile(FILE *stream)}
4663 \fdesc{Acquisisce il lock su uno \textit{stream}.} 
4664 \fdecl{void funlockfile(FILE *stream)}
4665 \fdesc{Rilascia  il lock su uno \textit{stream}.} 
4666 }
4667 {Le funzioni non ritornano nulla e non sono previste condizioni di errore.}  
4668 \end{funcproto}
4669
4670 La funzione \func{flockfile} esegue l'acquisizione del lock dello
4671 \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se questo risulta non è
4672 disponibile, mentre \func{funlockfile} rilascia un lock che si è
4673 precedentemente acquisito.
4674
4675 Una terza funzione, che serve a provare ad acquisire un lock senza bloccarsi
4676 qualora non sia possibile, è \funcd{ftrylockfile}, il cui prototipo è:
4677
4678 \begin{funcproto}{
4679 \fhead{stdio.h}
4680 \fdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)}
4681 \fdesc{Tenta l'acquisizione del lock di uno \textit{stream}.} 
4682 }
4683
4684 {La funzione ritorna $0$ in caso di acquisizione del lock ed un altro valore
4685   qualunque altrimenti, non sono previste condizioni di errore.}
4686 \end{funcproto}
4687
4688 Con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed eseguire tutte le
4689 operazioni volute, per poi rilasciarlo. Ma, vista la complessità delle
4690 strutture di dati coinvolte, le operazioni di blocco non sono del tutto
4691 indolori, e quando il locking dello \textit{stream} non è necessario (come in
4692 tutti i programmi che non usano i \textit{thread}), tutta la procedura può
4693 comportare dei costi pesanti in termini di prestazioni. 
4694
4695 Per questo motivo abbiamo visto come alle usuali funzioni di I/O non
4696 formattato siano associate delle versioni \code{\_unlocked} (alcune previste
4697 dallo stesso standard POSIX, altre aggiunte come estensioni dalla \acr{glibc})
4698 che possono essere usate quando il locking non serve\footnote{in certi casi
4699   dette funzioni possono essere usate, visto che sono molto più efficienti,
4700   anche in caso di necessità di locking, una volta che questo sia stato
4701   acquisito manualmente.}  con prestazioni molto più elevate, dato che spesso
4702 queste versioni (come accade per \func{getc} e \func{putc}) sono realizzate
4703 come macro.
4704
4705 La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
4706 \code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
4707 lavoro abbastanza noioso. Per questo motivo la \acr{glibc} fornisce al
4708 programmatore pigro un'altra via, anche questa mutuata da estensioni
4709 introdotte in Solaris, da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
4710 locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
4711 il cui prototipo è:
4712
4713 \begin{funcproto}{
4714 \fhead{stdio\_ext.h}
4715 \fdecl{int \_\_fsetlocking(FILE *stream, int type)}
4716 \fdesc{Specifica se abilitare il locking su uno \textit{stream}.}
4717 }
4718
4719 {La funzione ritorna stato di locking interno dello \textit{stream}, non sono
4720   previste condizioni di errore.}  
4721 \end{funcproto}
4722
4723 La funzione imposta o legge lo stato della modalità in cui le operazioni di
4724 I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto all'acquisizione implicita
4725 del locking a seconda del valore specificato con \param{type}, che può
4726 assumere uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fsetlocking_type}.
4727
4728 \begin{table}[htb]
4729   \centering
4730   \footnotesize
4731     \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
4732       \hline
4733       \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
4734       \hline
4735       \hline
4736       \constd{FSETLOCKING\_INTERNAL}& Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
4737                                       blocco implicito predefinito.\\
4738       \constd{FSETLOCKING\_BYCALLER}& Al ritorno della funzione sarà l'utente a
4739                                       dover gestire da solo il locking dello
4740                                       \textit{stream}.\\
4741       \constd{FSETLOCKING\_QUERY}   & Restituisce lo stato corrente della
4742                                       modalità di blocco dello
4743                                       \textit{stream}.\\
4744       \hline
4745     \end{tabular}
4746     \caption{Valori dell'argomento \param{type} di \func{\_\_fsetlocking} 
4747       per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4748   \label{tab:file_fsetlocking_type}
4749 \end{table}
4750
4751 La funzione, se usata con \const{FSETLOCKING\_QUERY}, non modifica la modalità
4752 di operazione ma restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream}
4753 con uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
4754 \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.
4755
4756 % TODO trattare \func{clearerr\_unlocked} 
4757
4758
4759
4760 %%% Local Variables: 
4761 %%% mode: latex
4762 %%% TeX-master: "gapil"
4763 %%% End: 
4764
4765 % LocalWords:  stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
4766 % LocalWords:  buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
4767 % LocalWords:  nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
4768 % LocalWords:  unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
4769 % LocalWords:  char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
4770 % LocalWords:  dup fifo socket append EXCL ccs IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP inode fd
4771 % LocalWords:  IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
4772 % LocalWords:  sync fcloseall void stdlib of feof ferror clearerr ws VFS table
4773 % LocalWords:  unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
4774 % LocalWords:  lock thread fgetc getc getchar dell'overhead unsigned ap process
4775 % LocalWords:  getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar  struct
4776 % LocalWords:  SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
4777 % LocalWords:  overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
4778 % LocalWords:  realloc value result argument memory getdelim delim printf short
4779 % LocalWords:  fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
4780 % LocalWords:  uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
4781 % LocalWords:  vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
4782 % LocalWords:  vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
4783 % LocalWords:  lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
4784 % LocalWords:  fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
4785 % LocalWords:  IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
4786 % LocalWords:  fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile  files fig flags
4787 % LocalWords:  locking fsetlocking type virtual operation dentry unistd sys AT
4788 % LocalWords:  modification hole functions pathname EEXIST CREAT EINTR attack
4789 % LocalWords:  EISDIR EFBIG EOVERFLOW ELOOP NOFOLLOW ENODEV ENOENT ENOTDIR fork
4790 % LocalWords:  EMFILE ENAMETOOLONG ENFILE ENOMEM ENOSPC EROFS exec access RDWR
4791 % LocalWords:  RDONLY ioctl AND ACCMODE creation Denial Service DoS opendir NFS
4792 % LocalWords:  SOURCE LARGEFILE BITS NOCTTY TRUNC SHLOCK shared EXLOCK race SGI
4793 % LocalWords:  exclusive condition change ASYNC SIGIO CLOEXEC DIRECT NDELAY EIO
4794 % LocalWords:  DSYNC FASYNC IRIX FreeBSD EINVAL client RSYNC creat filedes INCR
4795 % LocalWords:  behind shutdown ESPIPE XTND truncate fallocate count EAGAIN log
4796 % LocalWords:  timerfd Specification pwrite pread define XOPEN EPIPE SIGPIPE at
4797 % LocalWords:  caching cache update bdflush fdatasync fstat oldfd newfd DUPFD
4798 % LocalWords:  openat mkdirat mkdir proc ATFILE dirfd FDCWD utimes lutimes uid
4799 % LocalWords:  utimensat faccessat fchmodat chmod fchownat chown lchown fstatat
4800 % LocalWords:  lstat linkat mknodat mknod readlinkat readlink renameat rename
4801 % LocalWords:  symlinkat symlink unlinkat unlink rmdir mkfifoat mkfifo owner is
4802 % LocalWords:  gid group FOLLOW REMOVEDIR cmd arg flock SETFD GETFD GETFL SETFL
4803 % LocalWords:  GETLK SETLK SETLKW GETOWN PID Signal SIGURG SETOWN GETSIG SETSIG
4804 % LocalWords:  sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease GETLEASE NOTIFY request
4805 % LocalWords:  everything framebuffer ENOTTY argp CDROM lsattr chattr magic TID
4806 % LocalWords:  number FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO FIOSETOWN FIOGETOWN pid
4807 % LocalWords:  FIONREAD epoll FIOQSIZE side effects SAFE BYCALLER QUERY EACCES
4808 % LocalWords:  EBUSY OpenBSD syncfs futimes timespec only init ESRCH kill NTPL
4809 % LocalWords:  ENXIO  NONBLOCK WRONLY EPERM NOATIME ETXTBSY EWOULDBLOCK PGRP SZ
4810 % LocalWords:  EFAULT capabilities GETPIPE SETPIPE RESOURCE NFSv
4811 % LocalWords:  Documentation Urlich Drepper futimesat times
4812 % LocalWords:  futimens fs Tread TMPFILE EDQUOT extN Minix UDF XFS
4813 % LocalWords:  shmem Btrfs ubifs tmpfile fchmod fchown fsetxattr fchdir PF
4814 % LocalWords:  fstatfs SIGTTIN EDESTADDRREQ datagram connect seal pag
4815 % LocalWords:  dirty execveat execve scandirat statx AUTOMOUNT automount DAC
4816 % LocalWords:  wrapper EMPTY olddirfd oldpath newdirfd newpath capability
4817 % LocalWords:  SEARCH flink choot oldirfd NOREPLACE EXCHANGE WHITEOUT union
4818 % LocalWords:  renamat syscall whiteout overlay filesytem Live
4819
4820 %%% Local Variables: 
4821 %%% mode: latex
4822 %%% TeX-master: "gapil"
4823 %%% End: 
4824