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12 \chapter{La gestione dell'I/O su file}
13 \label{cha:file_IO_interface}
15 Esamineremo in questo capitolo le due interfacce di programmazione che
16 consentono di gestire i dati mantenuti nei file. Cominceremo con quella nativa
17 del sistema, detta dei \textit{file descriptor}, che viene fornita
18 direttamente dalle \textit{system call} e che non prevede funzionalità evolute
19 come la bufferizzazione o funzioni di lettura o scrittura
20 formattata. Esamineremo poi anche l'interfaccia definita dallo standard ANSI
21 C, che viene chiamata dei \textit{file stream} o anche più brevemente degli
22 \textit{stream}. Per entrambe dopo una introduzione alle caratteristiche
23 generali tratteremo le funzioni base per la gestione dell'I/O, lasciando per
24 ultime le caratteristiche più avanzate.
27 \section{L'interfaccia dei \textit{file descriptor}}
28 \label{sec:file_unix_interface}
31 Come visto in sez.~\ref{sec:file_vfs_work} il kernel mette a disposizione
32 tramite il \textit{Virtual File System} una serie di \textit{system call} che
33 consentono di operare sui file in maniera generale. Abbiamo trattato quelle
34 relative alla gestione delle proprietà dei file nel precedente capitolo,
35 vedremo quelle che si applicano al contenuto dei file in questa sezione,
36 iniziando con una breve introduzione sull'architettura dei \textit{file
37 descriptor} per poi trattare le funzioni di base e le modalità con cui
38 consentono di gestire i dati memorizzati sui file.
41 \subsection{I \textit{file descriptor}}
44 \itindbeg{file~descriptor}
46 L'accesso al contenuto dei file viene effettuato, sia pure con differenze
47 nella realizzazione pratica, in maniera sostanzialmente identica in tutte le
48 implementazioni di un sistema unix-like, ricorrendo a quella che viene
49 chiamata l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.
51 Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
52 comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso. Questo si
53 fa aprendo il file con la funzione \func{open} (vedi
54 sez.~\ref{sec:file_open_close}) che provvederà a localizzare l'\textit{inode}
55 del file e inizializzare i puntatori che rendono disponibili le funzioni che
56 il VFS mette a disposizione (quelle di
57 tab.~\ref{tab:file_file_operations}). Una volta terminate le operazioni, il
58 file dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il canale di comunicazione
59 impedendo ogni ulteriore operazione.
61 All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un numero
62 intero non negativo, che viene chiamato appunto \textit{file descriptor}.
63 Quando un file viene aperto la funzione \func{open} restituisce questo numero,
64 tutte le ulteriori operazioni dovranno essere compiute specificando questo
65 stesso numero come argomento alle varie funzioni dell'interfaccia.
67 \itindbeg{process~table}
70 Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come il
71 kernel gestisce l'interazione fra processi e file. Abbiamo già accennato in
72 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy} come il kernel mantenga un elenco di tutti
73 processi nella cosiddetta \textit{process table}. Lo stesso, come accennato in
74 sez.~\ref{sec:file_vfs_work}, vale anche per tutti i file aperti, il cui
75 elenco viene mantenuto nella cosiddetta \textit{file table}.
77 La \textit{process table} è una tabella che contiene una voce per ciascun
78 processo attivo nel sistema. Ciascuna voce è costituita dal puntatore a una
79 struttura di tipo \kstruct{task\_struct} nella quale sono raccolte tutte le
80 informazioni relative al processo, fra queste informazioni c'è anche il
81 puntatore ad una ulteriore struttura di tipo
82 \kstruct{files\_struct},\footnote{la definizione corrente di questa struttura
83 si trova nel file \texttt{include/linux/fdtable.h} dei sorgenti del kernel,
84 quella mostrata in fig.~\ref{fig:file_proc_file} è una versione pesantemente
85 semplificata.} che contiene le informazioni relative ai file che il processo
88 La \textit{file table} è una tabella che contiene una voce per ciascun file
89 che è stato aperto nel sistema. Come accennato in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}
90 per ogni file aperto viene allocata una struttura \kstruct{file} e la
91 \textit{file table} è costituita da un elenco di puntatori a ciascuna di
92 queste strutture, che, come illustrato in fig.~\ref{fig:kstruct_file},
93 contengono le informazioni necessarie per la gestione dei file, ed in
96 \item i flag di stato del file nel campo \var{f\_flags}.
97 \item la posizione corrente nel file, il cosiddetto \textit{offset}, nel campo
99 \item un puntatore alla struttura \kstruct{inode} che identifica
100 l'\textit{inode} del file.\footnote{nel kernel 2.4.x si è in realtà passati
101 ad un puntatore ad una struttura \kstruct{dentry} che punta a sua volta
102 all'\textit{inode} passando per la nuova struttura del VFS.}
103 \item un puntatore \var{f\_op} alla tabella delle funzioni che si possono
104 usare sul file.\footnote{quelle della struttura \kstruct{file\_operation},
105 descritte sommariamente in tab.~\ref{tab:file_file_operations}.}
110 \includegraphics[width=12cm]{img/procfile}
111 \caption{Schema della architettura dell'accesso ai file attraverso
112 l'interfaccia dei file descriptor.}
113 \label{fig:file_proc_file}
116 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema semplificato in cui
117 è illustrata questa architettura, ed in cui si sono evidenziate le
118 interrelazioni fra la \textit{file table}, la \textit{process table} e le
119 varie strutture di dati che il kernel mantiene per ciascun file e ciascun
122 \itindend{process~table}
124 Come si può notare alla fine il collegamento che consente di porre in
125 relazione i file ed i processi è effettuato attraverso i dati mantenuti nella
126 struttura \kstruct{files\_struct}, essa infatti contiene alcune informazioni
129 \item i flag relativi ai file aperti dal processo.
130 \item il numero di file aperti dal processo.
131 \item la \itindex{file~descriptor~table} \textit{file descriptor table}, una
132 tabella con i puntatori, per ciascun file aperto, alla relativa voce nella
136 In questa infrastruttura un file descriptor non è altro che l'intero positivo
137 che indicizza quest'ultima tabella, e che consente di recuperare il puntatore
138 alla struttura \kstruct{file} corrispondente al file aperto dal processo a cui
139 era stato assegnato questo indice. Una volta ottenuta grazie al file
140 descriptor la struttura \kstruct{file} corrispondente al file voluto nella
141 \textit{file table}, il kernel potrà usare le funzioni messe disposizione dal
142 VFS per eseguire sul file tutte le operazioni necessarie.
144 Il meccanismo dell'apertura dei file prevede che venga sempre fornito il primo
145 file descriptor libero nella tabella, e per questo motivo essi vengono
146 assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file, posto che
147 non ne sia stato chiuso nessuno in precedenza.
149 \itindbeg{standard~input}
150 \itindbeg{standard~output}
151 \itindbeg{standard~error}
153 In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
154 processo si aspetta di avere sempre tre file aperti che, per quanto appena
155 detto, avranno come \textit{file descriptor} i valori 0, 1 e 2. Il primo file
156 è sempre associato al cosiddetto \textit{standard input}, è cioè il file da
157 cui un processo si aspetta di dover leggere i dati in ingresso. Il secondo
158 file è il cosiddetto \textit{standard output}, cioè quello su cui ci si
159 aspetta di dover scrivere i dati in uscita. Il terzo è lo \textit{standard
160 error}, su cui vengono scritti i dati relativi agli errori.
162 \itindend{file~descriptor}
165 Benché questa sia alla fine soltanto una convenzione, essa è seguita dalla
166 totalità delle applicazioni, e non aderirvi potrebbe portare a problemi di
167 interoperabilità. Nel caso della shell tutti questi file sono associati al
168 terminale di controllo, e corrispondono quindi alla lettura della tastiera per
169 l'ingresso e alla scrittura sul terminale per l'uscita. Lo standard POSIX.1
170 provvede, al posto dei valori numerici, tre costanti simboliche, definite in
171 tab.~\ref{tab:file_std_files}.
176 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
178 \textbf{File} & \textbf{Significato} \\
181 \constd{STDIN\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard input}.\\
182 \constd{STDOUT\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard output}.\\
183 \constd{STDERR\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard error}.\\
186 \caption{Costanti definite in \headfile{unistd.h} per i file standard.}
187 \label{tab:file_std_files}
190 \itindend{standard~input}
191 \itindend{standard~output}
192 \itindend{standard~error}
194 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è rappresentata una situazione diversa
195 rispetto a quella usuale della shell, in cui tutti e tre questi file fanno
196 riferimento al terminale su cui si opera. Nell'esempio invece viene illustrata
197 la situazione di un programma in cui lo \textit{standard input} è associato ad
198 un file mentre lo \textit{standard output} e lo \textit{standard error} sono
199 associati ad un altro file. Si noti poi come per questi ultimi le strutture
200 \kstruct{file} nella \textit{file table}, pur essendo distinte, fanno
201 riferimento allo stesso \textit{inode}, dato che il file che è stato aperto lo
202 stesso. Questo è quello che avviene normalmente quando si apre più volte lo
205 Si ritrova quindi anche con le voci della \textit{file table} una situazione
206 analoga di quella delle voci di una directory, con la possibilità di avere più
207 voci che fanno riferimento allo stesso \textit{inode}. L'analogia è in realtà
208 molto stretta perché quando si cancella un file, il kernel verifica anche che
209 non resti nessun riferimento in una qualunque voce della \textit{file table}
210 prima di liberare le risorse ad esso associate e disallocare il relativo
213 Nelle vecchie versioni di Unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
214 numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
215 dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
216 descriptor dentro \kstruct{files\_struct}. Questo limite intrinseco nei kernel
217 più recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una
218 lista, ma restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi
219 sez.~\ref{sec:sys_limits}).
221 \itindend{file~table}
224 \subsection{Apertura, creazione e chiusura di un file}
225 \label{sec:file_open_close}
227 La funzione di sistema \funcd{open} è la principale funzione dell'interfaccia
228 di gestione dei file, quella che dato un \textit{pathname} consente di
229 ottenere un file descriptor ``\textsl{aprendo}'' il file
230 corrispondente,\footnote{è \func{open} che alloca \kstruct{file}, la inserisce
231 nella \textit{file table} e crea il riferimento nella
232 \kstruct{files\_struct} del processo.} il suo prototipo è:
238 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
239 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
241 \fdesc{Apre un file.}
244 {La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e $-1$ per un
245 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
247 \item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste e si è specificato
248 \const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
249 \item[\errcode{EINTR}] la funzione era bloccata ed è stata interrotta da un
250 segnale (vedi sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}).
251 \item[\errcode{EINVAL}] si è usato \const{O\_CREAT} indicando un pathname
252 con caratteri non supportati dal filesystem sottostante o si è richiesto
253 \const{O\_TMPFILE} senza indicare \const{O\_WRONLY} o \const{O\_RDWR} o si
254 è usato \const{O\_DIRECT} per un filesystem che non lo supporta.
255 \item[\errcode{EISDIR}] \param{pathname} indica una directory e o si è
256 tentato un accesso che prevede la scrittura o si è usato
257 \const{O\_TMPFILE} con accesso che prevede la scrittura ma il kernel non
258 supporta la funzionalità.
259 \item[\errcode{EFBIG}] il file è troppo grande per essere aperto, in genere
260 dovuto al fatto che si è compilata una applicazione a 32 bit senza
261 abilitare il supporto per le dimensioni a 64 bit; questo è il valore
262 restituito fino al kernel 2.6.23, coi successivi viene restituito
263 \errcode{EOVERFLOW} come richiesto da POSIX.1.
264 \item[\errcode{ELOOP}] si sono incontrati troppi collegamenti simbolici nel
265 risolvere \param{pathname} o si è indicato \const{O\_NOFOLLOW} e
266 \param{pathname} è un collegamento simbolico (e non si è usato
268 \item[\errcode{ENODEV}] \param{pathname} si riferisce a un file di
269 dispositivo che non esiste.
270 \item[\errcode{ENOENT}] \param{pathname} non esiste e non si è richiesto
271 \const{O\_CREAT}, o non esiste un suo componente, o si riferisce ad una
272 directory inesistente, si è usato \const{O\_TMPFILE} con accesso che
273 prevede la scrittura ma il kernel non supporta la funzionalità.
274 \item[\errcode{ENOTDIR}] si è specificato \const{O\_DIRECTORY} e
275 \param{pathname} non è una directory.
276 \item[\errcode{ENXIO}] si sono impostati \const{O\_NONBLOCK} o
277 \const{O\_WRONLY} ed il file è una \textit{fifo} che non viene letta da
278 nessun processo o \param{pathname} è un file di dispositivo ma il
279 dispositivo è assente.
280 \item[\errcode{EPERM}] si è specificato \const{O\_NOATIME} e non si è né
281 amministratori né proprietari del file.
282 \item[\errcode{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine
283 di un programma in esecuzione.
284 \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] la funzione si sarebbe bloccata ma si è
285 richiesto \const{O\_NONBLOCK}.
287 ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EDQUOT}, \errval{EFAULT}, \errval{EMFILE},
288 \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENFILE}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC},
289 \errval{EROFS}, nel loro significato generico.}
292 La funzione apre il file indicato da \param{pathname} nella modalità indicata
293 da \param{flags}. Essa può essere invocata in due modi diversi, specificando
294 opzionalmente un terzo argomento \param{mode}. Qualora il file non esista e
295 venga creato, questo argomento consente di indicare quali permessi dovranno
296 essergli assegnati.\footnote{questo è possibile solo se si è usato in
297 \param{flags} uno fra \const{O\_CREATE} e \const{O\_TMPFILE}, in tutti gli
298 altri casi sarà ignorato.} I valori possibili sono gli stessi già visti in
299 sez.~\ref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
300 delle costanti descritte in tab.~\ref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono
301 comunque filtrati dal valore della \textit{umask} (vedi
302 sez.~\ref{sec:file_perm_management}) del processo.
304 La funzione restituisce sempre il primo file descriptor libero, una
305 caratteristica che permette di prevedere qual è il valore del file descriptor
306 che si otterrà al ritorno di \func{open}, e che viene spesso usata dalle
307 applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard visti in
308 tab.~\ref{tab:file_std_files}. Se ad esempio si chiude lo \textit{standard
309 input} e si apre subito dopo un nuovo file questo diventerà il nuovo
310 \textit{standard input} dato che avrà il file descriptor 0.
312 Al momento dell'apertura il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun
313 altro processo (torneremo sul significato della condivisione dei file
314 descriptor, che in genere si ottiene dopo una \func{fork}, in
315 sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è impostato, come accennato in
316 sez.~\ref{sec:proc_exec}, per restare aperto attraverso una
317 \func{exec}. Inoltre la posizione sul file, il cosiddetto \textit{offset}, è
318 impostata all'inizio del file. Una volta aperto un file si potrà operare su di
319 esso direttamente tramite il file descriptor, e quanto avviene al
320 \textit{pathname} con cui lo si è aperto sarà del tutto ininfluente.
322 \itindbeg{file~status~flags}
324 Il comportamento della funzione, e le diverse modalità con cui può essere
325 aperto il file, vengono controllati dall'argomento \param{flags} il cui valore
326 deve essere indicato come maschera binaria in cui ciascun bit ha un
327 significato specifico. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire i
328 cosiddetti \textit{file status flags} (i \textsl{flag di stato} del file), che
329 vengono mantenuti nel campo \var{f\_flags} della struttura \kstruct{file} che
330 abbiamo riportato anche in fig.~\ref{fig:file_proc_file}).
332 Ciascun flag viene identificato da una apposita costante, ed il valore
333 di \param{flags} deve essere specificato come OR aritmetico di queste
334 costanti. Inoltre per evitare problemi di compatibilità con funzionalità che
335 non sono previste o non ancora supportate in versioni meno recenti del kernel,
336 la \func{open} di Linux ignora i flag che non riconosce, pertanto
337 l'indicazione di un flag inesistente non provoca una condizione di errore.
339 I vari bit che si possono usare come componenti di \param{flags} sono divisi
340 in tre gruppi principali. Il primo gruppo è quello dei cosiddetti flag delle
341 \textsl{modalità di accesso} (o \textit{access mode flags}), che specificano
342 che tipo di accesso si effettuerà sul file, fra lettura, scrittura e
343 lettura/scrittura. Questa modalità deve essere indicata usando una delle
344 costanti di tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}.
349 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
351 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
354 \constd{O\_RDONLY} & Apre il file in sola lettura.\\
355 \constd{O\_WRONLY} & Apre il file in sola scrittura.\\
356 \constd{O\_RDWR} & Apre il file sia in lettura che in scrittura.\\
359 \caption{Le tre costanti che identificano le modalità di accesso
360 nell'apertura di un file.}
361 \label{tab:open_access_mode_flag}
364 A differenza di tutti gli altri flag che vedremo in seguito, in questo caso
365 non si ha a che fare con singoli bit separati dell'argomento \param{flags}, ma
366 con un numero composto da due bit. Questo significa ad esempio che la
367 combinazione \code{\const{O\_RDONLY}|\const{O\_WRONLY}} non è affatto
368 equivalente a \const{O\_RDWR}, e non deve essere usata.\footnote{in realtà
369 su Linux, dove i valori per le tre costanti di
370 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} sono rispettivamente $0$, $1$ e $2$, il
371 valore $3$ viene usato con un significato speciale, ed assolutamente fuori
372 standard, disponibile solo per i file di dispositivo e solo per alcuni
373 driver, in cui si richiede la verifica della capacità di accesso in lettura
374 e scrittura ma viene restituito un file descriptor che non può essere letto
375 o scritto, ma solo usato con una \func{ioctl} (vedi
376 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).}
378 La modalità di accesso deve sempre essere specificata quando si apre un file,
379 il valore indicato in \param{flags} viene salvato nei \textit{file status
380 flags}, e può essere riletto con \func{fcntl} (vedi
381 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), il relativo valore può essere poi ottenuto
382 un AND aritmetico della maschera binaria \constd{O\_ACCMODE}, ma non può essere
383 modificato. Nella \acr{glibc} sono definite inoltre \constd{O\_READ} come
384 sinonimo di \const{O\_RDONLY} e \constd{O\_WRITE} come sinonimo di
385 \const{O\_WRONLY}.\footnote{si tratta di definizioni completamente fuori
386 standard, attinenti, insieme a \constd{O\_EXEC} che permetterebbe l'apertura
387 di un file per l'esecuzione, ad un non meglio precisato ``\textit{GNU
388 system}''; pur essendo equivalenti alle definizioni classiche non è
389 comunque il caso di utilizzarle.}
391 \itindend{file~status~flags}
393 Il secondo gruppo di flag è quello delle \textsl{modalità di
394 apertura},\footnote{la pagina di manuale di \func{open} parla di
395 \textit{file creation flags}, ma alcuni di questi flag non hanno nulla a che
396 fare con la creazione dei file, mentre il manuale dalla \acr{glibc} parla di
397 più correttamente di \textit{open-time flags}, dato che si tratta di flag il
398 cui significato ha senso solo al momento dell'apertura del file.} che
399 permettono di specificare alcune delle caratteristiche del comportamento di
400 \func{open} nel momento in viene eseguita per aprire un file. Questi flag
401 hanno effetto solo nella chiamata della funzione, non sono memorizzati fra i
402 \textit{file status flags} e non possono essere riletti da \func{fcntl} (vedi
403 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
408 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
410 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
413 \constd{O\_CREAT} & Se il file non esiste verrà creato, con le regole
414 di titolarità del file viste in
415 sez.~\ref{sec:file_ownership_management}. Se si
416 imposta questo flag l'argomento \param{mode} deve
417 essere sempre specificato.\\
418 \constd{O\_DIRECTORY}& Se \param{pathname} non è una directory la
419 chiamata fallisce. Questo flag, introdotto con il
420 kernel 2.1.126, è specifico di Linux e
421 serve ad evitare dei possibili
422 \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
423 \textit{DoS}\footnotemark quando \func{opendir}
424 viene chiamata su una \textit{fifo} o su un
425 dispositivo associato ad una unità a nastri. Non
426 viene usato al di fuori dell'implementazione di
427 \func{opendir}, ed è utilizzabile soltanto se si è
428 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
429 \constd{O\_EXCL} & Deve essere usato in congiunzione con
430 \const{O\_CREAT} ed in tal caso impone che il file
431 indicato da \param{pathname} non sia già esistente
432 (altrimenti causa il fallimento della chiamata con
433 un errore di \errcode{EEXIST}).\\
434 \constd{O\_LARGEFILE}& Viene usato sui sistemi a 32 bit per richiedere
435 l'apertura di file molto grandi, la cui
436 dimensione non è rappresentabile con la versione a
437 32 bit del tipo \type{off\_t}, utilizzando
438 l'interfaccia alternativa abilitata con la
439 macro \macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE}. Come
440 illustrato in sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} è
441 sempre preferibile usare la conversione automatica
442 delle funzioni che si attiva assegnando a $64$ la
443 macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, e non usare mai
445 \constd{O\_NOCTTY} & Se \param{pathname} si riferisce ad un dispositivo
446 di terminale, questo non diventerà il terminale di
447 controllo, anche se il processo non ne ha ancora
448 uno (si veda sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}).\\
449 \constd{O\_NOFOLLOW}& Se \param{pathname} è un collegamento simbolico
450 la chiamata fallisce. Questa è un'estensione BSD
451 aggiunta in Linux a partire dal kernel
452 2.1.126, ed utilizzabile soltanto se si è definita
453 la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
454 \const{O\_TMPFILE} & Consente di creare un file temporaneo anonimo, non
455 visibile con un pathname sul filesystem, ma
456 leggibile e scrivibile all'interno del processo.
457 Introdotto con il kernel 3.11, è specifico di
459 \constd{O\_TRUNC} & Se usato su un file di dati aperto in scrittura,
460 ne tronca la lunghezza a zero; con un terminale o
461 una \textit{fifo} viene ignorato, negli altri casi
462 il comportamento non è specificato.\\
465 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di apertura} di
467 \label{tab:open_time_flag}
470 \footnotetext{acronimo di \itindex{Denial~of~Service~(DoS)} \textit{Denial of
471 Service}, si chiamano così attacchi miranti ad impedire un servizio
472 causando una qualche forma di carico eccessivo per il sistema, che resta
473 bloccato nelle risposte all'attacco.}
475 Si è riportato in tab.~\ref{tab:open_time_flag} l'elenco dei flag delle
476 \textsl{modalità di apertura}.\footnote{la \acr{glibc} definisce anche i due
477 flag \constd{O\_SHLOCK}, che aprirebbe il file con uno \textit{shared lock}
478 e \constd{O\_EXLOCK} che lo aprirebbe con un \textit{exclusive lock} (vedi
479 sez.~\ref{sec:file_locking}), si tratta di opzioni specifiche di BSD, che non
480 esistono con Linux.} Uno di questi, \const{O\_EXCL}, ha senso solo se usato
481 in combinazione a \const{O\_CREAT} quando si vuole creare un nuovo file per
482 assicurarsi che questo non esista di già, e lo si usa spesso per creare i
483 cosiddetti ``\textsl{file di lock}'' (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
485 Si tenga presente che questa opzione è supportata su NFS solo a partire da
486 NFSv3 e con il kernel 2.6, nelle versioni precedenti la funzionalità viene
487 emulata controllando prima l'esistenza del file per cui usarla per creare un
488 file di lock potrebbe dar luogo a una \textit{race condition}, in tal caso
489 infatti un file potrebbe venir creato fra il controllo la successiva apertura
490 con \const{O\_CREAT}; la cosa si può risolvere comunque creando un file con un
491 nome univoco ed usando la funzione \func{link} per creare il file di lock,
492 (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
494 Se si usa \const{O\_EXCL} senza \const{O\_CREAT} il comportamento è
495 indefinito, escluso il caso in cui viene usato con \const{O\_TMPFILE} su cui
496 torneremo più avanti; un'altra eccezione è quello in cui lo si usa da solo su
497 un file di dispositivo, in quel caso se questo è in uso (ad esempio se è
498 relativo ad un filesystem che si è montato) si avrà un errore di
499 \errval{EBUSY}, e pertanto può essere usato in questa modalità per rilevare lo
500 stato del dispositivo.
502 Nella creazione di un file con \const{O\_CREAT} occorre sempre specificare
503 l'argomento di \param{mode}, che altrimenti è ignorato. Si tenga presente che
504 indipendentemente dai permessi che si possono assegnare, che in seguito
505 potrebbero non consentire lettura o scrittura, quando il file viene aperto
506 l'accesso viene garantito secondo quanto richiesto con i flag di
507 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}. Quando viene creato un nuovo file
508 \const{O\_CREAT} con tutti e tre i tempi del file di
509 tab.~\ref{tab:file_file_times} vengono impostati al tempo corrente. Se invece
510 si tronca il file con \const{O\_TRUNC} verranno impostati soltanto il
511 \textit{modification time} e lo \textit{status change time}.
513 Il flag \constd{O\_TMPFILE}, introdotto con il kernel
514 3.11,\footnote{inizialmente solo su alcuni filesystem (i vari \acr{extN},
515 \acr{Minix}, \acr{UDF}, \acr{shmem}) poi progressivamente esteso ad altri
516 (\acr{XFS} con il 3.15, \acr{Btrfs} e \acr{F2FS} con il 3.16, \acr{ubifs}
517 con il 4.9).} consente di aprire un file temporaneo senza che questo venga
518 associato ad un nome e compaia nel filesystem. In questo caso la funzione
519 restituirà un file descriptor da poter utilizzare per leggere e scrivere dati,
520 ma il contenuto dell'argomento \param{path} verrà usato solamente per
521 determinare, in base alla directory su cui si verrebbe a trovare il
522 \textit{pathname} indicato, il filesystem all'interno del quale deve essere
523 allocato l'\textit{inode} e lo spazio disco usato dal file
524 descriptor. L'\textit{inode} resterà anonimo e l'unico riferimento esistente
525 sarà quello contenuto nella \textit{file table} del processo che ha chiamato
528 Lo scopo principale del flag è quello fornire una modalità atomica, semplice e
529 sicura per applicare la tecnica della creazione di un file temporaneo seguita
530 dalla sua immediata cancellazione con \func{unlink} per non lasciare rimasugli
531 sul filesystem, di cui è parlato in sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}.
532 Inoltre, dato che il file non compare nel filesystem, si evitano alla radice
533 tutti gli eventuali problemi di \textit{race condition} o \textit{symlink
534 attack} e non ci si deve neanche preoccupare di ottenere un opportuno nome
535 univoco con l'uso delle funzioni di sez.~\ref{sec:file_temp_file}.
537 Una volta aperto il file vi si potrà leggere o scrivere a seconda che siano
538 utilizzati \const{O\_RDWR} o \const{O\_WRONLY}, mentre l'uso di
539 \func{O\_RDONLY} non è consentito, non avendo molto senso ottenere un file
540 descriptor su un file che nasce vuoto per cui non si potrà comunque leggere
541 nulla. L'unico altro flag che può essere utilizzato insieme a
542 \const{O\_TMPFILE} è \const{O\_EXCL}, che in questo caso assume però un
543 significato diverso da quello ordinario, dato che in questo caso il file
544 associato al file descriptor non esiste comunque.
546 L'uso di \const{O\_EXCL} attiene infatti all'altro possibile impiego di
547 \const{O\_TMPFILE} oltre a quello citato della creazione sicura di un file
548 temporaneo come sostituto sicuro di \func{tmpfile}: la possibilità di creare
549 un contenuto iniziale per un file ed impostarne permessi, proprietario e
550 attributi estesi con \func{fchmod}, \func{fchown} e \func{fsetxattr}, senza
551 possibilità di \textit{race condition} ed interferenze esterne, per poi far
552 apparire il tutto sul filesystem in un secondo tempo utilizzando \func{linkat}
553 sul file descriptor (torneremo su questo in sez.~\ref{sec:file_openat}) per
554 dargli un nome. Questa operazione però non sarà possibile se si è usato
555 \const{O\_EXCL}, che in questo caso viene ad assumere il significato di
556 escludere la possibilità di far esistere il file anche in un secondo tempo.
558 % NOTE: per O_TMPFILE vedi: http://kernelnewbies.org/Linux_3.11
559 % https://lwn.net/Articles/558598/ http://lwn.net/Articles/619146/
565 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
567 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
570 \constd{O\_APPEND} & Il file viene aperto in \textit{append mode}. La
571 posizione sul file (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek})
572 viene sempre mantenuta sulla sua coda, per cui
573 quanto si scrive viene sempre aggiunto al contenuto
574 precedente. Con NFS questa funzionalità non è
575 supportata e viene emulata, per questo possono
576 verificarsi \textit{race condition} con una
577 sovrapposizione dei dati se più di un processo
578 scrive allo stesso tempo.\\
579 \constd{O\_ASYNC} & Apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
580 sez.~\ref{sec:signal_driven_io}). Quando è
581 impostato viene generato il segnale \signal{SIGIO}
582 tutte le volte che il file è pronto per le
583 operazioni di lettura o scrittura. Questo flag si
584 può usare solo terminali, pseudo-terminali e socket
585 e, a partire dal kernel 2.6, anche sulle
586 \textit{fifo}. Per un bug dell'implementazione non
587 è opportuno usarlo in fase di apertura del file,
588 deve invece essere attivato successivamente con
590 \constd{O\_CLOEXEC}& Attiva la modalità di \textit{close-on-exec} (vedi
591 sez.~\ref{sec:proc_exec}) sul file. Il flag è
592 previsto dallo standard POSIX.1-2008, ed è stato
593 introdotto con il kernel 2.6.23 per evitare una
594 \textit{race condition} che si potrebbe verificare
595 con i \textit{thread} fra l'apertura del file e
596 l'impostazione della suddetta modalità con
598 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
599 \const{O\_DIRECT} & Esegue l'I/O direttamente dalla memoria in
600 \textit{user space} in maniera sincrona, in modo da
601 scavalcare i meccanismi di bufferizzazione del
602 kernel. Introdotto con il kernel 2.4.10 ed
603 utilizzabile soltanto se si è definita la
604 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
605 \constd{O\_NOATIME}& Blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei
606 file (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per
607 molti filesystem questa funzionalità non è
608 disponibile per il singolo file ma come opzione
609 generale da specificare in fase di
610 montaggio. Introdotto con il kernel 2.6.8 ed
611 utilizzabile soltanto se si è definita la
612 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
613 \constd{O\_NONBLOCK}& Apre il file in \textsl{modalità non bloccante} per
614 le operazioni di I/O (vedi
615 sez.~\ref{sec:file_noblocking}). Questo significa
616 il fallimento delle successive operazioni di
617 lettura o scrittura qualora il file non sia pronto
618 per la loro esecuzione immediata, invece del
619 blocco delle stesse in attesa di una successiva
620 possibilità di esecuzione come avviene
621 normalmente. Questa modalità ha senso solo per le
622 \textit{fifo}, vedi sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}),
623 o quando si vuole aprire un file di dispositivo
624 per eseguire una \func{ioctl} (vedi
625 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
626 \constd{O\_NDELAY} & In Linux è un sinonimo di \const{O\_NONBLOCK}, ma
627 origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
628 una \func{read} con un valore nullo e non con un
629 errore, questo introduce un'ambiguità, dato che
630 come vedremo in sez.~\ref{sec:file_read} il ritorno
631 di un valore nullo da parte di \func{read} ha
632 il significato di una \textit{end-of-file}.\\
633 \const{O\_PATH} & Ottiene un file descriptor io cui uso è limitato
634 all'indicare una posizione sul filesystem o
635 eseguire operazioni che operano solo a livello del
636 file descriptor (e non di accesso al contenuto del
637 file). Introdotto con il kernel 2.6.39, è specifico
639 \constd{O\_SYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
640 scrittura si bloccherà fino alla conferma
641 dell'arrivo di tutti i dati e di tutti i metadati
642 sull'hardware sottostante (in questo significato
643 solo dal kernel 2.6.33).\\
644 \constd{O\_DSYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
645 scrittura di dati si bloccherà fino alla conferma
646 dell'arrivo degli stessi e della parte di metadati
647 ad essi relativa sull'hardware sottostante (in
648 questo significato solo dal kernel 2.6.33).\\
651 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di operazione} di
653 \label{tab:open_operation_flag}
656 Il terzo gruppo è quello dei flag delle \textsl{modalità di operazione},
657 riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, che permettono di specificare
658 varie caratteristiche del comportamento delle operazioni di I/O che verranno
659 eseguite sul file o le modalità in cui lo si potrà utilizzare. Tutti questi,
660 tranne \const{O\_CLOEXEC}, che viene mantenuto per ogni singolo file
661 descriptor, vengono salvati nel campo \var{f\_flags} della struttura
662 \kstruct{file} insieme al valore della \textsl{modalità di accesso}, andando
663 far parte dei \textit{file status flags}. Il loro valore viene impostato alla
664 chiamata di \func{open}, ma possono venire riletti in un secondo tempo con
665 \func{fcntl}, inoltre alcuni di essi possono anche essere modificati tramite
666 questa funzione, con conseguente effetto sulle caratteristiche operative che
667 controllano (torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
669 Il flag \const{O\_ASYNC} (che, per compatibilità con BSD, si può indicare
670 anche con la costante \constd{FASYNC}) è definito come possibile valore per
671 \func{open}, ma per un bug dell'implementazione,\footnote{segnalato come
672 ancora presente nella pagina di manuale, almeno fino al novembre 2018.} non
673 solo non attiva il comportamento citato, ma se usato richiede di essere
674 esplicitamente disattivato prima di essere attivato in maniera effettiva con
675 l'uso di \func{fcntl}. Per questo motivo, non essendovi nessuna necessità
676 specifica di definirlo in fase di apertura del file, è sempre opportuno
677 attivarlo in un secondo tempo con \func{fcntl} (vedi
678 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
680 Il flag \constd{O\_DIRECT} non è previsto da nessuno standard, anche se è
681 presente in alcuni kernel unix-like.\footnote{il flag è stato introdotto dalla
682 SGI in IRIX, ma è presente senza limiti di allineamento dei buffer anche in
683 FreeBSD.} Per i kernel della serie 2.4 si deve garantire che i buffer in
684 \textit{user space} da cui si effettua il trasferimento diretto dei dati siano
685 allineati alle dimensioni dei blocchi del filesystem. Con il kernel 2.6 in
686 genere basta che siano allineati a multipli di 512 byte, ma le restrizioni
687 possono variare a seconda del filesystem, ed inoltre su alcuni filesystem
688 questo flag può non essere supportato, nel qual caso si avrà un errore di
691 Lo scopo di \const{O\_DIRECT} è consentire un completo controllo sulla
692 bufferizzazione dei propri dati per quelle applicazioni (in genere database)
693 che hanno esigenze specifiche che non vengono soddisfatte nella maniera più
694 efficiente dalla politica generica utilizzata dal kernel. In genere l'uso di
695 questo flag peggiora le prestazioni tranne quando le applicazioni sono in
696 grado di ottimizzare la propria bufferizzazione in maniera adeguata. Se lo si
697 usa si deve avere cura di non mescolare questo tipo di accesso con quello
698 ordinario, in quante le esigenze di mantenere coerenti i dati porterebbero ad
699 un peggioramento delle prestazioni. Lo stesso dicasi per l'interazione con
700 eventuale mappatura in memoria del file (vedi sez.~\ref{sec:file_memory_map}).
702 Si tenga presente infine che anche se l'uso di \const{O\_DIRECT} comporta una
703 scrittura sincrona dei dati dei buffer in \textit{user space}, questo non è
704 completamente equivalente all'uso di \const{O\_SYNC} che garantisce anche
705 sulla scrittura sincrona dei metadati associati alla scrittura dei dati del
706 file.\footnote{la situazione si complica ulteriormente per NFS, in cui l'uso
707 del flag disabilita la bufferizzazione solo dal lato del client, e può
708 causare problemi di prestazioni.} Per questo in genere se si usa
709 \const{O\_DIRECT} è opportuno richiedere anche \const{O\_SYNC}.
711 Si tenga presente infine che la implementazione di \const{O\_SYNC} di Linux
712 differisce da quanto previsto dallo standard POSIX.1 che prevede, oltre a
713 questo flag che dovrebbe indicare la sincronizzazione completa di tutti i dati
714 e di tutti i metadati, altri due flag \const{O\_DSYNC} e \const{O\_RSYNC}.
716 Il primo dei due richiede la scrittura sincrona di tutti i dati del file e dei
717 metadati che ne consentono l'immediata rilettura, ma non di tutti i metadati,
718 per evitare la perdita di prestazioni relativa alla sincronizzazione di
719 informazioni ausiliarie come i tempi dei file. Il secondo, da usare in
720 combinazione con \const{O\_SYNC} o \const{O\_DSYNC} ne sospende l'effetto,
721 consentendo al kernel di bufferizzare le scritture, ma soltanto finché non
722 avviene una lettura, in quel caso i dati ed i metadati dovranno essere
723 sincronizzati immediatamente (secondo le modalità indicate da \const{O\_SYNC}
724 e \const{O\_DSYNC}) e la lettura verrà bloccata fintanto che detta
725 sincronizzazione non sia completata.
727 Nel caso di Linux, fino al kernel 2.6.33, esisteva solo \const{O\_SYNC}, ma
728 con il comportamento previsto dallo standard per \const{O\_DSYNC}, e sia
729 questo che \const{O\_RSYNC} erano definiti (fin dal kernel 2.1.130) come
730 sinonimi di \const{O\_SYNC}. Con il kernel 2.6.33 il significato di
731 \const{O\_SYNC} è diventato quello dello standard, ma gli è stato assegnato un
732 valore diverso, mantenendo quello originario, con il comportamento
733 corrispondete, per \const{O\_DSYNC} in modo che applicazioni compilate con
734 versioni precedenti delle librerie e del kernel non trovassero un
735 comportamento diverso. Inoltre il nuovo \const{O\_SYNC} è stato definito in
736 maniera opportuna in modo che su versioni del kernel precedenti la 2.6.33
737 torni a corrispondere al valore di \const{O\_DSYNC}.
739 % NOTE: per le differenze fra O_DSYNC, O_SYNC e O_RSYNC introdotte nella
740 % nello sviluppo del kernel 2.6.33, vedi http://lwn.net/Articles/350219/
742 Il flag \constd{O\_PATH}, introdotto con il kernel 2.6.39, viene usato per
743 limitare l'uso del file descriptor restituito da \func{open} o
744 all'identificazione di una posizione sul filesystem (ad uso delle
745 \textit{at-functions} che tratteremo in sez.~\ref{sec:file_openat}) o alle
746 operazioni che riguardano il file descriptor in quanto tale, senza consentire
747 operazioni sul file; in sostanza se si apre un file con \const{O\_PATH} si
750 \item usare il file descriptor come indicatore della directory di partenza con
751 una delle \textit{at-functions} (vedi sez.~\ref{sec:file_openat});
752 \item cambiare directory di lavoro con \func{fchdir} se il file descriptor fa
753 riferimento a una directory (dal kernel 3.5);
754 \item usare le funzioni che duplicano il file descriptor (vedi
755 sez.~\ref{sec:file_dup});
756 \item passare il file descriptor ad un altro processo usando un socket
757 \const{PF\_UNIX} (vedi sez.~\ref{sec:unix_socket})
758 \item ottenere le informazioni relative al file con \func{fstat} (dal kernel
759 3.6) o al filesystem con \func{fstatfs} (dal kernel 3.12);
760 \item ottenere il valore dei \textit{file descriptor flags} (fra cui comparirà
761 anche lo stesso \const{O\_PATH}) o impostare o leggere i \textit{file status
762 flags} con \func{fcntl} (rispettivamente con le operazioni
763 \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFD} e \const{F\_GETFD}, vedi
764 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
765 \item chiudere il file con \func{close}.
768 In realtà usando \const{O\_PATH} il file non viene effettivamente aperto, per
769 cui ogni tentativo di usare il file descriptor così ottenuto con funzioni che
770 operano effettivamente sul file (come ad esempio \func{read}, \func{write},
771 \func{fchown}, \func{fchmod}, \func{ioctl}, ecc.) fallirà con un errore di
772 \errval{EBADF}, come se questo non fosse un file descriptor valido. Per questo
773 motivo usando questo flag non è necessario avere nessun permesso per aprire un
774 file, neanche quello di lettura (ma occorre ovviamente avere il permesso di
775 esecuzione per le directory sovrastanti).
777 Questo consente di usare il file descriptor con funzioni che non richiedono
778 permessi sul file, come \func{fstat}, laddove un'apertura con
779 \const{O\_RDONLY} sarebbe fallita. I permessi verranno eventualmente
780 controllati, se necessario, nelle operazioni seguenti, ad esempio per usare
781 \func{fchdir} con il file descriptor (se questo fa riferimento ad una
782 directory) occorrerà avere il permesso di esecuzione.
784 Se si usa \const{O\_PATH} tutti gli altri flag eccettuati \const{O\_CLOEXEC},
785 \const{O\_DIRECTORY} e \const{O\_NOFOLLOW} verranno ignorati. I primi due
786 mantengono il loro significato usuale, mentre \const{O\_NOFOLLOW} fa si che se
787 il file indicato è un un link simbolico venga aperto quest'ultimo (cambiando
788 quindi il comportamento ordinario che prova il fallimento della chiamata),
789 così da poter usare il file descriptor ottenuto per le funzioni
790 \func{fchownat}, \func{fstatat}, \func{linkat} e \func{readlinkat} che ne
791 supportano l'uso come come primo argomento (torneremo su questo in
792 sez.~\ref{sec:file_openat}).
794 Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
795 \func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file. Per
796 questo motivo per creare un nuovo file c'era una \textit{system call}
797 apposita, \funcd{creat}, nel caso di Linux questo non è più necessario ma la
798 funzione è definita ugualmente; il suo prototipo è:
802 \fdecl{int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
803 \fdesc{Crea un nuovo file vuoto.}
806 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
807 caso \var{errno} assumerà gli stessi valori che si otterrebbero con
811 La funzione crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati
812 dall'argomento \param{mode}. È del tutto equivalente a \code{open(filedes,
813 O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)} e resta solo per compatibilità con i
816 Una volta che l'accesso ad un file non sia più necessario la funzione di
817 sistema \funcd{close} permette di ``\textsl{chiuderlo}'', in questo modo il
818 file non sarà più accessibile ed il relativo file descriptor ritornerà
819 disponibile; il suo prototipo è:
823 \fdecl{int close(int fd)}
824 \fdesc{Chiude un file.}
827 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
828 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
830 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
831 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
833 ed inoltre \errval{EIO} nel suo significato generico.}
836 La funzione chiude il file descriptor \param{fd}. La chiusura rilascia ogni
837 eventuale blocco (il \textit{file locking} è trattato in
838 sez.~\ref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito su di
839 esso. Se \param{fd} è l'ultimo riferimento (di eventuali copie, vedi
840 sez.~\ref{sec:file_shared_access} e \ref{sec:file_dup}) ad un file aperto,
841 tutte le risorse nella \textit{file table} vengono rilasciate. Infine se il
842 file descriptor era l'ultimo riferimento ad un file su disco quest'ultimo
845 Si ricordi che quando un processo termina tutti i suoi file descriptor vengono
846 automaticamente chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non
847 usano esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
848 controllare lo stato di uscita di \func{close} un è errore; molti filesystem
849 infatti implementano la tecnica del cosiddetto \itindex{write-behind}
850 \textit{write-behind}, per cui una \func{write} può avere successo anche se i
851 dati non sono stati effettivamente scritti su disco. In questo caso un
852 eventuale errore di I/O avvenuto in un secondo tempo potrebbe sfuggire, mentre
853 verrebbe riportato alla chiusura esplicita del file. Per questo motivo non
854 effettuare il controllo può portare ad una perdita di dati
855 inavvertita.\footnote{in Linux questo comportamento è stato osservato con NFS
856 e le quote su disco.}
858 In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
859 siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
860 ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
861 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente lo scarico
862 dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al comportamento
863 dell'hardware, che a sua volta può introdurre ottimizzazioni dell'accesso al
864 disco che ritardano la scrittura dei dati. Da questo deriva l'abitudine di
865 alcuni sistemisti di ripetere tre volte il comando omonimo prima di eseguire
866 lo shutdown di una macchina.
868 Si tenga comunque presente che ripetere la chiusura in caso di fallimento non
869 è opportuno, una volta chiamata \func{close} il file descriptor viene comunque
870 rilasciato, indipendentemente dalla presenza di errori, e se la riesecuzione
871 non comporta teoricamente problemi (se non la sua inutilità) se fatta
872 all'interno di un processo singolo, nel caso si usino i \textit{thread} si
873 potrebbe chiudere un file descriptor aperto nel contempo da un altro
876 \subsection{La gestione della posizione nel file}
877 \label{sec:file_lseek}
879 Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
880 una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
881 mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \kstruct{file}) espressa da un numero
882 intero positivo che esprime il numero di byte dall'inizio del file. Tutte le
883 operazioni di lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che
884 viene automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
886 In genere, a meno di non avere richiesto la modalità di scrittura in
887 \textit{append} (vedi sez.~\ref{sec:file_write}) con \const{O\_APPEND}, questa
888 posizione viene impostata a zero all'apertura del file. È possibile impostarla
889 ad un valore qualsiasi con la funzione di sistema \funcd{lseek}, il cui
895 \fdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
896 \fdesc{Imposta la posizione sul file.}
899 {La funzione ritorna il valore della posizione sul file in caso di successo e
900 $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
902 \item[\errcode{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
903 \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} non può essere rappresentato nel
905 \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una \textit{pipe}, un socket o una
908 ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
911 La funzione imposta la nuova posizione sul file usando il valore indicato
912 da \param{offset}, che viene sommato al riferimento dato
913 dall'argomento \param{whence}, che deve essere indicato con una delle costanti
914 riportate in tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}.\footnote{per compatibilità
915 con alcune vecchie notazioni questi valori possono essere rimpiazzati
916 rispettivamente con 0, 1 e 2 o con \constd{L\_SET}, \constd{L\_INCR} e
917 \constd{L\_XTND}.} Si tenga presente che la chiamata a \func{lseek} non causa
918 nessun accesso al file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il
919 campo \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, vedi
920 fig.~\ref{fig:file_proc_file}). Dato che la funzione ritorna la nuova
921 posizione, usando il valore zero per \param{offset} si può riottenere la
922 posizione corrente nel file con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
927 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
929 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
932 \constd{SEEK\_SET}& Si fa riferimento all'inizio del file: il valore, che
933 deve essere positivo, di \param{offset} indica
934 direttamente la nuova posizione corrente.\\
935 \constd{SEEK\_CUR}& Si fa riferimento alla posizione corrente del file:
936 ad essa viene sommato \param{offset}, che può essere
937 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
939 \constd{SEEK\_END}& Si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
940 del file viene sommato \param{offset}, che può essere
941 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
944 \constd{SEEK\_DATA}&Sposta la posizione nel file sull'inizio del primo
945 blocco di dati dopo un \textit{hole} che segue (o
946 coincide) con la posizione indicata da \param{offset}
948 \constd{SEEK\_HOLE}&Sposta la posizione sul file all'inizio del primo
949 \textit{hole} nel file che segue o inizia
950 con \param{offset}, oppure si porta su \param{offset}
951 se questo è all'interno di un \textit{hole}, oppure si
952 porta alla fine del file se non ci sono \textit{hole}
953 dopo \param{offset} (dal kernel 3.1).\\
956 \caption{Possibili valori per l'argomento \param{whence} di \func{lseek}.}
957 \label{tab:lseek_whence_values}
961 % NOTE: per SEEK_HOLE e SEEK_DATA, inclusi nel kernel 3.1, vedi
962 % http://lwn.net/Articles/439623/
964 Si tenga presente inoltre che usare \const{SEEK\_END} non assicura affatto che
965 la successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
966 aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
967 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza
968 (questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}, vedi
969 sez.~\ref{sec:file_shared_access}).
971 Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
972 questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{ESPIPE}. Questo, oltre che
973 per i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che
974 non supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
975 terminale.\footnote{altri sistemi, usando \const{SEEK\_SET}, in questo caso
976 ritornano il numero di caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard
977 POSIX però non specifica niente in proposito. Inoltre alcuni file speciali, ad
978 esempio \file{/dev/null}, non causano un errore ma restituiscono un valore
981 \itindbeg{sparse~file}
982 \index{file!\textit{hole}|(}
984 Infine si tenga presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size},
985 con \func{lseek} è possibile impostare una posizione anche oltre la corrente
986 fine del file. In tal caso alla successiva scrittura il file sarà esteso a
987 partire da detta posizione, con la creazione di quello che viene chiamato un
988 ``\textsl{buco}'' (in gergo \textit{hole}) nel file. Il nome deriva dal fatto
989 che nonostante la dimensione del file sia cresciuta in seguito alla scrittura
990 effettuata, lo spazio vuoto fra la precedente fine del file e la nuova parte,
991 scritta dopo lo spostamento, non corrisponde ad una allocazione effettiva di
992 spazio su disco, che sarebbe inutile dato che quella zona è effettivamente
995 Questa è una delle caratteristiche specifiche della gestione dei file di un
996 sistema unix-like e quando si ha questa situazione si dice che il file in
997 questione è uno \textit{sparse file}. In sostanza, se si ricorda la struttura
998 di un filesystem illustrata in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, quello che
999 accade è che nell'\textit{inode} del file viene segnata l'allocazione di un
1000 blocco di dati a partire dalla nuova posizione, ma non viene allocato nulla
1001 per le posizioni intermedie. In caso di lettura sequenziale del contenuto del
1002 file il kernel si accorgerà della presenza del buco, e restituirà degli zeri
1003 come contenuto di quella parte del file.
1005 Questa funzionalità comporta una delle caratteristiche della gestione dei file
1006 su Unix che spesso genera più confusione in chi non la conosce, per cui
1007 sommando le dimensioni dei file si può ottenere, se si hanno molti
1008 \textit{sparse file}, un totale anche maggiore della capacità del proprio
1009 disco e comunque maggiore della dimensione che riporta un comando come
1010 \cmd{du}, che calcola lo spazio disco occupato in base al numero dei blocchi
1011 effettivamente allocati per il file.
1013 Tutto ciò avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un
1014 file è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio
1015 disco effettivamente allocato, e viene registrata sull'\textit{inode} come le
1016 altre proprietà del file. La dimensione viene aggiornata automaticamente
1017 quando si estende un file scrivendoci, e viene riportata dal campo
1018 \var{st\_size} di una struttura \struct{stat} quando si effettua la chiamata
1019 ad una delle funzioni \texttt{*stat} viste in sez.~\ref{sec:file_stat}.
1021 Questo comporta che la dimensione di un file, fintanto che lo si è scritto
1022 sequenzialmente, sarà corrispondente alla quantità di spazio disco da esso
1023 occupato, ma possono esistere dei casi, come questo in cui ci si sposta in una
1024 posizione oltre la fine corrente del file, o come quello accennato in
1025 sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione di un file con
1026 una \func{truncate}, in cui si modifica soltanto il valore della dimensione di
1027 \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Così è possibile creare
1028 inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza dover occupare da
1029 subito dello spazio disco che in realtà sarebbe inutilizzato.
1031 \itindend{sparse~file}
1033 A partire dal kernel 3.1, riprendendo una interfaccia adottata su Solaris,
1034 sono state aggiunti due nuovi valori per l'argomento \param{whence}, riportati
1035 nella seconda sezione di tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}, che consentono di
1036 riconoscere la presenza di \textit{hole} all'interno dei file ad uso di quelle
1037 applicazioni (come i programmi di backup) che possono salvare spazio disco
1038 nella copia degli \textit{sparse file}. Una applicazione può così determinare
1039 la presenza di un \textit{hole} usando \const{SEEK\_HOLE} all'inizio del file
1040 e determinare poi l'inizio della successiva sezione di dati usando
1041 \const{SEEK\_DATA}. Per compatibilità con i filesystem che non supportano
1042 questa funzionalità è previsto comunque che in tal caso \const{SEEK\_HOLE}
1043 riporti sempre la fine del file e \const{SEEK\_DATA} il valore
1046 Inoltre la decisione di come riportare (o di non riportare) la presenza di un
1047 buco in un file è lasciata all'implementazione del filesystem, dato che oltre
1048 a quelle classiche appena esposte esistono vari motivi per cui una sezione di
1049 un file può non contenere dati ed essere riportata come tale (ad esempio può
1050 essere stata preallocata con \func{fallocate}, vedi
1051 sez.~\ref{sec:file_fadvise}). Questo significa che l'uso di questi nuovi
1052 valori non garantisce la mappatura della effettiva allocazione dello spazio
1053 disco di un file, per il quale esiste una specifica operazione di controllo
1054 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
1056 \index{file!\textit{hole}|)}
1059 \subsection{Le funzioni per la lettura di un file}
1060 \label{sec:file_read}
1062 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
1063 leggere i dati che contiene utilizzando la funzione di sistema \funcd{read},
1068 \fdecl{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
1069 \fdesc{Legge i dati da un file.}
1072 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1073 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1075 \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non ha nessun dato da restituire e si è
1076 aperto il file con \const{O\_NONBLOCK}.
1077 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1078 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è associato ad un oggetto non leggibile,
1079 o lo si è ottenuto da \func{timerfd\_create} (vedi
1080 sez.~\ref{sec:sig_signalfd_eventfd}) e si è usato un valore sbagliato
1081 per \param{size} o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è
1083 \item[\errval{EIO}] si è tentata la lettura dal terminale di controllo
1084 essendo in background ignorando o bloccando \const{SIGTTIN} (vedi
1085 sez.~\ref{sec:term_io_design}) o per errori di basso livello sul supporto.
1087 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT} e \errval{EISDIR}, nel loro
1088 significato generico.}
1091 La funzione tenta di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} a partire
1092 dalla posizione corrente, scrivendoli nel buffer \param{buf}.\footnote{fino ad
1093 un massimo di \const{0x7ffff000} byte, indipendentemente che l'architettura
1094 sia a 32 o 64 bit.} Dopo la lettura la posizione sul file è spostata
1095 automaticamente in avanti del numero di byte letti. Se \param{count} è zero la
1096 funzione restituisce zero senza nessun altro risultato. Inoltre che non è
1097 detto che la funzione \func{read} restituisca il numero di byte richiesto, ci
1098 sono infatti varie ragioni per cui la funzione può restituire un numero di
1099 byte inferiore: questo è un comportamento normale, e non un errore, che
1100 bisogna sempre tenere presente.
1102 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
1103 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
1104 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
1105 effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
1106 di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La
1107 condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
1108 segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
1109 ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
1110 continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
1112 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
1113 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
1114 quando si legge da un terminale, da una \textit{fifo} o da una
1115 \textit{pipe}. In tal caso infatti, se non ci sono dati in ingresso, la
1116 \func{read} si blocca (a meno di non aver selezionato la modalità non
1117 bloccante, vedi sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne
1118 arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione
1119 ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
1121 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
1122 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
1123 di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
1124 singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
1125 dati ricevuti fino al momento della lettura, o i terminali, per i quali si
1126 applicano anche ulteriori condizioni che approfondiremo in
1127 sez.~\ref{sec:sess_terminal_io}.
1129 Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
1130 \errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
1131 quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
1132 interrotta da un segnale. In tal caso l'azione da intraprendere è quella di
1133 rieseguire la funzione, torneremo in dettaglio sull'argomento in
1134 sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}. La seconda si verifica quando il file è aperto
1135 in modalità non bloccante (con \const{O\_NONBLOCK}) e non ci sono dati in
1136 ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
1137 \errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
1138 \errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con la \acr{glibc}, questa è sinonima di
1139 \errcode{EAGAIN}, ma se si vuole essere completamente portabili occorre
1140 verificare entrambi i valori, dato che POSIX.1-2001 non richiede che siano
1141 coincidenti.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
1142 disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo,
1143 torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_noblocking}.
1145 La funzione \func{read} è una delle \textit{system call} fondamentali,
1146 esistenti fin dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle
1147 \textit{Single Unix Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga
1148 \func{pwrite} sono state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nella
1149 \acr{glibc}, compresa l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la
1150 \textit{system call}, è stato aggiunto con la versione 2.1, in versioni
1151 precedenti sia del kernel che delle librerie la funzione non è disponibile.}
1152 (quello che viene chiamato normalmente Unix98, vedi
1153 sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la definizione di un'altra
1154 funzione di sistema, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
1158 \fdecl{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1159 \fdesc{Legge a partire da una posizione sul file.}
1162 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1163 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1164 \func{read} e \func{lseek}.}
1167 La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
1168 stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \param{offset} che indica
1169 una posizione sul file a partire dalla quale verranno letti i \param{count}
1170 byte. Identico è il comportamento ed il valore di ritorno, ma la posizione
1171 corrente sul file resterà invariata. Il valore di \param{offset} fa sempre
1172 riferimento all'inizio del file.
1174 L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \func{lseek} alla
1175 posizione indicata da \param{offset} seguita da una \func{read}, seguita da
1176 un'altra \func{lseek} che riporti al valore iniziale della posizione corrente
1177 sul file, ma permette di eseguire l'operazione atomicamente. Questo può essere
1178 importante quando la posizione sul file viene condivisa da processi diversi
1179 (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è particolarmente utile in caso di
1180 programmazione \textit{multi-thread} (vedi sez.~\ref{cha:threads}) quando
1181 all'interno di un processo si vuole che le operazioni di un \textit{thread}
1182 non possano essere influenzata da eventuali variazioni della posizione sul
1183 file effettuate da altri \textit{thread}.
1185 La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
1186 accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
1187 \textit{Single Unix Specification} con un valore della macro
1188 \macro{\_XOPEN\_SOURCE} maggiore o uguale a 500 o a partire dalla \acr{glibc}
1189 2.12 con un valore dalla macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} maggiore o uguale al
1190 valore \val{200809L}. Si ricordi di definire queste macro prima
1191 dell'inclusione del file di dichiarazione \headfile{unistd.h}.
1194 \subsection{Le funzioni per la scrittura di un file}
1195 \label{sec:file_write}
1197 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
1198 scrivere su di esso utilizzando la funzione di sistema \funcd{write}, il cui
1203 \fdecl{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
1204 \fdesc{Scrive i dati su un file.}
1207 {La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e $-1$ per
1208 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1210 \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
1211 modalità \const{O\_NONBLOCK}.
1212 \item[\errcode{EDESTADDRREQ}] si è eseguita una scrittura su un socket di
1213 tipo \textit{datagram} (vedi sez.~\ref{sec:sock_type}) senza aver prima
1214 connesso il corrispondente con \func{connect} (vedi
1215 sez.~\ref{sec:UDP_sendto_recvfrom}).
1216 \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
1217 consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
1218 processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
1219 \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
1220 potuto scrivere qualsiasi dato.
1221 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
1222 la scrittura o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è allineato.
1223 \item[\errcode{EPERM}] la scrittura è proibita da un \textit{file seal}
1224 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
1225 \item[\errcode{EPIPE}] \param{fd} è connesso ad una \textit{pipe} il cui
1226 altro capo è chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il
1227 segnale \signal{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato)
1228 la funzione ritorna questo errore.
1230 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EDQUOT}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO},
1231 \errval{EISDIR}, \errval{ENOSPC} nel loro significato generico.}
1235 \itindbeg{append~mode}
1237 Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \param{count} byte
1238 a partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
1239 posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
1240 modalità \textit{append} con \const{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti
1241 alla fine del file. Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano
1242 immediatamente disponibili ad una \func{read} chiamata dopo che la
1243 \func{write} che li ha scritti è ritornata; ma dati i meccanismi di caching
1244 non è detto che tutti i filesystem supportino questa capacità.
1246 \itindend{append~mode}
1248 Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro.
1249 Per i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello
1250 indicato da \param{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo
1251 stesso comportamento di \func{read}.
1253 Anche per \func{write} lo standard Unix98 (ed i successivi POSIX.1-2001 e
1254 POSIX.1-2008) definiscono un'analoga \funcd{pwrite} per scrivere alla
1255 posizione indicata senza modificare la posizione corrente nel file, il suo
1260 \fdecl{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1261 \fdesc{Scrive a partire da una posizione sul file.}
1264 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1265 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1266 \func{write} e \func{lseek}.}
1269 \noindent per questa funzione valgono le stesse considerazioni fatte per
1270 \func{pread}, a cui si aggiunge il fatto che su Linux, a differenza di quanto
1271 previsto dallo standard POSIX che richiederebbe di ignorarlo, se si è aperto
1272 il file con \const{O\_APPEND} i dati saranno comunque scritti in coda al file,
1273 ignorando il valore di \param{offset}.
1276 \section{Caratteristiche avanzate}
1277 \label{sec:file_adv_func}
1279 In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
1280 della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
1281 comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
1282 permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
1283 dell'argomento sarà comunque affrontato nel cap.~\ref{cha:file_advanced}).
1286 \subsection{La gestione dell'accesso concorrente ai files}
1287 \label{sec:file_shared_access}
1289 In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
1290 dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
1291 fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
1292 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
1293 confronti dell'accesso concorrente allo stesso file da parte di processi
1296 \begin{figure}[!htb]
1298 \includegraphics[width=11cm]{img/filemultacc}
1299 \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
1301 \label{fig:file_mult_acc}
1304 Il primo caso è quello in cui due processi indipendenti aprono lo stesso file
1305 su disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
1306 situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
1307 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
1308 diverso file descriptor nella sua \kstruct{file\_struct}. Entrambe le voci
1309 nella \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso \textit{inode}
1312 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
1313 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
1314 vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
1315 conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
1316 stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
1318 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente, dopo ciascuna
1319 \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo
1320 scrivente. Se la scrittura eccede la dimensione corrente del file questo
1321 verrà esteso automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size}
1322 della struttura \kstruct{inode}.
1323 \item se un file è in modalità \const{O\_APPEND} tutte le volte che viene
1324 effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima impostata alla
1325 dimensione corrente del file letta dalla struttura \kstruct{inode}. Dopo la
1326 scrittura il file viene automaticamente esteso. Questa operazione avviene
1327 atomicamente, ogni altro processo che usi \const{O\_APPEND} vedrà la
1328 dimensione estesa e continuerà a scrivere in coda al file.
1329 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo
1330 \var{f\_pos} nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, non
1331 c'è nessuna operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla
1332 fine del file la posizione viene impostata leggendo la attuale dimensione
1333 corrente dalla struttura \kstruct{inode}.
1336 \begin{figure}[!htb]
1338 \includegraphics[width=11cm]{img/fileshar}
1339 \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
1340 \label{fig:file_acc_child}
1343 Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
1344 puntano alla stessa voce nella \textit{file table}. Questo è ad esempio il
1345 caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo figlio all'esecuzione
1346 di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_fork}). La
1347 situazione è illustrata in fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo
1348 figlio riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche
1349 una copia di \kstruct{file\_struct} e della relativa tabella dei file aperti.
1351 Questo significa che il figlio avrà gli stessi file aperti del padre in
1352 quanto la sua \kstruct{file\_struct}, pur essendo allocata in maniera
1353 indipendente, contiene gli stessi valori di quella del padre e quindi i suoi
1354 file descriptor faranno riferimento alla stessa voce nella \textit{file
1355 table}, condividendo così la posizione corrente sul file. Questo ha le
1356 conseguenze descritte a suo tempo in sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di
1357 scrittura o lettura da parte di uno dei due processi, la posizione corrente
1358 nel file varierà per entrambi, in quanto verrà modificato il campo
1359 \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, che è la stessa per
1360 entrambi. Questo consente una sorta di ``\textsl{sincronizzazione}''
1361 automatica della posizione sul file fra padre e figlio che occorre tenere
1364 Si noti inoltre che in questo caso anche i flag di stato del file, essendo
1365 mantenuti nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, vengono
1366 condivisi, per cui una modifica degli stessi con \func{fcntl} (vedi
1367 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) si applicherebbe a tutti processi che
1368 condividono la voce nella \textit{file table}. Ai file però sono associati
1369 anche altri flag, dei quali l'unico usato al momento è \constd{FD\_CLOEXEC},
1370 detti \itindex{file~descriptor~flags} \textit{file descriptor flags}; questi
1371 invece sono mantenuti in \kstruct{file\_struct}, e perciò sono locali per
1372 ciascun processo e non vengono modificati dalle azioni degli altri anche in
1373 caso di condivisione della stessa voce della \textit{file table}.
1375 Si tenga presente dunque che in un sistema unix-like è sempre possibile per
1376 più processi accedere in contemporanea allo stesso file e che non esistono, a
1377 differenza di altri sistemi operativi, dei meccanismi di blocco o di
1378 restrizione dell'accesso impliciti quando più processi vogliono accedere allo
1379 stesso file. Questo significa che le operazioni di lettura e scrittura vengono
1380 sempre fatte da ogni processo in maniera indipendente, utilizzando una
1381 posizione corrente nel file che normalmente, a meno di non trovarsi nella
1382 situazione di fig.~\ref{fig:file_acc_child}, è locale a ciascuno di essi.
1384 Dal punto di vista della lettura dei dati questo comporta la possibilità di
1385 poter leggere dati non coerenti in caso di scrittura contemporanea da parte di
1386 un altro processo. Dal punto di vista della scrittura invece si potranno avere
1387 sovrapposizioni imprevedibili quando due processi scrivono nella stessa
1388 sezione di file, dato che ciascuno lo farà in maniera indipendente. Il
1389 sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità di eseguire alcune
1390 operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza utilizzare dei
1391 meccanismi di sincronizzazione espliciti come il \textit{file locking}, che
1392 esamineremo in sez.~\ref{sec:file_locking}.
1394 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
1395 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
1396 log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
1397 fine del file con \func{lseek} e poi scrivere con \func{write} può condurre ad
1398 una \textit{race condition}; infatti può succedere che un secondo processo
1399 scriva alla fine del file fra la \func{lseek} e la \func{write}. In questo
1400 caso, come abbiamo appena visto, il file sarà esteso, ma il primo processo,
1401 avrà una posizione corrente che aveva impostato con \func{lseek} che non
1402 corrisponde più alla fine del file, e la sua successiva \func{write}
1403 sovrascriverà i dati del secondo processo.
1405 Il problema deriva dal fatto che usare due \textit{system call} in successione
1406 non è mai un'operazione atomica dato che il kernel può interrompere
1407 l'esecuzione del processo fra le due. Nel caso specifico il problema è stato
1408 risolto introducendo la modalità di scrittura in \textit{append}, attivabile
1409 con il flag \const{O\_APPEND}. In questo caso infatti, come abbiamo illustrato
1410 in sez.~\ref{sec:file_open_close}, è il kernel che aggiorna automaticamente la
1411 posizione alla fine del file prima di effettuare la scrittura, e poi estende
1412 il file. Tutto questo avviene all'interno di una singola \textit{system
1413 call}, la \func{write}, che non essendo interrompibile da un altro processo
1414 realizza un'operazione atomica.
1417 \subsection{La duplicazione dei file descriptor}
1418 \label{sec:file_dup}
1420 Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} come un processo figlio
1421 condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
1422 comportamento analogo all'interno di uno stesso processo con la cosiddetta
1423 \textit{duplicazione} di un file descriptor. Per far questo si usa la funzione
1424 di sistema \funcd{dup}, il cui prototipo è:
1428 \fdecl{int dup(int oldfd)}
1429 \fdesc{Crea un file descriptor duplicato.}
1432 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1433 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1435 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
1436 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1437 descriptor aperti (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
1442 La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
1443 file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
1444 interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
1445 può fare riferimento a fig.~\ref{fig:file_dup}. L'effetto della funzione è
1446 semplicemente quello di copiare il valore di un certo file descriptor in
1447 un altro all'interno della struttura \kstruct{file\_struct}, cosicché anche
1448 questo faccia riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}. Per
1449 questo motivo si dice che il nuovo file descriptor è ``\textsl{duplicato}'',
1450 da cui il nome della funzione.
1452 \begin{figure}[!htb]
1453 \centering \includegraphics[width=11cm]{img/filedup}
1454 \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
1455 \label{fig:file_dup}
1458 Si noti che per quanto illustrato in fig.~\ref{fig:file_dup} i file descriptor
1459 duplicati condivideranno eventuali lock (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}), i
1460 flag di stato, e la posizione corrente sul file. Se ad esempio si esegue una
1461 \func{lseek} per modificare la posizione su uno dei due file descriptor, essa
1462 risulterà modificata anche sull'altro, dato che quello che viene modificato è
1463 lo stesso campo nella voce della \textit{file table} a cui entrambi fanno
1466 L'unica differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà un
1467 suo \textit{file descriptor flag} indipendente. A questo proposito deve essere
1468 tenuto presente che nel caso in cui si usi \func{dup} per duplicare un file
1469 descriptor, se questo ha il flag di \textit{close-on-exec} attivo (vedi
1470 sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), questo verrà
1471 cancellato nel file descriptor restituito come copia.
1473 L'uso principale di questa funzione è nella shell per la redirezione dei file
1474 standard di tab.~\ref{tab:file_std_files} fra l'esecuzione di una \func{fork}
1475 e la successiva \func{exec}. Diventa così possibile associare un file (o una
1476 \textit{pipe}) allo \textit{standard input} o allo \textit{standard output}
1477 (vedremo un esempio in sez.~\ref{sec:ipc_pipe_use}, quando tratteremo le
1480 Ci si può chiedere perché non sia in questo caso sufficiente chiudere il file
1481 standard che si vuole redirigere e poi aprire direttamente con \func{open} il
1482 file vi si vuole far corrispondere, invece di duplicare un file descriptor che
1483 si è già aperto. La risposta sta nel fatto che il file che si vuole redirigere
1484 non è detto sia un file regolare, ma potrebbe essere, come accennato, anche
1485 una \textit{fifo} o un socket, oppure potrebbe essere un file associato ad un
1486 file descriptor che si è ereditato già aperto (ad esempio attraverso una
1487 \func{exec}) da un processo antenato del padre, del quale non si conosce il
1488 nome. Operando direttamente con i file descriptor \func{dup} consente di
1489 ignorare le origini del file descriptor che si duplica e funziona in maniera
1490 generica indipendentemente dall'oggetto a cui questo fa riferimento.
1492 Per ottenere la redirezione occorre pertanto disporre del file descriptor
1493 associato al file che si vuole usare e chiudere il file descriptor che si
1494 vuole sostituire, cosicché esso possa esser restituito alla successiva
1495 chiamata di \func{dup} come primo file descriptor disponibile. Dato che
1496 questa è l'operazione più comune, è prevista un'altra funzione di sistema,
1497 \funcd{dup2}, che permette di specificare esplicitamente qual è il numero di
1498 file descriptor che si vuole ottenere come duplicato; il suo prototipo è:
1502 \fdecl{int dup2(int oldfd, int newfd)}
1503 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1506 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1507 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1509 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
1510 un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
1511 \item[\errcode{EBUSY}] si è rilevata la possibilità di una \textit{race
1513 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1514 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1520 La funzione duplica il file descriptor \param{oldfd} su un altro file
1521 descriptor di valore \param{newfd}. Qualora il file descriptor \param{newfd}
1522 sia già aperto, come avviene ad esempio nel caso della duplicazione di uno dei
1523 file standard di tab.~\ref{tab:file_std_files}, esso sarà prima chiuso e poi
1524 duplicato. Se \param{newfd} è uguale a \param{oldfd} la funzione non fa nulla
1525 e si limita a restituire \param{newfd}.
1527 L'uso di \func{dup2} ha vari vantaggi rispetto alla combinazione di
1528 \func{close} e \func{dup}; anzitutto se \param{oldfd} è uguale \param{newfd}
1529 questo verrebbe chiuso e \func{dup} fallirebbe, ma soprattutto l'operazione è
1530 atomica e consente di evitare una \textit{race condition} in cui dopo la
1531 chiusura del file si potrebbe avere la ricezione di un segnale il cui gestore
1532 (vedi sez.~\ref{sec:sig_signal_handler}) potrebbe a sua volta aprire un file,
1533 per cui alla fine \func{dup} restituirebbe un file descriptor diverso da
1536 Con Linux inoltre la funzione prevede la possibilità di restituire l'errore
1537 \errcode{EBUSY}, che non è previsto dallo standard, quando viene rilevata la
1538 possibilità di una \textit{race condition} interna in cui si cerca di
1539 duplicare un file descriptor che è stato allocato ma per il quale non sono
1540 state completate le operazioni di apertura.\footnote{la condizione è
1541 abbastanza peculiare e non attinente al tipo di utilizzo indicato, quanto
1542 piuttosto ad un eventuale tentativo di duplicare file descriptor non ancora
1543 aperti, la condizione di errore non è prevista dallo standard, ma in
1544 condizioni simili FreeBSD risponde con un errore di \errval{EBADF}, mentre
1545 OpenBSD elimina la possibilità di una \textit{race condition} al costo di
1546 una perdita di prestazioni.} In tal caso occorre ritentare l'operazione.
1548 La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
1549 funzione di controllo dei file \func{fcntl} (che esamineremo in
1550 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) con il parametro \const{F\_DUPFD}.
1551 L'operazione ha la sintassi \code{fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
1552 come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}. La sola
1553 differenza fra le due funzioni (a parte la sintassi ed i diversi codici di
1554 errore) è che \func{dup2} chiude il file descriptor \param{newfd} se questo è
1555 già aperto, garantendo che la duplicazione sia effettuata esattamente su di
1556 esso, invece \func{fcntl} restituisce il primo file descriptor libero di
1557 valore uguale o maggiore di \param{newfd}, per cui se \param{newfd} è aperto
1558 la duplicazione avverrà su un altro file descriptor.
1560 Su Linux inoltre è presente una terza funzione di sistema non
1561 standard,\footnote{la funzione è stata introdotta con il kernel 2.6.27 e resa
1562 disponibile con la \acr{glibc} 2.9.} \funcd{dup3}, che consente di duplicare
1563 un file descriptor reimpostandone i flag, per usarla occorre definire la macro
1564 \macro{\_GNU\_SOURCE} ed il suo prototipo è:
1568 \fdecl{int dup3(int oldfd, int newfd, int flags)}
1569 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1572 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1573 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di
1574 \func{dup2} più \errcode{EINVAL} qualora \param{flags} contenga un valore
1575 non valido o \param{newfd} sia uguale a \param{oldfd}.
1579 La funzione è identica a \func{dup2} ma prevede la possibilità di mantenere il
1580 flag di \textit{close-on-exec} sul nuovo file descriptor specificando
1581 \const{O\_CLOEXEC} in \param{flags} (che è l'unico flag usabile in questo
1582 caso). Inoltre rileva esplicitamente la possibile coincidenza
1583 fra \param{newfd} e \param{oldfd}, fallendo con un errore di \errval{EINVAL}.
1586 \subsection{Le funzioni di sincronizzazione dei dati}
1587 \label{sec:file_sync}
1589 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close} tutte le operazioni di
1590 scrittura sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle
1591 in maniera asincrona per ottimizzarle, ad esempio accorpando gli accessi alla
1592 stessa zona del disco in un secondo tempo rispetto al momento della esecuzione
1595 Per questo motivo quando è necessaria una sincronizzazione immediata dei dati
1596 il sistema mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo
1597 scarico dei dati dai buffer del kernel. La prima di queste funzioni di
1598 sistema è \funcd{sync}, il cui prototipo è:\footnote{questo è il prototipo
1599 usato a partire dalla \acr{glibc} 2.2.2 seguendo gli standard, in precedenza
1600 la funzione era definita come \code{int sync(void)} e ritornava sempre $0$.}
1604 \fdecl{void sync(void)}
1605 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.}
1608 {La funzione non ritorna nulla e non prevede condizioni di errore.}
1611 I vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire le
1612 operazioni ritornando immediatamente, con Linux invece, fin dal kernel 1.3.20,
1613 la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione. Si
1614 tenga presente comunque che questo non dà la garanzia assoluta che i dati
1615 siano integri dopo la chiamata, l'hardware dei dischi è in genere dotato di un
1616 suo meccanismo interno di bufferizzazione che a sua volta può ritardare
1617 ulteriormente la scrittura effettiva.
1619 La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
1620 esplicitamente lo scarico dei dati su disco, un tempo era invocata da un
1621 apposito demone di sistema (in genere chiamato \cmd{update}) che eseguiva lo
1622 scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi. Con le nuove versioni del
1623 kernel queste operazioni vengono gestite direttamente dal sistema della
1624 memoria virtuale, attraverso opportuni \textit{task} interni al kernel. Nei
1625 kernel recenti questo comportamento può essere controllato con l'uso dei vari
1626 file \texttt{dirty\_*} in \sysctlfiled{vm/}.\footnote{si consulti la
1627 documentazione allegata ai sorgenti del kernel nel file
1628 \file{Documentation/sysctl/vm.txt}, trattandosi di argomenti di natura
1629 sistemistica non li prenderemo in esame.}
1631 Si tenga presente che la funzione di sistema \funcm{bdflush}, che un tempo
1632 veniva usata per controllare lo scaricamento dei dati, è deprecata a partire
1633 dal kernel 2.6 e causa semplicemente la stampa di un messaggio nei log del
1634 kernel, e non è più presente dalle \acr{glibc} 2.23, pertanto non la
1635 prenderemo in esame.
1637 Quando si vogliano scaricare i dati di un singolo file, ad esempio essere
1638 sicuri che i dati di un database siano stati registrati su disco, si possono
1639 usare le due funzioni di sistema \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui
1644 \fdecl{int fsync(int fd)}
1645 \fdesc{Sincronizza dati e metadati di un file.}
1646 \fdecl{int fdatasync(int fd)}
1647 \fdesc{Sincronizza i dati di un file.}
1650 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1651 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1653 \item[\errcode{EDQUOT}] si è superata un quota disco durante la
1655 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
1656 sincronizzazione (talvolta anche \errval{EROFS}).
1657 \item[\errcode{EIO}] c'è stato un errore di I/O durante la sincronizzazione,
1658 che in questo caso può derivare anche da scritture sullo stesso file
1659 eseguite su altri file descriptor.
1660 \item[\errcode{ENOSPC}] si è esaurito lo spazio disco durante la
1663 ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
1666 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
1667 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni. La
1668 prima, \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file,
1669 che riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che
1670 gli altri dati contenuti nell'\textit{inode} che si leggono con \func{fstat},
1671 come i tempi del file. Se lo scopo dell'operazione, come avviene spesso per i
1672 database, è assicurarsi che i dati raggiungano il disco e siano rileggibili
1673 immediatamente in maniera corretta, è sufficiente l'uso di \func{fdatasync}
1674 che evita le scritture non necessarie per avere l'integrità dei dati, come
1675 l'aggiornamento dei tempi di ultima modifica ed ultimo accesso.
1677 Si tenga presente che l'uso di queste funzioni non comporta la
1678 sincronizzazione della directory che contiene il file e la scrittura della
1679 relativa voce su disco, che se necessaria deve essere effettuata
1680 esplicitamente con \func{fsync} sul file descriptor della
1681 directory.\footnote{in realtà per il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta
1682 con l'opzione \cmd{sync}, il kernel provvede anche alla sincronizzazione
1683 automatica delle voci delle directory.}
1685 La funzione può restituire anche \errval{ENOSPC} e \errval{EDQUOT} per quei
1686 casi in cui l'allocazione dello spazio disco non viene effettuata
1687 all'esecuzione di una \func{write} (come NFS o altri filesystem di rete) per
1688 cui l'errore viene rilevato quando la scrittura viene effettivamente
1691 L'uso di \func{sync} può causare, quando ci sono più filesystem montati,
1692 problemi di prestazioni dovuti al fatto che effettua la sincronizzazione dei
1693 dati su tutti i filesystem, anche quando sarebbe sufficiente eseguirla
1694 soltanto su quello dei file su cui si sta lavorando; quando i dati in attesa
1695 sono molti questo può causare una alta attività di I/O ed i relativi problemi
1698 Per questo motivo è stata introdotta una nuova funzione di sistema,
1699 \funcd{syncfs},\footnote{la funzione è stata introdotta a partire dal kernel
1700 2.6.39 ed è accessibile solo se è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, è
1701 specifica di Linux e non prevista da nessuno standard.} che effettua lo
1702 scarico dei dati soltanto per il filesystem su cui si sta operando, il suo
1707 \fdecl{int syncfs(int fd)}
1708 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file del singolo filesystem col
1712 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1713 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1715 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
1720 La funzione richiede che si specifichi nell'argomento \param{fd} un file
1721 descriptor su cui si sta operando, e la registrazione immediata dei dati sarà
1722 limitata al filesystem su cui il file ad esso corrispondente si trova.
1725 \subsection{Le \textit{at-functions}: \func{openat} e compagnia}
1726 \label{sec:file_openat}
1728 \itindbeg{at-functions}
1730 Un problema generico che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così
1731 come con le altre funzioni che prendono come argomenti dei \textit{pathname},
1732 è la possibilità, quando si usa un \textit{pathname} che non fa riferimento
1733 diretto ad un file posto nella directory di lavoro corrente, che alcuni dei
1734 componenti dello stesso vengano modificati in parallelo alla chiamata a
1735 \func{open}, cosa che lascia aperta la possibilità di una \textit{race
1736 condition} in cui c'è spazio per un \textit{symlink attack} (si ricordi
1737 quanto visto per \func{access} in sez.~\ref{sec:file_perm_management})
1738 cambiando una delle directory sovrastanti il file fra un controllo e la
1739 successiva apertura.
1741 Inoltre, come già accennato, la directory di lavoro corrente è una proprietà
1742 associata al singolo processo; questo significa che quando si lavora con i
1743 \textit{thread} questa sarà sempre la stessa per tutti \textit{thread}, ed un
1744 cambiamento di directory di lavoro effettuato all'interno di un \textit{thread}
1745 verrà applicato a tutti gli altri. Non esiste quindi con le funzioni classiche
1746 un modo semplice per far si che i singoli \textit{thread} possano aprire file
1747 usando una propria directory di lavoro per risolvere i \textit{pathname}
1750 Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
1751 Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
1752 \func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
1753 funzioni di sistema, chiamate in maniera generica ``\textit{at-functions}'' in
1754 quanto quasi tutte sono contraddistinte dal suffisso \texttt{at}, che
1755 permettono l'apertura di un file (o le rispettive altre operazioni) usando un
1756 \textit{pathname} relativo ad una directory
1757 specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su proposta dello sviluppatore
1758 principale della \acr{glibc} Urlich Drepper e le corrispondenti
1759 \textit{system call} sono state inserite nel kernel a partire dalla versione
1760 2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione che, sia pure con
1761 prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso del filesystem
1762 \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il riferimento a
1763 \textit{pathname} del tipo di \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.}
1765 Benché queste funzioni non siano presenti negli standard tradizionali esse
1766 sono state adottate da altri sistemi unix-like come Solaris, i vari BSD, fino
1767 ad essere incluse in una recente revisione dello standard POSIX.1 (la
1768 POSIX.1-2008). Con la \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
1769 definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE} (comunque attiva di default).
1771 L'uso di queste funzioni richiede una apertura preliminare della directory che
1772 si intende usare come base per la risoluzione dei \textit{pathname} relativi
1773 (ad esempio usando \func{open} con il flag \const{O\_PATH} visto in
1774 sez.~\ref{sec:file_open_close}) per ottenere un file descriptor che dovrà
1775 essere passato alle stesse. Tutte queste funzioni infatti prevedono la
1776 presenza un apposito argomento, in genere il primo, che negli esempi seguenti
1777 chiameremo sempre \param{dirfd}.
1779 In questo modo, una volta aperta la directory di partenza, si potranno
1780 effettuare controlli ed aperture solo con \textit{pathname} relativi alla
1781 stessa, e tutte le \textit{race condition} dovute al possibile cambiamento di
1782 uno dei componenti posti al di sopra della stessa cesseranno di esistere.
1783 Inoltre, pur restando la directory di lavoro una proprietà comune del
1784 processo, si potranno usare queste funzioni quando si lavora con i
1785 \textit{thread} per eseguire la risoluzione dei \textit{pathname} relativi ed
1786 avere una directory di partenza diversa in ciascuno di essi.
1788 Questo metodo consente inoltre di ottenere aumenti di prestazioni
1789 significativi quando si devono eseguire molte operazioni su sezioni
1790 dell'albero dei file che prevedono delle gerarchie di sottodirectory molto
1791 profonde. Infatti in questo caso basta eseguire la risoluzione del
1792 \textit{pathname} di una qualunque directory di partenza una sola volta
1793 (nell'apertura iniziale) e non tutte le volte che si deve accedere a ciascun
1794 file che essa contiene. Infine poter identificare una directory di partenza
1795 tramite il suo file descriptor consente di avere un riferimento stabile alla
1796 stessa anche qualora venisse rinominata, e tiene occupato il filesystem dove
1797 si trova, come per la directory di lavoro di un processo.
1799 La sintassi generica di queste nuove funzioni prevede l'utilizzo come primo
1800 argomento del file descriptor della directory da usare come base per la
1801 risoluzione dei nomi, mentre gli argomenti successivi restano identici a
1802 quelli della corrispondente funzione ordinaria. Come esempio prendiamo in
1803 esame la nuova funzione di sistema \funcd{openat}, il cui prototipo è:
1807 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1808 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
1809 \fdesc{Apre un file a partire da una directory di lavoro.}
1812 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1813 \func{open}, ed in più:
1815 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1816 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1817 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1822 Il comportamento di \func{openat} è del tutto analogo a quello di \func{open},
1823 con la sola eccezione del fatto che se per l'argomento \param{pathname} si
1824 utilizza un \textit{pathname} relativo questo, sarà risolto rispetto alla
1825 directory indicata da \param{dirfd}. Qualora invece si usi un
1826 \textit{pathname} assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine
1827 se per \param{dirfd} si usa il valore speciale \constd{AT\_FDCWD}, la
1828 risoluzione sarà effettuata rispetto alla directory di lavoro corrente del
1829 processo. Si tenga presente però che questa costante, come le altre costanti
1830 \texttt{AT\_*}, è definita in \headfile{fcntl.h}, pertanto se la si vuole
1831 usare occorrerà includere comunque questo file, anche per le funzioni che non
1832 sono definite in esso.
1834 Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
1835 errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
1836 errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
1837 particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
1838 descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa
1839 riferimento ad una directory, tranne il caso in cui si sia specificato un
1840 \textit{pathname} assoluto, nel qual caso, come detto, il valore
1841 di \param{dirfd} sarà completamente ignorato.
1846 \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
1848 \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
1851 \func{execveat} &$\bullet$&\func{execve} \\
1852 \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access} \\
1853 \funcm{fchmodat} &$\bullet$&\func{chmod} \\
1854 \func{fchownat} &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
1855 \funcm{fstatat} &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat} \\
1856 \funcm{futimesat}& -- & obsoleta \\
1857 \func{linkat} &$\bullet$\footnotemark&\func{link} \\
1858 \funcm{mkdirat} & -- &\func{mkdir} \\
1859 \funcm{mkfifoat} & -- &\func{mkfifo} \\
1860 \funcm{mknodat} & -- &\func{mknod} \\
1861 \func{openat} & -- &\func{open} \\
1862 \funcm{readlinkat}& -- &\func{readlink}\\
1863 \funcm{renameat} & -- &\func{rename} \\
1864 \funcm{renameat2}& -- &\func{rename} \\
1865 \funcm{scandirat}& -- &\func{scandir} \\
1866 \funcm{statx} &$\bullet$&\func{stat} \\
1867 \funcm{symlinkat}& -- &\func{symlink} \\
1868 \func{unlinkat} &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir} \\
1869 \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
1872 \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
1873 corrispettive funzioni classiche.}
1874 \label{tab:file_atfunc_corr}
1877 \footnotetext{in questo caso l'argomento \param{flags} è disponibile ed
1878 utilizzabile solo a partire dal kernel 2.6.18.}
1880 In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
1881 con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
1882 classica. La gran parte di queste seguono la convenzione appena vista per
1883 \func{openat}, in cui agli argomenti della corrispondente funzione classica
1884 viene anteposto l'argomento \param{dirfd}, ed hanno per il resto un
1885 comportamento identico e non staremo pertanto a trattarle una per una. Per una
1886 parte di queste, indicate dal contenuto della omonima colonna di
1887 tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è prevista
1888 anche l'aggiunta di un ulteriore argomento finale, \param{flags}.
1890 Per le funzioni che lo prevedono l'ulteriore argomento \param{flag} è stato
1891 introdotto per fornire un meccanismo con cui modificarne il comportamento. Il
1892 solo caso generale, valido per tutte, è quello in cui si sta operando su un
1893 collegamento simbolico, e si vuole poter scegliere se far agire la funzione
1894 direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Ma oltre a questo
1895 caso generico, l'argomento viene usato per controllare ulteriori
1896 caratteristiche di funzionamento, dipendenti dalla funzione stessa, per cui
1897 deve essere comunque passato come maschera binaria ed impostato usando i
1898 valori delle appropriate costanti \texttt{AT\_*}, definite in
1901 %% Verificare uso generico di AT_EMPTY_XX
1903 Come esempio delle funzioni che lo utilizzano solo nel caso generico possiamo
1904 considerare \funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia
1905 \func{chown} che \func{lchown}; il suo prototipo è:
1910 \fdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
1912 \fdesc{Modifica il proprietario di un file.}
1915 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1916 \func{chown}, ed in più:
1918 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1919 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1920 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1921 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1926 In questo caso il valore di \param{flags} stabilisce il comportamento della
1927 funzione quando la si applica ad un collegamento simbolico, e l'unico valore
1928 utilizzabile è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, che se impostato indica alla
1929 funzione di non eseguire la dereferenziazione di un eventuale collegamento
1930 simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come \func{lchown} invece che
1933 Come accennato fra tutte quelle marcate in tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}
1934 solo due funzioni possono usare l'argomento \param{flags} per indicare altro
1935 rispetto alla possibilità di seguire o meno un collegamento simbolico, la
1936 prima di queste è \funcd{faccessat}, ed il suo prototipo è:
1940 \fdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
1941 \fdesc{Controlla i permessi di accesso.}
1944 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1945 \func{access}, ed in più:
1947 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1948 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1949 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1950 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1955 La funzione esegue il controllo di accesso ad un file, ma
1956 l'argomento \param{flags} consente di modificarne il comportamento rispetto a
1957 quello ordinario di \func{access}. In questo caso esso può essere specificato
1958 come maschera binaria di due valori: il solito \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW},
1959 con il significato già spiegato, e \const{AT\_EACCES} per indicare alla
1960 funzione di eseguire il controllo dei permessi usando l'\ids{UID} effettivo
1961 invece di quello reale (il comportamento di default, che riprende quello di
1965 La seconda eccezione è \funcd{unlinkat}, in questo caso
1966 l'argomento \param{flags} viene utilizzato perché tramite esso si può indicare
1967 alla funzione di comportarsi sia come analogo di \func{unlink} che di
1968 \func{rmdir}; il suo prototipo è:
1972 \fdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1973 \fdesc{Rimuove una voce da una directory.}
1976 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1977 \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di \param{flags}, ed in
1980 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1981 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1982 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1983 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1988 Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
1989 avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
1990 in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
1991 \const{AT\_REMOVEDIR}, essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal
1992 caso \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora
1993 risulti vuota. Non essendo in questo caso prevista la possibilità di usare
1994 altri valori (la funzione non segue comunque i collegamenti simbolici) anche
1995 se \param{flags} è una maschera binaria, essendo \const{AT\_REMOVEDIR} l'unico
1996 flag disponibile per questa funzione, lo si può assegnare direttamente.
1998 Infine una terza funzione, \funcm{linkat}, utilizza in maniera diversa dalle
1999 altre l'argomento \param{flags}, anche se in questo caso l'utilizzo continua
2000 ad essere attinente al comportamento con i collegamenti simbolici. Si ricordi
2001 che su Linux il comportamento di \func{link} è quello di non seguire mai i
2002 collegamenti simbolici, pertanto l'uso ordinario dell'argomento parrebbe in
2003 questo caso essere inutile. A partire dal kernel 2.6.18 invece però è stato
2004 aggiunta per questa funzione la possibilità di usare il valore
2005 \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}, che richiede di dereferenziare i collegamenti
2008 Dato che questo è il comportamento adottato per un valore nullo
2009 di \param{flags} da tutte le altre funzioni, \func{linkat} è l'unica per cui
2010 può essere usato esplicitamente questo valore e per la quale non ha senso
2011 usare \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}. Per avere un quadro d'insieme si è
2012 riassunto in tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values} l'elenco delle
2013 costanti utilizzabili per i valori di \param{flags}.
2018 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2020 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
2023 \constd{AT\_EACCES} & Usato solo da \func{faccessat}, richiede che
2024 il controllo dei permessi sia fatto usando
2025 l'\ids{UID} effettivo invece di quello
2027 \constd{AT\_EMPTY\_PATH} & Usato da varie funzioni per operare
2028 direttamente (specificando una stringa vuota
2029 per il \texttt{pathname}) sul file descriptor
2030 \param{dirfd} che in questo caso deve essere
2031 ottenuto aprendo un file, che
2032 può non essere una directory, con il flag
2033 \param{O\_PATH} (vedi
2034 sez.~\ref{sec:file_open_close}).\\
2035 \constd{AT\_REMOVEDIR} & Usato solo da \func{unlinkat}, richiede che
2036 la funzione si comporti come \func{rmdir}
2037 invece che come \func{unlink}.\\
2038 \constd{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}& Se impostato la funzione esegue la
2039 dereferenziazione dei collegamenti simbolici
2040 (usato esplicitamente solo da
2042 \constd{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}& Se impostato la funzione non esegue la
2043 dereferenziazione dei collegamenti
2047 \caption{Le costanti utilizzate per i bit dell'argomento
2048 aggiuntivo \param{flags} delle \textit{at-functions}.}
2049 \label{tab:at-functions_constant_values}
2055 % TODO trattare fstatat e con essa
2056 % TODO trattare anche statx, aggiunta con il kernel 4.11 (vedi
2057 % https://lwn.net/Articles/707602/ e
2058 % https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=a528d35e8bfcc521d7cb70aaf03e1bd296c8493f)
2060 % TODO manca prototipo di linkat, verificare se metterlo o metter menzione
2061 % altre modifiche al riguardo nel 3.11 (AT_EMPTY_PATH?) vedi
2062 % http://lwn.net/Articles/562488/
2064 % TODO: Trattare esempio di inzializzazione di file e successivo collegamento
2065 % con l'uso di O_TMPFILE e linkat, vedi man open
2068 % TODO manca prototipo di renameat2, introdotta nel 3.15, vedi
2069 % http://lwn.net/Articles/569134/
2070 % TODO manca prototipo di execveat, introdotta nel 3.19, vedi
2071 % https://lwn.net/Articles/626150/ cerca anche fexecve
2074 \texttt{ATTENZIONE PARTE DA RIVEDERE}
2077 Un'ultima differenza fra le \textit{at-functions} e le funzioni tradizionali
2078 di cui sono estensione è, come accennato in sez.~\ref{sec:file_temp_file},
2079 quella relativa a \func{utimensat} che non è propriamente una corrispondente
2080 esatta di \func{utimes} e \func{lutimes}, dato che questa funzione ha una
2081 maggiore precisione nella indicazione dei tempi dei file, per i quali come per
2082 \func{futimes}, si devono usare strutture \struct{timespec} che consentono una
2083 precisione fino al nanosecondo; la funzione è stata introdotta con il kernel
2084 2.6.22,\footnote{in precedenza, a partire dal kernel 2.6.16, era stata
2085 introdotta una \textit{system call} \funcm{futimesat} seguendo una bozza
2086 della revisione dello standard poi modificata; questa funzione, sostituita
2087 da \func{utimensat}, è stata dichiarata obsoleta, non è supportata da
2088 nessuno standard e non deve essere più utilizzata: pertanto non ne
2089 parleremo.} ed il suo prototipo è:
2093 \fdecl{int utimensat(int dirfd, const char *pathname, const struct
2094 timespec times[2], int flags)}
2095 \fdesc{Cambia i tempi di un file.}
2098 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2099 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2101 \item[\errcode{EACCES}] si è richiesta l'impostazione del tempo corrente ma
2102 non si ha il permesso di scrittura sul file, o non si è proprietari del
2103 file o non si hanno i privilegi di amministratore; oppure il file è
2104 immutabile (vedi sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
2105 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è \const{AT\_FDCWD} o un file
2107 \item[\errcode{EFAULT}] \param{times} non è un puntatore valido oppure
2108 \param{dirfd} è \const{AT\_FDCWD} ma \param{pathname} è \var{NULL} o non è
2109 un puntatore valido.
2110 \item[\errcode{EINVAL}] si sono usati dei valori non corretti per i tempi di
2111 \param{times}, oppure è si usato un valore non valido per \param{flags},
2112 oppure \param{pathname} è \var{NULL}, \param{dirfd} non è
2113 \const{AT\_FDCWD} e \param{flags} contiene \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}.
2114 \item[\errcode{EPERM}] si è richiesto un cambiamento nei tempi non al tempo
2115 corrente, ma non si è proprietari del file o non si hanno i privilegi di
2116 amministratore; oppure il file è immutabile o \textit{append-only} (vedi
2117 sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
2118 \item[\errcode{ESRCH}] non c'è il permesso di attraversamento per una delle
2119 componenti di \param{pathname}.
2121 ed inoltre per entrambe \errval{EROFS} e per \func{utimensat}
2122 \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOTDIR} nel
2123 loro significato generico.}
2126 La funzione imposta i tempi dei file utilizzando i valori passati nel vettore
2127 di strutture \struct{timespec} esattamente come \func{futimes} (si veda quanto
2128 illustrato in sez.~\ref{sec:file_file_times}).
2130 La funzione supporta invece, rispetto ad \func{utimes} che abbiamo visto in
2131 sez.~\ref{sec:file_file_times}, una sintassi più complessa che consente una
2132 indicazione sicura del file su cui operare specificando la directory su cui si
2133 trova tramite il file descriptor \param{dirfd} ed il suo nome come
2134 \textit{pathname relativo} in \param{pathname}.\footnote{su Linux solo
2135 \func{utimensat} è una \textit{system call} e \func{futimens} è una funzione
2136 di libreria, infatti se \param{pathname} è \var{NULL} \param{dirfd} viene
2137 considerato un file descriptor ordinario e il cambiamento del tempo
2138 applicato al file sottostante, qualunque esso sia, per cui
2139 \code{futimens(fd, times}) è del tutto equivalente a \code{utimensat(fd,
2140 NULL, times, 0)} ma nella \acr{glibc} questo comportamento è disabilitato
2141 seguendo lo standard POSIX, e la funzione ritorna un errore di
2142 \errval{EINVAL} se invocata in questo modo.}
2144 Torneremo su questa sintassi e sulla sua motivazione in
2145 sez.~\ref{sec:file_openat}, quando tratteremo tutte le altre funzioni (le
2146 cosiddette \textit{at-functions}) che la utilizzano; essa prevede comunque
2147 anche la presenza dell'argomento \param{flags} con cui attivare flag di
2148 controllo che modificano il comportamento della funzione, nel caso specifico
2149 l'unico valore consentito è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} che indica alla
2150 funzione di non dereferenziare i collegamenti simbolici, cosa che le permette
2151 di riprodurre le funzionalità di \func{lutimes}.
2154 \texttt{ATTENZIONE PARTE DA RIVEDERE}
2157 \itindend{at-functions}
2159 % TODO: manca prototipo e motivazione di fexecve, da trattare qui in quanto
2160 % inserita nello stesso standard e da usare con openat, vedi
2161 % http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699939699/toc.pdf
2163 % TODO: manca prototipo e motivazione di execveat, vedi
2164 % http://man7.org/linux/man-pages/man2/execveat.2.html
2166 \subsection{Le operazioni di controllo}
2167 \label{sec:file_fcntl_ioctl}
2169 Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}
2170 esistono tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su
2171 un file descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati,
2172 ma la gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
2173 funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.
2175 % TODO: trattare qui i file seal
2177 Per le operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
2178 caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione di sistema
2179 \funcd{fcntl},\footnote{ad esempio si gestiscono con questa funzione varie
2180 modalità di I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e
2181 il \textit{file locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}).} il cui
2187 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
2188 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
2189 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
2190 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct f\_owner\_ex * owner)}
2191 \fdesc{Esegue una operazione di controllo sul file.}
2194 {La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda dell'operazione richiesta
2195 in caso di successo mentre ritorna sempre $-1$ per un errore, nel qual caso
2196 \var{errno} assumerà valori diversi che dipendono dal tipo di operazione,
2197 l'unico valido in generale è:
2199 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
2204 Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
2205 \var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
2206 numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
2207 aggiuntivi, sono determinati dal valore dell'argomento \param{cmd} che in
2208 sostanza corrisponde all'esecuzione di un determinato \textsl{comando}. A
2209 seconda del comando specificato il terzo argomento può essere assente (ma se
2210 specificato verrà ignorato), può assumere un valore intero di tipo
2211 \ctyp{long}, o essere un puntatore ad una struttura \struct{flock}.
2213 In sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di
2214 \func{fcntl} per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i
2215 possibili valori per \var{cmd}, e del relativo significato, dei codici di
2216 errore restituiti e del tipo del terzo argomento (cui faremo riferimento con
2217 il nome indicato nel precedente prototipo), è riportata di seguito:
2218 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.8cm}}
2219 \item[\constd{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
2220 maggiore o uguale ad \param{arg}, e ne fa un duplicato
2221 di \param{fd}, ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$
2222 in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2223 \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito
2224 o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
2225 descrittori consentito.
2227 \itindbeg{close-on-exec}
2229 \item[\constd{F\_DUPFD\_CLOEXEC}] ha lo stesso effetto di \const{F\_DUPFD}, ma
2230 in più attiva il flag di \textit{close-on-exec} sul file descriptor
2231 duplicato, in modo da evitare una successiva chiamata con
2232 \const{F\_SETFD}. La funzionalità è stata introdotta con il kernel 2.6.24 ed
2233 è prevista nello standard POSIX.1-2008 (si deve perciò definire
2234 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} ad un valore adeguato secondo quanto visto in
2235 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}).
2237 \item[\constd{F\_GETFD}] restituisce il valore dei \textit{file descriptor
2238 flags} di \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il
2239 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2240 \errval{EBADF}. Al momento l'unico flag usato è quello di
2241 \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC}, che
2242 serve a richiedere che il file venga chiuso nella esecuzione di una
2243 \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Un valore nullo significa
2244 pertanto che il flag non è impostato.
2246 \item[\constd{F\_SETFD}] imposta il valore dei \textit{file descriptor flags}
2247 al valore specificato con \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2248 successo e $-1$ in caso di errore. Non sono previsti errori diversi da
2249 \errval{EBADF}. Dato che l'unico flag attualmente usato è quello di
2250 \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC},
2251 tutti gli altri bit di \param{arg}, anche se impostati, vengono
2252 ignorati.\footnote{questo almeno è quanto avviene fino al kernel 3.2, come
2253 si può evincere dal codice della funzione \texttt{do\_fcntl} nel file
2254 \texttt{fs/fcntl.c} dei sorgenti del kernel.}
2255 \itindend{close-on-exec}
2257 \item[\constd{F\_GETFL}] ritorna il valore dei \textit{file status flags} di
2258 \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento
2259 viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Il
2260 comando permette di rileggere il valore di quei bit
2261 dell'argomento \param{flags} di \func{open} che vengono memorizzati nella
2262 relativa voce della \textit{file table} all'apertura del file, vale a dire
2263 quelli riportati in tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} e
2264 tab.~\ref{tab:open_operation_flag}). Si ricordi che quando si usa la
2265 funzione per determinare le modalità di accesso con cui è stato aperto il
2266 file è necessario estrarre i bit corrispondenti nel \textit{file status
2267 flag} con la maschera \const{O\_ACCMODE} come già accennato in
2268 sez.~\ref{sec:file_open_close}.
2270 \item[\constd{F\_SETFL}] imposta il valore dei \textit{file status flags} al
2271 valore specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2272 successo o $-1$ in caso di errore. In generale possono essere impostati solo
2273 i flag riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, su Linux si possono
2274 modificare soltanto \const{O\_APPEND}, \const{O\_ASYNC}, \const{O\_DIRECT},
2275 \const{O\_NOATIME} e \const{O\_NONBLOCK}. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2276 \errcode{EPERM} se si cerca di rimuovere \const{O\_APPEND} da un file
2277 marcato come \textit{append-only} o se di cerca di impostare
2278 \const{O\_NOATIME} su un file di cui non si è proprietari (e non si hanno i
2279 permessi di amministratore) ed \errcode{EINVAL} se si cerca di impostare
2280 \const{O\_DIRECT} su un file che non supporta questo tipo di operazioni.
2282 \item[\constd{F\_GETLK}] richiede un controllo sul file lock specificato da
2283 \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato,
2284 ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come
2285 per i due successivi comandi oltre a \errval{EBADF} se \param{lock} non è un
2286 puntatore valido restituisce l'errore generico \errcode{EFAULT}. Questa
2287 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2289 \item[\constd{F\_SETLK}] richiede o rilascia un file lock a seconda di quanto
2290 specificato nella struttura puntata da \param{lock}, ritorna un valore nullo
2291 in caso di successo e $-1$ se il file lock è tenuto da qualcun altro, nel
2292 qual caso si ha un errore di \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}. Questa
2293 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2295 \item[\constd{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
2296 la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato, se
2297 l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
2298 imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}. Questa funzionalità è trattata in
2299 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2301 \item[\constd{F\_GETOWN}] restituisce in caso di successo l'identificatore del
2302 processo o del \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group})
2303 che è preposto alla ricezione del segnale \signal{SIGIO} (o l'eventuale
2304 segnale alternativo impostato con \const{F\_SETSIG}) per gli eventi
2305 asincroni associati al file descriptor \param{fd} e del segnale
2306 \signal{SIGURG} per la notifica dei dati urgenti di un socket (vedi
2307 sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}). Restituisce $-1$ in caso di errore ed il
2308 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2311 Per distinguerlo dal caso in cui il segnale viene inviato a un singolo
2312 processo, nel caso di un \textit{process group} viene restituito un valore
2313 negativo il cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del
2314 \textit{process group}. Con Linux questo comporta un problema perché se il
2315 valore restituito dalla \textit{system call} è compreso nell'intervallo fra
2316 $-1$ e $-4095$ in alcune architetture questo viene trattato dalla
2317 \acr{glibc} come un errore,\footnote{il problema deriva dalle limitazioni
2318 presenti in architetture come quella dei normali PC (i386) per via delle
2319 modalità in cui viene effettuata l'invocazione delle \textit{system call}
2320 che non consentono di restituire un adeguato codice di ritorno.} per cui
2321 in tal caso \func{fcntl} ritornerà comunque $-1$ mentre il valore restituito
2322 dalla \textit{system call} verrà assegnato ad \var{errno}, cambiato di
2325 Per questo motivo con il kernel 2.6.32 è stato introdotto il comando
2326 alternativo \const{F\_GETOWN\_EX}, che vedremo a breve, che consente di
2327 evitare il problema. A partire dalla versione 2.11 la \acr{glibc}, se
2328 disponibile, usa questa versione alternativa per mascherare il problema
2329 precedente e restituire un valore corretto in tutti i casi.\footnote{in cui
2330 cioè viene restituito un valore negativo corretto qualunque sia
2331 l'identificatore del \textit{process group}, che non potendo avere valore
2332 unitario (non esiste infatti un \textit{process group} per \cmd{init}) non
2333 può generare ambiguità con il codice di errore.} Questo però comporta che
2334 il comportamento del comando può risultare diverso a seconda delle versioni
2335 della \acr{glibc} e del kernel.
2337 \item[\constd{F\_SETOWN}] imposta, con il valore dell'argomento \param{arg},
2338 l'identificatore del processo o del \textit{process group} che riceverà i
2339 segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2340 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2341 caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2342 \errcode{ESRCH} se \param{arg} indica un processo o un \textit{process
2345 L'impostazione è soggetta alle stesse restrizioni presenti sulla funzione
2346 \func{kill} (vedi sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}), per cui un utente non
2347 privilegiato può inviare i segnali solo ad un processo che gli appartiene,
2348 in genere comunque si usa il processo corrente. Come per \const{F\_GETOWN},
2349 per indicare un \textit{process group} si deve usare per \param{arg} un
2350 valore negativo, il cui valore assoluto corrisponda all'identificatore del
2351 \textit{process group}.
2353 A partire dal kernel 2.6.12 se si sta operando con i \textit{thread} della
2354 implementazione nativa di Linux (quella della NTPL, vedi
2355 sez.~\ref{sec:linux_ntpl}) e se si è impostato un segnale specifico con
2356 \const{F\_SETSIG}, un valore positivo di \param{arg} viene interpretato come
2357 indicante un \textit{Thread ID} e non un \textit{Process ID}. Questo
2358 consente di inviare il segnale impostato con \const{F\_SETSIG} ad uno
2359 specifico \textit{thread}. In genere questo non comporta differenze
2360 significative per il processi ordinari, in cui non esistono altri
2361 \textit{thread}, dato che su Linux il \textit{thread} principale, che in tal
2362 caso è anche l'unico, mantiene un valore del \textit{Thread ID} uguale al
2363 \ids{PID} del processo. Il problema è però che questo comportamento non si
2364 applica a \signal{SIGURG}, per il quale \param{arg} viene sempre
2365 interpretato come l'identificatore di un processo o di un \textit{process
2368 \item[\constd{F\_GETOWN\_EX}] legge nella struttura puntata
2369 dall'argomento \param{owner} l'identificatore del processo, \textit{thread}
2370 o \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) che è
2371 preposto alla ricezione dei segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli
2372 eventi associati al file descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in
2373 caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} e da
2374 \errval{EFAULT} se \param{owner} non è un puntatore valido.
2376 Il comando, che è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.32, effettua lo
2377 stesso compito di \const{F\_GETOWN} di cui costituisce una evoluzione che
2378 consente di superare i limiti e le ambiguità relative ai valori restituiti
2379 come identificativo. A partire dalla versione 2.11 della \acr{glibc} esso
2380 viene usato dalla libreria per realizzare una versione di \func{fcntl} che
2381 non presenti i problemi illustrati in precedenza per la versione precedente
2382 di \const{F\_GETOWN}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo
2383 se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2385 \item[\constd{F\_SETOWN\_EX}] imposta con il valore della struttura
2386 \struct{f\_owner\_ex} puntata \param{owner}, l'identificatore del processo o
2387 del \textit{process group} che riceverà i segnali \signal{SIGIO} e
2388 \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2389 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2390 caso di errore, con gli stessi errori di \const{F\_SETOWN} più
2391 \errcode{EINVAL} se il campo \var{type} di \struct{f\_owner\_ex} non indica
2392 un tipo di identificatore valido.
2394 \begin{figure}[!htb]
2395 \footnotesize \centering
2396 \begin{varwidth}[c]{0.5\textwidth}
2397 \includestruct{listati/f_owner_ex.h}
2400 \caption{La struttura \structd{f\_owner\_ex}.}
2401 \label{fig:f_owner_ex}
2404 Come \const{F\_GETOWN\_EX} il comando richiede come terzo argomento il
2405 puntatore ad una struttura \struct{f\_owner\_ex} la cui definizione è
2406 riportata in fig.~\ref{fig:f_owner_ex}, in cui il primo campo indica il tipo
2407 di identificatore il cui valore è specificato nel secondo campo, che assume
2408 lo stesso significato di \param{arg} per \const{F\_SETOWN}. Per il campo
2409 \var{type} i soli valori validi sono \constd{F\_OWNER\_TID},
2410 \constd{F\_OWNER\_PID} e \constd{F\_OWNER\_PGRP}, che indicano
2411 rispettivamente che si intende specificare con \var{pid} un \textit{Tread
2412 ID}, un \textit{Process ID} o un \textit{Process Group ID}. A differenza
2413 di \const{F\_SETOWN} se si specifica un \textit{Tread ID} questo riceverà
2414 sia \signal{SIGIO} (o il segnale impostato con \const{F\_SETSIG}) che
2415 \signal{SIGURG}. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
2416 partire dal kernel 2.6.32, ed è utilizzabile solo se si è definita la macro
2417 \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2419 \item[\constd{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale inviato dai vari
2420 meccanismi di I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli
2421 trattati in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) in caso di successo o
2422 $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti
2423 errori diversi da \errval{EBADF}. Un valore nullo indica che si sta usando
2424 il segnale predefinito, che è \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero
2425 indica il segnale che è stato impostato con \const{F\_SETSIG}, che può
2426 essere anche lo stesso \signal{SIGIO}. Il comando è specifico di Linux ed
2427 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2429 \item[\constd{F\_SETSIG}] imposta il segnale inviato dai vari meccanismi di
2430 I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli trattati in
2431 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) al valore indicato
2432 da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
2433 di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2434 \errcode{EINVAL} se \param{arg} indica un numero di segnale non valido. Un
2435 valore nullo di \param{arg} indica di usare il segnale predefinito, cioè
2436 \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero, compreso lo stesso
2437 \signal{SIGIO}, specifica il segnale voluto. Il comando è specifico di
2438 Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2440 L'impostazione di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
2441 installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
2442 \const{SA\_SIGINFO}, (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
2443 disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
2444 generato il segnale attraverso i valori restituiti in
2445 \struct{siginfo\_t}. Se inoltre si imposta un segnale \textit{real-time} si
2446 potranno sfruttare le caratteristiche di avanzate di questi ultimi (vedi
2447 sez.~\ref{sec:sig_real_time}), ed in particolare la capacità di essere
2448 accumulati in una coda prima della notifica.
2450 \item[\constd{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \textit{file lease} che il
2451 processo detiene nei confronti del file descriptor \var{fd} o $-1$ in caso
2452 di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori
2453 diversi da \errval{EBADF}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile
2454 solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è
2455 trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2457 \item[\constd{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove a seconda del valore
2458 di \param{arg} un \textit{file lease} sul file descriptor \var{fd} a seconda
2459 del valore indicato da \param{arg}. Ritorna un valore nullo in caso di
2460 successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2461 \errcode{EINVAL} se si è specificato un valore non valido per \param{arg}
2462 (deve essere usato uno dei valori di tab.~\ref{tab:file_lease_fctnl}),
2463 \errcode{ENOMEM} se non c'è memoria sufficiente per creare il \textit{file
2464 lease}, \errcode{EACCES} se non si è il proprietario del file e non si
2465 hanno i privilegi di amministratore.\footnote{per la precisione occorre la
2466 capacità \const{CAP\_LEASE}.}
2468 Il supporto il supporto per i \textit{file lease}, che consente ad un
2469 processo che detiene un \textit{lease} su un file di riceve una notifica
2470 qualora un altro processo cerchi di eseguire una \func{open} o una
2471 \func{truncate} su di esso è stato introdotto a partire dai kernel della
2472 serie 2.4 Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2473 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è trattata in
2474 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2476 \item[\constd{F\_NOTIFY}] attiva il meccanismo di notifica asincrona per cui
2477 viene riportato al processo chiamante, tramite il segnale \signal{SIGIO} (o
2478 altro segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
2479 direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
2480 in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2481 caso di errore. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2482 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità, disponibile
2483 dai kernel della serie 2.4.x, è trattata in dettaglio in
2484 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2486 \item[\constd{F\_GETPIPE\_SZ}] restituisce in caso di successo la dimensione
2487 del buffer associato alla \textit{pipe} \param{fd} (vedi
2488 sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
2489 ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}, che viene
2490 restituito anche se il file descriptor non è una \textit{pipe}. Il comando è
2491 specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è
2492 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2494 \item[\constd{F\_SETPIPE\_SZ}] imposta la dimensione del buffer associato alla
2495 \textit{pipe} \param{fd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_unix}) ad un valore uguale
2496 o superiore a quello indicato dall'argomento \param{arg}. Ritorna un valore
2497 nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF}
2498 gli errori possibili sono \errcode{EBUSY} se si cerca di ridurre la
2499 dimensione del buffer al di sotto della quantità di dati effettivamente
2500 presenti su di esso ed \errcode{EPERM} se un processo non privilegiato cerca
2501 di impostare un valore troppo alto. La dimensione minima del buffer è pari
2502 ad una pagina di memoria, a cui verrà comunque arrotondata ogni dimensione
2503 inferiore, il valore specificato viene in genere arrotondato per eccesso al
2504 valore ritenuto più opportuno dal sistema, pertanto una volta eseguita la
2505 modifica è opportuno rileggere la nuova dimensione con
2506 \const{F\_GETPIPE\_SZ}. I processi non privilegiati\footnote{per la
2507 precisione occorre la capacità \const{CAP\_SYS\_RESOURCE}.} non possono
2508 impostare un valore superiore a quello indicato da
2509 \sysctlfiled{fs/pipe-size-max}. Il comando è specifico di Linux, è
2510 disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è utilizzabile solo se si è
2511 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2515 % TODO: trattare RWH_WRITE_LIFE_EXTREME e RWH_WRITE_LIFE_SHORT aggiunte con
2516 % il kernel 4.13 (vedi https://lwn.net/Articles/727385/)
2518 La maggior parte delle funzionalità controllate dai comandi di \func{fcntl}
2519 sono avanzate e richiedono degli approfondimenti ulteriori, saranno pertanto
2520 riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative. In
2521 particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari meccanismi di
2522 notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
2523 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation} mentre quelle relative al
2524 \textit{file locking} saranno esaminate in sez.~\ref{sec:file_locking}). L'uso
2525 di questa funzione con i socket verrà trattato in
2526 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2528 La gran parte dei comandi di \func{fcntl} (come \const{F\_DUPFD},
2529 \const{F\_GETFD}, \const{F\_SETFD}, \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFL},
2530 \const{F\_GETLK}, \const{F\_SETLK} e \const{F\_SETLKW}) sono previsti da SVr4
2531 e 4.3BSD e standardizzati in POSIX.1-2001 che inoltre prevede gli ulteriori
2532 \const{F\_GETOWN} e \const{F\_SETOWN}. Pertanto nell'elenco si sono indicate
2533 esplicitamente soltanto le ulteriori richieste in termini delle macro di
2534 funzionalità di sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} soltanto per le
2535 funzionalità inserite in standard successivi o specifiche di Linux.
2538 % \subsection{La funzione \func{ioctl}}
2539 % \label{sec:file_ioctl}
2541 Benché l'interfaccia di gestione dell'I/O sui file di cui abbiamo parlato
2542 finora si sia dimostrata valida anche per l'interazione diretta con le
2543 periferiche attraverso i loro file di dispositivo, consentendo di usare le
2544 stesse funzioni utilizzate per i normali file di dati, esistono però
2545 caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e delle funzionalità che
2546 ciascun dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
2547 interfaccia astratta come ad esempio l'impostazione della velocità di una
2548 porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer.
2550 Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
2551 di una apposita funzione di sistema, \funcd{ioctl}, come meccanismo generico
2552 per compiere operazioni specializzate; il suo prototipo è:
2556 \fdecl{int ioctl(int fd, int request, ...)}
2557 \fdesc{Esegue una operazione speciale.}
2560 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo nella maggior parte dei casi, ma
2561 alcune operazioni possono restituire un valore positivo, mentre ritorna
2562 sempre $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
2565 \item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
2567 \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
2568 dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
2569 riferimento \param{fd}.
2571 ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT} nel loro significato generico.}
2575 La funzione richiede che si passi come primo argomento un file
2576 descriptor \param{fd} regolarmente aperto, mentre l'operazione da compiere
2577 deve essere indicata dal valore dell'argomento \param{request}. Il terzo
2578 argomento dipende dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato
2579 come \code{char * argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
2580 generica (all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora non era
2581 stato introdotto il tipo \ctyp{void}) ma per certe operazioni può essere
2582 omesso, e per altre è un semplice intero.
2584 Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
2585 errore, ma per alcune operazioni il valore di ritorno, che nel caso viene
2586 impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come indicazione del
2587 risultato della stessa. È più comune comunque restituire i risultati
2588 all'indirizzo puntato dal terzo argomento.
2590 Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
2591 sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
2592 elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
2594 \item il cambiamento dei font di un terminale.
2595 \item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
2596 \item i comandi di avanti veloce e di riavvolgimento di un nastro.
2597 \item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
2598 \item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
2599 \item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
2601 \item l'impostazione degli attributi dei file su un filesystem
2602 ext2.\footnote{i comandi \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con
2603 delle \func{ioctl} dedicate, usabili solo su questo filesystem e derivati
2604 successivi (come ext3).}
2607 In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
2608 effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
2609 file \headfiled{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui
2610 fanno riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
2611 opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
2612 un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
2613 definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
2614 sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
2615 causi al più un errore. Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
2616 una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
2617 operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
2618 funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
2619 assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
2620 potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
2621 imprevedibili o indesiderati.
2623 Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
2624 dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
2625 sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in seguito quelle
2626 relative ad alcuni casi specifici, ad esempio la gestione dei terminali è
2627 effettuata attraverso \func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix,
2628 mentre per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
2629 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2631 Riportiamo qui solo l'elenco delle operazioni che sono predefinite per
2632 qualunque file, caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}. Queste operazioni
2633 sono definite nel kernel a livello generale, e vengono sempre interpretate per
2634 prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri}, eventuali operazioni
2635 specifiche che usino lo stesso valore verrebbero ignorate:
2636 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
2637 \item[\constd{FIOCLEX}] imposta il flag di \textit{close-on-exec} sul file, in
2638 questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non richiede
2639 un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2640 \item[\constd{FIONCLEX}] cancella il flag di \textit{close-on-exec} sul file,
2641 in questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non
2642 richiede un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2643 \item[\constd{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
2644 file (vedi sez.~\ref{sec:signal_driven_io}); il terzo argomento
2645 deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
2646 che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
2648 \item[\constd{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
2649 bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
2650 tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
2651 disabilita, un valore non nullo abilita).
2652 \item[\constd{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
2653 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2654 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
2655 valore specifica il PID del processo.
2656 \item[\constd{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
2657 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2658 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
2659 scritto il PID del processo.
2660 \item[\constd{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
2661 file descriptor; questa operazione è disponibile solo su alcuni file
2662 descriptor, in particolare sui socket (vedi sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o
2663 sui file descriptor di \textit{epoll} (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}), il
2664 terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo
2665 \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2666 \item[\constd{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
2667 directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
2668 \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
2669 (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2672 % TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260795/,
2673 % http://lwn.net/Articles/429345/
2675 Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
2676 essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
2677 generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
2678 molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
2679 al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
2680 necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
2681 modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
2682 \func{ioctl} per i secondi, all'epoca tra l'altro i dispositivi che usavano
2683 \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega l'uso
2684 comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore. Oggi non è più così ma le
2685 due funzioni sono rimaste.
2687 % TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
2688 % (bassa/bassissima priorità)
2689 % EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
2690 % EXT4_IOC_SHUTDOWN (dal 4.10), XFS_IOC_GOINGDOWN e futura FS_IOC_SHUTDOWN
2691 % ioctl di btrfs, vedi http://lwn.net/Articles/580732/
2695 \section{L'interfaccia standard ANSI C}
2696 \label{sec:files_std_interface}
2699 Come visto in sez.~\ref{sec:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
2700 sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
2701 direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
2703 Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
2704 ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria.
2705 Queste funzioni di libreria, insieme alle altre funzioni definite dallo
2706 standard (che sono state implementate la prima volta da Ritchie nel 1976 e da
2707 allora sono rimaste sostanzialmente immutate), vengono a costituire il nucleo
2708 della \acr{glibc} per la gestione dei file.
2710 Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli
2711 \textit{stream}, analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_unix_interface} per i
2712 file descriptor. In particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e
2713 cambiare la posizione corrente in uno \textit{stream}.
2716 \subsection{I \textit{file stream}}
2717 \label{sec:file_stream}
2719 \itindbeg{file~stream}
2721 Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
2722 basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
2723 nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
2725 In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
2726 dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
2727 \func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
2728 evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
2729 del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
2730 dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
2731 dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
2733 Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
2734 dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori. La caratteristica
2735 principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
2736 alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
2737 operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
2738 all'ottenimento della massima efficienza.
2740 Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
2741 \textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare dei
2742 dettagli con cui viene gestita la comunicazione con l'hardware sottostante
2743 (come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file può
2744 essere sempre considerato come composto da un flusso continuo di dati, da cui
2745 deriva appunto il nome \textit{stream}.
2747 A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
2748 scrittura, sia per quel che riguarda la bufferizzazione che le formattazioni,
2749 per tutto il resto i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai
2750 file descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere
2751 quanto visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} a proposito dell'accesso
2752 concorrente ed in sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di
2755 Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
2756 è stata chiamata \typed{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
2757 libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
2758 sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
2759 indicatori di stato e di fine del file.
2761 Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
2762 queste strutture (che sono dei \textsl{tipi opachi}) ma usare sempre puntatori
2763 del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa, tanto che in certi
2764 casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo di \textit{stream}.
2765 Tutte le funzioni della libreria che operano sui file accettano come argomenti
2766 solo variabili di questo tipo, che diventa accessibile includendo l'header
2767 file \headfile{stdio.h}.
2769 \itindend{file~stream}
2771 Ai tre file descriptor standard (vedi tab.~\ref{tab:file_std_files}) aperti
2772 per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
2773 rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
2774 \textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
2775 nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
2777 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
2778 \item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè il \textit{file
2779 stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati in
2780 ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
2781 prende i caratteri dalla tastiera.
2782 \item[\var{FILE *stdout}] Lo \textit{standard output} cioè il \textit{file
2783 stream} su cui il processo invia ordinariamente i dati in
2784 uscita. Normalmente è associato dalla shell all'output del terminale e
2785 scrive sullo schermo.
2786 \item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} cioè il \textit{file
2787 stream} su cui il processo è supposto inviare i messaggi di
2788 errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output del
2789 terminale e scrive sullo schermo.
2792 Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
2793 tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
2794 tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
2795 programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
2796 in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
2797 hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
2798 usare la funzione \func{freopen}.
2801 \subsection{Le modalità di bufferizzazione}
2802 \label{sec:file_buffering}
2804 La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
2805 degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
2806 \textit{system call} (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
2807 input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
2808 ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
2809 particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
2812 I dati che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
2813 accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco, con l'operazione che viene
2814 usualmente chiamata \textsl{scaricamento} del buffer (dal termine inglese
2815 \textit{flush}) tutte le volte che questo viene riempito. Questa operazione
2816 avviene perciò in maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento
2817 analogo avviene anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati,
2818 anche se ne sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha
2819 rilevanza inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di
2820 scrittura invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad
2821 esempio da parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti
2822 effettivamente scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
2824 Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
2825 dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
2826 delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
2827 scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
2828 dispositivo, e la cosa è particolarmente evidente con le operazioni di
2829 input/output sul terminale.
2831 Per rispondere ad esigenze diverse lo standard definisce tre distinte modalità
2832 in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali occorre essere ben
2833 consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da dispositivi interattivi:
2835 \item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
2836 caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
2837 (effettuando immediatamente una \func{write});
2838 \item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono normalmente
2839 trasmessi al file in blocco ogni volta che viene incontrato un carattere di
2840 \textit{newline} (il carattere ASCII \verb|\n|) cioè un a capo (in sostanza
2841 quando si preme invio);
2842 \item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
2843 trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
2846 Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo \textit{standard output} e lo
2847 \textit{standard input} siano aperti in modalità \textit{fully buffered}
2848 quando non fanno riferimento ad un dispositivo interattivo, e che lo standard
2849 error non sia mai aperto in modalità \textit{fully buffered}.
2851 Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
2852 ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
2853 \textit{unbuffered}, in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
2854 rapidamente possibile, e che \textit{standard input} \textit{standard output}
2855 siano aperti in modalità \textit{line buffered} quando sono associati ad un
2856 terminale (od altro dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully
2857 buffered} altrimenti.
2859 Il comportamento specificato per \textit{standard input} e \textit{standard
2860 output} vale anche per tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo;
2861 la selezione comunque avviene automaticamente, e la libreria apre lo
2862 \textit{stream} nella modalità più opportuna a seconda del file o del
2865 La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
2866 chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
2867 accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
2868 alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (il \textit{newline});
2869 questo non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer
2870 usato dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico
2871 dei dati anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
2873 Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
2874 con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
2875 \textit{stream} che comporta l'accesso alle \textit{system call} del kernel,
2876 ad esempio se lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità
2877 \textit{unbuffered}, viene anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli
2878 \textit{stream} in scrittura. In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo
2879 come la libreria definisca delle opportune funzioni per controllare le
2880 modalità di bufferizzazione e lo scarico dei dati.
2884 \subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
2885 \label{sec:file_fopen}
2887 Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
2888 \funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
2889 \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
2890 dello standard POSIX.1.} ed i rispettivi prototipi sono:
2894 \fdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
2895 \fdesc{Apre uno \textit{stream} da un \texttt{pathname}.}
2896 \fdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
2897 \fdesc{Associa uno \textit{stream} a un file descriptor.}
2898 \fdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
2899 \fdesc{Chiude uno \textit{stream} e lo riapre su un file diverso.}
2902 {Le funzioni ritornano un puntatore ad un oggetto \type{FILE} in caso di
2903 successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il
2904 valore ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione,
2905 gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte e tre
2906 le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di \func{fcntl} per
2907 \func{fdopen} e quelli di \func{fopen}, \func{fclose} e \func{fflush} per
2911 Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
2912 \func{fopen}, essa apre il file specificato dal \textit{pathname} \param{path}
2913 nella modalità specificata da \param{mode}, che è una stringa che deve
2914 iniziare con almeno uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode},
2915 anche se sono possibili varie estensioni che vedremo in seguito.
2917 L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file standard
2918 (vedi sez.~\ref{sec:file_stream}): il file \param{path} viene aperto nella
2919 modalità indicata da \param{mode} ed associato allo \textit{stream} indicato
2920 dall'argomento \param{stream}, e se questo era uno \textit{stream} già aperto
2921 esso viene preventivamente chiuso e tutti i dati pendenti vengono scaricati.
2923 Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
2924 descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
2925 \func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
2926 usare gli \textit{stream} con file come le \textit{fifo} o i socket, che non possono
2927 essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
2932 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2934 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
2937 \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
2938 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2940 \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
2941 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2944 \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2945 creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
2946 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2948 \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2949 creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
2950 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2953 \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2954 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in sola
2956 \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2957 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in lettura e
2960 \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
2961 \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già. \\
2964 \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
2965 che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
2966 \label{tab:file_fopen_mode}
2969 In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
2970 diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
2971 riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
2972 il carattere \texttt{b} (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
2973 le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
2974 distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
2975 distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
2976 compatibilità, ma non ha alcun effetto.
2978 La \acr{glibc} supporta alcune estensioni, queste devono essere sempre
2979 indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di
2980 tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per
2981 evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso dell'opzione
2982 \const{O\_EXCL} in \func{open}): se il file specificato già esiste e si
2983 aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen} fallisce.
2985 Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si
2986 aggiunge a \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| il
2987 valore \verb|STRING| è considerato il nome di una codifica dei caratteri
2988 e \func{fopen} marca il file per l'uso dei caratteri estesi e abilita le
2989 opportune funzioni di conversione in lettura e scrittura.
2991 Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
2992 essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
2993 Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
2994 \textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
2995 variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
2996 cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso automaticamente alla
2997 chiusura dello \textit{stream}.
2999 I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
3000 sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
3002 \code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
3003 \val{0666}) modificato secondo il valore della \textit{umask} per il processo
3004 (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}). Una volta aperto lo
3005 \textit{stream}, si può cambiare la modalità di bufferizzazione (si veda
3006 sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non si è effettuato alcuna
3007 operazione di I/O sul file.
3009 In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
3010 di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
3011 richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
3012 di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
3013 incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
3014 il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata.
3016 Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
3017 una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
3018 \func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
3019 voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
3020 usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
3021 un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
3022 sufficiente a garantire la sincronizzazione.
3024 Una volta completate le operazioni su di esso uno \textit{stream} può essere
3025 chiuso con la funzione \funcd{fclose}, il cui prototipo è:
3029 \fdecl{int fclose(FILE *stream)}
3030 \fdesc{Chiude uno \textit{stream}.}
3033 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3034 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se il file
3035 descriptor indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori
3036 specificati dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close},
3037 \func{write} o \func{fflush}).
3041 La funzione chiude lo \textit{stream} \param{stream} ed effettua lo scarico di
3042 tutti i dati presenti nei buffer di uscita e scarta tutti i dati in ingresso;
3043 se era stato allocato un buffer per lo \textit{stream} questo verrà
3044 rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo per i dati presenti nei
3045 buffer in \textit{user space} usati dalla \acr{glibc}; se si vuole essere
3046 sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare una
3047 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
3049 Linux supporta anche un'altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
3050 GNU implementata dalla \acr{glibc}, accessibile avendo definito
3051 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
3055 \fdecl{int fcloseall(void)}
3056 \fdesc{Chiude tutti gli \textit{stream}.}
3059 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3060 qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{fclose}.}
3063 La funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita e scarta quelli
3064 in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è provvista solo per i
3065 casi di emergenza, quando si è verificato un errore ed il programma deve
3066 essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra operazione dopo aver
3067 chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto visto in
3068 sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
3071 \subsection{Gestione dell'I/O e posizionamento su uno \textit{stream}}
3074 Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
3075 la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
3076 scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità di
3077 input/output non formattato:
3079 \item\textsl{binario} in cui si leggono e scrivono blocchi di dati di
3080 dimensione arbitraria, (analogo della modalità ordinaria dell'I/O sui file
3081 descriptor), trattato in sez.~\ref{sec:file_binary_io}.
3082 \item\textsl{a caratteri} in cui si legge e scrive un carattere alla volta,
3083 con la bufferizzazione che viene gestita automaticamente dalla libreria,
3084 trattato in sez.~\ref{sec:file_char_io}.
3085 \item\textsl{di linea} in cui si legge e scrive una linea alla volta,
3086 (terminata dal carattere di newline \verb|'\n'|), trattato in
3087 sez.~\ref{sec:file_line_io}.
3089 a cui si aggiunge la modalità di input/output formattato, trattato in
3090 sez.~\ref{sec:file_formatted_io}.
3092 Ognuna di queste modalità utilizza per l'I/O delle funzioni specifiche che
3093 vedremo nelle sezioni citate, affronteremo qui tutte gli argomenti e le
3094 funzioni che si applicano in generale a tutte le modalità di I/O.
3096 A differenza di quanto avviene con l'interfaccia dei file descriptor, con gli
3097 \textit{stream} il raggiungimento della fine del file viene considerato un
3098 errore, e viene notificato come tale dai valori di uscita delle varie
3099 funzioni. Nella maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del
3100 valore intero (di tipo \ctyp{int}) \val{EOF} definito anch'esso nell'header
3101 \headfile{stdlib.h}. La costante deve essere negativa perché in molte funzioni
3102 un valore positivo indica la quantità di dati scritti, la \acr{glibc} usa il
3103 valore $-1$, ma altre implementazioni possono avere valori diversi.
3105 Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
3106 libreria che si appoggiano a delle \textit{system call}, esse non impostano
3107 direttamente la variabile \var{errno}, che mantiene sempre il valore impostato
3108 dalla \textit{system call} invocata internamente che ha riportato l'errore.
3110 Siccome la condizione di \textit{end-of-file} è anch'essa segnalata come
3111 errore, nasce il problema di come distinguerla da un errore effettivo; basarsi
3112 solo sul valore di ritorno della funzione e controllare il valore di
3113 \var{errno} infatti non basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato
3114 impostato in una altra occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i
3115 dettagli del funzionamento di \var{errno}).
3117 Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
3118 per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
3119 il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
3120 file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
3121 errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
3122 riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
3126 \fdecl{int feof(FILE *stream)}
3127 \fdesc{Controlla il flag di \textit{end-of-file} di uno \textit{stream}.}
3128 \fdecl{int ferror(FILE *stream)}
3129 \fdesc{Controlla il flag di errore di uno \textit{stream}.}
3132 {Le funzioni ritornano un valore diverso da zero se i relativi flag sono
3133 impostati, e non prevedono condizioni di errore.}
3136 Si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala soltanto che
3137 c'è stato un errore o che si è raggiunta la fine del file in una qualunque
3138 operazione sullo \textit{stream}, il controllo su quanto avvenuto deve quindi
3139 essere effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
3141 Entrambi i flag (di errore e di \textit{end-of-file}) possono essere
3142 cancellati usando la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
3146 \fdecl{void clearerr(FILE *stream)}
3147 \fdesc{Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di uno
3151 {La funzione non ritorna nulla e prevede condizioni di errore.}
3154 In genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e corretta
3155 la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da poter
3156 rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa funzione
3157 esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} (con lo stesso argomento e
3158 stessi valori di ritorno) che non esegue il blocco dello \textit{stream}
3159 (tratteremo il significato di blocco di uno \textit{stream} in
3160 sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
3162 Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
3163 all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
3164 punto prestabilito, sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
3165 dal file sottostante lo \textit{stream}, nel caso cioè in cui si ha a che fare
3166 con quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}. Dato che in un
3167 sistema Unix esistono vari tipi di file, come le \textit{fifo} ed i file di
3168 dispositivo (ad esempio i terminali), non è scontato che questo sia vero in
3169 generale, pur essendolo sempre nel caso di file di dati.
3171 Con Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file, come
3172 abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_lseek}, è espressa da un intero
3173 positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}. Il problema è che alcune delle
3174 funzioni usate per il riposizionamento sugli \textit{stream} originano dalle
3175 prime versioni di Unix, in cui questo tipo non era ancora stato definito, e
3176 che in altri sistemi non è detto che la posizione su un file venga sempre
3177 rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio: ad esempio nel VMS dove
3178 esistono i file a record (in cui cioè l'I/O avviene per blocchi, i record, di
3179 dimensione fissa), essa può essere rappresentata come un numero di record, più
3180 l'offset rispetto al record corrente.
3182 Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
3183 sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
3184 funzioni tradizionali usate per eseguire una modifica della posizione corrente
3185 sul file con uno \textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind}, i
3186 rispettivi prototipi sono:
3190 \fdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)}
3191 \fdesc{Sposta la posizione nello \textit{stream}.}
3192 \fdecl{void rewind(FILE *stream)}
3193 \fdesc{Riporta la posizione nello \textit{stream} all'inizio del file.}
3196 {La funzione \func{fseek} ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un
3197 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek},
3198 \func{rewind} non ritorna nulla e non ha condizioni di errore.}
3201 L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
3202 descriptor (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek}). Anche gli argomenti, a parte il
3203 tipo, hanno esattamente lo stesso significato. In particolare \param{whence}
3204 deve assumere gli stessi valori già visti nella prima parte di
3205 tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}. La funzione restituisce 0 in caso di
3206 successo e -1 in caso di errore.
3208 La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la posizione corrente sul file
3209 all'inizio dello \textit{stream}, ma non è esattamente equivalente ad aver
3210 eseguito una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)}, in quanto con l'uso della
3211 funzione vengono cancellati anche i flag di errore e di fine del file.
3213 Per ottenere la posizione corrente sul file di uno \textit{stream} lo standard
3214 ANSI C prescrive l'uso della funzione \funcd{ftell}, il cui prototipo è:
3218 \fdecl{long ftell(FILE *stream)}
3219 \fdesc{Legge la posizione attuale nello \textit{stream}.}
3222 {La funzione ritorna la posizione corrente in caso di successo e $-1$ per un
3223 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3226 \noindent che restituisce la posizione come numero di byte dall'inizio dello
3229 Sia \func{fseek} che \func{ftell} esprimono la posizione nel file con un
3230 intero di tipo \ctyp{long}. Dato che in certi casi, ad esempio quando si usa
3231 un filesystem indicizzato a 64 bit su una macchina con architettura a 32 bit,
3232 questo può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove
3233 funzioni \funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
3234 \typed{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
3238 \fdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3239 \fdesc{Imposta la posizione corrente sul file.}
3240 \fdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3241 \fdesc{Legge la posizione corrente sul file.}
3244 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3245 caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3248 In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
3249 \func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
3250 precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
3251 \type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
3252 gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
3253 posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
3254 sistemi più moderni.
3256 % TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
3260 \subsection{Input/output binario}
3261 \label{sec:file_binary_io}
3263 La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
3264 interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
3265 lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
3266 la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
3267 funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
3268 i rispettivi prototipi sono:
3272 \fdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE *stream)}
3273 \fdesc{Legge i dati da uno \textit{stream}.}
3274 \fdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb,
3276 \fdesc{Scrive i dati su uno \textit{stream}.}
3279 {Le funzioni ritornano il numero di elementi letti o scritti, in caso di
3280 errore o fine del file viene restituito un numero di elementi inferiore al
3284 Le funzioni rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di
3285 dimensione \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}. In
3286 genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file blocchi di
3287 dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso tipico è quello
3288 in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi elementi) con una
3290 \includecodesnip{listati/WriteVect.c}
3291 in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
3292 elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
3293 caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
3294 si avrà allora una chiamata tipo:
3295 \includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
3296 in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
3299 In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
3300 totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}, la differenza
3301 sta nel fatto che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti, ma il
3302 numero di elementi (e con questo possono facilitare i conti).
3304 La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
3305 incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
3306 stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
3307 \textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
3308 corrispondente alla quantità di dati letti).
3310 In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
3311 funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
3312 scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
3313 avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
3314 occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
3317 Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
3318 salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
3319 lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
3320 usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
3321 stesso programma che li ha prodotti.
3323 Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
3324 strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
3325 scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
3326 strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
3327 l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
3328 altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
3329 di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
3330 ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
3332 Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
3333 le opportune precauzioni come usare un formato di più alto livello che
3334 permetta di recuperare l'informazione completa, per assicurarsi che versioni
3335 diverse del programma siano in grado di rileggere i dati, tenendo conto delle
3336 eventuali differenze.
3338 La \acr{glibc} definisce infine due ulteriori funzioni per l'I/O binario,
3339 \funcd{fread\_unlocked} e \funcd{fwrite\_unlocked}, che evitano il lock
3340 implicito dello \textit{stream} usato per dalla librerie per la gestione delle
3341 applicazioni \textit{multi-thread} (si veda sez.~\ref{sec:file_stream_thread}
3342 per i dettagli), i loro prototipi sono:
3346 \fdecl{size\_t fread\_unlocked(void *ptr, size\_t size, size\_t
3347 nmemb, FILE *stream)}
3348 \fdecl{size\_t fwrite\_unlocked(const void *ptr, size\_t size,
3349 size\_t nmemb, FILE *stream)}
3350 \fdesc{Leggono o scrivono dati su uno \textit{stream} senza acquisire il lock
3351 implicito sullo stesso.}
3354 {Le funzioni ritornano gli stessi valori delle precedenti \func{fread} e
3358 % TODO: trattare in generale le varie *_unlocked
3361 \subsection{Input/output a caratteri}
3362 \label{sec:file_char_io}
3364 La seconda modalità di input/output è quella a caratteri, in cui si
3365 trasferisce un carattere alla volta. Le funzioni per la lettura a
3366 caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, ed i
3367 rispettivi prototipi sono:
3371 \fdecl{int getc(FILE *stream)}
3372 \fdecl{int fgetc(FILE *stream)}
3373 \fdesc{Leggono un singolo byte da uno \textit{stream}.}
3374 \fdecl{int getchar(void)}
3375 \fdesc{Legge un byte dallo \textit{standard input}.}
3378 {Le funzioni ritornano il byte letto in caso di successo e \val{EOF} per un
3379 errore o se si arriva alla fine del file.}
3382 La funzione \func{getc} legge un byte da \param{stream} e lo restituisce come
3383 intero, ed in genere è implementata come una macro per cui può avere
3384 \textit{side effects}, mentre \func{fgetc} è assicurato essere sempre una
3385 funzione. Infine \func{getchar} è equivalente a \code{getc(stdin)}.
3387 A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
3388 tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
3389 differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
3390 viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
3391 le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
3392 più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
3393 meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
3394 si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
3396 Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
3397 la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
3398 chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
3399 come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
3400 precedenza nel tipo di argomento).
3402 Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
3403 ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
3404 l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
3405 positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
3407 Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
3408 funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
3409 \funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
3410 carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
3416 \fdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)}
3417 \fdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)}
3418 \fdesc{Leggono un carattere da uno \textit{stream}.}
3419 \fdecl{wint\_t getwchar(void)}
3420 \fdesc{Legge un carattere dallo \textit{standard input}.}
3423 {Le funzioni ritornano il carattere letto in caso di successo e \val{WEOF} per
3424 un errore o se si arriva alla fine del file.}
3427 La funzione \func{getwc} legge un carattere esteso da \param{stream} e lo
3428 restituisce come intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre
3429 \func{fgetwc} è assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{getwchar}
3430 è equivalente a \code{getwc(stdin)}.
3432 Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
3433 precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
3434 loro prototipi sono:
3438 \fdecl{int putc(int c, FILE *stream)}
3439 \fdecl{int fputc(int c, FILE *stream)}
3440 \fdesc{Scrive un byte su uno \textit{stream}.}
3441 \fdecl{int putchar(int c)}
3442 \fdesc{Scrive un byte sullo \textit{standard output}.}
3445 {Le funzioni ritornano il valore del byte scritto in caso di successo e
3446 \val{EOF} per un errore.}
3449 La funzione \func{putc} scrive un byte su \param{stream} e lo restituisce come
3450 intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre \func{fputc} è
3451 assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{putchar} è equivalente a
3452 \code{putc(stdout)}. Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla
3453 volta, anche se prendono come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve
3454 essere ottenuto con un cast da un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di
3455 ritorno è sempre un intero; in caso di errore o fine del file il valore di
3456 ritorno è \val{EOF}.
3458 Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} la \acr{glibc}
3459 provvede come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
3460 un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
3461 \code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
3462 il lock implicito dello \textit{stream}.
3464 Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
3465 \funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
3466 (cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
3470 \fdecl{getw(FILE *stream)}
3471 \fdesc{Legge una parola da uno \textit{stream}.}
3472 \fdecl{int putw(int w, FILE *stream)}
3473 \fdesc{Scrive una parola su uno \textit{stream}.}
3476 {Le funzioni ritornano la parola letta o scritta in caso di successo e
3477 \val{EOF} per un errore.}
3480 Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
3481 una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
3482 di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
3483 valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
3485 Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
3486 \textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
3487 poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
3488 effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
3489 programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
3492 Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
3493 leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
3494 disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
3495 lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
3499 \fdecl{int ungetc(int c, FILE *stream)}
3500 \fdesc{Manda indietro un byte su uno \textit{stream}.}
3503 {La funzione ritorna il byte inviato in caso di successo e \val{EOF} per un
3507 La funzione rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a
3508 \ctyp{unsigned char}, sullo \textit{stream} \param{stream}. Benché lo standard
3509 ANSI C preveda che l'operazione possa essere ripetuta per un numero arbitrario
3510 di caratteri, alle implementazioni è richiesto di garantire solo un livello;
3511 questo è quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
3512 operazione fra due \func{ungetc} successive.
3514 Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che si è
3515 letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere prima di usare
3516 \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per essere usata per rimandare
3517 indietro l'ultimo carattere letto. Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la
3518 funzione non fa nulla, e restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare
3519 \func{ungetc} anche con il risultato di una lettura alla fine del file.
3521 Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un carattere, il
3522 flag di \textit{end-of-file} verrà automaticamente cancellato perché c'è un
3523 nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto successivamente.
3525 Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del file,
3526 ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una qualunque delle
3527 operazioni di riposizionamento (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) i caratteri
3528 rimandati indietro vengono scartati.
3531 \subsection{Input/output di linea}
3532 \label{sec:file_line_io}
3534 La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
3535 in cui si legge o si scrive una riga alla volta. Questa è la modalità usata
3536 normalmente per l'I/O da terminale, ed è anche quella che presenta le
3537 caratteristiche più controverse.
3539 Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
3540 sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
3545 \fdecl{char *gets(char *string)}
3546 \fdesc{Legge una linea di testo dallo \textit{standard input}.}
3547 \fdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
3548 \fdesc{Legge una linea di testo da uno \textit{stream}.}
3551 {Le funzioni ritornano l'indirizzo della stringa con la linea di testo letta o
3552 scritta in caso di successo e \val{NULL} per un errore.}
3555 Entrambe le funzioni effettuano la lettura, dal file specificato \func{fgets},
3556 dallo \textit{standard input} \func{gets}, di una linea di caratteri terminata
3557 dal carattere ASCII di \textit{newline}, che come detto corrisponde a quello
3558 generato dalla pressione del tasto di invio sulla tastiera. Si tratta del
3559 carattere che indica la terminazione di una riga (in sostanza del carattere di
3560 ``\textsl{a capo}'') che viene rappresentato nelle stringhe di formattazione
3561 che vedremo in sez.~\ref{sec:file_formatted_io} come
3562 ``\verb|\n|''. Nell'esecuzione delle funzioni \func{gets} sostituisce
3563 ``\verb|\n|'' con uno zero, mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il
3564 \textit{newline}, che resta dentro la stringa.
3566 \itindbeg{buffer~overflow}
3568 Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore) viene restituito un
3569 puntatore \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato. L'uso di
3570 \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato, la funzione
3571 infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la stringa
3572 letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un \textit{buffer overflow},
3573 con sovrascrittura della memoria del processo adiacente al
3574 buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata in dettaglio e con molta efficacia
3575 nell'ormai famoso articolo di Aleph1 \cite{StS}.}
3577 Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
3578 autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
3579 una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
3580 sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \textit{stack} (supposto che la
3581 \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da far ripartire
3582 l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa, che in genere contiene
3583 uno \textit{shell code}, cioè una sezione di programma che lancia una shell da
3584 cui si potranno poi eseguire altri programmi.
3586 \itindend{buffer~overflow}
3588 La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
3589 prende in ingresso la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
3590 ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
3591 caratteri (\textit{newline} compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione;
3592 questo comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1}
3593 caratteri. Se la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo
3594 \code{size-1} caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con
3595 uno zero finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
3598 Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
3599 funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
3600 rispettivi prototipi sono:
3604 \fdecl{int puts(char *string)}
3605 \fdesc{Scrive una linea di testo sullo \textit{standard output}.}
3606 \fdecl{int fputs(char *string, int size, FILE *stream)}
3607 \fdesc{Scrive una linea di testo su uno \textit{stream}.}
3610 {Le funzioni ritornano un valore non negativo in caso di successo e \val{EOF}
3614 La funzione \func{puts} scrive una linea di testo mantenuta
3615 all'indirizzo \param{string} sullo \textit{standard output} mentre \func{puts}
3616 la scrive sul file indicato da \param{stream}. Dato che in questo caso si
3617 scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i problemi di \func{gets} ed è in
3618 genere la forma più immediata per scrivere messaggi sullo \textit{standard
3619 output}; la funzione prende una stringa terminata da uno zero ed aggiunge
3620 automaticamente il ritorno a capo. La differenza con \func{fputs} (a parte la
3621 possibilità di specificare un file diverso da \var{stdout}) è che quest'ultima
3622 non aggiunge il \textit{newline}, che deve essere previsto esplicitamente.
3624 Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
3625 linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
3626 estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
3627 loro prototipi sono:
3631 \fdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
3632 \fdesc{Legge una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3633 \fdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)}
3634 \fdesc{Scrive una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3637 {Le funzioni ritornano rispettivamente l'indirizzo della stringa o un non
3638 negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} per un errore o per la
3643 La funzione \func{fgetws} legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal
3644 file \param{stream} al buffer \param{ws}, mentre la funzione \func{fputws}
3645 scrive la linea \param{ws} di caratteri estesi sul file indicato
3646 da \param{stream}. Il comportamento di queste due funzioni è identico a
3647 quello di \func{fgets} e \func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di
3648 caratteri massimo, terminatore della stringa, \textit{newline}) è espresso in
3649 termini di caratteri estesi anziché di normali caratteri ASCII.
3651 Come per l'I/O binario e quello a caratteri, anche per l'I/O di linea la
3652 \acr{glibc} supporta una serie di altre funzioni, estensioni di tutte quelle
3653 illustrate finora (eccetto \func{gets} e \func{puts}), che eseguono
3654 esattamente le stesse operazioni delle loro equivalenti, evitando però il lock
3655 implicito dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}). Come
3656 per le altre forma di I/O, dette funzioni hanno lo stesso nome della loro
3657 analoga normale, con l'aggiunta dell'estensione \code{\_unlocked}.
3659 Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
3660 previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
3661 \func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può comunque dare
3662 risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi infatti saranno
3663 scritti sul buffer di uscita e la stringa in output apparirà come più corta
3664 dei byte effettivamente letti. Questa è una condizione che è sempre possibile
3665 controllare (deve essere presente un \textit{newline} prima della effettiva
3666 conclusione della stringa presente nel buffer), ma a costo di una
3667 complicazione ulteriore della logica del programma. Lo stesso dicasi quando si
3668 deve gestire il caso di stringa che eccede le dimensioni del buffer.
3670 Per questo motivo la \acr{glibc} prevede, come estensione GNU, due nuove
3671 funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
3672 risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
3673 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
3674 \headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
3675 linea terminata da un \textit{newline}, esattamente allo stesso modo di
3676 \func{fgets}, il suo prototipo è:
3680 \fdecl{ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)}
3681 \fdesc{Legge una riga da uno \textit{stream}.}
3684 {La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di successo e $-1$
3685 per un errore o per il raggiungimento della fine del file.}
3688 La funzione legge una linea dal file \param{stream} copiandola sul buffer
3689 indicato da \param{buffer} riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer
3690 e la sua dimensione vengono sempre riscritte). Permette così di eseguire una
3691 lettura senza doversi preoccupare della eventuale lunghezza eccessiva della
3694 Essa prende come primo argomento l'indirizzo del puntatore al buffer su cui si
3695 vuole copiare la linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere stato allocato in
3696 precedenza con una \func{malloc}, non si può cioè passare come argomento primo
3697 argomento l'indirizzo di un puntatore ad una variabile locale. Come secondo
3698 argomento la funzione vuole l'indirizzo della variabile contenente le
3699 dimensioni del buffer suddetto.
3701 Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
3702 subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
3703 dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro, si noti infatti
3704 come entrambi gli argomenti siano dei \textit{value result argument}, per i
3705 quali vengono passati dei puntatori anziché i valori delle variabili, secondo
3706 quanto abbiamo descritto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
3708 Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
3709 \var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
3710 necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
3711 puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
3713 \includecodesnip{listati/getline.c}
3714 e per evitare \textit{memory leak} occorre ricordarsi di liberare la memoria
3715 allocata dalla funzione eseguendo una \func{free} su \var{ptr}.
3717 Il valore di ritorno di \func{getline} indica il numero di caratteri letti
3718 dallo \textit{stream}, quindi compreso il \textit{newline}, ma non lo zero di
3719 terminazione. Questo permette anche di distinguere anche gli eventuali zeri
3720 letti come dati dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione dopo
3721 il \textit{newline} per terminare la stringa. Se si è alla fine del file e
3722 non si è potuto leggere nulla o se c'è stato un errore la funzione restituisce
3725 La seconda estensione GNU per la lettura con l'I/O di linea è una
3726 generalizzazione di \func{getline} per poter usare come separatore delle linee
3727 un carattere qualsiasi al posto del \textit{newline}. La funzione si chiama
3728 \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
3732 \fdecl{size\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)}
3733 \fdesc{Legge da uno \textit{stream} una riga delimitata da un carattere
3737 {La funzione ha gli stessi valori di ritorno e gli stessi errori di
3741 La funzione è identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto
3742 del carattere di \textit{newline} come separatore di linea. Il comportamento
3743 di \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline}, che può essere
3744 implementata da \func{getdelim} passando ``\verb|\n|'' come valore
3745 dell'argomento \param{delim}.
3748 \subsection{Input/output formattato}
3749 \label{sec:file_formatted_io}
3751 L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
3752 caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
3753 è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
3754 permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
3756 L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
3757 \func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
3758 \funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
3762 \fdecl{int printf(const char *format, ...)}
3763 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3764 \fdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3765 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3766 \fdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)}
3767 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3770 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3771 valore negativo per un errore.}
3775 Le funzioni usano la stringa \param{format} come indicatore del formato con
3776 cui dovrà essere scritto il contenuto degli argomenti, il cui numero è
3777 variabile e dipende dal formato stesso.
3779 Le prime due servono per scrivere su file (lo \textit{standard output} o
3780 quello specificato) la terza permette di scrivere su una stringa, in genere
3781 l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è possibile, se non si ha la
3782 sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato della stampa, eccedere le
3783 dimensioni di \param{str}, con conseguente sovrascrittura di altre variabili e
3784 possibili \textit{buffer overflow}. Per questo motivo si consiglia l'uso
3785 dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui prototipo è:
3789 \fdecl{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)}
3790 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3793 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3797 \noindent la funzione è identica a \func{sprintf}, ma non scrive
3798 su \param{str} più di \param{size} caratteri, garantendo così che il buffer
3799 non possa essere sovrascritto.
3804 \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
3806 \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
3809 \cmd{\%d} &\ctyp{int} & Stampa un numero intero in formato decimale
3811 \cmd{\%i} &\ctyp{int} & Identico a \cmd{\%d} in output.\\
3812 \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
3813 \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
3814 decimale senza segno.\\
3816 \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
3817 rispettivamente con lettere minuscole e
3819 \cmd{\%f} &\ctyp{double} & Stampa un numero in virgola mobile con la
3820 notazione a virgola fissa.\\
3822 \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3823 notazione esponenziale, rispettivamente con
3824 lettere minuscole e maiuscole.\\
3826 \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3827 notazione più appropriate delle due precedenti,
3828 rispettivamente con lettere minuscole e
3831 \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
3832 notazione esadecimale frazionaria.\\
3833 \cmd{\%c} &\ctyp{int} & Stampa un carattere singolo.\\
3834 \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
3835 \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
3836 \cmd{\%n} &\ctyp{\&int} & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
3837 \cmd{\%\%}& & Stampa un ``\texttt{\%}''.\\
3840 \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
3841 stringa di formato di \func{printf}.}
3842 \label{tab:file_format_spec}
3845 La parte più complessa delle funzioni di scrittura formattata è il formato
3846 della stringa \param{format} che indica le conversioni da fare, e da cui
3847 deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere passati a seguire:
3848 si noti come tutte queste funzioni siano ``\textit{variadic}'', prendendo un
3849 numero di argomenti variabile che dipende appunto da quello che si è
3850 specificato in \param{format}.
3852 La stringa di formato è costituita da caratteri normali (tutti eccetto
3853 ``\texttt{\%}''), che vengono passati invariati in uscita, e da direttive di
3854 conversione, in cui devono essere sempre presenti il carattere
3855 ``\texttt{\%}'', che introduce la direttiva, ed uno degli specificatori di
3856 conversione (riportati in tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
3858 Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
3859 elementi opzionali oltre al carattere ``\cmd{\%}'' e allo specificatore di
3860 conversione. In generale essa è sempre del tipo:
3862 % [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
3864 in cui tutti i valori tranne il ``\texttt{\%}'' e lo specificatore di
3865 conversione sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre);
3866 si possono usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere
3867 specificati in questo ordine:
3869 \item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un carattere
3871 \item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
3872 tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
3874 \item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
3875 seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
3876 (un altro numero decimale),
3877 \item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
3878 valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
3884 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3886 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
3889 \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa.\\
3890 \val{0} & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
3891 \val{-} & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
3892 \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore
3894 \val{+} & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
3897 \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
3898 \label{tab:file_format_flag}
3901 Dettagli ulteriori sulle varie opzioni di stampa e su tutte le casistiche
3902 dettagliate dei vari formati possono essere trovati nella pagina di manuale di
3903 \func{printf} e nella documentazione della \acr{glibc}.
3908 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3910 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3913 \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
3914 segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di
3916 \cmd{h} & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o
3917 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3918 è di tipo \ctyp{short}.\\
3919 \cmd{l} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o
3920 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3921 è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
3922 sono in formato esteso.\\
3923 \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o
3924 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3925 è di tipo \ctyp{long long}.\\
3926 \cmd{L} & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
3928 \cmd{q} & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
3929 \cmd{j} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{intmax\_t} o
3930 \ctyp{uintmax\_t}.\\
3931 \cmd{z} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{size\_t} o
3933 \cmd{t} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{ptrdiff\_t}.\\
3936 \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
3937 \label{tab:file_format_type}
3940 Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
3941 di usare il puntatore ad una lista variabile di argomenti (vedi
3942 sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf}, \funcd{vfprintf} e
3943 \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
3947 \fdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)}
3948 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3949 \fdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
3950 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3951 \fdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)}
3952 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3955 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3956 valore negativo per un errore.}
3959 Con queste funzioni diventa possibile selezionare gli argomenti che si
3960 vogliono passare ad una funzione di stampa, passando direttamente la lista
3961 tramite l'argomento \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista
3962 variabile degli argomenti dovrà essere opportunamente trattata (l'argomento è
3963 esaminato in sez.~\ref{sec:proc_variadic}), e dopo l'esecuzione della funzione
3964 l'argomento \param{ap} non sarà più utilizzabile (in generale dovrebbe essere
3965 eseguito un \code{va\_end(ap)} ma in Linux questo non è necessario).
3967 Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
3968 \funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
3969 scritti sulla stringa di destinazione:
3973 \fdecl{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
3974 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3977 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3981 \noindent in modo da evitare possibili \textit{buffer overflow}.
3984 Per eliminare alla radice questi problemi, la \acr{glibc} supporta una
3985 specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
3986 l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
3987 funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
3992 \fdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)}
3993 \fdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
3994 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3997 {Le funzioni hanno lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
4002 Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
4003 l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
4004 restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
4005 proposito dei \textit{value result argument}) l'indirizzo della stringa
4006 allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre inoltre ricordarsi di
4007 invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando la stringa non serve
4008 più, onde evitare \textit{memory leak}.
4010 % TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
4012 Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
4013 \funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
4014 \textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
4015 estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
4016 funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
4017 dettaglio nella documentazione della \acr{glibc}.
4019 In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
4020 l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
4021 famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
4022 \funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
4026 \fdecl{int scanf(const char *format, ...)}
4027 \fdesc{Esegue la scansione di dati dallo \textit{standard input}.}
4028 \fdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)}
4029 \fdesc{Esegue la scansione di dati da uno \textit{stream}. }
4030 \fdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)}
4031 \fdesc{Esegue la scansione di dati da un buffer.}
4034 {La funzione ritorna il numero di elementi assegnati in caso di successo e
4035 \val{EOF} per un errore o se si raggiunta la fine del file.}
4038 Le funzioni eseguono una scansione della rispettiva fonte di input cercando
4039 una corrispondenza di quanto letto con il formato dei dati specificato
4040 da \param{format}, ed effettua le relative conversioni memorizzando il
4041 risultato negli argomenti seguenti, il cui numero è variabile e dipende dal
4042 valore di \param{format}. Come per le analoghe funzioni di scrittura esistono
4043 le relative \funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un
4044 puntatore ad una lista di argomenti. Le funzioni ritornano il numero di
4045 elementi assegnati. Questi possono essere in numero inferiore a quelli
4046 specificati, ed anche zero. Quest'ultimo valore significa che non si è trovata
4049 Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
4050 puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
4051 primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
4054 Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
4055 input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
4056 sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
4057 \func{printf}, ma ci sono varie differenze. Le funzioni di input infatti sono
4058 più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
4059 in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
4060 qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
4061 virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
4062 esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
4063 si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale della
4066 Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
4067 eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
4068 conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
4069 sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
4070 interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
4071 \textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
4073 Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
4074 cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
4075 soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
4076 recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
4077 è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
4078 relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
4079 scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
4080 conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
4081 facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
4082 \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
4083 analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
4084 \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o
4085 \cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
4086 parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
4087 manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
4091 \section{Funzioni avanzate}
4092 \label{sec:file_stream_adv_func}
4094 In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
4095 eseguire operazioni di basso livello nella gestione degli \textit{stream},
4096 come leggerne gli attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione,
4097 gestire in maniera esplicita i lock impliciti presenti ad uso della
4098 programmazione \textit{multi-thread}.
4101 \subsection{Le funzioni di controllo}
4102 \label{sec:file_stream_cntrl}
4104 Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
4105 C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
4106 attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
4107 descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere il valore di
4108 quest'ultimo; il suo prototipo è:
4112 \fdecl{int fileno(FILE *stream)}
4113 \fdesc{Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream}.}
4116 {La funzione ritorna il numero del file descriptor in caso di successo e $-1$
4117 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF}
4118 se \param{stream} non è valido.}
4121 In questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl} sul file
4122 descriptor sottostante, ma anche se questo permette di accedere agli attributi
4123 del file descriptor sottostante lo \textit{stream}, non ci dà nessuna
4124 informazione riguardo alle proprietà dello \textit{stream} medesimo. La
4125 \acr{glibc} però supporta alcune estensioni derivate da Solaris, che
4126 permettono di ottenere informazioni utili relative allo \textit{stream}.
4128 Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
4129 \textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
4130 informazione non è disponibile, e ci si deve ricordare come è stato aperto il
4131 file. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in una
4132 subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive rispetto
4133 al semplice puntatore allo \textit{stream}. Questo problema può essere risolto
4134 con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
4138 \fhead{stdio\_ext.h}
4139 \fdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
4140 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la lettura.}
4141 \fdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
4142 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la scrittura.}
4145 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4146 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4149 \noindent che permettono di ottenere questa informazione.
4151 La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
4152 è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
4153 suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
4154 servono a tale scopo, il loro prototipo è:
4157 \fhead{stdio\_ext.h}
4158 \fdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
4159 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di lettura.}
4160 \fdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
4161 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di scrittura.}
4164 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4165 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4168 La funzione \func{\_\_freading} restituisce un valore diverso da zero
4169 se \param{stream} è aperto in sola lettura o se l'ultima operazione è stata di
4170 lettura mentre \func{\_\_fwriting} restituisce un valore diverso da zero
4171 se \param{stream} è aperto in sola scrittura o se l'ultima operazione è stata
4174 Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
4175 operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
4176 ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
4177 la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
4178 quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
4179 rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
4182 \subsection{Il controllo della bufferizzazione}
4183 \label{sec:file_buffering_ctrl}
4185 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
4186 serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
4187 \textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
4188 decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
4189 vengono allocati automaticamente.
4191 Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
4192 operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
4193 funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
4198 \fdecl{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size\_t size)}
4199 \fdesc{Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream}.}
4202 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e un altro valore qualunque per
4203 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà un valore appropriato.}
4206 La funzione imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream}
4207 nella modalità indicata da \param{mode} con uno dei valori di
4208 tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}, usando \param{buf} come buffer di
4209 lunghezza \param{size} e permette di controllare tutti gli aspetti della
4210 bufferizzazione. L'utente può specificare un buffer da usare al posto di
4211 quello allocato dal sistema passandone alla funzione l'indirizzo
4212 in \param{buf} e la dimensione in \param{size}.
4217 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
4219 \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
4222 \constd{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
4223 \constd{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
4224 \constd{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
4227 \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf}
4228 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4229 \label{tab:file_stream_buf_mode}
4232 Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
4233 stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
4234 \textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
4235 dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
4236 funzione, può anche essere usata una variabile automatica. In
4237 \headfile{stdio.h} è definita la costante \constd{BUFSIZ}, che indica le
4238 dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}, queste vengono usate
4239 dalla funzione \func{setbuf}. Non è detto però che tale dimensione
4240 corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda del
4243 Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei
4244 rischi, come delle scritture accidentali sul buffer, e non assicura la scelta
4245 delle dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle
4246 funzioni di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e
4247 trasparente all'utente (in quanto la deallocazione avviene
4248 automaticamente). Inoltre siccome alcune implementazioni usano parte del
4249 buffer per mantenere delle informazioni di controllo, non è detto che le
4250 dimensioni dello stesso coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
4252 Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
4253 \val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
4254 usando il buffer allocato automaticamente dal sistema. Si potrà comunque
4255 modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
4256 opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
4257 specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
4258 vengono sempre ignorati.
4260 Oltre a \func{setvbuf} la \acr{glibc} definisce altre tre funzioni per la
4261 gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
4262 \funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}, i rispettivi prototipi sono:
4266 \fdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)}
4267 \fdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)}
4268 \fdesc{Impostano il buffer per uno \textit{stream}.}
4269 \fdecl{void setlinebuf(FILE *stream)}
4270 \fdesc{Porta uno \textit{stream} in modalità \textit{line buffered}.}
4273 {Le funzioni non ritornano niente e non hanno condizioni di errore.}
4277 La funzione \func{setbuf} disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è
4278 \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf} come buffer di dimensione
4279 \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}, mentre \func{setbuffer}
4280 disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti
4281 usa \param{buf} come buffer di dimensione \param{size} in modalità
4282 \textit{fully buffered}. Tutte queste funzioni sono realizzate con opportune
4283 chiamate a \func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le
4284 vecchie librerie BSD, pertanto non è il caso di usarle se non per la
4285 portabilità su vecchi sistemi.
4287 Infine la \acr{glibc} provvede le funzioni non standard, anche queste
4288 originarie di Solaris, \funcd{\_\_flbf} e \funcd{\_\_fbufsize} che permettono
4289 di leggere le proprietà di bufferizzazione di uno \textit{stream}; i cui
4293 \fhead{stdio\_ext.h}
4294 \fdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)}
4295 \fdesc{Restituisce le dimensioni del buffer di uno \textit{stream}.}
4296 \fdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)}
4297 \fdesc{Controlla la modalità di bufferizzazione di uno \textit{stream}.}
4300 {Le funzioni ritornano rispettivamente la dimensione del buffer o un valore
4301 non nullo se lo \textit{stream} è in modalità \textit{line-buffered}, non
4302 sono previste condizioni di errore.}
4305 Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
4306 scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
4307 \funcd{fflush}, il cui prototipo è:
4311 \fdecl{int fflush(FILE *stream)}
4312 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati di uno \textit{stream}.}
4315 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
4316 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se \param{stream}
4317 non è aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
4321 \noindent anche di questa funzione esiste una analoga \func{fflush\_unlocked}
4322 (accessibile definendo una fra \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE} o
4323 \macro{\_GNU\_SOURCE}) che non effettua il blocco dello \textit{stream}.
4325 % TODO aggiungere prototipo \func{fflush\_unlocked}?
4327 Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
4328 \textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
4329 essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
4330 poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
4331 \textit{line buffered}. Per fare questo la \acr{glibc} supporta una
4332 estensione di Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
4336 \fdecl{void \_flushlbf(void)}
4337 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati degli \textit{stream} in
4338 modalità \textit{line buffered}.}
4341 {La funzione non ritorna nulla e non presenta condizioni di errore.}
4344 Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
4345 funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
4346 kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
4347 usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
4349 Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
4350 pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
4354 \fdecl{int fpurge(FILE *stream)}
4355 \fdesc{Cancella i buffer di uno \textit{stream}.}
4358 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore.}
4361 La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
4362 scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
4363 compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
4366 \subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
4367 \label{sec:file_stream_thread}
4370 Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
4371 allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
4372 essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
4373 \textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
4374 pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
4377 Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
4378 ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
4379 funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
4380 devono essere opportunamente protette, in quanto il sistema assicura
4381 l'atomicità solo per le \textit{system call}. Questo viene fatto associando ad
4382 ogni \textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente
4383 acquisito prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
4385 Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
4386 \textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
4387 \textit{stream} atomicamente. Per questo motivo le librerie provvedono anche
4388 le funzioni \funcd{flockfile} e \funcd{funlockfile} che permettono la gestione
4389 esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}. Esse sono disponibili definendo
4390 \macrod{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro prototipi sono:
4394 \fdecl{void flockfile(FILE *stream)}
4395 \fdesc{Acquisisce il lock su uno \textit{stream}.}
4396 \fdecl{void funlockfile(FILE *stream)}
4397 \fdesc{Rilascia il lock su uno \textit{stream}.}
4399 {Le funzioni non ritornano nulla e non sono previste condizioni di errore.}
4402 La funzione \func{flockfile} esegue l'acquisizione del lock dello
4403 \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se questo risulta non è
4404 disponibile, mentre \func{funlockfile} rilascia un lock che si è
4405 precedentemente acquisito.
4407 Una terza funzione, che serve a provare ad acquisire un lock senza bloccarsi
4408 qualora non sia possibile, è \funcd{ftrylockfile}, il cui prototipo è:
4412 \fdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)}
4413 \fdesc{Tenta l'acquisizione del lock di uno \textit{stream}.}
4416 {La funzione ritorna $0$ in caso di acquisizione del lock ed un altro valore
4417 qualunque altrimenti, non sono previste condizioni di errore.}
4420 Con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed eseguire tutte le
4421 operazioni volute, per poi rilasciarlo. Ma, vista la complessità delle
4422 strutture di dati coinvolte, le operazioni di blocco non sono del tutto
4423 indolori, e quando il locking dello \textit{stream} non è necessario (come in
4424 tutti i programmi che non usano i \textit{thread}), tutta la procedura può
4425 comportare dei costi pesanti in termini di prestazioni.
4427 Per questo motivo abbiamo visto come alle usuali funzioni di I/O non
4428 formattato siano associate delle versioni \code{\_unlocked} (alcune previste
4429 dallo stesso standard POSIX, altre aggiunte come estensioni dalla \acr{glibc})
4430 che possono essere usate quando il locking non serve\footnote{in certi casi
4431 dette funzioni possono essere usate, visto che sono molto più efficienti,
4432 anche in caso di necessità di locking, una volta che questo sia stato
4433 acquisito manualmente.} con prestazioni molto più elevate, dato che spesso
4434 queste versioni (come accade per \func{getc} e \func{putc}) sono realizzate
4437 La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
4438 \code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
4439 lavoro abbastanza noioso. Per questo motivo la \acr{glibc} fornisce al
4440 programmatore pigro un'altra via, anche questa mutuata da estensioni
4441 introdotte in Solaris, da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
4442 locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
4446 \fhead{stdio\_ext.h}
4447 \fdecl{int \_\_fsetlocking(FILE *stream, int type)}
4448 \fdesc{Specifica se abilitare il locking su uno \textit{stream}.}
4451 {La funzione ritorna stato di locking interno dello \textit{stream}, non sono
4452 previste condizioni di errore.}
4455 La funzione imposta o legge lo stato della modalità in cui le operazioni di
4456 I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto all'acquisizione implicita
4457 del locking a seconda del valore specificato con \param{type}, che può
4458 assumere uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fsetlocking_type}.
4463 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
4465 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
4468 \constd{FSETLOCKING\_INTERNAL}& Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
4469 blocco implicito predefinito.\\
4470 \constd{FSETLOCKING\_BYCALLER}& Al ritorno della funzione sarà l'utente a
4471 dover gestire da solo il locking dello
4473 \constd{FSETLOCKING\_QUERY} & Restituisce lo stato corrente della
4474 modalità di blocco dello
4478 \caption{Valori dell'argomento \param{type} di \func{\_\_fsetlocking}
4479 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4480 \label{tab:file_fsetlocking_type}
4483 La funzione, se usata con \const{FSETLOCKING\_QUERY}, non modifica la modalità
4484 di operazione ma restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream}
4485 con uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
4486 \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.
4488 % TODO trattare \func{clearerr\_unlocked}
4492 %%% Local Variables:
4494 %%% TeX-master: "gapil"
4497 % LocalWords: stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
4498 % LocalWords: buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
4499 % LocalWords: nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
4500 % LocalWords: unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
4501 % LocalWords: char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
4502 % LocalWords: dup fifo socket append EXCL ccs IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP inode fd
4503 % LocalWords: IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
4504 % LocalWords: sync fcloseall void stdlib of feof ferror clearerr ws VFS table
4505 % LocalWords: unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
4506 % LocalWords: lock thread fgetc getc getchar dell'overhead unsigned ap process
4507 % LocalWords: getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar struct
4508 % LocalWords: SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
4509 % LocalWords: overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
4510 % LocalWords: realloc value result argument memory getdelim delim printf short
4511 % LocalWords: fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
4512 % LocalWords: uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
4513 % LocalWords: vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
4514 % LocalWords: vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
4515 % LocalWords: lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
4516 % LocalWords: fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
4517 % LocalWords: IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
4518 % LocalWords: fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile files fig flags
4519 % LocalWords: locking fsetlocking type virtual operation dentry unistd sys AT
4520 % LocalWords: modification hole functions pathname EEXIST CREAT EINTR attack
4521 % LocalWords: EISDIR EFBIG EOVERFLOW ELOOP NOFOLLOW ENODEV ENOENT ENOTDIR fork
4522 % LocalWords: EMFILE ENAMETOOLONG ENFILE ENOMEM ENOSPC EROFS exec access RDWR
4523 % LocalWords: RDONLY ioctl AND ACCMODE creation Denial Service DoS opendir NFS
4524 % LocalWords: SOURCE LARGEFILE BITS NOCTTY TRUNC SHLOCK shared EXLOCK race SGI
4525 % LocalWords: exclusive condition change ASYNC SIGIO CLOEXEC DIRECT NDELAY EIO
4526 % LocalWords: DSYNC FASYNC IRIX FreeBSD EINVAL client RSYNC creat filedes INCR
4527 % LocalWords: behind shutdown ESPIPE XTND truncate fallocate count EAGAIN log
4528 % LocalWords: timerfd Specification pwrite pread define XOPEN EPIPE SIGPIPE at
4529 % LocalWords: caching cache update bdflush fdatasync fstat oldfd newfd DUPFD
4530 % LocalWords: openat mkdirat mkdir proc ATFILE dirfd FDCWD utimes lutimes uid
4531 % LocalWords: utimensat faccessat fchmodat chmod fchownat chown lchown fstatat
4532 % LocalWords: lstat linkat mknodat mknod readlinkat readlink renameat rename
4533 % LocalWords: symlinkat symlink unlinkat unlink rmdir mkfifoat mkfifo owner is
4534 % LocalWords: gid group FOLLOW REMOVEDIR cmd arg flock SETFD GETFD GETFL SETFL
4535 % LocalWords: GETLK SETLK SETLKW GETOWN PID Signal SIGURG SETOWN GETSIG SETSIG
4536 % LocalWords: sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease GETLEASE NOTIFY request
4537 % LocalWords: everything framebuffer ENOTTY argp CDROM lsattr chattr magic TID
4538 % LocalWords: number FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO FIOSETOWN FIOGETOWN pid
4539 % LocalWords: FIONREAD epoll FIOQSIZE side effects SAFE BYCALLER QUERY EACCES
4540 % LocalWords: EBUSY OpenBSD syncfs futimes timespec only init ESRCH kill NTPL
4541 % LocalWords: ENXIO NONBLOCK WRONLY EPERM NOATIME ETXTBSY EWOULDBLOCK PGRP SZ
4542 % LocalWords: EFAULT capabilities GETPIPE SETPIPE RESOURCE dell'I all' NFSv
4544 %%% Local Variables:
4546 %%% TeX-master: "gapil"
4549 % LocalWords: nell' du vm Documentation Urlich Drepper futimesat times l'I
4550 % LocalWords: futimens fs Tread all'I ll TMPFILE EDQUOT extN Minix UDF XFS
4551 % LocalWords: shmem Btrfs ubifs tmpfile fchmod fchown fsetxattr fchdir PF
4552 % LocalWords: fstatfs sull' SIGTTIN EDESTADDRREQ datagram connect seal
4553 % LocalWords: dirty execveat execve scandirat statx
projects / gapil.git / blob