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12 \chapter{La gestione dell'I/O su file}
13 \label{cha:file_IO_interface}
15 Esamineremo in questo capitolo le due interfacce di programmazione che
16 consentono di gestire i dati mantenuti nei file. Cominceremo con quella nativa
17 del sistema, detta dei \textit{file descriptor}, che viene fornita
18 direttamente dalle \textit{system call} e che non prevede funzionalità evolute
19 come la bufferizzazione o funzioni di lettura o scrittura
20 formattata. Esamineremo poi anche l'interfaccia definita dallo standard ANSI
21 C, che viene chiamata dei \textit{file stream} o anche più brevemente degli
22 \textit{stream}. Per entrambe dopo una introduzione alle caratteristiche
23 generali tratteremo le funzioni base per la gestione dell'I/O, lasciando per
24 ultime le caratteristiche più avanzate.
27 \section{L'interfaccia dei \textit{file descriptor}}
28 \label{sec:file_unix_interface}
31 Come visto in sez.~\ref{sec:file_vfs_work} il kernel mette a disposizione
32 tramite il \textit{Virtual File System} una serie di \textit{system call} che
33 consentono di operare sui file in maniera generale. Abbiamo trattato quelle
34 relative alla gestione delle proprietà dei file nel precedente capitolo,
35 vedremo quelle che si applicano al contenuto dei file in questa sezione,
36 iniziando con una breve introduzione sull'architettura dei \textit{file
37 descriptor} per poi trattare le funzioni di base e le modalità con cui
38 consentono di gestire i dati memorizzati sui file.
41 \subsection{I \textit{file descriptor}}
44 \itindbeg{file~descriptor}
46 L'accesso al contenuto dei file viene effettuato, sia pure con differenze
47 nella realizzazione pratica, in maniera sostanzialmente identica in tutte le
48 implementazioni di un sistema unix-like, ricorrendo a quella che viene
49 chiamata l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.
51 Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
52 comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso. Questo si
53 fa aprendo il file con la funzione \func{open} (vedi
54 sez.~\ref{sec:file_open_close}) che provvederà a localizzare l'\textit{inode}
55 del file e inizializzare i puntatori che rendono disponibili le funzioni che
56 il VFS mette a disposizione (quelle di
57 tab.~\ref{tab:file_file_operations}). Una volta terminate le operazioni, il
58 file dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il canale di comunicazione
59 impedendo ogni ulteriore operazione.
61 All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un numero
62 intero non negativo, che viene chiamato appunto \textit{file descriptor}.
63 Quando un file viene aperto la funzione \func{open} restituisce questo numero,
64 tutte le ulteriori operazioni dovranno essere compiute specificando questo
65 stesso numero come argomento alle varie funzioni dell'interfaccia.
67 \itindbeg{process~table}
70 Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come il
71 kernel gestisce l'interazione fra processi e file. Abbiamo già accennato in
72 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy} come il kernel mantenga un elenco di tutti
73 processi nella cosiddetta \textit{process table}. Lo stesso, come accennato in
74 sez.~\ref{sec:file_vfs_work}, vale anche per tutti i file aperti, il cui
75 elenco viene mantenuto nella cosiddetta \textit{file table}.
77 La \textit{process table} è una tabella che contiene una voce per ciascun
78 processo attivo nel sistema. Ciascuna voce è costituita dal puntatore a una
79 struttura di tipo \kstruct{task\_struct} nella quale sono raccolte tutte le
80 informazioni relative al processo, fra queste informazioni c'è anche il
81 puntatore ad una ulteriore struttura di tipo
82 \kstruct{files\_struct},\footnote{la definizione corrente di questa struttura
83 si trova nel file \texttt{include/linux/fdtable.h} dei sorgenti del kernel,
84 quella mostrata in fig.~\ref{fig:file_proc_file} è una versione pesantemente
85 semplificata.} che contiene le informazioni relative ai file che il processo
88 La \textit{file table} è una tabella che contiene una voce per ciascun file
89 che è stato aperto nel sistema. Come accennato in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}
90 per ogni file aperto viene allocata una struttura \kstruct{file} e la
91 \textit{file table} è costituita da un elenco di puntatori a ciascuna di
92 queste strutture, che, come illustrato in fig.~\ref{fig:kstruct_file},
93 contengono le informazioni necessarie per la gestione dei file, ed in
96 \item i flag di stato del file nel campo \var{f\_flags}.
97 \item la posizione corrente nel file, il cosiddetto \textit{offset}, nel campo
99 \item un puntatore alla struttura \kstruct{inode} che identifica
100 l'\textit{inode} del file.\footnote{nel kernel 2.4.x si è in realtà passati
101 ad un puntatore ad una struttura \kstruct{dentry} che punta a sua volta
102 all'\textit{inode} passando per la nuova struttura del VFS.}
103 \item un puntatore \var{f\_op} alla tabella delle funzioni che si possono
104 usare sul file.\footnote{quelle della struttura \kstruct{file\_operation},
105 descritte sommariamente in tab.~\ref{tab:file_file_operations}.}
110 \includegraphics[width=12cm]{img/procfile}
111 \caption{Schema della architettura dell'accesso ai file attraverso
112 l'interfaccia dei file descriptor.}
113 \label{fig:file_proc_file}
116 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema semplificato in cui
117 è illustrata questa architettura, ed in cui si sono evidenziate le
118 interrelazioni fra la \textit{file table}, la \textit{process table} e le
119 varie strutture di dati che il kernel mantiene per ciascun file e ciascun
122 \itindend{process~table}
124 Come si può notare alla fine il collegamento che consente di porre in
125 relazione i file ed i processi è effettuato attraverso i dati mantenuti nella
126 struttura \kstruct{files\_struct}, essa infatti contiene alcune informazioni
129 \item i flag relativi ai file aperti dal processo.
130 \item il numero di file aperti dal processo.
131 \item la \itindex{file~descriptor~table} \textit{file descriptor table}, una
132 tabella con i puntatori, per ciascun file aperto, alla relativa voce nella
136 In questa infrastruttura un file descriptor non è altro che l'intero positivo
137 che indicizza quest'ultima tabella, e che consente di recuperare il puntatore
138 alla struttura \kstruct{file} corrispondente al file aperto dal processo a cui
139 era stato assegnato questo indice. Una volta ottenuta grazie al file
140 descriptor la struttura \kstruct{file} corrispondente al file voluto nella
141 \textit{file table}, il kernel potrà usare le funzioni messe disposizione dal
142 VFS per eseguire sul file tutte le operazioni necessarie.
144 Il meccanismo dell'apertura dei file prevede che venga sempre fornito il primo
145 file descriptor libero nella tabella, e per questo motivo essi vengono
146 assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file, posto che
147 non ne sia stato chiuso nessuno in precedenza.
149 \itindbeg{standard~input}
150 \itindbeg{standard~output}
151 \itindbeg{standard~error}
153 In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
154 processo si aspetta di avere sempre tre file aperti che, per quanto appena
155 detto, avranno come \textit{file descriptor} i valori 0, 1 e 2. Il primo file
156 è sempre associato al cosiddetto \textit{standard input}, è cioè il file da
157 cui un processo si aspetta di dover leggere i dati in ingresso. Il secondo
158 file è il cosiddetto \textit{standard output}, cioè quello su cui ci si
159 aspetta di dover scrivere i dati in uscita. Il terzo è lo \textit{standard
160 error}, su cui vengono scritti i dati relativi agli errori.
162 \itindend{file~descriptor}
165 Benché questa sia alla fine soltanto una convenzione, essa è seguita dalla
166 totalità delle applicazioni, e non aderirvi potrebbe portare a problemi di
167 interoperabilità. Nel caso della shell tutti questi file sono associati al
168 terminale di controllo, e corrispondono quindi alla lettura della tastiera per
169 l'ingresso e alla scrittura sul terminale per l'uscita. Lo standard POSIX.1
170 provvede, al posto dei valori numerici, tre costanti simboliche, definite in
171 tab.~\ref{tab:file_std_files}.
176 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
178 \textbf{File} & \textbf{Significato} \\
181 \constd{STDIN\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard input}.\\
182 \constd{STDOUT\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard output}.\\
183 \constd{STDERR\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard error}.\\
186 \caption{Costanti definite in \headfile{unistd.h} per i file standard.}
187 \label{tab:file_std_files}
190 \itindend{standard~input}
191 \itindend{standard~output}
192 \itindend{standard~error}
194 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è rappresentata una situazione diversa
195 rispetto a quella usuale della shell, in cui tutti e tre questi file fanno
196 riferimento al terminale su cui si opera. Nell'esempio invece viene illustrata
197 la situazione di un programma in cui lo \textit{standard input} è associato ad
198 un file mentre lo \textit{standard output} e lo \textit{standard error} sono
199 associati ad un altro file. Si noti poi come per questi ultimi le strutture
200 \kstruct{file} nella \textit{file table}, pur essendo distinte, fanno
201 riferimento allo stesso \textit{inode}, dato che il file che è stato aperto lo
202 stesso. Questo è quello che avviene normalmente quando si apre più volte lo
205 Si ritrova quindi anche con le voci della \textit{file table} una situazione
206 analoga di quella delle voci di una directory, con la possibilità di avere più
207 voci che fanno riferimento allo stesso \textit{inode}. L'analogia è in realtà
208 molto stretta perché quando si cancella un file, il kernel verifica anche che
209 non resti nessun riferimento in una qualunque voce della \textit{file table}
210 prima di liberare le risorse ad esso associate e disallocare il relativo
213 Nelle vecchie versioni di Unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
214 numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
215 dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
216 descriptor dentro \kstruct{files\_struct}. Questo limite intrinseco nei kernel
217 più recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una
218 lista, ma restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi
219 sez.~\ref{sec:sys_limits}).
221 \itindend{file~table}
224 \subsection{Apertura, creazione e chiusura di un file}
225 \label{sec:file_open_close}
227 La funzione di sistema \funcd{open} è la principale funzione dell'interfaccia
228 di gestione dei file, quella che dato un \textit{pathname} consente di
229 ottenere un file descriptor ``\textsl{aprendo}'' il file
230 corrispondente,\footnote{è \func{open} che alloca \kstruct{file}, la inserisce
231 nella \textit{file table} e crea il riferimento nella
232 \kstruct{files\_struct} del processo.} il suo prototipo è:
238 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
239 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
241 \fdesc{Apre un file.}
244 {La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e $-1$ per un
245 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
247 \item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste e si è specificato
248 \const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
249 \item[\errcode{EINTR}] la funzione era bloccata ed è stata interrotta da un
250 segnale (vedi sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}).
251 \item[\errcode{EINVAL}] si è usato \const{O\_CREAT} indicando un pathname
252 con caratteri non supportati dal filesystem sottostante o si è richiesto
253 \const{O\_TMPFILE} senza indicare \const{O\_WRONLY} o \const{O\_RDWR} o si
254 è usato \const{O\_DIRECT} per un filesystem che non lo supporta.
255 \item[\errcode{EISDIR}] \param{pathname} indica una directory e o si è
256 tentato un accesso che prevede la scrittura o si è usato
257 \const{O\_TMPFILE} con accesso che prevede la scrittura ma il kernel non
258 supporta la funzionalità.
259 \item[\errcode{EFBIG}] il file è troppo grande per essere aperto, in genere
260 dovuto al fatto che si è compilata una applicazione a 32 bit senza
261 abilitare il supporto per le dimensioni a 64 bit; questo è il valore
262 restituito fino al kernel 2.6.23, coi successivi viene restituito
263 \errcode{EOVERFLOW} come richiesto da POSIX.1.
264 \item[\errcode{ELOOP}] si sono incontrati troppi collegamenti simbolici nel
265 risolvere \param{pathname} o si è indicato \const{O\_NOFOLLOW} e
266 \param{pathname} è un collegamento simbolico (e non si è usato
268 \item[\errcode{ENODEV}] \param{pathname} si riferisce a un file di
269 dispositivo che non esiste.
270 \item[\errcode{ENOENT}] \param{pathname} non esiste e non si è richiesto
271 \const{O\_CREAT}, o non esiste un suo componente, o si riferisce ad una
272 directory inesistente, si è usato \const{O\_TMPFILE} con accesso che
273 prevede la scrittura ma il kernel non supporta la funzionalità.
274 \item[\errcode{ENOTDIR}] si è specificato \const{O\_DIRECTORY} e
275 \param{pathname} non è una directory.
276 \item[\errcode{ENXIO}] si sono impostati \const{O\_NONBLOCK} o
277 \const{O\_WRONLY} ed il file è una \textit{fifo} che non viene letta da
278 nessun processo o \param{pathname} è un file di dispositivo ma il
279 dispositivo è assente.
280 \item[\errcode{EPERM}] si è specificato \const{O\_NOATIME} e non si è né
281 amministratori né proprietari del file.
282 \item[\errcode{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine
283 di un programma in esecuzione.
284 \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] la funzione si sarebbe bloccata ma si è
285 richiesto \const{O\_NONBLOCK}.
287 ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EDQUOT}, \errval{EFAULT}, \errval{EMFILE},
288 \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENFILE}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC},
289 \errval{EROFS}, nel loro significato generico.}
292 La funzione apre il file indicato da \param{pathname} nella modalità indicata
293 da \param{flags}. Essa può essere invocata in due modi diversi, specificando
294 opzionalmente un terzo argomento \param{mode}. Qualora il file non esista e
295 venga creato, questo argomento consente di indicare quali permessi dovranno
296 essergli assegnati.\footnote{questo è possibile solo se si è usato in
297 \param{flags} uno fra \const{O\_CREATE} e \const{O\_TMPFILE}, in tutti gli
298 altri casi sarà ignorato.} I valori possibili sono gli stessi già visti in
299 sez.~\ref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
300 delle costanti descritte in tab.~\ref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono
301 comunque filtrati dal valore della \textit{umask} (vedi
302 sez.~\ref{sec:file_perm_management}) del processo.
304 La funzione restituisce sempre il primo file descriptor libero, una
305 caratteristica che permette di prevedere qual è il valore del file descriptor
306 che si otterrà al ritorno di \func{open}, e che viene spesso usata dalle
307 applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard visti in
308 tab.~\ref{tab:file_std_files}. Se ad esempio si chiude lo \textit{standard
309 input} e si apre subito dopo un nuovo file questo diventerà il nuovo
310 \textit{standard input} dato che avrà il file descriptor 0.
312 Al momento dell'apertura il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun
313 altro processo (torneremo sul significato della condivisione dei file
314 descriptor, che in genere si ottiene dopo una \func{fork}, in
315 sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è impostato, come accennato in
316 sez.~\ref{sec:proc_exec}, per restare aperto attraverso una
317 \func{exec}. Inoltre la posizione sul file, il cosiddetto \textit{offset}, è
318 impostata all'inizio del file. Una volta aperto un file si potrà operare su di
319 esso direttamente tramite il file descriptor, e quanto avviene al
320 \textit{pathname} con cui lo si è aperto sarà del tutto ininfluente.
322 \itindbeg{file~status~flags}
324 Il comportamento della funzione, e le diverse modalità con cui può essere
325 aperto il file, vengono controllati dall'argomento \param{flags} il cui valore
326 deve essere indicato come maschera binaria in cui ciascun bit ha un
327 significato specifico. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire i
328 cosiddetti \textit{file status flags} (i \textsl{flag di stato} del file), che
329 vengono mantenuti nel campo \var{f\_flags} della struttura \kstruct{file} che
330 abbiamo riportato anche in fig.~\ref{fig:file_proc_file}).
332 Ciascun flag viene identificato da una apposita costante, ed il valore
333 di \param{flags} deve essere specificato come OR aritmetico di queste
334 costanti. Inoltre per evitare problemi di compatibilità con funzionalità che
335 non sono previste o non ancora supportate in versioni meno recenti del kernel,
336 la \func{open} di Linux ignora i flag che non riconosce, pertanto
337 l'indicazione di un flag inesistente non provoca una condizione di errore.
339 I vari bit che si possono usare come componenti di \param{flags} sono divisi
340 in tre gruppi principali. Il primo gruppo è quello dei cosiddetti flag delle
341 \textsl{modalità di accesso} (o \textit{access mode flags}), che specificano
342 che tipo di accesso si effettuerà sul file, fra lettura, scrittura e
343 lettura/scrittura. Questa modalità deve essere indicata usando una delle
344 costanti di tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}.
349 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
351 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
354 \constd{O\_RDONLY} & Apre il file in sola lettura.\\
355 \constd{O\_WRONLY} & Apre il file in sola scrittura.\\
356 \constd{O\_RDWR} & Apre il file sia in lettura che in scrittura.\\
359 \caption{Le tre costanti che identificano le modalità di accesso
360 nell'apertura di un file.}
361 \label{tab:open_access_mode_flag}
364 A differenza di tutti gli altri flag che vedremo in seguito, in questo caso
365 non si ha a che fare con singoli bit separati dell'argomento \param{flags}, ma
366 con un numero composto da due bit. Questo significa ad esempio che la
367 combinazione \code{\const{O\_RDONLY}|\const{O\_WRONLY}} non è affatto
368 equivalente a \const{O\_RDWR}, e non deve essere usata.\footnote{in realtà
369 su Linux, dove i valori per le tre costanti di
370 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} sono rispettivamente $0$, $1$ e $2$, il
371 valore $3$ viene usato con un significato speciale, ed assolutamente fuori
372 standard, disponibile solo per i file di dispositivo e solo per alcuni
373 driver, in cui si richiede la verifica della capacità di accesso in lettura
374 e scrittura ma viene restituito un file descriptor che non può essere letto
375 o scritto, ma solo usato con una \func{ioctl} (vedi
376 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).}
378 La modalità di accesso deve sempre essere specificata quando si apre un file,
379 il valore indicato in \param{flags} viene salvato nei \textit{file status
380 flags}, e può essere riletto con \func{fcntl} (vedi
381 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), il relativo valore può essere poi ottenuto
382 un AND aritmetico della maschera binaria \constd{O\_ACCMODE}, ma non può essere
383 modificato. Nella \acr{glibc} sono definite inoltre \constd{O\_READ} come
384 sinonimo di \const{O\_RDONLY} e \constd{O\_WRITE} come sinonimo di
385 \const{O\_WRONLY}.\footnote{si tratta di definizioni completamente fuori
386 standard, attinenti, insieme a \constd{O\_EXEC} che permetterebbe l'apertura
387 di un file per l'esecuzione, ad un non meglio precisato ``\textit{GNU
388 system}''; pur essendo equivalenti alle definizioni classiche non è
389 comunque il caso di utilizzarle.}
391 \itindend{file~status~flags}
393 Il secondo gruppo di flag è quello delle \textsl{modalità di
394 apertura},\footnote{la pagina di manuale di \func{open} parla di
395 \textit{file creation flags}, ma alcuni di questi flag non hanno nulla a che
396 fare con la creazione dei file, mentre il manuale dalla \acr{glibc} parla di
397 più correttamente di \textit{open-time flags}, dato che si tratta di flag il
398 cui significato ha senso solo al momento dell'apertura del file.} che
399 permettono di specificare alcune delle caratteristiche del comportamento di
400 \func{open} nel momento in viene eseguita per aprire un file. Questi flag
401 hanno effetto solo nella chiamata della funzione, non sono memorizzati fra i
402 \textit{file status flags} e non possono essere riletti da \func{fcntl} (vedi
403 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
408 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
410 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
413 \constd{O\_CREAT} & Se il file non esiste verrà creato, con le regole
414 di titolarità del file viste in
415 sez.~\ref{sec:file_ownership_management}. Se si
416 imposta questo flag l'argomento \param{mode} deve
417 essere sempre specificato.\\
418 \constd{O\_DIRECTORY}& Se \param{pathname} non è una directory la
419 chiamata fallisce. Questo flag, introdotto con il
420 kernel 2.1.126, è specifico di Linux e
421 serve ad evitare dei possibili
422 \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
423 \textit{DoS}\footnotemark quando \func{opendir}
424 viene chiamata su una \textit{fifo} o su un
425 dispositivo associato ad una unità a nastri. Non
426 viene usato al di fuori dell'implementazione di
427 \func{opendir}, ed è utilizzabile soltanto se si è
428 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
429 \constd{O\_EXCL} & Deve essere usato in congiunzione con
430 \const{O\_CREAT} ed in tal caso impone che il file
431 indicato da \param{pathname} non sia già esistente
432 (altrimenti causa il fallimento della chiamata con
433 un errore di \errcode{EEXIST}).\\
434 \constd{O\_LARGEFILE}& Viene usato sui sistemi a 32 bit per richiedere
435 l'apertura di file molto grandi, la cui
436 dimensione non è rappresentabile con la versione a
437 32 bit del tipo \type{off\_t}, utilizzando
438 l'interfaccia alternativa abilitata con la
439 macro \macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE}. Come
440 illustrato in sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} è
441 sempre preferibile usare la conversione automatica
442 delle funzioni che si attiva assegnando a $64$ la
443 macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, e non usare mai
445 \constd{O\_NOCTTY} & Se \param{pathname} si riferisce ad un dispositivo
446 di terminale, questo non diventerà il terminale di
447 controllo, anche se il processo non ne ha ancora
448 uno (si veda sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}).\\
449 \constd{O\_NOFOLLOW}& Se \param{pathname} è un collegamento simbolico
450 la chiamata fallisce. Questa è un'estensione BSD
451 aggiunta in Linux a partire dal kernel
452 2.1.126, ed utilizzabile soltanto se si è definita
453 la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
454 \const{O\_TMPFILE} & Consente di creare un file temporaneo anonimo, non
455 visibile con un pathname sul filesystem, ma
456 leggibile e scrivibile all'interno del processo.
457 Introdotto con il kernel 3.11, è specifico di
459 \constd{O\_TRUNC} & Se usato su un file di dati aperto in scrittura,
460 ne tronca la lunghezza a zero; con un terminale o
461 una \textit{fifo} viene ignorato, negli altri casi
462 il comportamento non è specificato.\\
465 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di apertura} di
467 \label{tab:open_time_flag}
470 \footnotetext{acronimo di \itindex{Denial~of~Service~(DoS)} \textit{Denial of
471 Service}, si chiamano così attacchi miranti ad impedire un servizio
472 causando una qualche forma di carico eccessivo per il sistema, che resta
473 bloccato nelle risposte all'attacco.}
475 Si è riportato in tab.~\ref{tab:open_time_flag} l'elenco dei flag delle
476 \textsl{modalità di apertura}.\footnote{la \acr{glibc} definisce anche i due
477 flag \constd{O\_SHLOCK}, che aprirebbe il file con uno \textit{shared lock}
478 e \constd{O\_EXLOCK} che lo aprirebbe con un \textit{exclusive lock} (vedi
479 sez.~\ref{sec:file_locking}), si tratta di opzioni specifiche di BSD, che non
480 esistono con Linux.} Uno di questi, \const{O\_EXCL}, ha senso solo se usato
481 in combinazione a \const{O\_CREAT} quando si vuole creare un nuovo file per
482 assicurarsi che questo non esista di già, e lo si usa spesso per creare i
483 cosiddetti ``\textsl{file di lock}'' (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
485 Si tenga presente che questa opzione è supportata su NFS solo a partire da
486 NFSv3 e con il kernel 2.6, nelle versioni precedenti la funzionalità viene
487 emulata controllando prima l'esistenza del file per cui usarla per creare un
488 file di lock potrebbe dar luogo a una \textit{race condition}, in tal caso
489 infatti un file potrebbe venir creato fra il controllo la successiva apertura
490 con \const{O\_CREAT}; la cosa si può risolvere comunque creando un file con un
491 nome univoco ed usando la funzione \func{link} per creare il file di lock,
492 (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
494 Se si usa \const{O\_EXCL} senza \const{O\_CREAT} il comportamento è
495 indefinito, escluso il caso in cui viene usato con \const{O\_TMPFILE} su cui
496 torneremo più avanti; un'altra eccezione è quello in cui lo si usa da solo su
497 un file di dispositivo, in quel caso se questo è in uso (ad esempio se è
498 relativo ad un filesystem che si è montato) si avrà un errore di
499 \errval{EBUSY}, e pertanto può essere usato in questa modalità per rilevare lo
500 stato del dispositivo.
502 Nella creazione di un file con \const{O\_CREAT} occorre sempre specificare
503 l'argomento di \param{mode}, che altrimenti è ignorato. Si tenga presente che
504 indipendentemente dai permessi che si possono assegnare, che in seguito
505 potrebbero non consentire lettura o scrittura, quando il file viene aperto
506 l'accesso viene garantito secondo quanto richiesto con i flag di
507 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}. Quando viene creato un nuovo file
508 \const{O\_CREAT} con tutti e tre i tempi del file di
509 tab.~\ref{tab:file_file_times} vengono impostati al tempo corrente. Se invece
510 si tronca il file con \const{O\_TRUNC} verranno impostati soltanto il
511 \textit{modification time} e lo \textit{status change time}.
513 Il flag \constd{O\_TMPFILE}, introdotto con il kernel
514 3.11,\footnote{inizialmente solo su alcuni filesystem (i vari \acr{extN},
515 \acr{Minix}, \acr{UDF}, \acr{shmem}) poi progressivamente esteso ad altri
516 (\acr{XFS} con il 3.15, \acr{Btrfs} e \acr{F2FS} con il 3.16, \acr{ubifs}
517 con il 4.9).} consente di aprire un file temporaneo senza che questo venga
518 associato ad un nome e compaia nel filesystem. In questo caso la funzione
519 restituirà un file descriptor da poter utilizzare per leggere e scrivere dati,
520 ma il contenuto dell'argomento \param{path} verrà usato solamente per
521 determinare, in base alla directory su cui si verrebbe a trovare il
522 \textit{pathname} indicato, il filesystem all'interno del quale deve essere
523 allocato l'\textit{inode} e lo spazio disco usato dal file
524 descriptor. L'\textit{inode} resterà anonimo e l'unico riferimento esistente
525 sarà quello contenuto nella \textit{file table} del processo che ha chiamato
528 Lo scopo principale del flag è quello fornire una modalità atomica, semplice e
529 sicura per applicare la tecnica della creazione di un file temporaneo seguita
530 dalla sua immediata cancellazione con \func{unlink} per non lasciare rimasugli
531 sul filesystem, di cui è parlato in sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}.
532 Inoltre, dato che il file non compare nel filesystem, si evitano alla radice
533 tutti gli eventuali problemi di \textit{race condition} o \textit{symlink
534 attack} e non ci si deve neanche preoccupare di ottenere un opportuno nome
535 univoco con l'uso delle funzioni di sez.~\ref{sec:file_temp_file}.
537 Una volta aperto il file vi si potrà leggere o scrivere a seconda che siano
538 utilizzati \const{O\_RDWR} o \const{O\_WRONLY}, mentre l'uso di
539 \func{O\_RDONLY} non è consentito, non avendo molto senso ottenere un file
540 descriptor da cui non si potrà comunque mai leggere nulla. L'unico altro flag
541 che può essere utilizzato insieme a \const{O\_TMPFILE} è \const{O\_EXCL}, che
542 in questo caso assume però un significato diverso da quello ordinario, dato
543 che in questo caso non avrebbe senso fallire se il file non esiste, dato che
544 questo è sempre vero.
546 L'uso di \const{O\_EXCL} attiene all'altro possibile impiego di
547 \const{O\_TMPFILE} oltre a quello della creazione sicura di un file temporaneo
548 come sostituto di \func{tmpfile}: la possibilità di creare un eventuale
549 contenuto iniziale ed impostare permessi, proprietario e attributi estesi con
550 \func{fchmod}, \func{fchown} e \func{fsetxattr} operando sul file descriptor,
551 senza possibilità di \textit{race condition} ed interferenze esterne, per poi
552 far apparire il tutto sul filesystem in un secondo tempo utilizzando
553 \func{linkat} sul file descriptor (torneremo su questo in
554 sez.~\ref{sec:file_openat}) per dargli un nome. Questa operazione però non
555 sarà possibile se si è usato \const{O\_EXCL}, che in questo caso viene ad
556 assumere il significato di escludere la possibilità di far esistere il file
557 anche in un secondo tempo.
559 % NOTE: per O_TMPFILE vedi: http://kernelnewbies.org/Linux_3.11
560 % https://lwn.net/Articles/558598/ http://lwn.net/Articles/619146/
566 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
568 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
571 \constd{O\_APPEND} & Il file viene aperto in \textit{append mode}. La
572 posizione sul file (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek})
573 viene sempre mantenuta sulla sua coda, per cui
574 quanto si scrive viene sempre aggiunto al contenuto
575 precedente. Con NFS questa funzionalità non è
576 supportata e viene emulata, per questo possono
577 verificarsi \textit{race condition} con una
578 sovrapposizione dei dati se più di un processo
579 scrive allo stesso tempo.\\
580 \constd{O\_ASYNC} & Apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
581 sez.~\ref{sec:signal_driven_io}). Quando è
582 impostato viene generato il segnale \signal{SIGIO}
583 tutte le volte che il file è pronto per le
584 operazioni di lettura o scrittura. Questo flag si
585 può usare solo terminali, pseudo-terminali e socket
586 e, a partire dal kernel 2.6, anche sulle
587 \textit{fifo}. Per un bug dell'implementazione non
588 è opportuno usarlo in fase di apertura del file,
589 deve invece essere attivato successivamente con
591 \constd{O\_CLOEXEC}& Attiva la modalità di \textit{close-on-exec} (vedi
592 sez.~\ref{sec:proc_exec}) sul file. Il flag è
593 previsto dallo standard POSIX.1-2008, ed è stato
594 introdotto con il kernel 2.6.23 per evitare una
595 \textit{race condition} che si potrebbe verificare
596 con i \textit{thread} fra l'apertura del file e
597 l'impostazione della suddetta modalità con
599 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
600 \const{O\_DIRECT} & Esegue l'I/O direttamente dalla memoria in
601 \textit{user space} in maniera sincrona, in modo da
602 scavalcare i meccanismi di bufferizzazione del
603 kernel. Introdotto con il kernel 2.4.10 ed
604 utilizzabile soltanto se si è definita la
605 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
606 \constd{O\_NOATIME}& Blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei
607 file (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per
608 molti filesystem questa funzionalità non è
609 disponibile per il singolo file ma come opzione
610 generale da specificare in fase di
611 montaggio. Introdotto con il kernel 2.6.8 ed
612 utilizzabile soltanto se si è definita la
613 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
614 \constd{O\_NONBLOCK}& Apre il file in \textsl{modalità non bloccante} per
615 le operazioni di I/O (vedi
616 sez.~\ref{sec:file_noblocking}). Questo significa
617 il fallimento delle successive operazioni di
618 lettura o scrittura qualora il file non sia pronto
619 per la loro esecuzione immediata, invece del
620 blocco delle stesse in attesa di una successiva
621 possibilità di esecuzione come avviene
622 normalmente. Questa modalità ha senso solo per le
623 \textit{fifo}, vedi sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}),
624 o quando si vuole aprire un file di dispositivo
625 per eseguire una \func{ioctl} (vedi
626 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
627 \constd{O\_NDELAY} & In Linux è un sinonimo di \const{O\_NONBLOCK}, ma
628 origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
629 una \func{read} con un valore nullo e non con un
630 errore, questo introduce un'ambiguità, dato che
631 come vedremo in sez.~\ref{sec:file_read} il ritorno
632 di un valore nullo da parte di \func{read} ha
633 il significato di una \textit{end-of-file}.\\
634 \const{O\_PATH} & Ottiene un file descriptor io cui uso è limitato
635 all'indicare una posizione sul filesystem o
636 eseguire operazioni che operano solo a livello del
637 file descriptor (e non di accesso al contenuto del
638 file). Introdotto con il kernel 2.6.39, è specifico
640 \constd{O\_SYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
641 scrittura si bloccherà fino alla conferma
642 dell'arrivo di tutti i dati e di tutti i metadati
643 sull'hardware sottostante (in questo significato
644 solo dal kernel 2.6.33).\\
645 \constd{O\_DSYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
646 scrittura di dati si bloccherà fino alla conferma
647 dell'arrivo degli stessi e della parte di metadati
648 ad essi relativa sull'hardware sottostante (in
649 questo significato solo dal kernel 2.6.33).\\
652 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di operazione} di
654 \label{tab:open_operation_flag}
657 Il terzo gruppo è quello dei flag delle \textsl{modalità di operazione},
658 riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, che permettono di specificare
659 varie caratteristiche del comportamento delle operazioni di I/O che verranno
660 eseguite sul file o le modalità in cui lo si potrà utilizzare. Tutti questi,
661 tranne \const{O\_CLOEXEC}, che viene mantenuto per ogni singolo file
662 descriptor, vengono salvati nel campo \var{f\_flags} della struttura
663 \kstruct{file} insieme al valore della \textsl{modalità di accesso}, andando
664 far parte dei \textit{file status flags}. Il loro valore viene impostato alla
665 chiamata di \func{open}, ma possono venire riletti in un secondo tempo con
666 \func{fcntl}, inoltre alcuni di essi possono anche essere modificati tramite
667 questa funzione, con conseguente effetto sulle caratteristiche operative che
668 controllano (torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
670 Il flag \const{O\_ASYNC} (che, per compatibilità con BSD, si può indicare
671 anche con la costante \constd{FASYNC}) è definito come possibile valore per
672 \func{open}, ma per un bug dell'implementazione,\footnote{segnalato come
673 ancora presente nella pagina di manuale, almeno fino al novembre 2018.} non
674 solo non attiva il comportamento citato, ma se usato richiede di essere
675 esplicitamente disattivato prima di essere attivato in maniera effettiva con
676 l'uso di \func{fcntl}. Per questo motivo, non essendovi nessuna necessità
677 specifica di definirlo in fase di apertura del file, è sempre opportuno
678 attivarlo in un secondo tempo con \func{fcntl} (vedi
679 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
681 Il flag \constd{O\_DIRECT} non è previsto da nessuno standard, anche se è
682 presente in alcuni kernel unix-like.\footnote{il flag è stato introdotto dalla
683 SGI in IRIX, ma è presente senza limiti di allineamento dei buffer anche in
684 FreeBSD.} Per i kernel della serie 2.4 si deve garantire che i buffer in
685 \textit{user space} da cui si effettua il trasferimento diretto dei dati siano
686 allineati alle dimensioni dei blocchi del filesystem. Con il kernel 2.6 in
687 genere basta che siano allineati a multipli di 512 byte, ma le restrizioni
688 possono variare a seconda del filesystem, ed inoltre su alcuni filesystem
689 questo flag può non essere supportato, nel qual caso si avrà un errore di
692 Lo scopo di \const{O\_DIRECT} è consentire un completo controllo sulla
693 bufferizzazione dei propri dati per quelle applicazioni (in genere database)
694 che hanno esigenze specifiche che non vengono soddisfatte nella maniera più
695 efficiente dalla politica generica utilizzata dal kernel. In genere l'uso di
696 questo flag peggiora le prestazioni tranne quando le applicazioni sono in
697 grado di ottimizzare la propria bufferizzazione in maniera adeguata. Se lo si
698 usa si deve avere cura di non mescolare questo tipo di accesso con quello
699 ordinario, in quante le esigenze di mantenere coerenti i dati porterebbero ad
700 un peggioramento delle prestazioni. Lo stesso dicasi per l'interazione con
701 eventuale mappatura in memoria del file (vedi sez.~\ref{sec:file_memory_map}).
703 Si tenga presente infine che anche se l'uso di \const{O\_DIRECT} comporta una
704 scrittura sincrona dei dati dei buffer in \textit{user space}, questo non è
705 completamente equivalente all'uso di \const{O\_SYNC} che garantisce anche
706 sulla scrittura sincrona dei metadati associati alla scrittura dei dati del
707 file.\footnote{la situazione si complica ulteriormente per NFS, in cui l'uso
708 del flag disabilita la bufferizzazione solo dal lato del client, e può
709 causare problemi di prestazioni.} Per questo in genere se si usa
710 \const{O\_DIRECT} è opportuno richiedere anche \const{O\_SYNC}.
712 Si tenga presente infine che la implementazione di \const{O\_SYNC} di Linux
713 differisce da quanto previsto dallo standard POSIX.1 che prevede, oltre a
714 questo flag che dovrebbe indicare la sincronizzazione completa di tutti i dati
715 e di tutti i metadati, altri due flag \const{O\_DSYNC} e \const{O\_RSYNC}.
717 Il primo dei due richiede la scrittura sincrona di tutti i dati del file e dei
718 metadati che ne consentono l'immediata rilettura, ma non di tutti i metadati,
719 per evitare la perdita di prestazioni relativa alla sincronizzazione di
720 informazioni ausiliarie come i tempi dei file. Il secondo, da usare in
721 combinazione con \const{O\_SYNC} o \const{O\_DSYNC} ne sospende l'effetto,
722 consentendo al kernel di bufferizzare le scritture, ma soltanto finché non
723 avviene una lettura, in quel caso i dati ed i metadati dovranno essere
724 sincronizzati immediatamente (secondo le modalità indicate da \const{O\_SYNC}
725 e \const{O\_DSYNC}) e la lettura verrà bloccata fintanto che detta
726 sincronizzazione non sia completata.
728 Nel caso di Linux, fino al kernel 2.6.33, esisteva solo \const{O\_SYNC}, ma
729 con il comportamento previsto dallo standard per \const{O\_DSYNC}, e sia
730 questo che \const{O\_RSYNC} erano definiti (fin dal kernel 2.1.130) come
731 sinonimi di \const{O\_SYNC}. Con il kernel 2.6.33 il significato di
732 \const{O\_SYNC} è diventato quello dello standard, ma gli è stato assegnato un
733 valore diverso, mantenendo quello originario, con il comportamento
734 corrispondete, per \const{O\_DSYNC} in modo che applicazioni compilate con
735 versioni precedenti delle librerie e del kernel non trovassero un
736 comportamento diverso. Inoltre il nuovo \const{O\_SYNC} è stato definito in
737 maniera opportuna in modo che su versioni del kernel precedenti la 2.6.33
738 torni a corrispondere al valore di \const{O\_DSYNC}.
740 % NOTE: per le differenze fra O_DSYNC, O_SYNC e O_RSYNC introdotte nella
741 % nello sviluppo del kernel 2.6.33, vedi http://lwn.net/Articles/350219/
743 Il flag \constd{O\_PATH}, introdotto con il kernel 2.6.39, viene usato per
744 limitare l'uso del file descriptor restituito da \func{open} o
745 all'identificazione di una posizione sul filesystem (ad uso delle
746 \textit{at-functions} che tratteremo in sez.~\ref{sec:file_openat}) o alle
747 operazioni che riguardano il file descriptor in quanto tale, senza consentire
748 operazioni sul file; in sostanza se si apre un file con \const{O\_PATH} si
751 \item usare il file descriptor come indicatore della directory di partenza con
752 una delle \textit{at-functions} (vedi sez.~\ref{sec:file_openat});
753 \item cambiare directory di lavoro con \func{fchdir} se il file descriptor fa
754 riferimento a una directory (dal kernel 3.5);
755 \item usare le funzioni che duplicano il file descriptor (vedi
756 sez.~\ref{sec:file_dup});
757 \item passare il file descriptor ad un altro processo usando un socket
758 \const{PF\_UNIX} (vedi sez.~\ref{sec:unix_socket})
759 \item ottenere le informazioni relative al file con \func{fstat} (dal kernel
760 3.6) o al filesystem con \func{fstatfs} (dal kernel 3.12);
761 \item ottenere il valore dei \textit{file descriptor flags} (fra cui comparirà
762 anche lo stesso \const{O\_PATH}) o impostare o leggere i \textit{file status
763 flags} con \func{fcntl} (rispettivamente con le operazioni
764 \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFD} e \const{F\_GETFD}, vedi
765 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
766 \item chiudere il file con \func{close}.
769 In realtà usando \const{O\_PATH} il file non viene effettivamente aperto, per
770 cui ogni tentativo di usare il file descriptor così ottenuto con funzioni che
771 operano effettivamente sul file (come ad esempio \func{read}, \func{write},
772 \func{fchown}, \func{fchmod}, \func{ioctl}, ecc.) fallirà con un errore di
773 \errval{EBADF}, come se questo non fosse un file descriptor valido. Per questo
774 motivo usando questo flag non è necessario avere nessun permesso per aprire un
775 file, neanche quello di lettura (occorre ovviamente avere il permesso di
776 esecuzione per le directory sovrastanti).
778 Questo consente di usare il file descriptor con funzioni che non richiedono
779 permessi sul file, come \func{fstat}, laddove un'apertura con
780 \const{O\_RDONLY} sarebbe fallita. I permessi verranno eventualmente
781 controllati, se necessario, nelle operazioni seguenti, ad esempio per usare
782 \func{fchdir} con il file descriptor (se questo fa riferimento ad una
783 directory) occorrerà avere il permesso di esecuzione.
785 Se si usa \const{O\_PATH} tutti gli altri flag eccettuati \const{O\_CLOEXEC},
786 \const{O\_DIRECTORY} e \const{O\_NOFOLLOW} verranno ignorati. I primi due
787 mantengono il loro significato usuale, mentre \const{O\_NOFOLLOW} fa si che se
788 il file indicato è un un link simbolico venga aperto quest'ultimo (cambiando
789 quindi il comportamento ordinario che prova il fallimento della chiamata),
790 così da poter usare il file descriptor ottenuto per le funzioni
791 \func{fchownat}, \func{fstatat}, \func{linkat} e \func{readlinkat} che ne
792 supportano l'uso come come primo argomento (torneremo su questo in
793 sez.~\ref{sec:file_openat}).
796 Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
797 \func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file. Per
798 questo motivo per creare un nuovo file c'era una \textit{system call}
799 apposita, \funcd{creat}, nel caso di Linux questo non è più necessario ma la
800 funzione è definita ugualmente; il suo prototipo è:
804 \fdecl{int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
805 \fdesc{Crea un nuovo file vuoto.}
808 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
809 caso \var{errno} assumerà gli stessi valori che si otterrebbero con
813 La funzione crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati
814 dall'argomento \param{mode}. È del tutto equivalente a \code{open(filedes,
815 O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)} e resta solo per compatibilità con i
818 Una volta che l'accesso ad un file non sia più necessario la funzione di
819 sistema \funcd{close} permette di ``\textsl{chiuderlo}'', in questo modo il
820 file non sarà più accessibile ed il relativo file descriptor ritornerà
821 disponibile; il suo prototipo è:
825 \fdecl{int close(int fd)}
826 \fdesc{Chiude un file.}
829 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
830 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
832 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
833 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
835 ed inoltre \errval{EIO} nel suo significato generico.}
838 La funzione chiude il file descriptor \param{fd}. La chiusura rilascia ogni
839 eventuale blocco (il \textit{file locking} è trattato in
840 sez.~\ref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito su di
841 esso. Se \param{fd} è l'ultimo riferimento (di eventuali copie, vedi
842 sez.~\ref{sec:file_shared_access} e \ref{sec:file_dup}) ad un file aperto,
843 tutte le risorse nella \textit{file table} vengono rilasciate. Infine se il
844 file descriptor era l'ultimo riferimento ad un file su disco quest'ultimo
847 Si ricordi che quando un processo termina tutti i suoi file descriptor vengono
848 automaticamente chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non
849 usano esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
850 controllare lo stato di uscita di \func{close} un è errore; molti filesystem
851 infatti implementano la tecnica del cosiddetto \textit{write-behind}, per cui
852 una \func{write} può avere successo anche se i dati non sono stati
853 effettivamente scritti su disco. In questo caso un eventuale errore di I/O
854 avvenuto in un secondo tempo potrebbe sfuggire, mentre verrebbe riportato alla
855 chiusura esplicita del file. Per questo motivo non effettuare il controllo può
856 portare ad una perdita di dati inavvertita.\footnote{in Linux questo
857 comportamento è stato osservato con NFS e le quote su disco.}
859 In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
860 siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
861 ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
862 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente il
863 \emph{flush} dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al
864 comportamento dell'hardware, che a sua volta può introdurre ottimizzazioni
865 dell'accesso al disco che ritardano la scrittura dei dati. Da questo deriva
866 l'abitudine di alcuni sistemisti di ripetere tre volte il comando omonimo
867 prima di eseguire lo shutdown di una macchina.
870 \subsection{La gestione della posizione nel file}
871 \label{sec:file_lseek}
873 Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
874 una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
875 mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \kstruct{file}) espressa da un numero
876 intero positivo che esprime il numero di byte dall'inizio del file. Tutte le
877 operazioni di lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che
878 viene automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
880 In genere, a meno di non avere richiesto la modalità di scrittura in
881 \textit{append} (vedi sez.~\ref{sec:file_write}) con \const{O\_APPEND}, questa
882 posizione viene impostata a zero all'apertura del file. È possibile impostarla
883 ad un valore qualsiasi con la funzione di sistema \funcd{lseek}, il cui
889 \fdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
890 \fdesc{Imposta la posizione sul file.}
893 {La funzione ritorna il valore della posizione sul file in caso di successo e
894 $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
896 \item[\errcode{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
897 \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} non può essere rappresentato nel
899 \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una \textit{pipe}, un socket o una
902 ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
905 La funzione imposta la nuova posizione sul file usando il valore indicato
906 da \param{offset}, che viene sommato al riferimento dato
907 dall'argomento \param{whence}, che deve essere indicato con una delle costanti
908 riportate in tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}.\footnote{per compatibilità
909 con alcune vecchie notazioni questi valori possono essere rimpiazzati
910 rispettivamente con 0, 1 e 2 o con \constd{L\_SET}, \constd{L\_INCR} e
911 \constd{L\_XTND}.} Si tenga presente che la chiamata a \func{lseek} non causa
912 nessun accesso al file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il
913 campo \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, vedi
914 fig.~\ref{fig:file_proc_file}). Dato che la funzione ritorna la nuova
915 posizione, usando il valore zero per \param{offset} si può riottenere la
916 posizione corrente nel file con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
921 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
923 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
926 \constd{SEEK\_SET}& Si fa riferimento all'inizio del file: il valore, che
927 deve essere positivo, di \param{offset} indica
928 direttamente la nuova posizione corrente.\\
929 \constd{SEEK\_CUR}& Si fa riferimento alla posizione corrente del file:
930 ad essa viene sommato \param{offset}, che può essere
931 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
933 \constd{SEEK\_END}& Si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
934 del file viene sommato \param{offset}, che può essere
935 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
938 \constd{SEEK\_DATA}&Sposta la posizione nel file sull'inizio del primo
939 blocco di dati dopo un \textit{hole} che segue (o
940 coincide) con la posizione indicata da \param{offset}
942 \constd{SEEK\_HOLE}&Sposta la posizione sul file all'inizio del primo
943 \textit{hole} nel file che segue o inizia
944 con \param{offset}, oppure si porta su \param{offset}
945 se questo è all'interno di un \textit{hole}, oppure si
946 porta alla fine del file se non ci sono \textit{hole}
947 dopo \param{offset} (dal kernel 3.1).\\
950 \caption{Possibili valori per l'argomento \param{whence} di \func{lseek}.}
951 \label{tab:lseek_whence_values}
955 % NOTE: per SEEK_HOLE e SEEK_DATA, inclusi nel kernel 3.1, vedi
956 % http://lwn.net/Articles/439623/
958 Si tenga presente inoltre che usare \const{SEEK\_END} non assicura affatto che
959 la successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
960 aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
961 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza
962 (questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}, vedi
963 sez.~\ref{sec:file_shared_access}).
965 Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
966 questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{ESPIPE}. Questo, oltre che
967 per i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che
968 non supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
969 terminale.\footnote{altri sistemi, usando \const{SEEK\_SET}, in questo caso
970 ritornano il numero di caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard
971 POSIX però non specifica niente in proposito. Inoltre alcuni file speciali, ad
972 esempio \file{/dev/null}, non causano un errore ma restituiscono un valore
975 \itindbeg{sparse~file}
976 \index{file!\textit{hole}|(}
978 Infine si tenga presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size},
979 con \func{lseek} è possibile impostare una posizione anche oltre la corrente
980 fine del file. In tal caso alla successiva scrittura il file sarà esteso a
981 partire da detta posizione, con la creazione di quello che viene chiamato
982 ``\textsl{buco}'' (in gergo \textit{hole}) nel file. Il nome deriva dal fatto
983 che nonostante la dimensione del file sia cresciuta in seguito alla scrittura
984 effettuata, lo spazio vuoto fra la precedente fine del file ed la nuova parte
985 scritta dopo lo spostamento non corrisponde ad una allocazione effettiva di
986 spazio su disco, che sarebbe inutile dato che quella zona è effettivamente
989 Questa è una delle caratteristiche specifiche della gestione dei file di un
990 sistema unix-like e si dice che il file in questione è uno \textit{sparse
991 file}. In sostanza, se si ricorda la struttura di un filesystem illustrata
992 in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, quello che accade è che
993 nell'\textit{inode} del file viene segnata l'allocazione di un blocco di dati
994 a partire dalla nuova posizione, ma non viene allocato nulla per le posizioni
995 intermedie; in caso di lettura sequenziale del contenuto del file il kernel si
996 accorgerà della presenza del buco, e restituirà degli zeri come contenuto di
997 quella parte del file.
999 Questa funzionalità comporta una delle caratteristiche della gestione dei file
1000 su Unix che spesso genera più confusione in chi non la conosce, per cui
1001 sommando le dimensioni dei file si può ottenere, se si hanno molti
1002 \textit{sparse file}, un totale anche maggiore della capacità del proprio
1003 disco e comunque maggiore della dimensione che riporta un comando come
1004 \cmd{du}, che calcola lo spazio disco occupato in base al numero dei blocchi
1005 effettivamente allocati per il file.
1007 Questo avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un file
1008 è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio disco
1009 effettivamente allocato, e viene registrata sull'\textit{inode} come le altre
1010 proprietà del file. La dimensione viene aggiornata automaticamente quando si
1011 estende un file scrivendoci, e viene riportata dal campo \var{st\_size} di una
1012 struttura \struct{stat} quando si effettua la chiamata ad una delle funzioni
1013 \texttt{*stat} viste in sez.~\ref{sec:file_stat}.
1015 Questo comporta che in generale, fintanto che lo si è scritto sequenzialmente,
1016 la dimensione di un file sarà più o meno corrispondente alla quantità di
1017 spazio disco da esso occupato, ma esistono dei casi, come questo in cui ci si
1018 sposta in una posizione oltre la fine corrente del file, o come quello
1019 accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione di
1020 un file con una \func{truncate}, in cui in sostanza si modifica il valore
1021 della dimensione di \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Questo
1022 consente di creare inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza
1023 dover occupare da subito dello spazio disco che in realtà sarebbe
1026 \itindend{sparse~file}
1028 A partire dal kernel 3.1, riprendendo una interfaccia adottata su Solaris,
1029 sono state aggiunti due nuovi valori per l'argomento \param{whence}, riportati
1030 nella seconda sezione di tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}, che consentono di
1031 riconoscere la presenza di \textit{hole} all'interno dei file ad uso di quelle
1032 applicazioni (come i programmi di backup) che possono salvare spazio disco
1033 nella copia degli \textit{sparse file}. Una applicazione può così determinare
1034 la presenza di un \textit{hole} usando \const{SEEK\_HOLE} all'inizio del file
1035 e determinare poi l'inizio della successiva sezione di dati usando
1036 \const{SEEK\_DATA}. Per compatibilità con i filesystem che non supportano
1037 questa funzionalità è previsto comunque che in tal caso \const{SEEK\_HOLE}
1038 riporti sempre la fine del file e \const{SEEK\_DATA} il valore
1041 Inoltre la decisione di come riportare (o di non riportare) la presenza di un
1042 buco in un file è lasciata all'implementazione del
1043 filesystem, dato che esistono vari motivi per cui una sezione di un file può
1044 non contenere dati ed essere riportata come tale (ad esempio può essere stata
1045 preallocata con \func{fallocate}, vedi sez.~\ref{sec:file_fadvise}) oltre a
1046 quelle classiche appena esposte. Questo significa che l'uso di questi nuovi
1047 valori non garantisce la mappatura della effettiva allocazione dello spazio
1048 disco di un file, per il quale esiste una specifica operazione di controllo
1049 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
1051 \index{file!\textit{hole}|)}
1054 \subsection{Le funzioni per la lettura di un file}
1055 \label{sec:file_read}
1057 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
1058 leggere i dati che contiene utilizzando la funzione di sistema \funcd{read},
1063 \fdecl{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
1064 \fdesc{Legge i dati da un file.}
1067 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1068 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1070 \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non ha nessun dato da restituire e si è
1071 aperto il file con \const{O\_NONBLOCK}.
1072 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1073 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è associato ad un oggetto non leggibile,
1074 o lo si è ottenuto da \func{timerfd\_create} (vedi
1075 sez.~\ref{sec:sig_signalfd_eventfd}) e si è usato un valore sbagliato
1076 per \param{size} o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è
1078 \item[\errval{EIO}] si è tentata la lettura dal terminale di controllo
1079 essendo in background (vedi sez.~\ref{sec:term_io_design}).
1081 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT} e \errval{EISDIR}, nel loro
1082 significato generico.}
1085 La funzione tenta di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} a partire
1086 dalla posizione corrente, scrivendoli nel buffer \param{buf}. Dopo la lettura
1087 la posizione sul file è spostata automaticamente in avanti del numero di byte
1088 letti. Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza nessun altro
1089 risultato. Inoltre che non è detto che la funzione \func{read} restituisca il
1090 numero di byte richiesto, ci sono infatti varie ragioni per cui la funzione
1091 può restituire un numero di byte inferiore: questo è un comportamento normale,
1092 e non un errore, che bisogna sempre tenere presente.
1094 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
1095 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
1096 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
1097 effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
1098 di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La
1099 condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
1100 segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
1101 ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
1102 continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
1104 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
1105 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
1106 quando si legge da un terminale, da una \textit{fifo} o da una
1107 \textit{pipe}. In tal caso infatti, se non ci sono dati in ingresso, la
1108 \func{read} si blocca (a meno di non aver selezionato la modalità non
1109 bloccante, vedi sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne
1110 arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione
1111 ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
1113 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
1114 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
1115 di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
1116 singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
1117 dati ricevuti fino al momento della lettura, o i terminali, per i quali si
1118 applicano inoltre ulteriori condizioni che approfondiremo in
1119 sez.~\ref{sec:sess_terminal_io}.
1121 Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
1122 \errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
1123 quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
1124 interrotta da un segnale. In tal caso l'azione da intraprendere è quella di
1125 rieseguire la funzione, torneremo in dettaglio sull'argomento in
1126 sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}. La seconda si verifica quando il file è aperto
1127 in modalità non bloccante (con \const{O\_NONBLOCK}) e non ci sono dati in
1128 ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
1129 \errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
1130 \errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con la \acr{glibc}, questa è sinonima di
1131 \errcode{EAGAIN}, ma se si vuole essere completamente portabili occorre
1132 verificare entrambi i valori, dato che POSIX.1-2001 non richiede che siano
1133 coincidenti.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
1134 disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo,
1135 torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_noblocking}.
1137 La funzione \func{read} è una delle \textit{system call} fondamentali,
1138 esistenti fin dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle
1139 \textit{Single Unix Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga
1140 \func{pwrite} sono state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nella
1141 \acr{glibc}, compresa l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la
1142 \textit{system call}, è stato aggiunto con la versione 2.1, in versioni
1143 precedenti sia del kernel che delle librerie la funzione non è disponibile.}
1144 (quello che viene chiamato normalmente Unix98, vedi
1145 sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la definizione di un'altra
1146 funzione di sistema, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
1150 \fdecl{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1151 \fdesc{Legge a partire da una posizione sul file.}
1154 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1155 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1156 \func{read} e \func{lseek}.}
1159 La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
1160 stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \param{offset} che indica
1161 una posizione sul file. Identico è il comportamento ed il valore di
1162 ritorno. La funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza
1163 modificare la posizione corrente.
1165 L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \func{read} seguita
1166 da una \func{lseek} che riporti al valore precedente la posizione corrente sul
1167 file, ma permette di eseguire l'operazione atomicamente. Questo può essere
1168 importante quando la posizione sul file viene condivisa da processi diversi
1169 (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}). Il valore di
1170 \param{offset} fa sempre riferimento all'inizio del file.
1172 La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
1173 accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
1174 \textit{Single Unix Specification} con la definizione della macro:
1176 #define _XOPEN_SOURCE 500
1178 e si ricordi di definire questa macro prima dell'inclusione del file di
1179 dichiarazioni \headfile{unistd.h}.
1183 \subsection{Le funzioni per la scrittura di un file}
1184 \label{sec:file_write}
1186 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
1187 scrivere su di esso utilizzando la funzione di sistema \funcd{write}, il cui
1192 \fdecl{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
1193 \fdesc{Scrive i dati su un file.}
1196 {La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e $-1$ per
1197 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1199 \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
1200 modalità \const{O\_NONBLOCK}.
1201 \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
1202 consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
1203 processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
1204 \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
1205 potuto scrivere qualsiasi dato.
1206 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
1207 la scrittura o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è allineato.
1208 \item[\errcode{EPIPE}] \param{fd} è connesso ad una \textit{pipe} il cui
1209 altro capo è chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il
1210 segnale \signal{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato)
1211 la funzione ritorna questo errore.
1213 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO}, \errval{EISDIR},
1214 \errval{ENOSPC} nel loro significato generico.}
1218 \itindbeg{append~mode}
1220 Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \param{count} byte
1221 a partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
1222 posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
1223 modalità \textit{append} con \const{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti
1224 alla fine del file. Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano
1225 immediatamente disponibili ad una \func{read} chiamata dopo che la
1226 \func{write} che li ha scritti è ritornata; ma dati i meccanismi di caching
1227 non è detto che tutti i filesystem supportino questa capacità.
1229 \itindend{append~mode}
1231 Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro.
1232 Per i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello
1233 indicato da \param{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo
1234 stesso comportamento di \func{read}.
1236 Anche per \func{write} lo standard Unix98 definisce un'analoga \funcd{pwrite}
1237 per scrivere alla posizione indicata senza modificare la posizione corrente
1238 nel file, il suo prototipo è:
1242 \fdecl{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1243 \fdesc{Scrive a partire da una posizione sul file.}
1246 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1247 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1248 \func{write} e \func{lseek}.}
1251 \noindent e per essa valgono le stesse considerazioni fatte per \func{pread}.
1254 \section{Caratteristiche avanzate}
1255 \label{sec:file_adv_func}
1257 In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
1258 della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
1259 comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
1260 permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
1261 dell'argomento sarà comunque affrontato in cap.~\ref{cha:file_advanced}).
1264 \subsection{La gestione dell'accesso concorrente ai files}
1265 \label{sec:file_shared_access}
1267 In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
1268 dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
1269 fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
1270 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
1271 confronti dell'accesso concorrente allo stesso file da parte di processi
1274 \begin{figure}[!htb]
1276 \includegraphics[width=12cm]{img/filemultacc}
1277 \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
1279 \label{fig:file_mult_acc}
1282 Il primo caso è quello in cui due processi diversi aprono lo stesso file su
1283 disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
1284 situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
1285 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
1286 diverso file descriptor nella sua \kstruct{file\_struct}. Entrambe le voci
1287 nella \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso \textit{inode}
1290 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
1291 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
1292 vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
1293 conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
1294 stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
1296 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente, dopo ciascuna
1297 \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo
1298 scrivente. Se la scrittura eccede la dimensione corrente del file questo
1299 verrà esteso automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size}
1300 della struttura \kstruct{inode}.
1301 \item se un file è in modalità \const{O\_APPEND} tutte le volte che viene
1302 effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima impostata alla
1303 dimensione corrente del file letta dalla struttura \kstruct{inode}. Dopo la
1304 scrittura il file viene automaticamente esteso.
1305 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo
1306 \var{f\_pos} nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, non
1307 c'è nessuna operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla
1308 fine del file la posizione viene impostata leggendo la dimensione corrente
1309 dalla struttura \kstruct{inode}.
1312 \begin{figure}[!htb]
1314 \includegraphics[width=12cm]{img/fileshar}
1315 \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
1316 \label{fig:file_acc_child}
1319 Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
1320 puntino alla stessa voce nella \textit{file table}. Questo è ad esempio il
1321 caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo figlio all'esecuzione
1322 di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_fork}). La
1323 situazione è illustrata in fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo
1324 figlio riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche
1325 una copia di \kstruct{file\_struct} e della relativa tabella dei file aperti.
1327 Questo significa che il figlio avrà gli stessi file aperti del padre in
1328 quanto la sua \kstruct{file\_struct}, pur essendo allocata in maniera
1329 indipendente, contiene gli stessi valori di quella del padre e quindi i suoi
1330 file descriptor faranno riferimento alla stessa voce nella \textit{file
1331 table}, condividendo così la posizione corrente sul file. Questo ha le
1332 conseguenze descritte a suo tempo in sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di
1333 scrittura o lettura da parte di uno dei due processi, la posizione corrente
1334 nel file varierà per entrambi, in quanto verrà modificato il campo
1335 \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, che è la stessa per
1336 entrambi. Questo consente una sorta di ``\textsl{sincronizzazione}''
1337 automatica della posizione sul file fra padre e figlio che occorre tenere
1340 Si noti inoltre che in questo caso anche i flag di stato del file, essendo
1341 mantenuti nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, vengono
1342 condivisi, per cui una modifica degli stessi con \func{fcntl} (vedi
1343 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) si applicherebbe a tutti processi che
1344 condividono la voce nella \textit{file table}. Ai file però sono associati
1345 anche altri flag, dei quali l'unico usato al momento è \constd{FD\_CLOEXEC},
1346 detti \itindex{file~descriptor~flags} \textit{file descriptor flags}; questi
1347 invece sono mantenuti in \kstruct{file\_struct}, e perciò sono locali per
1348 ciascun processo e non vengono modificati dalle azioni degli altri anche in
1349 caso di condivisione della stessa voce della \textit{file table}.
1351 Si tenga presente dunque che in un sistema unix-like è sempre possibile per
1352 più processi accedere in contemporanea allo stesso file e che non esistono, a
1353 differenza di altri sistemi operativi, dei meccanismi di blocco o di
1354 restrizione dell'accesso impliciti se più processi vogliono accedere allo
1355 stesso file. Questo significa che le operazioni di lettura e scrittura vengono
1356 sempre fatte da ogni processo in maniera autonoma, utilizzando una posizione
1357 corrente nel file che normalmente (a meno di non trovarsi nella situazione di
1358 fig.~\ref{fig:file_acc_child}) è locale a ciascuno di essi.
1360 Dal punto di vista della lettura dei dati questo comporta la possibilità di
1361 poter leggere dati non coerenti in caso di scrittura contemporanea da parte di
1362 un altro processo. Dal punto di vista della scrittura invece si potranno avere
1363 sovrapposizioni imprevedibili quando due processi scrivono nella stessa
1364 sezione di file, dato che ciascuno lo farà in maniera indipendente. Il
1365 sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità di eseguire alcune
1366 operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza utilizzare dei
1367 meccanismi di sincronizzazione espliciti come il \textit{file locking}, che
1368 esamineremo in sez.~\ref{sec:file_locking}.
1370 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
1371 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
1372 log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
1373 fine del file e poi scrivere può condurre ad una \textit{race condition};
1374 infatti può succedere che un secondo processo scriva alla fine del file fra la
1375 \func{lseek} e la \func{write}. In questo caso, come abbiamo appena visto, il
1376 file sarà esteso, ma il primo processo, avrà una posizione corrente che aveva
1377 impostato con la \func{lseek} che non corrisponde più alla fine del file, e la
1378 sua successiva \func{write} sovrascriverà i dati del secondo processo.
1380 Il problema deriva dal fatto che usare due \textit{system call} in successione
1381 non è mai un'operazione atomica dato che il kernel può interrompere
1382 l'esecuzione del processo fra le due. Nel caso specifico il problema è stato
1383 risolto introducendo la modalità di scrittura in \textit{append}, attivabile
1384 con il flag \const{O\_APPEND}. In questo caso infatti, come abbiamo illustrato
1385 in sez.~\ref{sec:file_open_close}, è il kernel che aggiorna automaticamente la
1386 posizione alla fine del file prima di effettuare la scrittura, e poi estende
1387 il file. Tutto questo avviene all'interno di una singola \textit{system
1388 call}, la \func{write}, che non essendo interrompibile da un altro processo
1389 realizza un'operazione atomica.
1392 \subsection{La duplicazione dei file descriptor}
1393 \label{sec:file_dup}
1395 Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} come un processo figlio
1396 condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
1397 comportamento analogo all'interno di uno stesso processo \textit{duplicando}
1398 un file descriptor. Per far questo si usa la funzione di sistema \funcd{dup},
1403 \fdecl{int dup(int oldfd)}
1404 \fdesc{Crea un file descriptor duplicato.}
1407 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1408 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1410 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
1411 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1417 La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
1418 file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
1419 interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
1420 può fare riferimento a fig.~\ref{fig:file_dup}. L'effetto della funzione è
1421 semplicemente quello di copiare il valore di un certo file descriptor in
1422 un altro all'interno della struttura \kstruct{file\_struct}, cosicché anche
1423 questo faccia riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}. Per
1424 questo motivo si dice che il nuovo file descriptor è ``\textsl{duplicato}'',
1425 da cui il nome della funzione.
1427 \begin{figure}[!htb]
1428 \centering \includegraphics[width=12cm]{img/filedup}
1429 \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
1430 \label{fig:file_dup}
1433 Si noti che per quanto illustrato in fig.~\ref{fig:file_dup} i file descriptor
1434 duplicati condivideranno eventuali lock (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}), i
1435 flag di stato, e la posizione corrente sul file. Se ad esempio si esegue una
1436 \func{lseek} per modificare la posizione su uno dei due file descriptor, essa
1437 risulterà modificata anche sull'altro, dato che quello che viene modificato è
1438 lo stesso campo nella voce della \textit{file table} a cui entrambi fanno
1441 L'unica differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà un
1442 suo \textit{file descriptor flag} indipendente. A questo proposito deve essere
1443 tenuto presente che nel caso in cui si usi \func{dup} per duplicare un file
1444 descriptor, se questo ha il flag di \textit{close-on-exec} attivo (vedi
1445 sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), questo verrà
1446 cancellato nel file descriptor restituito come copia.
1448 L'uso principale di questa funzione è nella shell per la redirezione dei file
1449 standard di tab.~\ref{tab:file_std_files} fra l'esecuzione di una \func{fork}
1450 e la successiva \func{exec}. Diventa così possibile associare un file (o una
1451 \textit{pipe}) allo \textit{standard input} o allo \textit{standard output}
1452 (vedremo un esempio in sez.~\ref{sec:ipc_pipe_use}, quando tratteremo le
1455 Ci si può chiedere perché non sia in questo caso sufficiente chiudere il file
1456 standard che si vuole redirigere e poi aprire direttamente con \func{open} il
1457 file vi si vuole far corrispondere, invece di duplicare un file descriptor che
1458 si è già aperto. La risposta sta nel fatto che il file che si vuole redirigere
1459 non è detto sia un file regolare, ma potrebbe essere, come accennato, anche
1460 una \textit{fifo} o un socket, oppure potrebbe essere un file associato ad un file
1461 descriptor che si è ereditato già aperto (ad esempio attraverso un'altra
1462 \func{exec}) da un processo antenato del padre, del quale non si conosce il
1463 nome. Operando direttamente con i file descriptor \func{dup} consente di
1464 ignorare le origini del file descriptor che si duplica e funziona in maniera
1465 generica indipendentemente dall'oggetto a cui questo fa riferimento.
1467 Per ottenere la redirezione occorre pertanto disporre del file descriptor
1468 associato al file che si vuole usare e chiudere il file descriptor che si
1469 vuole sostituire, cosicché esso possa esser restituito alla successiva
1470 chiamata di \func{dup} come primo file descriptor disponibile. Dato che
1471 questa è l'operazione più comune, è prevista un'altra funzione di sistema,
1472 \funcd{dup2}, che permette di specificare esplicitamente qual è il numero di
1473 file descriptor che si vuole ottenere come duplicato; il suo prototipo è:
1477 \fdecl{int dup2(int oldfd, int newfd)}
1478 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1481 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1482 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1484 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
1485 un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
1486 \item[\errcode{EBUSY}] si è rilevata la possibilità di una \textit{race
1488 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1489 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1495 La funzione duplica il file descriptor \param{oldfd} su un altro file
1496 descriptor di valore \param{newfd}. Qualora il file descriptor \param{newfd}
1497 sia già aperto, come avviene ad esempio nel caso della duplicazione di uno dei
1498 file standard di tab.~\ref{tab:file_std_files}, esso sarà prima chiuso e poi
1499 duplicato. Se \param{newfd} è uguale a \param{oldfd} la funzione non fa nulla
1500 e si limita a restituire \param{newfd}.
1502 L'uso di \func{dup2} ha vari vantaggi rispetto alla combinazione di
1503 \func{close} e \func{dup}; anzitutto se \param{oldfd} è uguale \param{newfd}
1504 questo verrebbe chiuso e \func{dup} fallirebbe, ma soprattutto l'operazione è
1505 atomica e consente di evitare una \textit{race condition} in cui dopo la
1506 chiusura del file si potrebbe avere la ricezione di un segnale il cui gestore
1507 (vedi sez.~\ref{sec:sig_signal_handler}) potrebbe a sua volta aprire un file,
1508 per cui alla fine \func{dup} restituirebbe un file descriptor diverso da
1511 Con Linux inoltre la funzione prevede la possibilità di restituire l'errore
1512 \errcode{EBUSY}, che non è previsto dallo standard, quando viene rilevata la
1513 possibilità di una \textit{race condition} interna in cui si cerca di
1514 duplicare un file descriptor che è stato allocato ma per il quale non sono
1515 state completate le operazioni di apertura.\footnote{la condizione è
1516 abbastanza peculiare e non attinente al tipo di utilizzo indicato, quanto
1517 piuttosto ad un eventuale tentativo di duplicare file descriptor non ancora
1518 aperti, la condizione di errore non è prevista dallo standard, ma in
1519 condizioni simili FreeBSD risponde con un errore di \errval{EBADF}, mentre
1520 OpenBSD elimina la possibilità di una \textit{race condition} al costo di
1521 una perdita di prestazioni.} In tal caso occorre ritentare l'operazione.
1523 La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
1524 funzione di controllo dei file \func{fcntl} (che esamineremo in
1525 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) con il parametro \const{F\_DUPFD}.
1526 L'operazione ha la sintassi \code{fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
1527 come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}. La sola
1528 differenza fra le due funzioni (a parte la sintassi ed i diversi codici di
1529 errore) è che \func{dup2} chiude il file descriptor \param{newfd} se questo è
1530 già aperto, garantendo che la duplicazione sia effettuata esattamente su di
1531 esso, invece \func{fcntl} restituisce il primo file descriptor libero di
1532 valore uguale o maggiore di \param{newfd}, per cui se \param{newfd} è aperto
1533 la duplicazione avverrà su un altro file descriptor.
1535 Su Linux inoltre è presente una terza funzione di sistema non
1536 standard,\footnote{la funzione è stata introdotta con il kernel 2.6.27 e resa
1537 disponibile con la \acr{glibc} 2.9.} \funcd{dup3}, che consente di duplicare
1538 un file descriptor reimpostandone i flag, per usarla occorre definire la macro
1539 \macro{\_GNU\_SOURCE} ed il suo prototipo è:
1543 \fdecl{int dup3(int oldfd, int newfd, int flags)}
1544 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1547 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1548 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di
1549 \func{dup2} più \errcode{EINVAL} qualora \param{flags} contenga un valore
1550 non valido o \param{newfd} sia uguale a \param{oldfd}.
1554 La funzione è identica a \func{dup2} ma prevede la possibilità di mantenere il
1555 flag di \textit{close-on-exec} sul nuovo file descriptor specificando
1556 \const{O\_CLOEXEC} in \param{flags} (che è l'unico flag usabile in questo
1557 caso). Inoltre rileva esplicitamente la possibile coincidenza
1558 fra \param{newfd} e \param{oldfd}, fallendo con un errore di \errval{EINVAL}.
1561 \subsection{Le funzioni di sincronizzazione dei dati}
1562 \label{sec:file_sync}
1564 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close} tutte le operazioni di
1565 scrittura sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle
1566 in maniera asincrona, ad esempio accorpando gli accessi alla stessa zona del
1567 disco, in un secondo tempo rispetto al momento della esecuzione della
1570 Per questo motivo quando è necessaria una sincronizzazione dei dati il sistema
1571 mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo scarico dei
1572 dati dai buffer del kernel. La prima di queste funzioni di sistema è
1573 \funcd{sync}, il cui prototipo è:\footnote{questo è il prototipo usato a
1574 partire dalla \acr{glibc} 2.2.2 seguendo gli standard, in precedenza la
1575 funzione era definita come \code{int sync(void)} e ritornava sempre $0$.}
1579 \fdecl{void sync(void)}
1580 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.}
1583 {La funzione non ritorna nulla e non prevede condizioni di errore.}
1586 I vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire le
1587 operazioni, ritornando immediatamente, con Linux fin dal kernel 1.3.20 invece
1588 la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione. Si
1589 tenga presente comunque che questo non dà la garanzia assoluta che i dati
1590 siano integri dopo la chiamata, l'hardware dei dischi è in genere dotato di un
1591 suo meccanismo interno di bufferizzazione che può ritardare ulteriormente la
1592 scrittura effettiva.
1594 La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
1595 esplicitamente lo scarico dei dati su disco, un tempo era invocata da un
1596 apposito demone di sistema (in genere chiamato \cmd{update}) che eseguiva lo
1597 scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi. Con le nuove versioni del
1598 kernel queste operazioni vengono gestite direttamente dal sistema della
1599 memoria virtuale, attraverso opportuni \textit{task} interni al kernel il cui
1600 comportamento può essere controllato attraverso il file
1601 \sysctlfiled{vm/bdflush}.\footnote{per il significato dei valori che si possono
1602 scrivere in questo file si consulti la documentazione allegata ai sorgenti
1603 del kernel nel file \file{Documentation/sysctl/vm.txt}, trattandosi di
1604 argomenti di natura sistemistica non li prenderemo in esame.} Si tenga
1605 presente che la funzione di sistema \funcm{bdflush}, che un tempo veniva usata
1606 per queste impostazioni, è deprecata e causa semplicemente la stampa di un
1607 messaggio nei log del kernel, pertanto non la prenderemo in esame.
1609 Quando si vogliano scaricare i dati di un singolo file, ad esempio essere
1610 sicuri che i dati di un database siano stati registrati su disco, si possono
1611 usare le due funzioni di sistema \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui
1616 \fdecl{int fsync(int fd)}
1617 \fdesc{Sincronizza dati e metadati di un file.}
1618 \fdecl{int fdatasync(int fd)}
1619 \fdesc{Sincronizza i dati di un file.}
1622 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1623 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1625 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
1628 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EIO} e \errval{EROFS} nel loro
1629 significato generico.}
1632 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
1633 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni. La
1634 prima, \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file,
1635 che riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che
1636 gli altri dati contenuti nell'\textit{inode} che si leggono con \func{fstat},
1637 come i tempi del file. Se lo scopo dell'operazione, come avviene spesso per i
1638 database, è assicurarsi che i dati raggiungano il disco e siano rileggibili
1639 immediatamente in maniera corretta, è sufficiente l'uso di \func{fdatasync}
1640 che non comporta anche l'esecuzione di operazioni non necessarie all'integrità
1641 dei dati, come l'aggiornamento dei tempi di ultima modifica ed ultimo accesso.
1643 Si tenga presente che l'uso di queste funzioni non comporta la
1644 sincronizzazione della directory che contiene il file e la scrittura della
1645 relativa voce su disco, che se necessaria deve essere effettuata
1646 esplicitamente con \func{fsync} sul file descriptor della
1647 directory.\footnote{in realtà per il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta
1648 con l'opzione \cmd{sync}, il kernel provvede anche alla sincronizzazione
1649 automatica delle voci delle directory.}
1651 L'uso di \func{sync} presenta in certi casi, quando ci sono più filesystem
1652 montati, problemi di prestazioni dovute al fatto che la funzione provoca la
1653 sincronizzazione dei dati su tutti quanti i filesystem, anche quando
1654 interesserebbe che questo avvenga soltanto su quello dei file su cui si sta
1655 lavorando, se i dati in attesa sono molti questo può causare seri problemi di
1658 Per questo motivo è stata introdotta una nuova funzione di sistema,
1659 \funcd{syncfs},\footnote{la funzione è stata introdotta a partire dal kernel
1660 2.6.39 ed è accessibile solo se è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, è
1661 specifica di Linux e non prevista da nessuno standard.} che effettua lo
1662 scarico dei dati soltanto per il filesystem su cui si sta operando, il suo
1667 \fdecl{int syncfs(int fd)}
1668 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file del singolo filesystem col
1672 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1673 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1675 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
1680 La funzione richiede che si specifichi nell'argomento \param{fd} un file
1681 descriptor su cui si sta operando, e lo scarico dei dati sarà limitato al
1682 filesystem su cui il file ad esso corrispondente si trova.
1685 \subsection{Le \textit{at-functions}: \func{openat} e affini}
1686 \label{sec:file_openat}
1688 \itindbeg{at-functions}
1690 Un problema generale che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così
1691 come per le altre funzioni che prendono come argomenti dei \textit{pathname}
1692 relativi, è la possibilità, quando un \textit{pathname} relativo non fa
1693 riferimento ad un file posto direttamente nella directory di lavoro corrente,
1694 che alcuni dei componenti del \textit{pathname} vengano modificati in
1695 parallelo alla chiamata a \func{open}, cosa che lascia aperta la possibilità
1696 di una \textit{race condition} in cui c'è spazio per un \textit{symlink
1697 attack} (si ricordi quanto visto per \func{access} in
1698 sez.~\ref{sec:file_perm_management}).
1700 Inoltre come già accennato, la directory di lavoro corrente è una proprietà
1701 del singolo processo; questo significa che quando si lavora con i
1702 \textit{thread} essa sarà la stessa per tutti, ma esistono molti casi in cui
1703 sarebbe invece utile che ogni singolo \textit{thread} avesse la sua directory
1706 Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
1707 Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
1708 \func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
1709 funzioni, dette anche ``\textit{at-functions}'' in quanto contraddistinte dal
1710 suffisso \texttt{at}, che permettono l'apertura di un file (o le rispettive
1711 altre operazioni) usando un \textit{pathname} relativo ad una directory
1712 specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su proposta dello sviluppatore
1713 principale della \acr{glibc} Urlich Drepper e le corrispondenti
1714 \textit{system call} sono state inserite nel kernel a partire dalla versione
1715 2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione che, sia pure con
1716 prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso del filesystem
1717 \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il riferimento a
1718 \textit{pathname} del tipo di \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.}
1719 Benché queste funzioni non siano presenti negli standard tradizionali esse
1720 sono state adottate da altri sistemi unix-like come Solaris, i vari BSD, fino
1721 ad essere incluse in una recente revisione (la POSIX.1-2008) dello standard
1722 POSIX.1. Con la \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
1723 definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE}.
1725 L'uso di queste funzioni prevede una apertura iniziale della directory che
1726 sarà la base della risoluzione dei \textit{pathname} relativi che verranno
1727 usati in seguito, dopo di che si dovrà passare il relativo file descriptor
1728 alle varie funzioni che useranno quella directory come punto di partenza per
1729 la risoluzione. In questo modo, anche quando si lavora con i \textit{thread},
1730 si può mantenere una directory di lavoro diversa per ciascuno di essi.
1732 Questo metodo, oltre a risolvere i problemi di \textit{race condition},
1733 consente anche di ottenere aumenti di prestazioni significativi quando si
1734 devono eseguire molte operazioni su sezioni dell'albero dei file che prevedono
1735 delle gerarchie di sottodirectory molto profonde. Infatti in questo caso basta
1736 eseguire la risoluzione del \textit{pathname} della directory di partenza una
1737 sola volta (nell'apertura iniziale) e non tutte le volte che si deve accedere
1738 a ciascun file che essa contiene.
1740 La sintassi generale di queste nuove funzioni è che esse prevedono come primo
1741 argomento il file descriptor della directory da usare come base per la
1742 risoluzione dei nomi, mentre gli argomenti successivi restano identici a
1743 quelli della corrispondente funzione ordinaria. Se ad esempio prendiamo in
1744 esame la nuova funzione di sistema \funcd{openat}, avremo il prototipo:
1748 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1749 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
1750 \fdesc{Apre un file a partire da una directory di lavoro.}
1753 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1754 \func{open}, ed in più:
1756 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1757 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1758 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1763 Il comportamento delle nuove funzioni è del tutto analogo a quello delle
1764 corrispettive classiche, con la sola eccezione del fatto che se fra i loro
1765 argomenti si utilizza un \textit{pathname} relativo questo sarà risolto
1766 rispetto alla directory indicata da \param{dirfd}. Qualora invece si usi un
1767 \textit{pathname} assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine
1768 se per \param{dirfd} si usa il valore speciale \constd{AT\_FDCWD}, la
1769 risoluzione sarà effettuata rispetto alla directory di lavoro corrente del
1770 processo. Si tenga presente però che questa, come le altre costanti
1771 \texttt{AT\_*}, è definita in \headfile{fcntl.h}, pertanto se la si vuole
1772 usare occorrerà includere comunque questo file, anche per le funzioni che non
1773 sono definite in esso.
1775 Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
1776 errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
1777 errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
1778 particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
1779 descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa
1780 riferimento ad una directory, tranne il caso in cui si sia specificato un
1781 \textit{pathname} assoluto, nel qual caso, come detto, il valore
1782 di \param{dirfd} sarà completamente ignorato.
1787 \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
1789 \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
1792 \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access} \\
1793 \funcm{fchmodat} &$\bullet$&\func{chmod} \\
1794 \func{fchownat} &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
1795 \funcm{fstatat} &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat} \\
1796 \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
1797 \func{linkat} &$\bullet$\footnotemark&\func{link} \\
1798 \funcm{mkdirat} & -- &\func{mkdir} \\
1799 \funcm{mknodat} & -- &\func{mknod} \\
1800 \func{openat} & -- &\func{open} \\
1801 \funcm{readlinkat}& -- &\func{readlink}\\
1802 \funcm{renameat} & -- &\func{rename} \\
1803 \funcm{symlinkat}& -- &\func{symlink} \\
1804 \func{unlinkat} &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir} \\
1805 \funcm{mkfifoat} & -- &\func{mkfifo} \\
1808 \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
1809 corrispettive funzioni classiche.}
1810 \label{tab:file_atfunc_corr}
1813 \footnotetext{in questo caso l'argomento \param{flags} è disponibile ed
1814 utilizzabile solo a partire dal kernel 2.6.18.}
1816 In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
1817 con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
1818 classica. La gran parte di queste seguono la convenzione appena vista per
1819 \func{openat}, in cui agli argomenti della corrispondente funzione classica
1820 viene anteposto l'argomento \param{dirfd}, ed hanno per il resto un
1821 comportamento identico e non staremo pertanto a trattarle una per una. Per una
1822 parte di queste, indicate dal contenuto della omonima colonna di
1823 tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è prevista
1824 anche l'aggiunta di un ulteriore argomento finale, \param{flags}.
1829 % TODO trattare fstatat e con essa
1830 % TODO trattare anche statx, aggiunta con il kernel 4.11 (vedi
1831 % https://lwn.net/Articles/707602/ e
1832 % https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=a528d35e8bfcc521d7cb70aaf03e1bd296c8493f)
1834 % TODO manca prototipo di linkat, verificare se metterlo o metter menzione
1835 % altre modifiche al riguardo nel 3.11 (AT_EMPTY_PATH?) vedi
1836 % http://lwn.net/Articles/562488/
1838 % TODO: Trattare esempio di inzializzazione di file e successivo collegamento
1839 % con l'uso di O_TMPFILE e linkat, vedi man open
1842 % TODO manca prototipo di utimensat, verificare se metterlo o metter menzione
1843 % TODO manca prototipo di renameat2, introdotta nel 3.15, vedi
1844 % http://lwn.net/Articles/569134/
1845 % TODO manca prototipo di execveat, introdotta nel 3.19, vedi
1846 % https://lwn.net/Articles/626150/ cerca anche fexecve
1849 Per tutte le funzioni che lo prevedono, a parte \func{unlinkat} e
1850 \funcd{faccessat}, l'ulteriore argomento è stato introdotto solo per fornire
1851 un meccanismo con cui modificarne il comportamento nel caso si stia operando
1852 su un collegamento simbolico, così da poter scegliere se far agire la funzione
1853 direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Dato che in certi
1854 casi esso può fornire ulteriori indicazioni per modificare il comportamento
1855 delle funzioni, \param{flags} deve comunque essere passato come maschera
1856 binaria, ed impostato usando i valori delle appropriate costanti
1857 \texttt{AT\_*}, definite in \headfile{fcntl.h}.
1859 Come esempio di questo secondo tipo di funzioni possiamo considerare
1860 \funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia \func{chown}
1861 che \func{lchown}; il suo prototipo è:
1866 \fdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
1868 \fdesc{Modifica il proprietario di un file.}
1871 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1872 \func{chown}, ed in più:
1874 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1875 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1876 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1877 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1882 In questo caso il valore di \param{flags} stabilisce il comportamento della
1883 funzione quando la si applica ad un collegamento simbolico, e l'unico valore
1884 utilizzabile è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, che se impostato indica alla
1885 funzione di non eseguire la dereferenziazione di un eventuale collegamento
1886 simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come \func{lchown} invece che
1889 Come accennato fra tutte quelle marcate in tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}
1890 solo due funzioni possono usare l'argomento \param{flags} per indicare altro
1891 rispetto alla possibilità di seguire o meno un collegamento simbolico, la
1892 prima di queste è \funcd{faccessat}, ed il suo prototipo è:
1896 \fdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
1897 \fdesc{Controlla i permessi di accesso.}
1900 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1901 \func{access}, ed in più:
1903 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1904 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1905 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1906 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1911 La funzione esegue il controllo di accesso ad un file, ma
1912 l'argomento \param{flags} consente di modificarne il comportamento rispetto a
1913 quello ordinario di \func{access}. In questo caso esso può essere specificato
1914 come maschera binaria di due valori: il solito \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW},
1915 con il significato già spiegato, e \const{AT\_EACCES} per indicare alla
1916 funzione di eseguire il controllo dei permessi usando l'\ids{UID} effettivo
1917 invece di quello reale (il comportamento di default, che riprende quello di
1921 La seconda eccezione è \funcd{unlinkat}, in questo caso
1922 l'argomento \param{flags} viene utilizzato perché tramite esso si può indicare
1923 alla funzione di comportarsi sia come analogo di \func{unlink} che di
1924 \func{rmdir}; il suo prototipo è:
1928 \fdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1929 \fdesc{Rimuove una voce da una directory.}
1932 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1933 \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di \param{flags}, ed in
1936 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1937 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1938 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1939 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1944 Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
1945 avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
1946 in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
1947 \const{AT\_REMOVEDIR}, essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal
1948 caso \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora
1949 risulti vuota. Non essendo in questo caso prevista la possibilità di usare
1950 altri valori (la funzione non segue comunque i collegamenti simbolici) anche
1951 se \param{flags} è una maschera binaria, essendo \const{AT\_REMOVEDIR} l'unico
1952 flag disponibile per questa funzione, lo si può assegnare direttamente.
1954 Infine una terza funzione, \funcm{linkat}, utilizza in maniera diversa dalle
1955 altre l'argomento \param{flags}, anche se in questo caso l'utilizzo continua
1956 ad essere attinente al comportamento con i collegamenti simbolici. Si ricordi
1957 che su Linux il comportamento di \func{link} è quello di non seguire mai i
1958 collegamenti simbolici, pertanto l'uso ordinario dell'argomento parrebbe in
1959 questo caso essere inutile. A partire dal kernel 2.6.18 invece però è stato
1960 aggiunta per questa funzione la possibilità di usare il valore
1961 \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}, che richiede di dereferenziare i collegamenti
1964 Dato che questo è il comportamento adottato per un valore nullo
1965 di \param{flags} da tutte le altre funzioni, \func{linkat} è l'unica per cui
1966 può essere usato esplicitamente questo valore e per la quale non ha senso
1967 usare \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}. Per avere un quadro d'insieme si è
1968 riassunto in tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values} l'elenco delle
1969 costanti utilizzabili per i valori di \param{flags}.
1974 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1976 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
1979 \constd{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}& Se impostato la funzione non esegue la
1980 dereferenziazione dei collegamenti
1982 \constd{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}& Se impostato la funzione esegue la
1983 dereferenziazione dei collegamenti simbolici
1984 (usato esplicitamente solo da
1986 \constd{AT\_EACCES} & Usato solo da \func{faccessat}, richiede che
1987 il controllo dei permessi sia fatto usando
1988 l'\ids{UID} effettivo invece di quello
1990 \constd{AT\_REMOVEDIR} & Usato solo da \func{unlinkat}, richiede che
1991 la funzione si comporti come \func{rmdir}
1992 invece che come \func{unlink}.\\
1995 \caption{Le costanti utilizzate per i bit dell'argomento
1996 aggiuntivo \param{flags} delle \textit{at-functions}.}
1997 \label{tab:at-functions_constant_values}
2001 \texttt{ATTENZIONE PARTE DA RIVEDERE}
2004 Un'ultima differenza fra le \textit{at-functions} e le funzioni tradizionali
2005 di cui sono estensione è, come accennato in sez.~\ref{sec:file_temp_file},
2006 quella relativa a \func{utimensat} che non è propriamente una corrispondente
2007 esatta di \func{utimes} e \func{lutimes}, dato che questa funzione ha una
2008 maggiore precisione nella indicazione dei tempi dei file, per i quali come per
2009 \func{futimes}, si devono usare strutture \struct{timespec} che consentono una
2010 precisione fino al nanosecondo; la funzione è stata introdotta con il kernel
2011 2.6.22,\footnote{in precedenza, a partire dal kernel 2.6.16, era stata
2012 introdotta una \textit{system call} \funcm{futimesat} seguendo una bozza
2013 della revisione dello standard poi modificata; questa funzione, sostituita
2014 da \func{utimensat}, è stata dichiarata obsoleta, non è supportata da
2015 nessuno standard e non deve essere più utilizzata: pertanto non ne
2016 parleremo.} ed il suo prototipo è:
2020 \fdecl{int utimensat(int dirfd, const char *pathname, const struct
2021 timespec times[2], int flags)}
2022 \fdesc{Cambia i tempi di un file.}
2025 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2026 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2028 \item[\errcode{EACCES}] si è richiesta l'impostazione del tempo corrente ma
2029 non si ha il permesso di scrittura sul file, o non si è proprietari del
2030 file o non si hanno i privilegi di amministratore; oppure il file è
2031 immutabile (vedi sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
2032 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è \const{AT\_FDCWD} o un file
2034 \item[\errcode{EFAULT}] \param{times} non è un puntatore valido oppure
2035 \param{dirfd} è \const{AT\_FDCWD} ma \param{pathname} è \var{NULL} o non è
2036 un puntatore valido.
2037 \item[\errcode{EINVAL}] si sono usati dei valori non corretti per i tempi di
2038 \param{times}, oppure è si usato un valore non valido per \param{flags},
2039 oppure \param{pathname} è \var{NULL}, \param{dirfd} non è
2040 \const{AT\_FDCWD} e \param{flags} contiene \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}.
2041 \item[\errcode{EPERM}] si è richiesto un cambiamento nei tempi non al tempo
2042 corrente, ma non si è proprietari del file o non si hanno i privilegi di
2043 amministratore; oppure il file è immutabile o \textit{append-only} (vedi
2044 sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
2045 \item[\errcode{ESRCH}] non c'è il permesso di attraversamento per una delle
2046 componenti di \param{pathname}.
2048 ed inoltre per entrambe \errval{EROFS} e per \func{utimensat}
2049 \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOTDIR} nel
2050 loro significato generico.}
2053 La funzione imposta i tempi dei file utilizzando i valori passati nel vettore
2054 di strutture \struct{timespec} esattamente come \func{futimes} (si veda quanto
2055 illustrato in sez.~\ref{sec:file_file_times}).
2057 La funzione supporta invece, rispetto ad \func{utimes} che abbiamo visto in
2058 sez.~\ref{sec:file_file_times}, una sintassi più complessa che consente una
2059 indicazione sicura del file su cui operare specificando la directory su cui si
2060 trova tramite il file descriptor \param{dirfd} ed il suo nome come
2061 \textit{pathname relativo} in \param{pathname}.\footnote{su Linux solo
2062 \func{utimensat} è una \textit{system call} e \func{futimens} è una funzione
2063 di libreria, infatti se \param{pathname} è \var{NULL} \param{dirfd} viene
2064 considerato un file descriptor ordinario e il cambiamento del tempo
2065 applicato al file sottostante, qualunque esso sia, per cui
2066 \code{futimens(fd, times}) è del tutto equivalente a \code{utimensat(fd,
2067 NULL, times, 0)} ma nella \acr{glibc} questo comportamento è disabilitato
2068 seguendo lo standard POSIX, e la funzione ritorna un errore di
2069 \errval{EINVAL} se invocata in questo modo.}
2071 Torneremo su questa sintassi e sulla sua motivazione in
2072 sez.~\ref{sec:file_openat}, quando tratteremo tutte le altre funzioni (le
2073 cosiddette \textit{at-functions}) che la utilizzano; essa prevede comunque
2074 anche la presenza dell'argomento \param{flags} con cui attivare flag di
2075 controllo che modificano il comportamento della funzione, nel caso specifico
2076 l'unico valore consentito è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} che indica alla
2077 funzione di non dereferenziare i collegamenti simbolici, cosa che le permette
2078 di riprodurre le funzionalità di \func{lutimes}.
2081 \texttt{ATTENZIONE PARTE DA RIVEDERE}
2084 \itindend{at-functions}
2086 % TODO: manca prototipo e motivazione di fexecve, da trattare qui in quanto
2087 % inserita nello stesso standard e da usare con openat, vedi
2088 % http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699939699/toc.pdf
2090 % TODO: manca prototipo e motivazione di execveat, vedi
2091 % http://man7.org/linux/man-pages/man2/execveat.2.html
2093 \subsection{Le operazioni di controllo}
2094 \label{sec:file_fcntl_ioctl}
2096 Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}
2097 esistono tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su
2098 un file descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati,
2099 ma la gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
2100 funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.
2102 Per le operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
2103 caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione di sistema
2104 \funcd{fcntl},\footnote{ad esempio si gestiscono con questa funzione varie
2105 modalità di I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e
2106 il \textit{file locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}).} il cui
2112 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
2113 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
2114 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
2115 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct f\_owner\_ex * owner)}
2116 \fdesc{Esegue una operazione di controllo sul file.}
2119 {La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda dell'operazione richiesta
2120 in caso di successo mentre ritorna sempre $-1$ per un errore, nel qual caso
2121 \var{errno} assumerà valori diversi che dipendono dal tipo di operazione,
2122 l'unico valido in generale è:
2124 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
2129 Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
2130 \var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
2131 numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
2132 aggiuntivi, sono determinati dal valore dell'argomento \param{cmd} che in
2133 sostanza corrisponde all'esecuzione di un determinato \textsl{comando}. A
2134 seconda del comando specificato il terzo argomento può essere assente (ma se
2135 specificato verrà ignorato), può assumere un valore intero di tipo
2136 \ctyp{long}, o essere un puntatore ad una struttura \struct{flock}.
2138 In sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di
2139 \func{fcntl} per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i
2140 possibili valori per \var{cmd}, e del relativo significato, dei codici di
2141 errore restituiti e del tipo del terzo argomento (cui faremo riferimento con
2142 il nome indicato nel precedente prototipo), è riportata di seguito:
2143 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.8cm}}
2144 \item[\constd{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
2145 maggiore o uguale ad \param{arg}, e ne fa un duplicato
2146 di \param{fd}, ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$
2147 in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2148 \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito
2149 o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
2150 descrittori consentito.
2152 \itindbeg{close-on-exec}
2154 \item[\constd{F\_DUPFD\_CLOEXEC}] ha lo stesso effetto di \const{F\_DUPFD}, ma
2155 in più attiva il flag di \textit{close-on-exec} sul file descriptor
2156 duplicato, in modo da evitare una successiva chiamata con
2157 \const{F\_SETFD}. La funzionalità è stata introdotta con il kernel 2.6.24 ed
2158 è prevista nello standard POSIX.1-2008 (si deve perciò definire
2159 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} ad un valore adeguato secondo quanto visto in
2160 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}).
2162 \item[\constd{F\_GETFD}] restituisce il valore dei \textit{file descriptor
2163 flags} di \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il
2164 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2165 \errval{EBADF}. Al momento l'unico flag usato è quello di
2166 \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC}, che
2167 serve a richiedere che il file venga chiuso nella esecuzione di una
2168 \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Un valore nullo significa
2169 pertanto che il flag non è impostato.
2171 \item[\constd{F\_SETFD}] imposta il valore dei \textit{file descriptor flags}
2172 al valore specificato con \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2173 successo e $-1$ in caso di errore. Non sono previsti errori diversi da
2174 \errval{EBADF}. Dato che l'unico flag attualmente usato è quello di
2175 \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC},
2176 tutti gli altri bit di \param{arg}, anche se impostati, vengono
2177 ignorati.\footnote{questo almeno è quanto avviene fino al kernel 3.2, come
2178 si può evincere dal codice della funzione \texttt{do\_fcntl} nel file
2179 \texttt{fs/fcntl.c} dei sorgenti del kernel.}
2180 \itindend{close-on-exec}
2182 \item[\constd{F\_GETFL}] ritorna il valore dei \textit{file status flags} di
2183 \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento
2184 viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Il
2185 comando permette di rileggere il valore di quei bit
2186 dell'argomento \param{flags} di \func{open} che vengono memorizzati nella
2187 relativa voce della \textit{file table} all'apertura del file, vale a dire
2188 quelli riportati in tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} e
2189 tab.~\ref{tab:open_operation_flag}). Si ricordi che quando si usa la
2190 funzione per determinare le modalità di accesso con cui è stato aperto il
2191 file è necessario estrarre i bit corrispondenti nel \textit{file status
2192 flag} con la maschera \const{O\_ACCMODE} come già accennato in
2193 sez.~\ref{sec:file_open_close}.
2195 \item[\constd{F\_SETFL}] imposta il valore dei \textit{file status flags} al
2196 valore specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2197 successo o $-1$ in caso di errore. In generale possono essere impostati solo
2198 i flag riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, su Linux si possono
2199 modificare soltanto \const{O\_APPEND}, \const{O\_ASYNC}, \const{O\_DIRECT},
2200 \const{O\_NOATIME} e \const{O\_NONBLOCK}. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2201 \errcode{EPERM} se si cerca di rimuovere \const{O\_APPEND} da un file
2202 marcato come \textit{append-only} o se di cerca di impostare
2203 \const{O\_NOATIME} su un file di cui non si è proprietari (e non si hanno i
2204 permessi di amministratore) ed \errcode{EINVAL} se si cerca di impostare
2205 \const{O\_DIRECT} su un file che non supporta questo tipo di operazioni.
2207 \item[\constd{F\_GETLK}] richiede un controllo sul file lock specificato da
2208 \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato,
2209 ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come
2210 per i due successivi comandi oltre a \errval{EBADF} se \param{lock} non è un
2211 puntatore valido restituisce l'errore generico \errcode{EFAULT}. Questa
2212 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2214 \item[\constd{F\_SETLK}] richiede o rilascia un file lock a seconda di quanto
2215 specificato nella struttura puntata da \param{lock}, ritorna un valore nullo
2216 in caso di successo e $-1$ se il file lock è tenuto da qualcun altro, nel
2217 qual caso si ha un errore di \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}. Questa
2218 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2220 \item[\constd{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
2221 la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato, se
2222 l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
2223 imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}. Questa funzionalità è trattata in
2224 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2226 \item[\constd{F\_GETOWN}] restituisce in caso di successo l'identificatore del
2227 processo o del \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group})
2228 che è preposto alla ricezione del segnale \signal{SIGIO} (o l'eventuale
2229 segnale alternativo impostato con \const{F\_SETSIG}) per gli eventi
2230 asincroni associati al file descriptor \param{fd} e del segnale
2231 \signal{SIGURG} per la notifica dei dati urgenti di un socket (vedi
2232 sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}). Restituisce $-1$ in caso di errore ed il
2233 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2236 Per distinguerlo dal caso in cui il segnale viene inviato a un singolo
2237 processo, nel caso di un \textit{process group} viene restituito un valore
2238 negativo il cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del
2239 \textit{process group}. Con Linux questo comporta un problema perché se il
2240 valore restituito dalla \textit{system call} è compreso nell'intervallo fra
2241 $-1$ e $-4095$ in alcune architetture questo viene trattato dalla
2242 \acr{glibc} come un errore,\footnote{il problema deriva dalle limitazioni
2243 presenti in architetture come quella dei normali PC (i386) per via delle
2244 modalità in cui viene effettuata l'invocazione delle \textit{system call}
2245 che non consentono di restituire un adeguato codice di ritorno.} per cui
2246 in tal caso \func{fcntl} ritornerà comunque $-1$ mentre il valore restituito
2247 dalla \textit{system call} verrà assegnato ad \var{errno}, cambiato di
2250 Per questo motivo con il kernel 2.6.32 è stato introdotto il comando
2251 alternativo \const{F\_GETOWN\_EX}, che vedremo a breve, che consente di
2252 evitare il problema. A partire dalla versione 2.11 la \acr{glibc}, se
2253 disponibile, usa questa versione alternativa per mascherare il problema
2254 precedente e restituire un valore corretto in tutti i casi.\footnote{in cui
2255 cioè viene restituito un valore negativo corretto qualunque sia
2256 l'identificatore del \textit{process group}, che non potendo avere valore
2257 unitario (non esiste infatti un \textit{process group} per \cmd{init}) non
2258 può generare ambiguità con il codice di errore.} Questo però comporta che
2259 il comportamento del comando può risultare diverso a seconda delle versioni
2260 della \acr{glibc} e del kernel.
2262 \item[\constd{F\_SETOWN}] imposta, con il valore dell'argomento \param{arg},
2263 l'identificatore del processo o del \textit{process group} che riceverà i
2264 segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2265 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2266 caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2267 \errcode{ESRCH} se \param{arg} indica un processo o un \textit{process
2270 L'impostazione è soggetta alle stesse restrizioni presenti sulla funzione
2271 \func{kill} (vedi sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}), per cui un utente non
2272 privilegiato può inviare i segnali solo ad un processo che gli appartiene,
2273 in genere comunque si usa il processo corrente. Come per \const{F\_GETOWN},
2274 per indicare un \textit{process group} si deve usare per \param{arg} un
2275 valore negativo, il cui valore assoluto corrisponda all'identificatore del
2276 \textit{process group}.
2278 A partire dal kernel 2.6.12 se si sta operando con i \textit{thread} della
2279 implementazione nativa di Linux (quella della NTPL, vedi
2280 sez.~\ref{sec:linux_ntpl}) e se si è impostato un segnale specifico con
2281 \const{F\_SETSIG}, un valore positivo di \param{arg} viene interpretato come
2282 indicante un \textit{Thread ID} e non un \textit{Process ID}. Questo
2283 consente di inviare il segnale impostato con \const{F\_SETSIG} ad uno
2284 specifico \textit{thread}. In genere questo non comporta differenze
2285 significative per il processi ordinari, in cui non esistono altri
2286 \textit{thread}, dato che su Linux il \textit{thread} principale, che in tal
2287 caso è anche l'unico, mantiene un valore del \textit{Thread ID} uguale al
2288 \ids{PID} del processo. Il problema è però che questo comportamento non si
2289 applica a \signal{SIGURG}, per il quale \param{arg} viene sempre
2290 interpretato come l'identificatore di un processo o di un \textit{process
2293 \item[\constd{F\_GETOWN\_EX}] legge nella struttura puntata
2294 dall'argomento \param{owner} l'identificatore del processo, \textit{thread}
2295 o \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) che è
2296 preposto alla ricezione dei segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli
2297 eventi associati al file descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in
2298 caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} e da
2299 \errval{EFAULT} se \param{owner} non è un puntatore valido.
2301 Il comando, che è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.32, effettua lo
2302 stesso compito di \const{F\_GETOWN} di cui costituisce una evoluzione che
2303 consente di superare i limiti e le ambiguità relative ai valori restituiti
2304 come identificativo. A partire dalla versione 2.11 della \acr{glibc} esso
2305 viene usato dalla libreria per realizzare una versione di \func{fcntl} che
2306 non presenti i problemi illustrati in precedenza per la versione precedente
2307 di \const{F\_GETOWN}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo
2308 se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2310 \item[\constd{F\_SETOWN\_EX}] imposta con il valore della struttura
2311 \struct{f\_owner\_ex} puntata \param{owner}, l'identificatore del processo o
2312 del \textit{process group} che riceverà i segnali \signal{SIGIO} e
2313 \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2314 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2315 caso di errore, con gli stessi errori di \const{F\_SETOWN} più
2316 \errcode{EINVAL} se il campo \var{type} di \struct{f\_owner\_ex} non indica
2317 un tipo di identificatore valido.
2319 \begin{figure}[!htb]
2320 \footnotesize \centering
2321 \begin{varwidth}[c]{0.5\textwidth}
2322 \includestruct{listati/f_owner_ex.h}
2325 \caption{La struttura \structd{f\_owner\_ex}.}
2326 \label{fig:f_owner_ex}
2329 Come \const{F\_GETOWN\_EX} il comando richiede come terzo argomento il
2330 puntatore ad una struttura \struct{f\_owner\_ex} la cui definizione è
2331 riportata in fig.~\ref{fig:f_owner_ex}, in cui il primo campo indica il tipo
2332 di identificatore il cui valore è specificato nel secondo campo, che assume
2333 lo stesso significato di \param{arg} per \const{F\_SETOWN}. Per il campo
2334 \var{type} i soli valori validi sono \constd{F\_OWNER\_TID},
2335 \constd{F\_OWNER\_PID} e \constd{F\_OWNER\_PGRP}, che indicano
2336 rispettivamente che si intende specificare con \var{pid} un \textit{Tread
2337 ID}, un \textit{Process ID} o un \textit{Process Group ID}. A differenza
2338 di \const{F\_SETOWN} se si specifica un \textit{Tread ID} questo riceverà
2339 sia \signal{SIGIO} (o il segnale impostato con \const{F\_SETSIG}) che
2340 \signal{SIGURG}. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
2341 partire dal kernel 2.6.32, ed è utilizzabile solo se si è definita la macro
2342 \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2344 \item[\constd{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale inviato dai vari
2345 meccanismi di I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli
2346 trattati in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) in caso di successo o
2347 $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti
2348 errori diversi da \errval{EBADF}. Un valore nullo indica che si sta usando
2349 il segnale predefinito, che è \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero
2350 indica il segnale che è stato impostato con \const{F\_SETSIG}, che può
2351 essere anche lo stesso \signal{SIGIO}. Il comando è specifico di Linux ed
2352 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2354 \item[\constd{F\_SETSIG}] imposta il segnale inviato dai vari meccanismi di
2355 I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli trattati in
2356 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) al valore indicato
2357 da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
2358 di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2359 \errcode{EINVAL} se \param{arg} indica un numero di segnale non valido. Un
2360 valore nullo di \param{arg} indica di usare il segnale predefinito, cioè
2361 \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero, compreso lo stesso
2362 \signal{SIGIO}, specifica il segnale voluto. Il comando è specifico di
2363 Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2365 L'impostazione di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
2366 installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
2367 \const{SA\_SIGINFO}, (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
2368 disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
2369 generato il segnale attraverso i valori restituiti in
2370 \struct{siginfo\_t}. Se inoltre si imposta un segnale \textit{real-time} si
2371 potranno sfruttare le caratteristiche di avanzate di questi ultimi (vedi
2372 sez.~\ref{sec:sig_real_time}), ed in particolare la capacità di essere
2373 accumulati in una coda prima della notifica.
2375 \item[\constd{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \textit{file lease} che il
2376 processo detiene nei confronti del file descriptor \var{fd} o $-1$ in caso
2377 di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori
2378 diversi da \errval{EBADF}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile
2379 solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è
2380 trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2382 \item[\constd{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove a seconda del valore
2383 di \param{arg} un \textit{file lease} sul file descriptor \var{fd} a seconda
2384 del valore indicato da \param{arg}. Ritorna un valore nullo in caso di
2385 successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2386 \errcode{EINVAL} se si è specificato un valore non valido per \param{arg}
2387 (deve essere usato uno dei valori di tab.~\ref{tab:file_lease_fctnl}),
2388 \errcode{ENOMEM} se non c'è memoria sufficiente per creare il \textit{file
2389 lease}, \errcode{EACCES} se non si è il proprietario del file e non si
2390 hanno i privilegi di amministratore.\footnote{per la precisione occorre la
2391 capacità \const{CAP\_LEASE}.}
2393 Il supporto il supporto per i \textit{file lease}, che consente ad un
2394 processo che detiene un \textit{lease} su un file di riceve una notifica
2395 qualora un altro processo cerchi di eseguire una \func{open} o una
2396 \func{truncate} su di esso è stato introdotto a partire dai kernel della
2397 serie 2.4 Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2398 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è trattata in
2399 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2401 \item[\constd{F\_NOTIFY}] attiva il meccanismo di notifica asincrona per cui
2402 viene riportato al processo chiamante, tramite il segnale \signal{SIGIO} (o
2403 altro segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
2404 direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
2405 in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2406 caso di errore. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2407 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità, disponibile
2408 dai kernel della serie 2.4.x, è trattata in dettaglio in
2409 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2411 \item[\constd{F\_GETPIPE\_SZ}] restituisce in caso di successo la dimensione
2412 del buffer associato alla \textit{pipe} \param{fd} (vedi
2413 sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
2414 ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}, che viene
2415 restituito anche se il file descriptor non è una \textit{pipe}. Il comando è
2416 specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è
2417 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2419 \item[\constd{F\_SETPIPE\_SZ}] imposta la dimensione del buffer associato alla
2420 \textit{pipe} \param{fd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_unix}) ad un valore uguale
2421 o superiore a quello indicato dall'argomento \param{arg}. Ritorna un valore
2422 nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF}
2423 gli errori possibili sono \errcode{EBUSY} se si cerca di ridurre la
2424 dimensione del buffer al di sotto della quantità di dati effettivamente
2425 presenti su di esso ed \errcode{EPERM} se un processo non privilegiato cerca
2426 di impostare un valore troppo alto. La dimensione minima del buffer è pari
2427 ad una pagina di memoria, a cui verrà comunque arrotondata ogni dimensione
2428 inferiore, il valore specificato viene in genere arrotondato per eccesso al
2429 valore ritenuto più opportuno dal sistema, pertanto una volta eseguita la
2430 modifica è opportuno rileggere la nuova dimensione con
2431 \const{F\_GETPIPE\_SZ}. I processi non privilegiati\footnote{per la
2432 precisione occorre la capacità \const{CAP\_SYS\_RESOURCE}.} non possono
2433 impostare un valore superiore a quello indicato da
2434 \sysctlfiled{fs/pipe-size-max}. Il comando è specifico di Linux, è
2435 disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è utilizzabile solo se si è
2436 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2440 % TODO: trattare RWH_WRITE_LIFE_EXTREME e RWH_WRITE_LIFE_SHORT aggiunte con
2441 % il kernel 4.13 (vedi https://lwn.net/Articles/727385/)
2443 La maggior parte delle funzionalità controllate dai comandi di \func{fcntl}
2444 sono avanzate e richiedono degli approfondimenti ulteriori, saranno pertanto
2445 riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative. In
2446 particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari meccanismi di
2447 notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
2448 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation} mentre quelle relative al
2449 \textit{file locking} saranno esaminate in sez.~\ref{sec:file_locking}). L'uso
2450 di questa funzione con i socket verrà trattato in
2451 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2453 La gran parte dei comandi di \func{fcntl} (come \const{F\_DUPFD},
2454 \const{F\_GETFD}, \const{F\_SETFD}, \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFL},
2455 \const{F\_GETLK}, \const{F\_SETLK} e \const{F\_SETLKW}) sono previsti da SVr4
2456 e 4.3BSD e standardizzati in POSIX.1-2001 che inoltre prevede gli ulteriori
2457 \const{F\_GETOWN} e \const{F\_SETOWN}. Pertanto nell'elenco si sono indicate
2458 esplicitamente soltanto le ulteriori richieste in termini delle macro di
2459 funzionalità di sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} soltanto per le
2460 funzionalità inserite in standard successivi o specifiche di Linux.
2463 % \subsection{La funzione \func{ioctl}}
2464 % \label{sec:file_ioctl}
2466 Benché l'interfaccia di gestione dell'I/O sui file di cui abbiamo parlato
2467 finora si sia dimostrata valida anche per l'interazione diretta con le
2468 periferiche attraverso i loro file di dispositivo, consentendo di usare le
2469 stesse funzioni utilizzate per i normali file di dati, esistono però
2470 caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e delle funzionalità che
2471 ciascun dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
2472 interfaccia astratta come ad esempio l'impostazione della velocità di una
2473 porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer.
2475 Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
2476 di una apposita funzione di sistema, \funcd{ioctl}, come meccanismo generico
2477 per compiere operazioni specializzate; il suo prototipo è:
2481 \fdecl{int ioctl(int fd, int request, ...)}
2482 \fdesc{Esegue una operazione speciale.}
2485 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo nella maggior parte dei casi, ma
2486 alcune operazioni possono restituire un valore positivo, mentre ritorna
2487 sempre $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
2490 \item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
2492 \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
2493 dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
2494 riferimento \param{fd}.
2496 ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT} nel loro significato generico.}
2500 La funzione richiede che si passi come primo argomento un file
2501 descriptor \param{fd} regolarmente aperto, mentre l'operazione da compiere
2502 deve essere indicata dal valore dell'argomento \param{request}. Il terzo
2503 argomento dipende dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato
2504 come \code{char * argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
2505 generica (all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora non era
2506 stato introdotto il tipo \ctyp{void}) ma per certe operazioni può essere
2507 omesso, e per altre è un semplice intero.
2509 Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
2510 errore, ma per alcune operazioni il valore di ritorno, che nel caso viene
2511 impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come indicazione del
2512 risultato della stessa. È più comune comunque restituire i risultati
2513 all'indirizzo puntato dal terzo argomento.
2515 Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
2516 sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
2517 elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
2519 \item il cambiamento dei font di un terminale.
2520 \item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
2521 \item i comandi di avanti veloce e di riavvolgimento di un nastro.
2522 \item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
2523 \item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
2524 \item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
2526 \item l'impostazione degli attributi dei file su un filesystem
2527 ext2.\footnote{i comandi \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con
2528 delle \func{ioctl} dedicate, usabili solo su questo filesystem e derivati
2529 successivi (come ext3).}
2532 In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
2533 effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
2534 file \headfiled{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui
2535 fanno riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
2536 opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
2537 un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
2538 definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
2539 sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
2540 causi al più un errore. Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
2541 una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
2542 operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
2543 funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
2544 assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
2545 potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
2546 imprevedibili o indesiderati.
2548 Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
2549 dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
2550 sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in seguito quelle
2551 relative ad alcuni casi specifici, ad esempio la gestione dei terminali è
2552 effettuata attraverso \func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix,
2553 mentre per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
2554 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2556 Riportiamo qui solo l'elenco delle operazioni che sono predefinite per
2557 qualunque file, caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}. Queste operazioni
2558 sono definite nel kernel a livello generale, e vengono sempre interpretate per
2559 prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri}, eventuali operazioni
2560 specifiche che usino lo stesso valore verrebbero ignorate:
2561 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
2562 \item[\constd{FIOCLEX}] imposta il flag di \textit{close-on-exec} sul file, in
2563 questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non richiede
2564 un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2565 \item[\constd{FIONCLEX}] cancella il flag di \textit{close-on-exec} sul file,
2566 in questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non
2567 richiede un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2568 \item[\constd{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
2569 file (vedi sez.~\ref{sec:signal_driven_io}); il terzo argomento
2570 deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
2571 che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
2573 \item[\constd{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
2574 bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
2575 tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
2576 disabilita, un valore non nullo abilita).
2577 \item[\constd{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
2578 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2579 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
2580 valore specifica il PID del processo.
2581 \item[\constd{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
2582 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2583 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
2584 scritto il PID del processo.
2585 \item[\constd{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
2586 file descriptor; questa operazione è disponibile solo su alcuni file
2587 descriptor, in particolare sui socket (vedi sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o
2588 sui file descriptor di \textit{epoll} (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}), il
2589 terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo
2590 \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2591 \item[\constd{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
2592 directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
2593 \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
2594 (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2597 % TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260795/,
2598 % http://lwn.net/Articles/429345/
2600 Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
2601 essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
2602 generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
2603 molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
2604 al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
2605 necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
2606 modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
2607 \func{ioctl} per i secondi, all'epoca tra l'altro i dispositivi che usavano
2608 \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega l'uso
2609 comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore. Oggi non è più così ma le
2610 due funzioni sono rimaste.
2612 % TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
2613 % (bassa/bassissima priorità)
2614 % EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
2615 % EXT4_IOC_SHUTDOWN (dal 4.10), XFS_IOC_GOINGDOWN e futura FS_IOC_SHUTDOWN
2616 % ioctl di btrfs, vedi http://lwn.net/Articles/580732/
2620 \section{L'interfaccia standard ANSI C}
2621 \label{sec:files_std_interface}
2624 Come visto in sez.~\ref{sec:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
2625 sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
2626 direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
2628 Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
2629 ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria.
2630 Queste funzioni di libreria, insieme alle altre funzioni definite dallo
2631 standard (che sono state implementate la prima volta da Ritchie nel 1976 e da
2632 allora sono rimaste sostanzialmente immutate), vengono a costituire il nucleo
2633 della \acr{glibc} per la gestione dei file.
2635 Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli
2636 \textit{stream}, analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_unix_interface} per i
2637 file descriptor. In particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e
2638 cambiare la posizione corrente in uno \textit{stream}.
2641 \subsection{I \textit{file stream}}
2642 \label{sec:file_stream}
2644 \itindbeg{file~stream}
2646 Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
2647 basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
2648 nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
2650 In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
2651 dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
2652 \func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
2653 evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
2654 del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
2655 dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
2656 dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
2658 Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
2659 dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori. La caratteristica
2660 principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
2661 alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
2662 operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
2663 all'ottenimento della massima efficienza.
2665 Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
2666 \textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare dei
2667 dettagli con cui viene gestita la comunicazione con l'hardware sottostante
2668 (come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file può
2669 essere sempre considerato come composto da un flusso continuo di dati, da cui
2670 deriva appunto il nome \textit{stream}.
2672 A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
2673 scrittura, sia per quel che riguarda la bufferizzazione che le formattazioni,
2674 per tutto il resto i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai
2675 file descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere
2676 quanto visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} a proposito dell'accesso
2677 concorrente ed in sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di
2680 Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
2681 è stata chiamata \typed{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
2682 libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
2683 sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
2684 indicatori di stato e di fine del file.
2686 Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
2687 queste strutture (che sono dei \textsl{tipi opachi}) ma usare sempre puntatori
2688 del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa, tanto che in certi
2689 casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo di \textit{stream}.
2690 Tutte le funzioni della libreria che operano sui file accettano come argomenti
2691 solo variabili di questo tipo, che diventa accessibile includendo l'header
2692 file \headfile{stdio.h}.
2694 \itindend{file~stream}
2696 Ai tre file descriptor standard (vedi tab.~\ref{tab:file_std_files}) aperti
2697 per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
2698 rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
2699 \textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
2700 nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
2702 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
2703 \item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè il \textit{file
2704 stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati in
2705 ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
2706 prende i caratteri dalla tastiera.
2707 \item[\var{FILE *stdout}] Lo \textit{standard output} cioè il \textit{file
2708 stream} su cui il processo invia ordinariamente i dati in
2709 uscita. Normalmente è associato dalla shell all'output del terminale e
2710 scrive sullo schermo.
2711 \item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} cioè il \textit{file
2712 stream} su cui il processo è supposto inviare i messaggi di
2713 errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output del
2714 terminale e scrive sullo schermo.
2717 Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
2718 tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
2719 tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
2720 programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
2721 in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
2722 hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
2723 usare la funzione \func{freopen}.
2726 \subsection{Le modalità di bufferizzazione}
2727 \label{sec:file_buffering}
2729 La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
2730 degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
2731 \textit{system call} (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
2732 input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
2733 ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
2734 particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
2737 I dati che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
2738 accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco, con l'operazione che viene
2739 usualmente chiamata \textsl{scaricamento} del buffer (dal termine inglese
2740 \textit{flush}) tutte le volte che questo viene riempito. Questa operazione
2741 avviene perciò in maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento
2742 analogo avviene anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati,
2743 anche se ne sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha
2744 rilevanza inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di
2745 scrittura invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad
2746 esempio da parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti
2747 effettivamente scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
2749 Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
2750 dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
2751 delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
2752 scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
2753 dispositivo, e la cosa è particolarmente evidente con le operazioni di
2754 input/output sul terminale.
2756 Per rispondere ad esigenze diverse lo standard definisce tre distinte modalità
2757 in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali occorre essere ben
2758 consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da dispositivi interattivi:
2760 \item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
2761 caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
2762 (effettuando immediatamente una \func{write});
2763 \item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono normalmente
2764 trasmessi al file in blocco ogni volta che viene incontrato un carattere di
2765 \textit{newline} (il carattere ASCII \verb|\n|) cioè un a capo (in sostanza
2766 quando si preme invio);
2767 \item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
2768 trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
2771 Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo \textit{standard output} e lo
2772 \textit{standard input} siano aperti in modalità \textit{fully buffered}
2773 quando non fanno riferimento ad un dispositivo interattivo, e che lo standard
2774 error non sia mai aperto in modalità \textit{fully buffered}.
2776 Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
2777 ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
2778 \textit{unbuffered}, in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
2779 rapidamente possibile, e che \textit{standard input} \textit{standard output}
2780 siano aperti in modalità \textit{line buffered} quando sono associati ad un
2781 terminale (od altro dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully
2782 buffered} altrimenti.
2784 Il comportamento specificato per \textit{standard input} e \textit{standard
2785 output} vale anche per tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo;
2786 la selezione comunque avviene automaticamente, e la libreria apre lo
2787 \textit{stream} nella modalità più opportuna a seconda del file o del
2790 La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
2791 chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
2792 accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
2793 alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (il \textit{newline});
2794 questo non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer
2795 usato dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico
2796 dei dati anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
2798 Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
2799 con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
2800 \textit{stream} che comporta l'accesso alle \textit{system call} del kernel,
2801 ad esempio se lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità
2802 \textit{unbuffered}, viene anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli
2803 \textit{stream} in scrittura. In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo
2804 come la libreria definisca delle opportune funzioni per controllare le
2805 modalità di bufferizzazione e lo scarico dei dati.
2809 \subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
2810 \label{sec:file_fopen}
2812 Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
2813 \funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
2814 \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
2815 dello standard POSIX.1.} ed i rispettivi prototipi sono:
2819 \fdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
2820 \fdesc{Apre uno \textit{stream} da un \texttt{pathname}.}
2821 \fdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
2822 \fdesc{Associa uno \textit{stream} a un file descriptor.}
2823 \fdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
2824 \fdesc{Chiude uno \textit{stream} e lo riapre su un file diverso.}
2827 {Le funzioni ritornano un puntatore ad un oggetto \type{FILE} in caso di
2828 successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il
2829 valore ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione,
2830 gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte e tre
2831 le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di \func{fcntl} per
2832 \func{fdopen} e quelli di \func{fopen}, \func{fclose} e \func{fflush} per
2836 Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
2837 \func{fopen}, essa apre il file specificato dal \textit{pathname} \param{path}
2838 nella modalità specificata da \param{mode}, che è una stringa che deve
2839 iniziare con almeno uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode},
2840 anche se sono possibili varie estensioni che vedremo in seguito.
2842 L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file standard
2843 (vedi sez.~\ref{sec:file_stream}): il file \param{path} viene aperto nella
2844 modalità indicata da \param{mode} ed associato allo \textit{stream} indicato
2845 dall'argomento \param{stream}, e se questo era uno \textit{stream} già aperto
2846 esso viene preventivamente chiuso e tutti i dati pendenti vengono scaricati.
2848 Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
2849 descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
2850 \func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
2851 usare gli \textit{stream} con file come le \textit{fifo} o i socket, che non possono
2852 essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
2857 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2859 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
2862 \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
2863 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2865 \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
2866 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2869 \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2870 creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
2871 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2873 \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2874 creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
2875 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2878 \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2879 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in sola
2881 \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2882 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in lettura e
2885 \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
2886 \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già. \\
2889 \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
2890 che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
2891 \label{tab:file_fopen_mode}
2894 In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
2895 diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
2896 riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
2897 il carattere \texttt{b} (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
2898 le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
2899 distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
2900 distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
2901 compatibilità, ma non ha alcun effetto.
2903 La \acr{glibc} supporta alcune estensioni, queste devono essere sempre
2904 indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di
2905 tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per
2906 evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso dell'opzione
2907 \const{O\_EXCL} in \func{open}): se il file specificato già esiste e si
2908 aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen} fallisce.
2910 Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si
2911 aggiunge a \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| il
2912 valore \verb|STRING| è considerato il nome di una codifica dei caratteri
2913 e \func{fopen} marca il file per l'uso dei caratteri estesi e abilita le
2914 opportune funzioni di conversione in lettura e scrittura.
2916 Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
2917 essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
2918 Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
2919 \textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
2920 variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
2921 cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso automaticamente alla
2922 chiusura dello \textit{stream}.
2924 I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
2925 sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
2927 \code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
2928 \val{0666}) modificato secondo il valore della \textit{umask} per il processo
2929 (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}). Una volta aperto lo
2930 \textit{stream}, si può cambiare la modalità di bufferizzazione (si veda
2931 sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non si è effettuato alcuna
2932 operazione di I/O sul file.
2934 In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
2935 di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
2936 richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
2937 di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
2938 incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
2939 il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata.
2941 Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
2942 una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
2943 \func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
2944 voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
2945 usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
2946 un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
2947 sufficiente a garantire la sincronizzazione.
2949 Una volta completate le operazioni su di esso uno \textit{stream} può essere
2950 chiuso con la funzione \funcd{fclose}, il cui prototipo è:
2954 \fdecl{int fclose(FILE *stream)}
2955 \fdesc{Chiude uno \textit{stream}.}
2958 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
2959 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se il file
2960 descriptor indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori
2961 specificati dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close},
2962 \func{write} o \func{fflush}).
2966 La funzione chiude lo \textit{stream} \param{stream} ed effettua lo scarico di
2967 tutti i dati presenti nei buffer di uscita e scarta tutti i dati in ingresso;
2968 se era stato allocato un buffer per lo \textit{stream} questo verrà
2969 rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo per i dati presenti nei
2970 buffer in \textit{user space} usati dalla \acr{glibc}; se si vuole essere
2971 sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare una
2972 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
2974 Linux supporta anche un'altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
2975 GNU implementata dalla \acr{glibc}, accessibile avendo definito
2976 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
2980 \fdecl{int fcloseall(void)}
2981 \fdesc{Chiude tutti gli \textit{stream}.}
2984 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
2985 qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{fclose}.}
2988 La funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita e scarta quelli
2989 in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è provvista solo per i
2990 casi di emergenza, quando si è verificato un errore ed il programma deve
2991 essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra operazione dopo aver
2992 chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto visto in
2993 sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
2996 \subsection{Gestione dell'I/O e posizionamento su uno \textit{stream}}
2999 Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
3000 la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
3001 scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità di
3002 input/output non formattato:
3004 \item\textsl{binario} in cui si leggono e scrivono blocchi di dati di
3005 dimensione arbitraria, (analogo della modalità ordinaria dell'I/O sui file
3006 descriptor), trattato in sez.~\ref{sec:file_binary_io}.
3007 \item\textsl{a caratteri} in cui si legge e scrive un carattere alla volta,
3008 con la bufferizzazione che viene gestita automaticamente dalla libreria,
3009 trattato in sez.~\ref{sec:file_char_io}.
3010 \item\textsl{di linea} in cui si legge e scrive una linea alla volta,
3011 (terminata dal carattere di newline \verb|'\n'|), trattato in
3012 sez.~\ref{sec:file_line_io}.
3014 a cui si aggiunge la modalità di input/output formattato, trattato in
3015 sez.~\ref{sec:file_formatted_io}.
3017 Ognuna di queste modalità utilizza per l'I/O delle funzioni specifiche che
3018 vedremo nelle sezioni citate, affronteremo qui tutte gli argomenti e le
3019 funzioni che si applicano in generale a tutte le modalità di I/O.
3021 A differenza di quanto avviene con l'interfaccia dei file descriptor, con gli
3022 \textit{stream} il raggiungimento della fine del file viene considerato un
3023 errore, e viene notificato come tale dai valori di uscita delle varie
3024 funzioni. Nella maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del
3025 valore intero (di tipo \ctyp{int}) \val{EOF} definito anch'esso nell'header
3026 \headfile{stdlib.h}. La costante deve essere negativa perché in molte funzioni
3027 un valore positivo indica la quantità di dati scritti, la \acr{glibc} usa il
3028 valore $-1$, ma altre implementazioni possono avere valori diversi.
3030 Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
3031 libreria che si appoggiano a delle \textit{system call}, esse non impostano
3032 direttamente la variabile \var{errno}, che mantiene sempre il valore impostato
3033 dalla \textit{system call} invocata internamente che ha riportato l'errore.
3035 Siccome la condizione di \textit{end-of-file} è anch'essa segnalata come
3036 errore, nasce il problema di come distinguerla da un errore effettivo; basarsi
3037 solo sul valore di ritorno della funzione e controllare il valore di
3038 \var{errno} infatti non basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato
3039 impostato in una altra occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i
3040 dettagli del funzionamento di \var{errno}).
3042 Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
3043 per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
3044 il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
3045 file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
3046 errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
3047 riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
3051 \fdecl{int feof(FILE *stream)}
3052 \fdesc{Controlla il flag di \textit{end-of-file} di uno \textit{stream}.}
3053 \fdecl{int ferror(FILE *stream)}
3054 \fdesc{Controlla il flag di errore di uno \textit{stream}.}
3057 {Le funzioni ritornano un valore diverso da zero se i relativi flag sono
3058 impostati, e non prevedono condizioni di errore.}
3061 Si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala soltanto che
3062 c'è stato un errore o che si è raggiunta la fine del file in una qualunque
3063 operazione sullo \textit{stream}, il controllo su quanto avvenuto deve quindi
3064 essere effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
3066 Entrambi i flag (di errore e di \textit{end-of-file}) possono essere
3067 cancellati usando la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
3071 \fdecl{void clearerr(FILE *stream)}
3072 \fdesc{Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di uno
3076 {La funzione non ritorna nulla e prevede condizioni di errore.}
3079 In genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e corretta
3080 la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da poter
3081 rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa funzione
3082 esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} (con lo stesso argomento e
3083 stessi valori di ritorno) che non esegue il blocco dello \textit{stream}
3084 (tratteremo il significato di blocco di uno \textit{stream} in
3085 sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
3087 Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
3088 all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
3089 punto prestabilito, sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
3090 dal file sottostante lo \textit{stream}, nel caso cioè in cui si ha a che fare
3091 con quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}. Dato che in un
3092 sistema Unix esistono vari tipi di file, come le \textit{fifo} ed i file di
3093 dispositivo (ad esempio i terminali), non è scontato che questo sia vero in
3094 generale, pur essendolo sempre nel caso di file di dati.
3096 Con Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file, come
3097 abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_lseek}, è espressa da un intero
3098 positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}. Il problema è che alcune delle
3099 funzioni usate per il riposizionamento sugli \textit{stream} originano dalle
3100 prime versioni di Unix, in cui questo tipo non era ancora stato definito, e
3101 che in altri sistemi non è detto che la posizione su un file venga sempre
3102 rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio: ad esempio nel VMS dove
3103 esistono i file a record (in cui cioè l'I/O avviene per blocchi, i record, di
3104 dimensione fissa), essa può essere rappresentata come un numero di record, più
3105 l'offset rispetto al record corrente.
3107 Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
3108 sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
3109 funzioni tradizionali usate per eseguire una modifica della posizione corrente
3110 sul file con uno \textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind}, i
3111 rispettivi prototipi sono:
3115 \fdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)}
3116 \fdesc{Sposta la posizione nello \textit{stream}.}
3117 \fdecl{void rewind(FILE *stream)}
3118 \fdesc{Riporta la posizione nello \textit{stream} all'inizio del file.}
3121 {La funzione \func{fseek} ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un
3122 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek},
3123 \func{rewind} non ritorna nulla e non ha condizioni di errore.}
3126 L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
3127 descriptor (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek}). Anche gli argomenti, a parte il
3128 tipo, hanno esattamente lo stesso significato. In particolare \param{whence}
3129 deve assumere gli stessi valori già visti nella prima parte di
3130 tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}. La funzione restituisce 0 in caso di
3131 successo e -1 in caso di errore.
3133 La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la posizione corrente sul file
3134 all'inizio dello \textit{stream}, ma non è esattamente equivalente ad aver
3135 eseguito una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)}, in quanto con l'uso della
3136 funzione vengono cancellati anche i flag di errore e di fine del file.
3138 Per ottenere la posizione corrente sul file di uno \textit{stream} lo standard
3139 ANSI C prescrive l'uso della funzione \funcd{ftell}, il cui prototipo è:
3143 \fdecl{long ftell(FILE *stream)}
3144 \fdesc{Legge la posizione attuale nello \textit{stream}.}
3147 {La funzione ritorna la posizione corrente in caso di successo e $-1$ per un
3148 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3151 \noindent che restituisce la posizione come numero di byte dall'inizio dello
3154 Sia \func{fseek} che \func{ftell} esprimono la posizione nel file con un
3155 intero di tipo \ctyp{long}. Dato che in certi casi, ad esempio quando si usa
3156 un filesystem indicizzato a 64 bit su una macchina con architettura a 32 bit,
3157 questo può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove
3158 funzioni \funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
3159 \typed{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
3163 \fdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3164 \fdesc{Imposta la posizione corrente sul file.}
3165 \fdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3166 \fdesc{Legge la posizione corrente sul file.}
3169 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3170 caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3173 In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
3174 \func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
3175 precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
3176 \type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
3177 gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
3178 posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
3179 sistemi più moderni.
3181 % TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
3185 \subsection{Input/output binario}
3186 \label{sec:file_binary_io}
3188 La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
3189 interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
3190 lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
3191 la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
3192 funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
3193 i rispettivi prototipi sono:
3197 \fdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE *stream)}
3198 \fdesc{Legge i dati da uno \textit{stream}.}
3199 \fdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb,
3201 \fdesc{Scrive i dati su uno \textit{stream}.}
3204 {Le funzioni ritornano il numero di elementi letti o scritti, in caso di
3205 errore o fine del file viene restituito un numero di elementi inferiore al
3209 Le funzioni rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di
3210 dimensione \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}. In
3211 genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file blocchi di
3212 dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso tipico è quello
3213 in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi elementi) con una
3215 \includecodesnip{listati/WriteVect.c}
3216 in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
3217 elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
3218 caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
3219 si avrà allora una chiamata tipo:
3220 \includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
3221 in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
3224 In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
3225 totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}, la differenza
3226 sta nel fatto che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti, ma il
3227 numero di elementi (e con questo possono facilitare i conti).
3229 La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
3230 incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
3231 stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
3232 \textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
3233 corrispondente alla quantità di dati letti).
3235 In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
3236 funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
3237 scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
3238 avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
3239 occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
3242 Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
3243 salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
3244 lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
3245 usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
3246 stesso programma che li ha prodotti.
3248 Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
3249 strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
3250 scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
3251 strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
3252 l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
3253 altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
3254 di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
3255 ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
3257 Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
3258 le opportune precauzioni come usare un formato di più alto livello che
3259 permetta di recuperare l'informazione completa, per assicurarsi che versioni
3260 diverse del programma siano in grado di rileggere i dati, tenendo conto delle
3261 eventuali differenze.
3263 La \acr{glibc} definisce infine due ulteriori funzioni per l'I/O binario,
3264 \funcd{fread\_unlocked} e \funcd{fwrite\_unlocked}, che evitano il lock
3265 implicito dello \textit{stream} usato per dalla librerie per la gestione delle
3266 applicazioni \textit{multi-thread} (si veda sez.~\ref{sec:file_stream_thread}
3267 per i dettagli), i loro prototipi sono:
3271 \fdecl{size\_t fread\_unlocked(void *ptr, size\_t size, size\_t
3272 nmemb, FILE *stream)}
3273 \fdecl{size\_t fwrite\_unlocked(const void *ptr, size\_t size,
3274 size\_t nmemb, FILE *stream)}
3275 \fdesc{Leggono o scrivono dati su uno \textit{stream} senza acquisire il lock
3276 implicito sullo stesso.}
3279 {Le funzioni ritornano gli stessi valori delle precedenti \func{fread} e
3283 % TODO: trattare in generale le varie *_unlocked
3286 \subsection{Input/output a caratteri}
3287 \label{sec:file_char_io}
3289 La seconda modalità di input/output è quella a caratteri, in cui si
3290 trasferisce un carattere alla volta. Le funzioni per la lettura a
3291 caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, ed i
3292 rispettivi prototipi sono:
3296 \fdecl{int getc(FILE *stream)}
3297 \fdecl{int fgetc(FILE *stream)}
3298 \fdesc{Leggono un singolo byte da uno \textit{stream}.}
3299 \fdecl{int getchar(void)}
3300 \fdesc{Legge un byte dallo \textit{standard input}.}
3303 {Le funzioni ritornano il byte letto in caso di successo e \val{EOF} per un
3304 errore o se si arriva alla fine del file.}
3307 La funzione \func{getc} legge un byte da \param{stream} e lo restituisce come
3308 intero, ed in genere è implementata come una macro per cui può avere
3309 \textit{side effects}, mentre \func{fgetc} è assicurato essere sempre una
3310 funzione. Infine \func{getchar} è equivalente a \code{getc(stdin)}.
3312 A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
3313 tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
3314 differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
3315 viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
3316 le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
3317 più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
3318 meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
3319 si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
3321 Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
3322 la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
3323 chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
3324 come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
3325 precedenza nel tipo di argomento).
3327 Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
3328 ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
3329 l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
3330 positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
3332 Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
3333 funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
3334 \funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
3335 carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
3341 \fdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)}
3342 \fdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)}
3343 \fdesc{Leggono un carattere da uno \textit{stream}.}
3344 \fdecl{wint\_t getwchar(void)}
3345 \fdesc{Legge un carattere dallo \textit{standard input}.}
3348 {Le funzioni ritornano il carattere letto in caso di successo e \val{WEOF} per
3349 un errore o se si arriva alla fine del file.}
3352 La funzione \func{getwc} legge un carattere esteso da \param{stream} e lo
3353 restituisce come intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre
3354 \func{fgetwc} è assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{getwchar}
3355 è equivalente a \code{getwc(stdin)}.
3357 Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
3358 precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
3359 loro prototipi sono:
3363 \fdecl{int putc(int c, FILE *stream)}
3364 \fdecl{int fputc(int c, FILE *stream)}
3365 \fdesc{Scrive un byte su uno \textit{stream}.}
3366 \fdecl{int putchar(int c)}
3367 \fdesc{Scrive un byte sullo \textit{standard output}.}
3370 {Le funzioni ritornano il valore del byte scritto in caso di successo e
3371 \val{EOF} per un errore.}
3374 La funzione \func{putc} scrive un byte su \param{stream} e lo restituisce come
3375 intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre \func{fputc} è
3376 assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{putchar} è equivalente a
3377 \code{putc(stdout)}. Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla
3378 volta, anche se prendono come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve
3379 essere ottenuto con un cast da un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di
3380 ritorno è sempre un intero; in caso di errore o fine del file il valore di
3381 ritorno è \val{EOF}.
3383 Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} la \acr{glibc}
3384 provvede come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
3385 un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
3386 \code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
3387 il lock implicito dello \textit{stream}.
3389 Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
3390 \funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
3391 (cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
3395 \fdecl{getw(FILE *stream)}
3396 \fdesc{Legge una parola da uno \textit{stream}.}
3397 \fdecl{int putw(int w, FILE *stream)}
3398 \fdesc{Scrive una parola su uno \textit{stream}.}
3401 {Le funzioni ritornano la parola letta o scritta in caso di successo e
3402 \val{EOF} per un errore.}
3405 Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
3406 una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
3407 di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
3408 valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
3410 Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
3411 \textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
3412 poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
3413 effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
3414 programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
3417 Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
3418 leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
3419 disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
3420 lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
3424 \fdecl{int ungetc(int c, FILE *stream)}
3425 \fdesc{Manda indietro un byte su uno \textit{stream}.}
3428 {La funzione ritorna il byte inviato in caso di successo e \val{EOF} per un
3432 La funzione rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a
3433 \ctyp{unsigned char}, sullo \textit{stream} \param{stream}. Benché lo standard
3434 ANSI C preveda che l'operazione possa essere ripetuta per un numero arbitrario
3435 di caratteri, alle implementazioni è richiesto di garantire solo un livello;
3436 questo è quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
3437 operazione fra due \func{ungetc} successive.
3439 Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che si è
3440 letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere prima di usare
3441 \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per essere usata per rimandare
3442 indietro l'ultimo carattere letto. Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la
3443 funzione non fa nulla, e restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare
3444 \func{ungetc} anche con il risultato di una lettura alla fine del file.
3446 Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un carattere, il
3447 flag di \textit{end-of-file} verrà automaticamente cancellato perché c'è un
3448 nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto successivamente.
3450 Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del file,
3451 ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una qualunque delle
3452 operazioni di riposizionamento (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) i caratteri
3453 rimandati indietro vengono scartati.
3456 \subsection{Input/output di linea}
3457 \label{sec:file_line_io}
3459 La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
3460 in cui si legge o si scrive una riga alla volta. Questa è la modalità usata
3461 normalmente per l'I/O da terminale, ed è anche quella che presenta le
3462 caratteristiche più controverse.
3464 Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
3465 sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
3470 \fdecl{char *gets(char *string)}
3471 \fdesc{Legge una linea di testo dallo \textit{standard input}.}
3472 \fdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
3473 \fdesc{Legge una linea di testo da uno \textit{stream}.}
3476 {Le funzioni ritornano l'indirizzo della stringa con la linea di testo letta o
3477 scritta in caso di successo e \val{NULL} per un errore.}
3480 Entrambe le funzioni effettuano la lettura, dal file specificato \func{fgets},
3481 dallo \textit{standard input} \func{gets}, di una linea di caratteri terminata
3482 dal carattere ASCII di \textit{newline}, che come detto corrisponde a quello
3483 generato dalla pressione del tasto di invio sulla tastiera. Si tratta del
3484 carattere che indica la terminazione di una riga (in sostanza del carattere di
3485 ``\textsl{a capo}'') che viene rappresentato nelle stringhe di formattazione
3486 che vedremo in sez.~\ref{sec:file_formatted_io} come
3487 ``\verb|\n|''. Nell'esecuzione delle funzioni \func{gets} sostituisce
3488 ``\verb|\n|'' con uno zero, mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il
3489 \textit{newline}, che resta dentro la stringa.
3491 \itindbeg{buffer~overflow}
3493 Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore) viene restituito un
3494 puntatore \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato. L'uso di
3495 \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato, la funzione
3496 infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la stringa
3497 letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un \textit{buffer overflow},
3498 con sovrascrittura della memoria del processo adiacente al
3499 buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata in dettaglio e con molta efficacia
3500 nell'ormai famoso articolo di Aleph1 \cite{StS}.}
3502 Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
3503 autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
3504 una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
3505 sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \textit{stack} (supposto che la
3506 \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da far ripartire
3507 l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa, che in genere contiene
3508 uno \textit{shell code}, cioè una sezione di programma che lancia una shell da
3509 cui si potranno poi eseguire altri programmi.
3511 \itindend{buffer~overflow}
3513 La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
3514 prende in ingresso la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
3515 ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
3516 caratteri (\textit{newline} compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione;
3517 questo comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1}
3518 caratteri. Se la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo
3519 \code{size-1} caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con
3520 uno zero finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
3523 Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
3524 funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
3525 rispettivi prototipi sono:
3529 \fdecl{int puts(char *string)}
3530 \fdesc{Scrive una linea di testo sullo \textit{standard output}.}
3531 \fdecl{int fputs(char *string, int size, FILE *stream)}
3532 \fdesc{Scrive una linea di testo su uno \textit{stream}.}
3535 {Le funzioni ritornano un valore non negativo in caso di successo e \val{EOF}
3539 La funzione \func{puts} scrive una linea di testo mantenuta
3540 all'indirizzo \param{string} sullo \textit{standard output} mentre \func{puts}
3541 la scrive sul file indicato da \param{stream}. Dato che in questo caso si
3542 scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i problemi di \func{gets} ed è in
3543 genere la forma più immediata per scrivere messaggi sullo \textit{standard
3544 output}; la funzione prende una stringa terminata da uno zero ed aggiunge
3545 automaticamente il ritorno a capo. La differenza con \func{fputs} (a parte la
3546 possibilità di specificare un file diverso da \var{stdout}) è che quest'ultima
3547 non aggiunge il \textit{newline}, che deve essere previsto esplicitamente.
3549 Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
3550 linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
3551 estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
3552 loro prototipi sono:
3556 \fdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
3557 \fdesc{Legge una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3558 \fdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)}
3559 \fdesc{Scrive una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3562 {Le funzioni ritornano rispettivamente l'indirizzo della stringa o un non
3563 negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} per un errore o per la
3568 La funzione \func{fgetws} legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal
3569 file \param{stream} al buffer \param{ws}, mentre la funzione \func{fputws}
3570 scrive la linea \param{ws} di caratteri estesi sul file indicato
3571 da \param{stream}. Il comportamento di queste due funzioni è identico a
3572 quello di \func{fgets} e \func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di
3573 caratteri massimo, terminatore della stringa, \textit{newline}) è espresso in
3574 termini di caratteri estesi anziché di normali caratteri ASCII.
3576 Come per l'I/O binario e quello a caratteri, anche per l'I/O di linea la
3577 \acr{glibc} supporta una serie di altre funzioni, estensioni di tutte quelle
3578 illustrate finora (eccetto \func{gets} e \func{puts}), che eseguono
3579 esattamente le stesse operazioni delle loro equivalenti, evitando però il lock
3580 implicito dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}). Come
3581 per le altre forma di I/O, dette funzioni hanno lo stesso nome della loro
3582 analoga normale, con l'aggiunta dell'estensione \code{\_unlocked}.
3584 Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
3585 previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
3586 \func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può comunque dare
3587 risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi infatti saranno
3588 scritti sul buffer di uscita e la stringa in output apparirà come più corta
3589 dei byte effettivamente letti. Questa è una condizione che è sempre possibile
3590 controllare (deve essere presente un \textit{newline} prima della effettiva
3591 conclusione della stringa presente nel buffer), ma a costo di una
3592 complicazione ulteriore della logica del programma. Lo stesso dicasi quando si
3593 deve gestire il caso di stringa che eccede le dimensioni del buffer.
3595 Per questo motivo la \acr{glibc} prevede, come estensione GNU, due nuove
3596 funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
3597 risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
3598 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
3599 \headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
3600 linea terminata da un \textit{newline}, esattamente allo stesso modo di
3601 \func{fgets}, il suo prototipo è:
3605 \fdecl{ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)}
3606 \fdesc{Legge una riga da uno \textit{stream}.}
3609 {La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di successo e $-1$
3610 per un errore o per il raggiungimento della fine del file.}
3613 La funzione legge una linea dal file \param{stream} copiandola sul buffer
3614 indicato da \param{buffer} riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer
3615 e la sua dimensione vengono sempre riscritte). Permette così di eseguire una
3616 lettura senza doversi preoccupare della eventuale lunghezza eccessiva della
3619 Essa prende come primo argomento l'indirizzo del puntatore al buffer su cui si
3620 vuole copiare la linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere stato allocato in
3621 precedenza con una \func{malloc}, non si può cioè passare come argomento primo
3622 argomento l'indirizzo di un puntatore ad una variabile locale. Come secondo
3623 argomento la funzione vuole l'indirizzo della variabile contenente le
3624 dimensioni del buffer suddetto.
3626 Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
3627 subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
3628 dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro, si noti infatti
3629 come entrambi gli argomenti siano dei \textit{value result argument}, per i
3630 quali vengono passati dei puntatori anziché i valori delle variabili, secondo
3631 quanto abbiamo descritto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
3633 Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
3634 \var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
3635 necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
3636 puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
3638 \includecodesnip{listati/getline.c}
3639 e per evitare \textit{memory leak} occorre ricordarsi di liberare la memoria
3640 allocata dalla funzione eseguendo una \func{free} su \var{ptr}.
3642 Il valore di ritorno di \func{getline} indica il numero di caratteri letti
3643 dallo \textit{stream}, quindi compreso il \textit{newline}, ma non lo zero di
3644 terminazione. Questo permette anche di distinguere anche gli eventuali zeri
3645 letti come dati dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione dopo
3646 il \textit{newline} per terminare la stringa. Se si è alla fine del file e
3647 non si è potuto leggere nulla o se c'è stato un errore la funzione restituisce
3650 La seconda estensione GNU per la lettura con l'I/O di linea è una
3651 generalizzazione di \func{getline} per poter usare come separatore delle linee
3652 un carattere qualsiasi al posto del \textit{newline}. La funzione si chiama
3653 \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
3657 \fdecl{size\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)}
3658 \fdesc{Legge da uno \textit{stream} una riga delimitata da un carattere
3662 {La funzione ha gli stessi valori di ritorno e gli stessi errori di
3666 La funzione è identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto
3667 del carattere di \textit{newline} come separatore di linea. Il comportamento
3668 di \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline}, che può essere
3669 implementata da \func{getdelim} passando ``\verb|\n|'' come valore
3670 dell'argomento \param{delim}.
3673 \subsection{Input/output formattato}
3674 \label{sec:file_formatted_io}
3676 L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
3677 caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
3678 è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
3679 permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
3681 L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
3682 \func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
3683 \funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
3687 \fdecl{int printf(const char *format, ...)}
3688 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3689 \fdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3690 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3691 \fdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)}
3692 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3695 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3696 valore negativo per un errore.}
3700 Le funzioni usano la stringa \param{format} come indicatore del formato con
3701 cui dovrà essere scritto il contenuto degli argomenti, il cui numero è
3702 variabile e dipende dal formato stesso.
3704 Le prime due servono per scrivere su file (lo \textit{standard output} o
3705 quello specificato) la terza permette di scrivere su una stringa, in genere
3706 l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è possibile, se non si ha la
3707 sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato della stampa, eccedere le
3708 dimensioni di \param{str}, con conseguente sovrascrittura di altre variabili e
3709 possibili \textit{buffer overflow}. Per questo motivo si consiglia l'uso
3710 dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui prototipo è:
3714 \fdecl{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)}
3715 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3718 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3722 \noindent la funzione è identica a \func{sprintf}, ma non scrive
3723 su \param{str} più di \param{size} caratteri, garantendo così che il buffer
3724 non possa essere sovrascritto.
3729 \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
3731 \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
3734 \cmd{\%d} &\ctyp{int} & Stampa un numero intero in formato decimale
3736 \cmd{\%i} &\ctyp{int} & Identico a \cmd{\%d} in output.\\
3737 \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
3738 \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
3739 decimale senza segno.\\
3741 \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
3742 rispettivamente con lettere minuscole e
3744 \cmd{\%f} &\ctyp{double} & Stampa un numero in virgola mobile con la
3745 notazione a virgola fissa.\\
3747 \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3748 notazione esponenziale, rispettivamente con
3749 lettere minuscole e maiuscole.\\
3751 \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3752 notazione più appropriate delle due precedenti,
3753 rispettivamente con lettere minuscole e
3756 \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
3757 notazione esadecimale frazionaria.\\
3758 \cmd{\%c} &\ctyp{int} & Stampa un carattere singolo.\\
3759 \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
3760 \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
3761 \cmd{\%n} &\ctyp{\&int} & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
3762 \cmd{\%\%}& & Stampa un ``\texttt{\%}''.\\
3765 \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
3766 stringa di formato di \func{printf}.}
3767 \label{tab:file_format_spec}
3770 La parte più complessa delle funzioni di scrittura formattata è il formato
3771 della stringa \param{format} che indica le conversioni da fare, e da cui
3772 deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere passati a seguire:
3773 si noti come tutte queste funzioni siano ``\textit{variadic}'', prendendo un
3774 numero di argomenti variabile che dipende appunto da quello che si è
3775 specificato in \param{format}.
3777 La stringa di formato è costituita da caratteri normali (tutti eccetto
3778 ``\texttt{\%}''), che vengono passati invariati in uscita, e da direttive di
3779 conversione, in cui devono essere sempre presenti il carattere
3780 ``\texttt{\%}'', che introduce la direttiva, ed uno degli specificatori di
3781 conversione (riportati in tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
3783 Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
3784 elementi opzionali oltre al carattere ``\cmd{\%}'' e allo specificatore di
3785 conversione. In generale essa è sempre del tipo:
3787 % [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
3789 in cui tutti i valori tranne il ``\texttt{\%}'' e lo specificatore di
3790 conversione sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre);
3791 si possono usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere
3792 specificati in questo ordine:
3794 \item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un carattere
3796 \item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
3797 tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
3799 \item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
3800 seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
3801 (un altro numero decimale),
3802 \item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
3803 valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
3809 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3811 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
3814 \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa.\\
3815 \val{0} & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
3816 \val{-} & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
3817 \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore
3819 \val{+} & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
3822 \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
3823 \label{tab:file_format_flag}
3826 Dettagli ulteriori sulle varie opzioni di stampa e su tutte le casistiche
3827 dettagliate dei vari formati possono essere trovati nella pagina di manuale di
3828 \func{printf} e nella documentazione della \acr{glibc}.
3833 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3835 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3838 \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
3839 segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di
3841 \cmd{h} & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o
3842 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3843 è di tipo \ctyp{short}.\\
3844 \cmd{l} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o
3845 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3846 è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
3847 sono in formato esteso.\\
3848 \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o
3849 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3850 è di tipo \ctyp{long long}.\\
3851 \cmd{L} & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
3853 \cmd{q} & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
3854 \cmd{j} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{intmax\_t} o
3855 \ctyp{uintmax\_t}.\\
3856 \cmd{z} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{size\_t} o
3858 \cmd{t} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{ptrdiff\_t}.\\
3861 \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
3862 \label{tab:file_format_type}
3865 Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
3866 di usare il puntatore ad una lista variabile di argomenti (vedi
3867 sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf}, \funcd{vfprintf} e
3868 \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
3872 \fdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)}
3873 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3874 \fdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
3875 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3876 \fdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)}
3877 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3880 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3881 valore negativo per un errore.}
3884 Con queste funzioni diventa possibile selezionare gli argomenti che si
3885 vogliono passare ad una funzione di stampa, passando direttamente la lista
3886 tramite l'argomento \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista
3887 variabile degli argomenti dovrà essere opportunamente trattata (l'argomento è
3888 esaminato in sez.~\ref{sec:proc_variadic}), e dopo l'esecuzione della funzione
3889 l'argomento \param{ap} non sarà più utilizzabile (in generale dovrebbe essere
3890 eseguito un \code{va\_end(ap)} ma in Linux questo non è necessario).
3892 Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
3893 \funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
3894 scritti sulla stringa di destinazione:
3898 \fdecl{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
3899 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3902 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3906 \noindent in modo da evitare possibili \textit{buffer overflow}.
3909 Per eliminare alla radice questi problemi, la \acr{glibc} supporta una
3910 specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
3911 l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
3912 funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
3917 \fdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)}
3918 \fdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
3919 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3922 {Le funzioni hanno lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3927 Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
3928 l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
3929 restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
3930 proposito dei \textit{value result argument}) l'indirizzo della stringa
3931 allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre inoltre ricordarsi di
3932 invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando la stringa non serve
3933 più, onde evitare \textit{memory leak}.
3935 % TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
3937 Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
3938 \funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
3939 \textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
3940 estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
3941 funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
3942 dettaglio nella documentazione della \acr{glibc}.
3944 In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
3945 l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
3946 famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
3947 \funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
3951 \fdecl{int scanf(const char *format, ...)}
3952 \fdesc{Esegue la scansione di dati dallo \textit{standard input}.}
3953 \fdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3954 \fdesc{Esegue la scansione di dati da uno \textit{stream}. }
3955 \fdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)}
3956 \fdesc{Esegue la scansione di dati da un buffer.}
3959 {La funzione ritorna il numero di elementi assegnati in caso di successo e
3960 \val{EOF} per un errore o se si raggiunta la fine del file.}
3963 Le funzioni eseguono una scansione della rispettiva fonte di input cercando
3964 una corrispondenza di quanto letto con il formato dei dati specificato
3965 da \param{format}, ed effettua le relative conversioni memorizzando il
3966 risultato negli argomenti seguenti, il cui numero è variabile e dipende dal
3967 valore di \param{format}. Come per le analoghe funzioni di scrittura esistono
3968 le relative \funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un
3969 puntatore ad una lista di argomenti. Le funzioni ritornano il numero di
3970 elementi assegnati. Questi possono essere in numero inferiore a quelli
3971 specificati, ed anche zero. Quest'ultimo valore significa che non si è trovata
3974 Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
3975 puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
3976 primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
3979 Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
3980 input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
3981 sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
3982 \func{printf}, ma ci sono varie differenze. Le funzioni di input infatti sono
3983 più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
3984 in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
3985 qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
3986 virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
3987 esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
3988 si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale della
3991 Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
3992 eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
3993 conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
3994 sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
3995 interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
3996 \textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
3998 Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
3999 cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
4000 soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
4001 recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
4002 è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
4003 relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
4004 scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
4005 conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
4006 facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
4007 \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
4008 analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
4009 \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o
4010 \cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
4011 parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
4012 manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
4016 \section{Funzioni avanzate}
4017 \label{sec:file_stream_adv_func}
4019 In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
4020 eseguire operazioni di basso livello nella gestione degli \textit{stream},
4021 come leggerne gli attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione,
4022 gestire in maniera esplicita i lock impliciti presenti ad uso della
4023 programmazione \textit{multi-thread}.
4026 \subsection{Le funzioni di controllo}
4027 \label{sec:file_stream_cntrl}
4029 Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
4030 C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
4031 attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
4032 descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere il valore di
4033 quest'ultimo; il suo prototipo è:
4037 \fdecl{int fileno(FILE *stream)}
4038 \fdesc{Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream}.}
4041 {La funzione ritorna il numero del file descriptor in caso di successo e $-1$
4042 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF}
4043 se \param{stream} non è valido.}
4046 In questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl} sul file
4047 descriptor sottostante, ma anche se questo permette di accedere agli attributi
4048 del file descriptor sottostante lo \textit{stream}, non ci dà nessuna
4049 informazione riguardo alle proprietà dello \textit{stream} medesimo. La
4050 \acr{glibc} però supporta alcune estensioni derivate da Solaris, che
4051 permettono di ottenere informazioni utili relative allo \textit{stream}.
4053 Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
4054 \textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
4055 informazione non è disponibile, e ci si deve ricordare come è stato aperto il
4056 file. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in una
4057 subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive rispetto
4058 al semplice puntatore allo \textit{stream}. Questo problema può essere risolto
4059 con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
4063 \fhead{stdio\_ext.h}
4064 \fdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
4065 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la lettura.}
4066 \fdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
4067 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la scrittura.}
4070 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4071 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4074 \noindent che permettono di ottenere questa informazione.
4076 La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
4077 è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
4078 suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
4079 servono a tale scopo, il loro prototipo è:
4082 \fhead{stdio\_ext.h}
4083 \fdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
4084 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di lettura.}
4085 \fdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
4086 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di scrittura.}
4089 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4090 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4093 La funzione \func{\_\_freading} restituisce un valore diverso da zero
4094 se \param{stream} è aperto in sola lettura o se l'ultima operazione è stata di
4095 lettura mentre \func{\_\_fwriting} restituisce un valore diverso da zero
4096 se \param{stream} è aperto in sola scrittura o se l'ultima operazione è stata
4099 Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
4100 operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
4101 ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
4102 la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
4103 quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
4104 rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
4107 \subsection{Il controllo della bufferizzazione}
4108 \label{sec:file_buffering_ctrl}
4110 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
4111 serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
4112 \textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
4113 decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
4114 vengono allocati automaticamente.
4116 Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
4117 operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
4118 funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
4123 \fdecl{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size\_t size)}
4124 \fdesc{Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream}.}
4127 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e un altro valore qualunque per
4128 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà un valore appropriato.}
4131 La funzione imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream}
4132 nella modalità indicata da \param{mode} con uno dei valori di
4133 tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}, usando \param{buf} come buffer di
4134 lunghezza \param{size} e permette di controllare tutti gli aspetti della
4135 bufferizzazione. L'utente può specificare un buffer da usare al posto di
4136 quello allocato dal sistema passandone alla funzione l'indirizzo
4137 in \param{buf} e la dimensione in \param{size}.
4142 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
4144 \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
4147 \constd{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
4148 \constd{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
4149 \constd{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
4152 \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf}
4153 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4154 \label{tab:file_stream_buf_mode}
4157 Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
4158 stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
4159 \textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
4160 dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
4161 funzione, può anche essere usata una variabile automatica. In
4162 \headfile{stdio.h} è definita la costante \constd{BUFSIZ}, che indica le
4163 dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}, queste vengono usate
4164 dalla funzione \func{setbuf}. Non è detto però che tale dimensione
4165 corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda del
4168 Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei
4169 rischi, come delle scritture accidentali sul buffer, e non assicura la scelta
4170 delle dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle
4171 funzioni di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e
4172 trasparente all'utente (in quanto la deallocazione avviene
4173 automaticamente). Inoltre siccome alcune implementazioni usano parte del
4174 buffer per mantenere delle informazioni di controllo, non è detto che le
4175 dimensioni dello stesso coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
4177 Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
4178 \val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
4179 usando il buffer allocato automaticamente dal sistema. Si potrà comunque
4180 modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
4181 opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
4182 specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
4183 vengono sempre ignorati.
4185 Oltre a \func{setvbuf} la \acr{glibc} definisce altre tre funzioni per la
4186 gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
4187 \funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}, i rispettivi prototipi sono:
4191 \fdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)}
4192 \fdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)}
4193 \fdesc{Impostano il buffer per uno \textit{stream}.}
4194 \fdecl{void setlinebuf(FILE *stream)}
4195 \fdesc{Porta uno \textit{stream} in modalità \textit{line buffered}.}
4198 {Le funzioni non ritornano niente e non hanno condizioni di errore.}
4202 La funzione \func{setbuf} disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è
4203 \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf} come buffer di dimensione
4204 \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}, mentre \func{setbuffer}
4205 disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti
4206 usa \param{buf} come buffer di dimensione \param{size} in modalità
4207 \textit{fully buffered}. Tutte queste funzioni sono realizzate con opportune
4208 chiamate a \func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le
4209 vecchie librerie BSD, pertanto non è il caso di usarle se non per la
4210 portabilità su vecchi sistemi.
4212 Infine la \acr{glibc} provvede le funzioni non standard, anche queste
4213 originarie di Solaris, \funcd{\_\_flbf} e \funcd{\_\_fbufsize} che permettono
4214 di leggere le proprietà di bufferizzazione di uno \textit{stream}; i cui
4218 \fhead{stdio\_ext.h}
4219 \fdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)}
4220 \fdesc{Restituisce le dimensioni del buffer di uno \textit{stream}.}
4221 \fdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)}
4222 \fdesc{Controlla la modalità di bufferizzazione di uno \textit{stream}.}
4225 {Le funzioni ritornano rispettivamente la dimensione del buffer o un valore
4226 non nullo se lo \textit{stream} è in modalità \textit{line-buffered}, non
4227 sono previste condizioni di errore.}
4230 Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
4231 scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
4232 \funcd{fflush}, il cui prototipo è:
4236 \fdecl{int fflush(FILE *stream)}
4237 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati di uno \textit{stream}.}
4240 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
4241 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se \param{stream}
4242 non è aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
4246 \noindent anche di questa funzione esiste una analoga \func{fflush\_unlocked}
4247 (accessibile definendo una fra \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE} o
4248 \macro{\_GNU\_SOURCE}) che non effettua il blocco dello \textit{stream}.
4250 % TODO aggiungere prototipo \func{fflush\_unlocked}?
4252 Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
4253 \textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
4254 essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
4255 poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
4256 \textit{line buffered}. Per fare questo la \acr{glibc} supporta una
4257 estensione di Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
4261 \fdecl{void \_flushlbf(void)}
4262 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati degli \textit{stream} in
4263 modalità \textit{line buffered}.}
4266 {La funzione non ritorna nulla e non presenta condizioni di errore.}
4269 Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
4270 funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
4271 kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
4272 usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
4274 Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
4275 pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
4279 \fdecl{int fpurge(FILE *stream)}
4280 \fdesc{Cancella i buffer di uno \textit{stream}.}
4283 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore.}
4286 La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
4287 scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
4288 compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
4291 \subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
4292 \label{sec:file_stream_thread}
4295 Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
4296 allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
4297 essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
4298 \textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
4299 pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
4302 Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
4303 ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
4304 funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
4305 devono essere opportunamente protette, in quanto il sistema assicura
4306 l'atomicità solo per le \textit{system call}. Questo viene fatto associando ad
4307 ogni \textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente
4308 acquisito prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
4310 Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
4311 \textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
4312 \textit{stream} atomicamente. Per questo motivo le librerie provvedono anche
4313 le funzioni \funcd{flockfile} e \funcd{funlockfile} che permettono la gestione
4314 esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}. Esse sono disponibili definendo
4315 \macrod{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro prototipi sono:
4319 \fdecl{void flockfile(FILE *stream)}
4320 \fdesc{Acquisisce il lock su uno \textit{stream}.}
4321 \fdecl{void funlockfile(FILE *stream)}
4322 \fdesc{Rilascia il lock su uno \textit{stream}.}
4324 {Le funzioni non ritornano nulla e non sono previste condizioni di errore.}
4327 La funzione \func{flockfile} esegue l'acquisizione del lock dello
4328 \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se questo risulta non è
4329 disponibile, mentre \func{funlockfile} rilascia un lock che si è
4330 precedentemente acquisito.
4332 Una terza funzione, che serve a provare ad acquisire un lock senza bloccarsi
4333 qualora non sia possibile, è \funcd{ftrylockfile}, il cui prototipo è:
4337 \fdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)}
4338 \fdesc{Tenta l'acquisizione del lock di uno \textit{stream}.}
4341 {La funzione ritorna $0$ in caso di acquisizione del lock ed un altro valore
4342 qualunque altrimenti, non sono previste condizioni di errore.}
4345 Con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed eseguire tutte le
4346 operazioni volute, per poi rilasciarlo. Ma, vista la complessità delle
4347 strutture di dati coinvolte, le operazioni di blocco non sono del tutto
4348 indolori, e quando il locking dello \textit{stream} non è necessario (come in
4349 tutti i programmi che non usano i \textit{thread}), tutta la procedura può
4350 comportare dei costi pesanti in termini di prestazioni.
4352 Per questo motivo abbiamo visto come alle usuali funzioni di I/O non
4353 formattato siano associate delle versioni \code{\_unlocked} (alcune previste
4354 dallo stesso standard POSIX, altre aggiunte come estensioni dalla \acr{glibc})
4355 che possono essere usate quando il locking non serve\footnote{in certi casi
4356 dette funzioni possono essere usate, visto che sono molto più efficienti,
4357 anche in caso di necessità di locking, una volta che questo sia stato
4358 acquisito manualmente.} con prestazioni molto più elevate, dato che spesso
4359 queste versioni (come accade per \func{getc} e \func{putc}) sono realizzate
4362 La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
4363 \code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
4364 lavoro abbastanza noioso. Per questo motivo la \acr{glibc} fornisce al
4365 programmatore pigro un'altra via, anche questa mutuata da estensioni
4366 introdotte in Solaris, da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
4367 locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
4371 \fhead{stdio\_ext.h}
4372 \fdecl{int \_\_fsetlocking(FILE *stream, int type)}
4373 \fdesc{Specifica se abilitare il locking su uno \textit{stream}.}
4376 {La funzione ritorna stato di locking interno dello \textit{stream}, non sono
4377 previste condizioni di errore.}
4380 La funzione imposta o legge lo stato della modalità in cui le operazioni di
4381 I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto all'acquisizione implicita
4382 del locking a seconda del valore specificato con \param{type}, che può
4383 assumere uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fsetlocking_type}.
4388 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
4390 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
4393 \constd{FSETLOCKING\_INTERNAL}& Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
4394 blocco implicito predefinito.\\
4395 \constd{FSETLOCKING\_BYCALLER}& Al ritorno della funzione sarà l'utente a
4396 dover gestire da solo il locking dello
4398 \constd{FSETLOCKING\_QUERY} & Restituisce lo stato corrente della
4399 modalità di blocco dello
4403 \caption{Valori dell'argomento \param{type} di \func{\_\_fsetlocking}
4404 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4405 \label{tab:file_fsetlocking_type}
4408 La funzione, se usata con \const{FSETLOCKING\_QUERY}, non modifica la modalità
4409 di operazione ma restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream}
4410 con uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
4411 \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.
4413 % TODO trattare \func{clearerr\_unlocked}
4417 %%% Local Variables:
4419 %%% TeX-master: "gapil"
4422 % LocalWords: stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
4423 % LocalWords: buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
4424 % LocalWords: nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
4425 % LocalWords: unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
4426 % LocalWords: char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
4427 % LocalWords: dup fifo socket append EXCL ccs IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP inode fd
4428 % LocalWords: IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
4429 % LocalWords: sync fcloseall void stdlib of feof ferror clearerr ws VFS table
4430 % LocalWords: unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
4431 % LocalWords: lock thread fgetc getc getchar dell'overhead unsigned ap process
4432 % LocalWords: getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar struct
4433 % LocalWords: SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
4434 % LocalWords: overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
4435 % LocalWords: realloc value result argument memory getdelim delim printf short
4436 % LocalWords: fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
4437 % LocalWords: uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
4438 % LocalWords: vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
4439 % LocalWords: vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
4440 % LocalWords: lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
4441 % LocalWords: fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
4442 % LocalWords: IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
4443 % LocalWords: fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile files fig flags
4444 % LocalWords: locking fsetlocking type virtual operation dentry unistd sys AT
4445 % LocalWords: modification hole functions pathname EEXIST CREAT EINTR attack
4446 % LocalWords: EISDIR EFBIG EOVERFLOW ELOOP NOFOLLOW ENODEV ENOENT ENOTDIR fork
4447 % LocalWords: EMFILE ENAMETOOLONG ENFILE ENOMEM ENOSPC EROFS exec access RDWR
4448 % LocalWords: RDONLY ioctl AND ACCMODE creation Denial Service DoS opendir NFS
4449 % LocalWords: SOURCE LARGEFILE BITS NOCTTY TRUNC SHLOCK shared EXLOCK race SGI
4450 % LocalWords: exclusive condition change ASYNC SIGIO CLOEXEC DIRECT NDELAY EIO
4451 % LocalWords: DSYNC FASYNC IRIX FreeBSD EINVAL client RSYNC creat filedes INCR
4452 % LocalWords: behind shutdown ESPIPE XTND truncate fallocate count EAGAIN log
4453 % LocalWords: timerfd Specification pwrite pread define XOPEN EPIPE SIGPIPE at
4454 % LocalWords: caching cache update bdflush fdatasync fstat oldfd newfd DUPFD
4455 % LocalWords: openat mkdirat mkdir proc ATFILE dirfd FDCWD utimes lutimes uid
4456 % LocalWords: utimensat faccessat fchmodat chmod fchownat chown lchown fstatat
4457 % LocalWords: lstat linkat mknodat mknod readlinkat readlink renameat rename
4458 % LocalWords: symlinkat symlink unlinkat unlink rmdir mkfifoat mkfifo owner is
4459 % LocalWords: gid group FOLLOW REMOVEDIR cmd arg flock SETFD GETFD GETFL SETFL
4460 % LocalWords: GETLK SETLK SETLKW GETOWN PID Signal SIGURG SETOWN GETSIG SETSIG
4461 % LocalWords: sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease GETLEASE NOTIFY request
4462 % LocalWords: everything framebuffer ENOTTY argp CDROM lsattr chattr magic TID
4463 % LocalWords: number FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO FIOSETOWN FIOGETOWN pid
4464 % LocalWords: FIONREAD epoll FIOQSIZE side effects SAFE BYCALLER QUERY EACCES
4465 % LocalWords: EBUSY OpenBSD syncfs futimes timespec only init ESRCH kill NTPL
4466 % LocalWords: ENXIO NONBLOCK WRONLY EPERM NOATIME ETXTBSY EWOULDBLOCK PGRP SZ
4467 % LocalWords: EFAULT capabilities GETPIPE SETPIPE RESOURCE dell'I all' NFSv
4469 %%% Local Variables:
4471 %%% TeX-master: "gapil"
4474 % LocalWords: nell' du vm Documentation Urlich Drepper futimesat times
4475 % LocalWords: futimens fs Tread all'I ll TMPFILE EDQUOT extN Minix UDF XFS
4476 % LocalWords: shmem Btrfs ubifs tmpfile fchmod fchown fsetxattr fchdir PF
4477 % LocalWords: fstatfs sull'