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12 \chapter{La gestione dell'I/O su file}
13 \label{cha:file_IO_interface}
15 Esamineremo in questo capitolo le due interfacce di programmazione che
16 consentono di gestire i dati mantenuti nei file. Cominceremo con quella nativa
17 del sistema, detta dei \textit{file descriptor}, che viene fornita
18 direttamente dalle \textit{system call} e che non prevede funzionalità evolute
19 come la bufferizzazione o funzioni di lettura o scrittura
20 formattata. Esamineremo poi anche l'interfaccia definita dallo standard ANSI
21 C, che viene chiamata dei \textit{file stream} o anche più brevemente degli
22 \textit{stream}. Per entrambe dopo una introduzione alle caratteristiche
23 generali tratteremo le funzioni base per la gestione dell'I/O, lasciando per
24 ultime le caratteristiche più avanzate.
27 \section{L'interfaccia dei \textit{file descriptor}}
28 \label{sec:file_unix_interface}
31 Come visto in sez.~\ref{sec:file_vfs_work} il kernel mette a disposizione
32 tramite il \textit{Virtual File System} una serie di \textit{system call} che
33 consentono di operare sui file in maniera generale. Abbiamo trattato quelle
34 relative alla gestione delle proprietà dei file nel precedente capitolo,
35 vedremo quelle che si applicano al contenuto dei file in questa sezione,
36 iniziando con una breve introduzione sull'architettura dei \textit{file
37 descriptor} per poi trattare le funzioni di base e le modalità con cui
38 consentono di gestire i dati memorizzati sui file.
41 \subsection{I \textit{file descriptor}}
44 \itindbeg{file~descriptor}
46 L'accesso al contenuto dei file viene effettuato, sia pure con differenze
47 nella realizzazione pratica, in maniera sostanzialmente identica in tutte le
48 implementazioni di un sistema unix-like, ricorrendo a quella che viene
49 chiamata l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.
51 Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
52 comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso. Questo si
53 fa aprendo il file con la funzione \func{open} (vedi
54 sez.~\ref{sec:file_open_close}) che provvederà a localizzare l'\textit{inode}
55 del file e inizializzare i puntatori che rendono disponibili le funzioni che
56 il VFS mette a disposizione (quelle di
57 tab.~\ref{tab:file_file_operations}). Una volta terminate le operazioni, il
58 file dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il canale di comunicazione
59 impedendo ogni ulteriore operazione.
61 All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un numero
62 intero non negativo, che viene chiamato appunto \textit{file descriptor}.
63 Quando un file viene aperto la funzione \func{open} restituisce questo numero,
64 tutte le ulteriori operazioni dovranno essere compiute specificando questo
65 stesso numero come argomento alle varie funzioni dell'interfaccia.
67 \itindbeg{process~table}
70 Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come il
71 kernel gestisce l'interazione fra processi e file. Abbiamo già accennato in
72 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy} come il kernel mantenga un elenco di tutti
73 processi nella cosiddetta \textit{process table}. Lo stesso, come accennato in
74 sez.~\ref{sec:file_vfs_work}, vale anche per tutti i file aperti, il cui
75 elenco viene mantenuto nella cosiddetta \textit{file table}.
77 La \textit{process table} è una tabella che contiene una voce per ciascun
78 processo attivo nel sistema. Ciascuna voce è costituita dal puntatore a una
79 struttura di tipo \kstruct{task\_struct} nella quale sono raccolte tutte le
80 informazioni relative al processo, fra queste informazioni c'è anche il
81 puntatore ad una ulteriore struttura di tipo
82 \kstruct{files\_struct},\footnote{la definizione corrente di questa struttura
83 si trova nel file \texttt{include/linux/fdtable.h} dei sorgenti del kernel,
84 quella mostrata in fig.~\ref{fig:file_proc_file} è una versione pesantemente
85 semplificata.} che contiene le informazioni relative ai file che il processo
88 La \textit{file table} è una tabella che contiene una voce per ciascun file
89 che è stato aperto nel sistema. Come accennato in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}
90 per ogni file aperto viene allocata una struttura \kstruct{file} e la
91 \textit{file table} è costituita da un elenco di puntatori a ciascuna di
92 queste strutture, che, come illustrato in fig.~\ref{fig:kstruct_file},
93 contengono le informazioni necessarie per la gestione dei file, ed in
96 \item i flag di stato del file nel campo \var{f\_flags}.
97 \item la posizione corrente nel file, il cosiddetto \textit{offset}, nel campo
99 \item un puntatore alla struttura \kstruct{inode} che identifica
100 l'\textit{inode} del file.\footnote{nel kernel 2.4.x si è in realtà passati
101 ad un puntatore ad una struttura \kstruct{dentry} che punta a sua volta
102 all'\textit{inode} passando per la nuova struttura del VFS.}
103 \item un puntatore \var{f\_op} alla tabella delle funzioni che si possono
104 usare sul file.\footnote{quelle della struttura \kstruct{file\_operation},
105 descritte sommariamente in tab.~\ref{tab:file_file_operations}.}
110 \includegraphics[width=12cm]{img/procfile}
111 \caption{Schema della architettura dell'accesso ai file attraverso
112 l'interfaccia dei file descriptor.}
113 \label{fig:file_proc_file}
116 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema semplificato in cui
117 è illustrata questa architettura, ed in cui si sono evidenziate le
118 interrelazioni fra la \textit{file table}, la \textit{process table} e le
119 varie strutture di dati che il kernel mantiene per ciascun file e ciascun
122 \itindend{process~table}
124 Come si può notare alla fine il collegamento che consente di porre in
125 relazione i file ed i processi è effettuato attraverso i dati mantenuti nella
126 struttura \kstruct{files\_struct}, essa infatti contiene alcune informazioni
129 \item i flag relativi ai file aperti dal processo.
130 \item il numero di file aperti dal processo.
131 \item la \itindex{file~descriptor~table} \textit{file descriptor table}, una
132 tabella con i puntatori, per ciascun file aperto, alla relativa voce nella
136 In questa infrastruttura un file descriptor non è altro che l'intero positivo
137 che indicizza quest'ultima tabella, e che consente di recuperare il puntatore
138 alla struttura \kstruct{file} corrispondente al file aperto dal processo a cui
139 era stato assegnato questo indice. Una volta ottenuta grazie al file
140 descriptor la struttura \kstruct{file} corrispondente al file voluto nella
141 \textit{file table}, il kernel potrà usare le funzioni messe disposizione dal
142 VFS per eseguire sul file tutte le operazioni necessarie.
144 Il meccanismo dell'apertura dei file prevede che venga sempre fornito il primo
145 file descriptor libero nella tabella, e per questo motivo essi vengono
146 assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file, posto che
147 non ne sia stato chiuso nessuno in precedenza.
149 \itindbeg{standard~input}
150 \itindbeg{standard~output}
151 \itindbeg{standard~error}
153 In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
154 processo si aspetta di avere sempre tre file aperti che, per quanto appena
155 detto, avranno come \textit{file descriptor} i valori 0, 1 e 2. Il primo file
156 è sempre associato al cosiddetto \textit{standard input}, è cioè il file da
157 cui un processo si aspetta di dover leggere i dati in ingresso. Il secondo
158 file è il cosiddetto \textit{standard output}, cioè quello su cui ci si
159 aspetta di dover scrivere i dati in uscita. Il terzo è lo \textit{standard
160 error}, su cui vengono scritti i dati relativi agli errori.
162 \itindend{file~descriptor}
165 Benché questa sia alla fine soltanto una convenzione, essa è seguita dalla
166 totalità delle applicazioni, e non aderirvi potrebbe portare a problemi di
167 interoperabilità. Nel caso della shell tutti questi file sono associati al
168 terminale di controllo, e corrispondono quindi alla lettura della tastiera per
169 l'ingresso e alla scrittura sul terminale per l'uscita. Lo standard POSIX.1
170 provvede, al posto dei valori numerici, tre costanti simboliche, definite in
171 tab.~\ref{tab:file_std_files}.
176 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
178 \textbf{File} & \textbf{Significato} \\
181 \constd{STDIN\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard input}.\\
182 \constd{STDOUT\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard output}.\\
183 \constd{STDERR\_FILENO} & file descriptor dello \textit{standard error}.\\
186 \caption{Costanti definite in \headfile{unistd.h} per i file standard.}
187 \label{tab:file_std_files}
190 \itindend{standard~input}
191 \itindend{standard~output}
192 \itindend{standard~error}
194 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è rappresentata una situazione diversa
195 rispetto a quella usuale della shell, in cui tutti e tre questi file fanno
196 riferimento al terminale su cui si opera. Nell'esempio invece viene illustrata
197 la situazione di un programma in cui lo \textit{standard input} è associato ad
198 un file mentre lo \textit{standard output} e lo \textit{standard error} sono
199 associati ad un altro file. Si noti poi come per questi ultimi le strutture
200 \kstruct{file} nella \textit{file table}, pur essendo distinte, fanno
201 riferimento allo stesso \textit{inode}, dato che il file che è stato aperto lo
202 stesso. Questo è quello che avviene normalmente quando si apre più volte lo
205 Si ritrova quindi anche con le voci della \textit{file table} una situazione
206 analoga di quella delle voci di una directory, con la possibilità di avere più
207 voci che fanno riferimento allo stesso \textit{inode}. L'analogia è in realtà
208 molto stretta perché quando si cancella un file, il kernel verifica anche che
209 non resti nessun riferimento in una qualunque voce della \textit{file table}
210 prima di liberare le risorse ad esso associate e disallocare il relativo
213 Nelle vecchie versioni di Unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
214 numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
215 dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
216 descriptor dentro \kstruct{files\_struct}. Questo limite intrinseco nei kernel
217 più recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una
218 lista, ma restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi
219 sez.~\ref{sec:sys_limits}).
221 \itindend{file~table}
224 \subsection{Apertura, creazione e chiusura di un file}
225 \label{sec:file_open_close}
227 La funzione di sistema \funcd{open} è la principale funzione dell'interfaccia
228 di gestione dei file, quella che dato un \textit{pathname} consente di
229 ottenere un file descriptor ``\textsl{aprendo}'' il file
230 corrispondente,\footnote{è \func{open} che alloca \kstruct{file}, la inserisce
231 nella \textit{file table} e crea il riferimento nella
232 \kstruct{files\_struct} del processo.} il suo prototipo è:
238 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
239 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
241 \fdesc{Apre un file.}
244 {La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e $-1$ per un
245 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
247 \item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste e si è specificato
248 \const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
249 \item[\errcode{EINTR}] la funzione era bloccata ed è stata interrotta da un
250 segnale (vedi sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}).
251 \item[\errcode{EINVAL}] si è usato \const{O\_CREAT} indicando un pathname
252 con caratteri non supportati dal filesystem sottostante o si è richiesto
253 \const{O\_TMPFILE} senza indicare \const{O\_WRONLY} o \const{O\_RDWR} o si
254 è usato \const{O\_DIRECT} per un filesystem che non lo supporta.
255 \item[\errcode{EISDIR}] \param{pathname} indica una directory e o si è
256 tentato un accesso che prevede la scrittura o si è usato
257 \const{O\_TMPFILE} con accesso che prevede la scrittura ma il kernel non
258 supporta la funzionalità.
259 \item[\errcode{EFBIG}] il file è troppo grande per essere aperto, in genere
260 dovuto al fatto che si è compilata una applicazione a 32 bit senza
261 abilitare il supporto per le dimensioni a 64 bit; questo è il valore
262 restituito fino al kernel 2.6.23, coi successivi viene restituito
263 \errcode{EOVERFLOW} come richiesto da POSIX.1.
264 \item[\errcode{ELOOP}] si sono incontrati troppi collegamenti simbolici nel
265 risolvere \param{pathname} o si è indicato \const{O\_NOFOLLOW} e
266 \param{pathname} è un collegamento simbolico (e non si è usato
268 \item[\errcode{ENODEV}] \param{pathname} si riferisce a un file di
269 dispositivo che non esiste.
270 \item[\errcode{ENOENT}] \param{pathname} non esiste e non si è richiesto
271 \const{O\_CREAT}, o non esiste un suo componente, o si riferisce ad una
272 directory inesistente, si è usato \const{O\_TMPFILE} con accesso che
273 prevede la scrittura ma il kernel non supporta la funzionalità.
274 \item[\errcode{ENOTDIR}] si è specificato \const{O\_DIRECTORY} e
275 \param{pathname} non è una directory.
276 \item[\errcode{ENXIO}] si sono impostati \const{O\_NONBLOCK} o
277 \const{O\_WRONLY} ed il file è una \textit{fifo} che non viene letta da
278 nessun processo o \param{pathname} è un file di dispositivo ma il
279 dispositivo è assente.
280 \item[\errcode{EPERM}] si è specificato \const{O\_NOATIME} e non si è né
281 amministratori né proprietari del file.
282 \item[\errcode{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine
283 di un programma in esecuzione.
284 \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] la funzione si sarebbe bloccata ma si è
285 richiesto \const{O\_NONBLOCK}.
287 ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EDQUOT}, \errval{EFAULT}, \errval{EMFILE},
288 \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENFILE}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC},
289 \errval{EROFS}, nel loro significato generico.}
292 La funzione apre il file indicato da \param{pathname} nella modalità indicata
293 da \param{flags}. Essa può essere invocata in due modi diversi, specificando
294 opzionalmente un terzo argomento \param{mode}. Qualora il file non esista e
295 venga creato, questo argomento consente di indicare quali permessi dovranno
296 essergli assegnati.\footnote{questo è possibile solo se si è usato in
297 \param{flags} uno fra \const{O\_CREATE} e \const{O\_TMPFILE}, in tutti gli
298 altri casi sarà ignorato.} I valori possibili sono gli stessi già visti in
299 sez.~\ref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
300 delle costanti descritte in tab.~\ref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono
301 comunque filtrati dal valore della \textit{umask} (vedi
302 sez.~\ref{sec:file_perm_management}) del processo.
304 La funzione restituisce sempre il primo file descriptor libero, una
305 caratteristica che permette di prevedere qual è il valore del file descriptor
306 che si otterrà al ritorno di \func{open}, e che viene spesso usata dalle
307 applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard visti in
308 tab.~\ref{tab:file_std_files}. Se ad esempio si chiude lo \textit{standard
309 input} e si apre subito dopo un nuovo file questo diventerà il nuovo
310 \textit{standard input} dato che avrà il file descriptor 0.
312 Al momento dell'apertura il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun
313 altro processo (torneremo sul significato della condivisione dei file
314 descriptor, che in genere si ottiene dopo una \func{fork}, in
315 sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è impostato, come accennato in
316 sez.~\ref{sec:proc_exec}, per restare aperto attraverso una
317 \func{exec}. Inoltre la posizione sul file, il cosiddetto \textit{offset}, è
318 impostata all'inizio del file. Una volta aperto un file si potrà operare su di
319 esso direttamente tramite il file descriptor, e quanto avviene al
320 \textit{pathname} con cui lo si è aperto sarà del tutto ininfluente.
322 \itindbeg{file~status~flags}
324 Il comportamento della funzione, e le diverse modalità con cui può essere
325 aperto il file, vengono controllati dall'argomento \param{flags} il cui valore
326 deve essere indicato come maschera binaria in cui ciascun bit ha un
327 significato specifico. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire i
328 cosiddetti \textit{file status flags} (i \textsl{flag di stato} del file), che
329 vengono mantenuti nel campo \var{f\_flags} della struttura \kstruct{file} che
330 abbiamo riportato anche in fig.~\ref{fig:file_proc_file}).
332 Ciascun flag viene identificato da una apposita costante, ed il valore
333 di \param{flags} deve essere specificato come OR aritmetico di queste
334 costanti. Inoltre per evitare problemi di compatibilità con funzionalità che
335 non sono previste o non ancora supportate in versioni meno recenti del kernel,
336 la \func{open} di Linux ignora i flag che non riconosce, pertanto
337 l'indicazione di un flag inesistente non provoca una condizione di errore.
339 I vari bit che si possono usare come componenti di \param{flags} sono divisi
340 in tre gruppi principali. Il primo gruppo è quello dei cosiddetti flag delle
341 \textsl{modalità di accesso} (o \textit{access mode flags}), che specificano
342 che tipo di accesso si effettuerà sul file, fra lettura, scrittura e
343 lettura/scrittura. Questa modalità deve essere indicata usando una delle
344 costanti di tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}.
349 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
351 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
354 \constd{O\_RDONLY} & Apre il file in sola lettura.\\
355 \constd{O\_WRONLY} & Apre il file in sola scrittura.\\
356 \constd{O\_RDWR} & Apre il file sia in lettura che in scrittura.\\
359 \caption{Le tre costanti che identificano le modalità di accesso
360 nell'apertura di un file.}
361 \label{tab:open_access_mode_flag}
364 A differenza di tutti gli altri flag che vedremo in seguito, in questo caso
365 non si ha a che fare con singoli bit separati dell'argomento \param{flags}, ma
366 con un numero composto da due bit. Questo significa ad esempio che la
367 combinazione \code{\const{O\_RDONLY}|\const{O\_WRONLY}} non è affatto
368 equivalente a \const{O\_RDWR}, e non deve essere usata.\footnote{in realtà
369 su Linux, dove i valori per le tre costanti di
370 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} sono rispettivamente $0$, $1$ e $2$, il
371 valore $3$ viene usato con un significato speciale, ed assolutamente fuori
372 standard, disponibile solo per i file di dispositivo e solo per alcuni
373 driver, in cui si richiede la verifica della capacità di accesso in lettura
374 e scrittura ma viene restituito un file descriptor che non può essere letto
375 o scritto, ma solo usato con una \func{ioctl} (vedi
376 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).}
378 La modalità di accesso deve sempre essere specificata quando si apre un file,
379 il valore indicato in \param{flags} viene salvato nei \textit{file status
380 flags}, e può essere riletto con \func{fcntl} (vedi
381 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), il relativo valore può essere poi ottenuto
382 un AND aritmetico della maschera binaria \constd{O\_ACCMODE}, ma non può essere
383 modificato. Nella \acr{glibc} sono definite inoltre \constd{O\_READ} come
384 sinonimo di \const{O\_RDONLY} e \constd{O\_WRITE} come sinonimo di
385 \const{O\_WRONLY}.\footnote{si tratta di definizioni completamente fuori
386 standard, attinenti, insieme a \constd{O\_EXEC} che permetterebbe l'apertura
387 di un file per l'esecuzione, ad un non meglio precisato ``\textit{GNU
388 system}''; pur essendo equivalenti alle definizioni classiche non è
389 comunque il caso di utilizzarle.}
391 \itindend{file~status~flags}
393 Il secondo gruppo di flag è quello delle \textsl{modalità di
394 apertura},\footnote{la pagina di manuale di \func{open} parla di
395 \textit{file creation flags}, ma alcuni di questi flag non hanno nulla a che
396 fare con la creazione dei file, mentre il manuale dalla \acr{glibc} parla di
397 più correttamente di \textit{open-time flags}, dato che si tratta di flag il
398 cui significato ha senso solo al momento dell'apertura del file.} che
399 permettono di specificare alcune delle caratteristiche del comportamento di
400 \func{open} nel momento in viene eseguita per aprire un file. Questi flag
401 hanno effetto solo nella chiamata della funzione, non sono memorizzati fra i
402 \textit{file status flags} e non possono essere riletti da \func{fcntl} (vedi
403 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
408 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
410 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
413 \constd{O\_CREAT} & Se il file non esiste verrà creato, con le regole
414 di titolarità del file viste in
415 sez.~\ref{sec:file_ownership_management}. Se si
416 imposta questo flag l'argomento \param{mode} deve
417 essere sempre specificato.\\
418 \constd{O\_DIRECTORY}& Se \param{pathname} non è una directory la
419 chiamata fallisce. Questo flag, introdotto con il
420 kernel 2.1.126, è specifico di Linux e
421 serve ad evitare dei possibili
422 \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
423 \textit{DoS}\footnotemark quando \func{opendir}
424 viene chiamata su una \textit{fifo} o su un
425 dispositivo associato ad una unità a nastri. Non
426 viene usato al di fuori dell'implementazione di
427 \func{opendir}, ed è utilizzabile soltanto se si è
428 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
429 \constd{O\_EXCL} & Deve essere usato in congiunzione con
430 \const{O\_CREAT} ed in tal caso impone che il file
431 indicato da \param{pathname} non sia già esistente
432 (altrimenti causa il fallimento della chiamata con
433 un errore di \errcode{EEXIST}).\\
434 \constd{O\_LARGEFILE}& Viene usato sui sistemi a 32 bit per richiedere
435 l'apertura di file molto grandi, la cui
436 dimensione non è rappresentabile con la versione a
437 32 bit del tipo \type{off\_t}, utilizzando
438 l'interfaccia alternativa abilitata con la
439 macro \macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE}. Come
440 illustrato in sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} è
441 sempre preferibile usare la conversione automatica
442 delle funzioni che si attiva assegnando a $64$ la
443 macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, e non usare mai
445 \constd{O\_NOCTTY} & Se \param{pathname} si riferisce ad un dispositivo
446 di terminale, questo non diventerà il terminale di
447 controllo, anche se il processo non ne ha ancora
448 uno (si veda sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}).\\
449 \constd{O\_NOFOLLOW}& Se \param{pathname} è un collegamento simbolico
450 la chiamata fallisce. Questa è un'estensione BSD
451 aggiunta in Linux a partire dal kernel
452 2.1.126, ed utilizzabile soltanto se si è definita
453 la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
454 \const{O\_TMPFILE} & Consente di creare un file temporaneo anonimo, non
455 visibile con un pathname sul filesystem, ma
456 leggibile e scrivibile all'interno del processo.
457 Introdotto con il kernel 3.11, è specifico di
459 \constd{O\_TRUNC} & Se usato su un file di dati aperto in scrittura,
460 ne tronca la lunghezza a zero; con un terminale o
461 una \textit{fifo} viene ignorato, negli altri casi
462 il comportamento non è specificato.\\
465 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di apertura} di
467 \label{tab:open_time_flag}
470 \footnotetext{acronimo di \itindex{Denial~of~Service~(DoS)} \textit{Denial of
471 Service}, si chiamano così attacchi miranti ad impedire un servizio
472 causando una qualche forma di carico eccessivo per il sistema, che resta
473 bloccato nelle risposte all'attacco.}
475 Si è riportato in tab.~\ref{tab:open_time_flag} l'elenco dei flag delle
476 \textsl{modalità di apertura}.\footnote{la \acr{glibc} definisce anche i due
477 flag \constd{O\_SHLOCK}, che aprirebbe il file con uno \textit{shared lock}
478 e \constd{O\_EXLOCK} che lo aprirebbe con un \textit{exclusive lock} (vedi
479 sez.~\ref{sec:file_locking}), si tratta di opzioni specifiche di BSD, che non
480 esistono con Linux.} Uno di questi, \const{O\_EXCL}, ha senso solo se usato
481 in combinazione a \const{O\_CREAT} quando si vuole creare un nuovo file per
482 assicurarsi che questo non esista di già, e lo si usa spesso per creare i
483 cosiddetti ``\textsl{file di lock}'' (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
485 Si tenga presente che questa opzione è supportata su NFS solo a partire da
486 NFSv3 e con il kernel 2.6, nelle versioni precedenti la funzionalità viene
487 emulata controllando prima l'esistenza del file per cui usarla per creare un
488 file di lock potrebbe dar luogo a una \textit{race condition}, in tal caso
489 infatti un file potrebbe venir creato fra il controllo la successiva apertura
490 con \const{O\_CREAT}; la cosa si può risolvere comunque creando un file con un
491 nome univoco ed usando la funzione \func{link} per creare il file di lock,
492 (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
494 Se si usa \const{O\_EXCL} senza \const{O\_CREAT} il comportamento è
495 indefinito, escluso il caso in cui viene usato con \const{O\_TMPFILE} su cui
496 torneremo più avanti; un'altra eccezione è quello in cui lo si usa da solo su
497 un file di dispositivo, in quel caso se questo è in uso (ad esempio se è
498 relativo ad un filesystem che si è montato) si avrà un errore di
499 \errval{EBUSY}, e pertanto può essere usato in questa modalità per rilevare lo
500 stato del dispositivo.
502 Nella creazione di un file con \const{O\_CREAT} occorre sempre specificare
503 l'argomento di \param{mode}, che altrimenti è ignorato. Si tenga presente che
504 indipendentemente dai permessi che si possono assegnare, che in seguito
505 potrebbero non consentire lettura o scrittura, quando il file viene aperto
506 l'accesso viene garantito secondo quanto richiesto con i flag di
507 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}. Quando viene creato un nuovo file
508 \const{O\_CREAT} con tutti e tre i tempi del file di
509 tab.~\ref{tab:file_file_times} vengono impostati al tempo corrente. Se invece
510 si tronca il file con \const{O\_TRUNC} verranno impostati soltanto il
511 \textit{modification time} e lo \textit{status change time}.
513 Il flag \constd{O\_TMPFILE}, introdotto con il kernel
514 3.11,\footnote{inizialmente solo su alcuni filesystem (i vari \acr{extN},
515 \acr{Minix}, \acr{UDF}, \acr{shmem}) poi progressivamente esteso ad altri
516 (\acr{XFS} con il 3.15, \acr{Btrfs} e \acr{F2FS} con il 3.16, \acr{ubifs}
517 con il 4.9).} consente di aprire un file temporaneo senza che questo venga
518 associato ad un nome e compaia nel filesystem. In questo caso la funzione
519 restituirà un file descriptor da poter utilizzare per leggere e scrivere dati,
520 ma il contenuto dell'argomento \param{path} verrà usato solamente per
521 determinare, in base alla directory su cui si verrebbe a trovare il
522 \textit{pathname} indicato, il filesystem all'interno del quale deve essere
523 allocato l'\textit{inode} e lo spazio disco usato dal file
524 descriptor. L'\textit{inode} resterà anonimo e l'unico riferimento esistente
525 sarà quello contenuto nella \textit{file table} del processo che ha chiamato
528 Lo scopo principale del flag è quello fornire una modalità atomica, semplice e
529 sicura per applicare la tecnica della creazione di un file temporaneo seguita
530 dalla sua immediata cancellazione con \func{unlink} per non lasciare rimasugli
531 sul filesystem, di cui è parlato in sez.~\ref{sec:link_symlink_rename}.
532 Inoltre, dato che il file non compare nel filesystem, si evitano alla radice
533 tutti gli eventuali problemi di \textit{race condition} o \textit{symlink
534 attack} e non ci si deve neanche preoccupare di ottenere un opportuno nome
535 univoco con l'uso delle funzioni di sez.~\ref{sec:file_temp_file}.
537 Una volta aperto il file vi si potrà leggere o scrivere a seconda che siano
538 utilizzati \const{O\_RDWR} o \const{O\_WRONLY}, mentre l'uso di
539 \func{O\_RDONLY} non è consentito, non avendo molto senso ottenere un file
540 descriptor su un file che nasce vuoto per cui non si potrà comunque leggere
541 nulla. L'unico altro flag che può essere utilizzato insieme a
542 \const{O\_TMPFILE} è \const{O\_EXCL}, che in questo caso assume però un
543 significato diverso da quello ordinario, dato che in questo caso il file
544 associato al file descriptor non esiste comunque.
546 L'uso di \const{O\_EXCL} attiene infatti all'altro possibile impiego di
547 \const{O\_TMPFILE} oltre a quello citato della creazione sicura di un file
548 temporaneo come sostituto sicuro di \func{tmpfile}: la possibilità di creare
549 un contenuto iniziale per un file ed impostarne permessi, proprietario e
550 attributi estesi con \func{fchmod}, \func{fchown} e \func{fsetxattr}, senza
551 possibilità di \textit{race condition} ed interferenze esterne, per poi far
552 apparire il tutto sul filesystem in un secondo tempo utilizzando \func{linkat}
553 sul file descriptor (torneremo su questo in sez.~\ref{sec:file_openat}) per
554 dargli un nome. Questa operazione però non sarà possibile se si è usato
555 \const{O\_EXCL}, che in questo caso viene ad assumere il significato di
556 escludere la possibilità di far esistere il file anche in un secondo tempo.
558 % NOTE: per O_TMPFILE vedi: http://kernelnewbies.org/Linux_3.11
559 % https://lwn.net/Articles/558598/ http://lwn.net/Articles/619146/
565 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
567 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
570 \constd{O\_APPEND} & Il file viene aperto in \textit{append mode}. La
571 posizione sul file (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek})
572 viene sempre mantenuta sulla sua coda, per cui
573 quanto si scrive viene sempre aggiunto al contenuto
574 precedente. Con NFS questa funzionalità non è
575 supportata e viene emulata, per questo possono
576 verificarsi \textit{race condition} con una
577 sovrapposizione dei dati se più di un processo
578 scrive allo stesso tempo.\\
579 \constd{O\_ASYNC} & Apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
580 sez.~\ref{sec:signal_driven_io}). Quando è
581 impostato viene generato il segnale \signal{SIGIO}
582 tutte le volte che il file è pronto per le
583 operazioni di lettura o scrittura. Questo flag si
584 può usare solo terminali, pseudo-terminali e socket
585 e, a partire dal kernel 2.6, anche sulle
586 \textit{fifo}. Per un bug dell'implementazione non
587 è opportuno usarlo in fase di apertura del file,
588 deve invece essere attivato successivamente con
590 \constd{O\_CLOEXEC}& Attiva la modalità di \textit{close-on-exec} (vedi
591 sez.~\ref{sec:proc_exec}) sul file. Il flag è
592 previsto dallo standard POSIX.1-2008, ed è stato
593 introdotto con il kernel 2.6.23 per evitare una
594 \textit{race condition} che si potrebbe verificare
595 con i \textit{thread} fra l'apertura del file e
596 l'impostazione della suddetta modalità con
598 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
599 \const{O\_DIRECT} & Esegue l'I/O direttamente dalla memoria in
600 \textit{user space} in maniera sincrona, in modo da
601 scavalcare i meccanismi di bufferizzazione del
602 kernel. Introdotto con il kernel 2.4.10 ed
603 utilizzabile soltanto se si è definita la
604 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
605 \constd{O\_NOATIME}& Blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei
606 file (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per
607 molti filesystem questa funzionalità non è
608 disponibile per il singolo file ma come opzione
609 generale da specificare in fase di
610 montaggio. Introdotto con il kernel 2.6.8 ed
611 utilizzabile soltanto se si è definita la
612 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
613 \constd{O\_NONBLOCK}& Apre il file in \textsl{modalità non bloccante} per
614 le operazioni di I/O (vedi
615 sez.~\ref{sec:file_noblocking}). Questo significa
616 il fallimento delle successive operazioni di
617 lettura o scrittura qualora il file non sia pronto
618 per la loro esecuzione immediata, invece del
619 blocco delle stesse in attesa di una successiva
620 possibilità di esecuzione come avviene
621 normalmente. Questa modalità ha senso solo per le
622 \textit{fifo}, vedi sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}),
623 o quando si vuole aprire un file di dispositivo
624 per eseguire una \func{ioctl} (vedi
625 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
626 \constd{O\_NDELAY} & In Linux è un sinonimo di \const{O\_NONBLOCK}, ma
627 origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
628 una \func{read} con un valore nullo e non con un
629 errore, questo introduce un'ambiguità, dato che
630 come vedremo in sez.~\ref{sec:file_read} il ritorno
631 di un valore nullo da parte di \func{read} ha
632 il significato di una \textit{end-of-file}.\\
633 \const{O\_PATH} & Ottiene un file descriptor io cui uso è limitato
634 all'indicare una posizione sul filesystem o
635 eseguire operazioni che operano solo a livello del
636 file descriptor (e non di accesso al contenuto del
637 file). Introdotto con il kernel 2.6.39, è specifico
639 \constd{O\_SYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
640 scrittura si bloccherà fino alla conferma
641 dell'arrivo di tutti i dati e di tutti i metadati
642 sull'hardware sottostante (in questo significato
643 solo dal kernel 2.6.33).\\
644 \constd{O\_DSYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
645 scrittura di dati si bloccherà fino alla conferma
646 dell'arrivo degli stessi e della parte di metadati
647 ad essi relativa sull'hardware sottostante (in
648 questo significato solo dal kernel 2.6.33).\\
651 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di operazione} di
653 \label{tab:open_operation_flag}
656 Il terzo gruppo è quello dei flag delle \textsl{modalità di operazione},
657 riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, che permettono di specificare
658 varie caratteristiche del comportamento delle operazioni di I/O che verranno
659 eseguite sul file o le modalità in cui lo si potrà utilizzare. Tutti questi,
660 tranne \const{O\_CLOEXEC}, che viene mantenuto per ogni singolo file
661 descriptor, vengono salvati nel campo \var{f\_flags} della struttura
662 \kstruct{file} insieme al valore della \textsl{modalità di accesso}, andando
663 far parte dei \textit{file status flags}. Il loro valore viene impostato alla
664 chiamata di \func{open}, ma possono venire riletti in un secondo tempo con
665 \func{fcntl}, inoltre alcuni di essi possono anche essere modificati tramite
666 questa funzione, con conseguente effetto sulle caratteristiche operative che
667 controllano (torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
669 Il flag \const{O\_ASYNC} (che, per compatibilità con BSD, si può indicare
670 anche con la costante \constd{FASYNC}) è definito come possibile valore per
671 \func{open}, ma per un bug dell'implementazione,\footnote{segnalato come
672 ancora presente nella pagina di manuale, almeno fino al novembre 2018.} non
673 solo non attiva il comportamento citato, ma se usato richiede di essere
674 esplicitamente disattivato prima di essere attivato in maniera effettiva con
675 l'uso di \func{fcntl}. Per questo motivo, non essendovi nessuna necessità
676 specifica di definirlo in fase di apertura del file, è sempre opportuno
677 attivarlo in un secondo tempo con \func{fcntl} (vedi
678 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
680 Il flag \constd{O\_DIRECT} non è previsto da nessuno standard, anche se è
681 presente in alcuni kernel unix-like.\footnote{il flag è stato introdotto dalla
682 SGI in IRIX, ma è presente senza limiti di allineamento dei buffer anche in
683 FreeBSD.} Per i kernel della serie 2.4 si deve garantire che i buffer in
684 \textit{user space} da cui si effettua il trasferimento diretto dei dati siano
685 allineati alle dimensioni dei blocchi del filesystem. Con il kernel 2.6 in
686 genere basta che siano allineati a multipli di 512 byte, ma le restrizioni
687 possono variare a seconda del filesystem, ed inoltre su alcuni filesystem
688 questo flag può non essere supportato, nel qual caso si avrà un errore di
691 Lo scopo di \const{O\_DIRECT} è consentire un completo controllo sulla
692 bufferizzazione dei propri dati per quelle applicazioni (in genere database)
693 che hanno esigenze specifiche che non vengono soddisfatte nella maniera più
694 efficiente dalla politica generica utilizzata dal kernel. In genere l'uso di
695 questo flag peggiora le prestazioni tranne quando le applicazioni sono in
696 grado di ottimizzare la propria bufferizzazione in maniera adeguata. Se lo si
697 usa si deve avere cura di non mescolare questo tipo di accesso con quello
698 ordinario, in quante le esigenze di mantenere coerenti i dati porterebbero ad
699 un peggioramento delle prestazioni. Lo stesso dicasi per l'interazione con
700 eventuale mappatura in memoria del file (vedi sez.~\ref{sec:file_memory_map}).
702 Si tenga presente infine che anche se l'uso di \const{O\_DIRECT} comporta una
703 scrittura sincrona dei dati dei buffer in \textit{user space}, questo non è
704 completamente equivalente all'uso di \const{O\_SYNC} che garantisce anche
705 sulla scrittura sincrona dei metadati associati alla scrittura dei dati del
706 file.\footnote{la situazione si complica ulteriormente per NFS, in cui l'uso
707 del flag disabilita la bufferizzazione solo dal lato del client, e può
708 causare problemi di prestazioni.} Per questo in genere se si usa
709 \const{O\_DIRECT} è opportuno richiedere anche \const{O\_SYNC}.
711 Si tenga presente infine che la implementazione di \const{O\_SYNC} di Linux
712 differisce da quanto previsto dallo standard POSIX.1 che prevede, oltre a
713 questo flag che dovrebbe indicare la sincronizzazione completa di tutti i dati
714 e di tutti i metadati, altri due flag \const{O\_DSYNC} e \const{O\_RSYNC}.
716 Il primo dei due richiede la scrittura sincrona di tutti i dati del file e dei
717 metadati che ne consentono l'immediata rilettura, ma non di tutti i metadati,
718 per evitare la perdita di prestazioni relativa alla sincronizzazione di
719 informazioni ausiliarie come i tempi dei file. Il secondo, da usare in
720 combinazione con \const{O\_SYNC} o \const{O\_DSYNC} ne sospende l'effetto,
721 consentendo al kernel di bufferizzare le scritture, ma soltanto finché non
722 avviene una lettura, in quel caso i dati ed i metadati dovranno essere
723 sincronizzati immediatamente (secondo le modalità indicate da \const{O\_SYNC}
724 e \const{O\_DSYNC}) e la lettura verrà bloccata fintanto che detta
725 sincronizzazione non sia completata.
727 Nel caso di Linux, fino al kernel 2.6.33, esisteva solo \const{O\_SYNC}, ma
728 con il comportamento previsto dallo standard per \const{O\_DSYNC}, e sia
729 questo che \const{O\_RSYNC} erano definiti (fin dal kernel 2.1.130) come
730 sinonimi di \const{O\_SYNC}. Con il kernel 2.6.33 il significato di
731 \const{O\_SYNC} è diventato quello dello standard, ma gli è stato assegnato un
732 valore diverso, mantenendo quello originario, con il comportamento
733 corrispondete, per \const{O\_DSYNC} in modo che applicazioni compilate con
734 versioni precedenti delle librerie e del kernel non trovassero un
735 comportamento diverso. Inoltre il nuovo \const{O\_SYNC} è stato definito in
736 maniera opportuna in modo che su versioni del kernel precedenti la 2.6.33
737 torni a corrispondere al valore di \const{O\_DSYNC}.
739 % NOTE: per le differenze fra O_DSYNC, O_SYNC e O_RSYNC introdotte nella
740 % nello sviluppo del kernel 2.6.33, vedi http://lwn.net/Articles/350219/
742 Il flag \constd{O\_PATH}, introdotto con il kernel 2.6.39, viene usato per
743 limitare l'uso del file descriptor restituito da \func{open} o
744 all'identificazione di una posizione sul filesystem (ad uso delle
745 \textit{at-functions} che tratteremo in sez.~\ref{sec:file_openat}) o alle
746 operazioni che riguardano il file descriptor in quanto tale, senza consentire
747 operazioni sul file; in sostanza se si apre un file con \const{O\_PATH} si
750 \item usare il file descriptor come indicatore della directory di partenza con
751 una delle \textit{at-functions} (vedi sez.~\ref{sec:file_openat});
752 \item cambiare directory di lavoro con \func{fchdir} se il file descriptor fa
753 riferimento a una directory (dal kernel 3.5);
754 \item usare le funzioni che duplicano il file descriptor (vedi
755 sez.~\ref{sec:file_dup});
756 \item passare il file descriptor ad un altro processo usando un socket
757 \const{PF\_UNIX} (vedi sez.~\ref{sec:unix_socket})
758 \item ottenere le informazioni relative al file con \func{fstat} (dal kernel
759 3.6) o al filesystem con \func{fstatfs} (dal kernel 3.12);
760 \item ottenere il valore dei \textit{file descriptor flags} (fra cui comparirà
761 anche lo stesso \const{O\_PATH}) o impostare o leggere i \textit{file status
762 flags} con \func{fcntl} (rispettivamente con le operazioni
763 \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFD} e \const{F\_GETFD}, vedi
764 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
765 \item chiudere il file con \func{close}.
768 In realtà usando \const{O\_PATH} il file non viene effettivamente aperto, per
769 cui ogni tentativo di usare il file descriptor così ottenuto con funzioni che
770 operano effettivamente sul file (come ad esempio \func{read}, \func{write},
771 \func{fchown}, \func{fchmod}, \func{ioctl}, ecc.) fallirà con un errore di
772 \errval{EBADF}, come se questo non fosse un file descriptor valido. Per questo
773 motivo usando questo flag non è necessario avere nessun permesso per aprire un
774 file, neanche quello di lettura (occorre ovviamente avere il permesso di
775 esecuzione per le directory sovrastanti).
777 Questo consente di usare il file descriptor con funzioni che non richiedono
778 permessi sul file, come \func{fstat}, laddove un'apertura con
779 \const{O\_RDONLY} sarebbe fallita. I permessi verranno eventualmente
780 controllati, se necessario, nelle operazioni seguenti, ad esempio per usare
781 \func{fchdir} con il file descriptor (se questo fa riferimento ad una
782 directory) occorrerà avere il permesso di esecuzione.
784 Se si usa \const{O\_PATH} tutti gli altri flag eccettuati \const{O\_CLOEXEC},
785 \const{O\_DIRECTORY} e \const{O\_NOFOLLOW} verranno ignorati. I primi due
786 mantengono il loro significato usuale, mentre \const{O\_NOFOLLOW} fa si che se
787 il file indicato è un un link simbolico venga aperto quest'ultimo (cambiando
788 quindi il comportamento ordinario che prova il fallimento della chiamata),
789 così da poter usare il file descriptor ottenuto per le funzioni
790 \func{fchownat}, \func{fstatat}, \func{linkat} e \func{readlinkat} che ne
791 supportano l'uso come come primo argomento (torneremo su questo in
792 sez.~\ref{sec:file_openat}).
795 Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
796 \func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file. Per
797 questo motivo per creare un nuovo file c'era una \textit{system call}
798 apposita, \funcd{creat}, nel caso di Linux questo non è più necessario ma la
799 funzione è definita ugualmente; il suo prototipo è:
803 \fdecl{int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
804 \fdesc{Crea un nuovo file vuoto.}
807 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
808 caso \var{errno} assumerà gli stessi valori che si otterrebbero con
812 La funzione crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati
813 dall'argomento \param{mode}. È del tutto equivalente a \code{open(filedes,
814 O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)} e resta solo per compatibilità con i
817 Una volta che l'accesso ad un file non sia più necessario la funzione di
818 sistema \funcd{close} permette di ``\textsl{chiuderlo}'', in questo modo il
819 file non sarà più accessibile ed il relativo file descriptor ritornerà
820 disponibile; il suo prototipo è:
824 \fdecl{int close(int fd)}
825 \fdesc{Chiude un file.}
828 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
829 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
831 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
832 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
834 ed inoltre \errval{EIO} nel suo significato generico.}
837 La funzione chiude il file descriptor \param{fd}. La chiusura rilascia ogni
838 eventuale blocco (il \textit{file locking} è trattato in
839 sez.~\ref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito su di
840 esso. Se \param{fd} è l'ultimo riferimento (di eventuali copie, vedi
841 sez.~\ref{sec:file_shared_access} e \ref{sec:file_dup}) ad un file aperto,
842 tutte le risorse nella \textit{file table} vengono rilasciate. Infine se il
843 file descriptor era l'ultimo riferimento ad un file su disco quest'ultimo
846 Si ricordi che quando un processo termina tutti i suoi file descriptor vengono
847 automaticamente chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non
848 usano esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
849 controllare lo stato di uscita di \func{close} un è errore; molti filesystem
850 infatti implementano la tecnica del cosiddetto \itindex{write-behind}
851 \textit{write-behind}, per cui una \func{write} può avere successo anche se i
852 dati non sono stati effettivamente scritti su disco. In questo caso un
853 eventuale errore di I/O avvenuto in un secondo tempo potrebbe sfuggire, mentre
854 verrebbe riportato alla chiusura esplicita del file. Per questo motivo non
855 effettuare il controllo può portare ad una perdita di dati
856 inavvertita.\footnote{in Linux questo comportamento è stato osservato con NFS
857 e le quote su disco.}
859 In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
860 siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
861 ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
862 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente lo scarico
863 dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al comportamento
864 dell'hardware, che a sua volta può introdurre ottimizzazioni dell'accesso al
865 disco che ritardano la scrittura dei dati. Da questo deriva l'abitudine di
866 alcuni sistemisti di ripetere tre volte il comando omonimo prima di eseguire
867 lo shutdown di una macchina.
869 Si tenga comunque presente che ripetere la chiusura in caso di fallimento non
870 è opportuno, una volta chiamata \func{close} il file descriptor viene comunque
871 rilasciato, indipendentemente dalla presenza di errori, e se la riesecuzione
872 non comporta teoricamente problemi (se non la sua inutilità) se fatta
873 all'interno di un processo singolo, nel caso si usino i \textit{thread} si
874 potrebbe chiudere un file descriptor aperto nel contempo da un altro
877 \subsection{La gestione della posizione nel file}
878 \label{sec:file_lseek}
880 Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
881 una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
882 mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \kstruct{file}) espressa da un numero
883 intero positivo che esprime il numero di byte dall'inizio del file. Tutte le
884 operazioni di lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che
885 viene automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
887 In genere, a meno di non avere richiesto la modalità di scrittura in
888 \textit{append} (vedi sez.~\ref{sec:file_write}) con \const{O\_APPEND}, questa
889 posizione viene impostata a zero all'apertura del file. È possibile impostarla
890 ad un valore qualsiasi con la funzione di sistema \funcd{lseek}, il cui
896 \fdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
897 \fdesc{Imposta la posizione sul file.}
900 {La funzione ritorna il valore della posizione sul file in caso di successo e
901 $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
903 \item[\errcode{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
904 \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} non può essere rappresentato nel
906 \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una \textit{pipe}, un socket o una
909 ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
912 La funzione imposta la nuova posizione sul file usando il valore indicato
913 da \param{offset}, che viene sommato al riferimento dato
914 dall'argomento \param{whence}, che deve essere indicato con una delle costanti
915 riportate in tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}.\footnote{per compatibilità
916 con alcune vecchie notazioni questi valori possono essere rimpiazzati
917 rispettivamente con 0, 1 e 2 o con \constd{L\_SET}, \constd{L\_INCR} e
918 \constd{L\_XTND}.} Si tenga presente che la chiamata a \func{lseek} non causa
919 nessun accesso al file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il
920 campo \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, vedi
921 fig.~\ref{fig:file_proc_file}). Dato che la funzione ritorna la nuova
922 posizione, usando il valore zero per \param{offset} si può riottenere la
923 posizione corrente nel file con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
928 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
930 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
933 \constd{SEEK\_SET}& Si fa riferimento all'inizio del file: il valore, che
934 deve essere positivo, di \param{offset} indica
935 direttamente la nuova posizione corrente.\\
936 \constd{SEEK\_CUR}& Si fa riferimento alla posizione corrente del file:
937 ad essa viene sommato \param{offset}, che può essere
938 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
940 \constd{SEEK\_END}& Si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
941 del file viene sommato \param{offset}, che può essere
942 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
945 \constd{SEEK\_DATA}&Sposta la posizione nel file sull'inizio del primo
946 blocco di dati dopo un \textit{hole} che segue (o
947 coincide) con la posizione indicata da \param{offset}
949 \constd{SEEK\_HOLE}&Sposta la posizione sul file all'inizio del primo
950 \textit{hole} nel file che segue o inizia
951 con \param{offset}, oppure si porta su \param{offset}
952 se questo è all'interno di un \textit{hole}, oppure si
953 porta alla fine del file se non ci sono \textit{hole}
954 dopo \param{offset} (dal kernel 3.1).\\
957 \caption{Possibili valori per l'argomento \param{whence} di \func{lseek}.}
958 \label{tab:lseek_whence_values}
962 % NOTE: per SEEK_HOLE e SEEK_DATA, inclusi nel kernel 3.1, vedi
963 % http://lwn.net/Articles/439623/
965 Si tenga presente inoltre che usare \const{SEEK\_END} non assicura affatto che
966 la successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
967 aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
968 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza
969 (questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}, vedi
970 sez.~\ref{sec:file_shared_access}).
972 Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
973 questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{ESPIPE}. Questo, oltre che
974 per i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che
975 non supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
976 terminale.\footnote{altri sistemi, usando \const{SEEK\_SET}, in questo caso
977 ritornano il numero di caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard
978 POSIX però non specifica niente in proposito. Inoltre alcuni file speciali, ad
979 esempio \file{/dev/null}, non causano un errore ma restituiscono un valore
982 \itindbeg{sparse~file}
983 \index{file!\textit{hole}|(}
985 Infine si tenga presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size},
986 con \func{lseek} è possibile impostare una posizione anche oltre la corrente
987 fine del file. In tal caso alla successiva scrittura il file sarà esteso a
988 partire da detta posizione, con la creazione di quello che viene chiamato
989 ``\textsl{buco}'' (in gergo \textit{hole}) nel file. Il nome deriva dal fatto
990 che nonostante la dimensione del file sia cresciuta in seguito alla scrittura
991 effettuata, lo spazio vuoto fra la precedente fine del file ed la nuova parte
992 scritta dopo lo spostamento non corrisponde ad una allocazione effettiva di
993 spazio su disco, che sarebbe inutile dato che quella zona è effettivamente
996 Questa è una delle caratteristiche specifiche della gestione dei file di un
997 sistema unix-like e si dice che il file in questione è uno \textit{sparse
998 file}. In sostanza, se si ricorda la struttura di un filesystem illustrata
999 in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, quello che accade è che
1000 nell'\textit{inode} del file viene segnata l'allocazione di un blocco di dati
1001 a partire dalla nuova posizione, ma non viene allocato nulla per le posizioni
1002 intermedie; in caso di lettura sequenziale del contenuto del file il kernel si
1003 accorgerà della presenza del buco, e restituirà degli zeri come contenuto di
1004 quella parte del file.
1006 Questa funzionalità comporta una delle caratteristiche della gestione dei file
1007 su Unix che spesso genera più confusione in chi non la conosce, per cui
1008 sommando le dimensioni dei file si può ottenere, se si hanno molti
1009 \textit{sparse file}, un totale anche maggiore della capacità del proprio
1010 disco e comunque maggiore della dimensione che riporta un comando come
1011 \cmd{du}, che calcola lo spazio disco occupato in base al numero dei blocchi
1012 effettivamente allocati per il file.
1014 Questo avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un file
1015 è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio disco
1016 effettivamente allocato, e viene registrata sull'\textit{inode} come le altre
1017 proprietà del file. La dimensione viene aggiornata automaticamente quando si
1018 estende un file scrivendoci, e viene riportata dal campo \var{st\_size} di una
1019 struttura \struct{stat} quando si effettua la chiamata ad una delle funzioni
1020 \texttt{*stat} viste in sez.~\ref{sec:file_stat}.
1022 Questo comporta che in generale, fintanto che lo si è scritto sequenzialmente,
1023 la dimensione di un file sarà più o meno corrispondente alla quantità di
1024 spazio disco da esso occupato, ma esistono dei casi, come questo in cui ci si
1025 sposta in una posizione oltre la fine corrente del file, o come quello
1026 accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione di
1027 un file con una \func{truncate}, in cui in sostanza si modifica il valore
1028 della dimensione di \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Questo
1029 consente di creare inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza
1030 dover occupare da subito dello spazio disco che in realtà sarebbe
1033 \itindend{sparse~file}
1035 A partire dal kernel 3.1, riprendendo una interfaccia adottata su Solaris,
1036 sono state aggiunti due nuovi valori per l'argomento \param{whence}, riportati
1037 nella seconda sezione di tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}, che consentono di
1038 riconoscere la presenza di \textit{hole} all'interno dei file ad uso di quelle
1039 applicazioni (come i programmi di backup) che possono salvare spazio disco
1040 nella copia degli \textit{sparse file}. Una applicazione può così determinare
1041 la presenza di un \textit{hole} usando \const{SEEK\_HOLE} all'inizio del file
1042 e determinare poi l'inizio della successiva sezione di dati usando
1043 \const{SEEK\_DATA}. Per compatibilità con i filesystem che non supportano
1044 questa funzionalità è previsto comunque che in tal caso \const{SEEK\_HOLE}
1045 riporti sempre la fine del file e \const{SEEK\_DATA} il valore
1048 Inoltre la decisione di come riportare (o di non riportare) la presenza di un
1049 buco in un file è lasciata all'implementazione del filesystem, dato che oltre
1050 a quelle classiche appena esposte esistono vari motivi per cui una sezione di
1051 un file può non contenere dati ed essere riportata come tale (ad esempio può
1052 essere stata preallocata con \func{fallocate}, vedi
1053 sez.~\ref{sec:file_fadvise}). Questo significa che l'uso di questi nuovi
1054 valori non garantisce la mappatura della effettiva allocazione dello spazio
1055 disco di un file, per il quale esiste una specifica operazione di controllo
1056 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
1058 \index{file!\textit{hole}|)}
1061 \subsection{Le funzioni per la lettura di un file}
1062 \label{sec:file_read}
1064 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
1065 leggere i dati che contiene utilizzando la funzione di sistema \funcd{read},
1070 \fdecl{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
1071 \fdesc{Legge i dati da un file.}
1074 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1075 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1077 \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non ha nessun dato da restituire e si è
1078 aperto il file con \const{O\_NONBLOCK}.
1079 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1080 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è associato ad un oggetto non leggibile,
1081 o lo si è ottenuto da \func{timerfd\_create} (vedi
1082 sez.~\ref{sec:sig_signalfd_eventfd}) e si è usato un valore sbagliato
1083 per \param{size} o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è
1085 \item[\errval{EIO}] si è tentata la lettura dal terminale di controllo
1086 essendo in background ignorando o bloccando \const{SIGTTIN} (vedi
1087 sez.~\ref{sec:term_io_design}) o per errori di basso livello sul supporto.
1089 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT} e \errval{EISDIR}, nel loro
1090 significato generico.}
1093 La funzione tenta di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} a partire
1094 dalla posizione corrente, scrivendoli nel buffer \param{buf}.\footnote{fino ad
1095 un massimo di \const{0x7ffff000} bytes, indipendentemente che l'architettura
1096 sia a 32 o 64 bit.} Dopo la lettura la posizione sul file è spostata
1097 automaticamente in avanti del numero di byte letti. Se \param{count} è zero la
1098 funzione restituisce zero senza nessun altro risultato. Inoltre che non è
1099 detto che la funzione \func{read} restituisca il numero di byte richiesto, ci
1100 sono infatti varie ragioni per cui la funzione può restituire un numero di
1101 byte inferiore: questo è un comportamento normale, e non un errore, che
1102 bisogna sempre tenere presente.
1104 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
1105 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
1106 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
1107 effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
1108 di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La
1109 condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
1110 segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
1111 ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
1112 continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
1114 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
1115 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
1116 quando si legge da un terminale, da una \textit{fifo} o da una
1117 \textit{pipe}. In tal caso infatti, se non ci sono dati in ingresso, la
1118 \func{read} si blocca (a meno di non aver selezionato la modalità non
1119 bloccante, vedi sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne
1120 arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione
1121 ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
1123 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
1124 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
1125 di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
1126 singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
1127 dati ricevuti fino al momento della lettura, o i terminali, per i quali si
1128 applicano anche ulteriori condizioni che approfondiremo in
1129 sez.~\ref{sec:sess_terminal_io}.
1131 Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
1132 \errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
1133 quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
1134 interrotta da un segnale. In tal caso l'azione da intraprendere è quella di
1135 rieseguire la funzione, torneremo in dettaglio sull'argomento in
1136 sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}. La seconda si verifica quando il file è aperto
1137 in modalità non bloccante (con \const{O\_NONBLOCK}) e non ci sono dati in
1138 ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
1139 \errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
1140 \errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con la \acr{glibc}, questa è sinonima di
1141 \errcode{EAGAIN}, ma se si vuole essere completamente portabili occorre
1142 verificare entrambi i valori, dato che POSIX.1-2001 non richiede che siano
1143 coincidenti.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
1144 disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo,
1145 torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_noblocking}.
1147 La funzione \func{read} è una delle \textit{system call} fondamentali,
1148 esistenti fin dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle
1149 \textit{Single Unix Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga
1150 \func{pwrite} sono state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nella
1151 \acr{glibc}, compresa l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la
1152 \textit{system call}, è stato aggiunto con la versione 2.1, in versioni
1153 precedenti sia del kernel che delle librerie la funzione non è disponibile.}
1154 (quello che viene chiamato normalmente Unix98, vedi
1155 sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la definizione di un'altra
1156 funzione di sistema, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
1160 \fdecl{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1161 \fdesc{Legge a partire da una posizione sul file.}
1164 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1165 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1166 \func{read} e \func{lseek}.}
1169 La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
1170 stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \param{offset} che indica
1171 una posizione sul file a partire dalla quale verranno i \param{count}
1172 bytes. Identico è il comportamento ed il valore di ritorno, ma la posizione
1173 corrente sul file resterà invariata. Il valore di \param{offset} fa sempre
1174 riferimento all'inizio del file.
1176 L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \func{lseek} alla
1177 posizione indicata da \param{offset} seguita da una \func{read}, seguita da
1178 un'altra \func{lseek} che riporti al valore iniziale della posizione corrente
1179 sul file, ma permette di eseguire l'operazione atomicamente. Questo può essere
1180 importante quando la posizione sul file viene condivisa da processi diversi
1181 (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è particolarmente utile in caso di
1182 programmazione \textit{multi-thread} (vedi sez.~\ref{cha:threads}) quando
1183 all'interno di un processo si vuole che le operazioni di un \textit{thread}
1184 non possano essere influenzata da eventuali variazioni della posizione sul
1185 file effettuate da altri \textit{thread}.
1187 La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
1188 accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
1189 \textit{Single Unix Specification} con un valore della macro
1190 \macro{\_XOPEN\_SOURCE} maggiore o uguale a 500 o a partire dalla \acr{glibc}
1191 2.12 con un valore dalla macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} maggiore o uguale al
1192 varore \val{200809L}. Si ricordi di definire queste macro prima
1193 dell'inclusione del file di dichiarazione \headfile{unistd.h}.
1196 \subsection{Le funzioni per la scrittura di un file}
1197 \label{sec:file_write}
1199 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
1200 scrivere su di esso utilizzando la funzione di sistema \funcd{write}, il cui
1205 \fdecl{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
1206 \fdesc{Scrive i dati su un file.}
1209 {La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e $-1$ per
1210 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1212 \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
1213 modalità \const{O\_NONBLOCK}.
1214 \item[\errcode{EDESTADDRREQ}] si è eseguita una scrittura su un socket di
1215 tipo \textit{datagram} (vedi sez.~\ref{sec:sock_type}) senza aver prima
1216 connesso il corrispondente con \func{connect} (vedi
1217 sez.~\ref{sec:UDP_sendto_recvfrom}).
1218 \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
1219 consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
1220 processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
1221 \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
1222 potuto scrivere qualsiasi dato.
1223 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
1224 la scrittura o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è allineato.
1225 % \item[\errcode{EPERM}] la scrittura è proibita da un \textit{file seal}.
1226 \item[\errcode{EPIPE}] \param{fd} è connesso ad una \textit{pipe} il cui
1227 altro capo è chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il
1228 segnale \signal{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato)
1229 la funzione ritorna questo errore.
1231 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EDQUOT}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO},
1232 \errval{EISDIR}, \errval{ENOSPC} nel loro significato generico.}
1236 \itindbeg{append~mode}
1238 Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \param{count} byte
1239 a partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
1240 posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
1241 modalità \textit{append} con \const{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti
1242 alla fine del file. Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano
1243 immediatamente disponibili ad una \func{read} chiamata dopo che la
1244 \func{write} che li ha scritti è ritornata; ma dati i meccanismi di caching
1245 non è detto che tutti i filesystem supportino questa capacità.
1247 \itindend{append~mode}
1249 Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro.
1250 Per i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello
1251 indicato da \param{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo
1252 stesso comportamento di \func{read}.
1254 Anche per \func{write} lo standard Unix98 (ed i successivi POSIX.1-2001 e
1255 POSIX.1-2008) definiscono un'analoga \funcd{pwrite} per scrivere alla
1256 posizione indicata senza modificare la posizione corrente nel file, il suo
1261 \fdecl{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1262 \fdesc{Scrive a partire da una posizione sul file.}
1265 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1266 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1267 \func{write} e \func{lseek}.}
1270 \noindent per questa funzione valgono le stesse considerazioni fatte per
1271 \func{pread}, a cui si aggiunge il fatto che su Linux, a differenza di quanto
1272 previsto dallo standard POSIX che richiederebbe di ignorarlo, se si è aperto
1273 il file con \const{O\_APPEND} i dati saranno comunque scritti in coda al file,
1274 ignorando il valore di \param{offset}.
1277 \section{Caratteristiche avanzate}
1278 \label{sec:file_adv_func}
1280 In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
1281 della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
1282 comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
1283 permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
1284 dell'argomento sarà comunque affrontato in cap.~\ref{cha:file_advanced}).
1287 \subsection{La gestione dell'accesso concorrente ai files}
1288 \label{sec:file_shared_access}
1290 In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
1291 dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
1292 fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
1293 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
1294 confronti dell'accesso concorrente allo stesso file da parte di processi
1297 \begin{figure}[!htb]
1299 \includegraphics[width=11cm]{img/filemultacc}
1300 \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
1302 \label{fig:file_mult_acc}
1305 Il primo caso è quello in cui due processi diversi aprono lo stesso file su
1306 disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
1307 situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
1308 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
1309 diverso file descriptor nella sua \kstruct{file\_struct}. Entrambe le voci
1310 nella \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso \textit{inode}
1313 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
1314 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
1315 vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
1316 conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
1317 stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
1319 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente, dopo ciascuna
1320 \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo
1321 scrivente. Se la scrittura eccede la dimensione corrente del file questo
1322 verrà esteso automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size}
1323 della struttura \kstruct{inode}.
1324 \item se un file è in modalità \const{O\_APPEND} tutte le volte che viene
1325 effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima impostata alla
1326 dimensione corrente del file letta dalla struttura \kstruct{inode}. Dopo la
1327 scrittura il file viene automaticamente esteso. Questa operazione avviene
1328 atomicamente, ogni altro processo che usi \const{O\_APPEND} vedrà la
1329 dimensione estesa e continuerà a scrivere in coda al file.
1330 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo
1331 \var{f\_pos} nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, non
1332 c'è nessuna operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla
1333 fine del file la posizione viene impostata leggendo la attuale dimensione
1334 corrente dalla struttura \kstruct{inode}.
1337 \begin{figure}[!htb]
1339 \includegraphics[width=11cm]{img/fileshar}
1340 \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
1341 \label{fig:file_acc_child}
1344 Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
1345 puntino alla stessa voce nella \textit{file table}. Questo è ad esempio il
1346 caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo figlio all'esecuzione
1347 di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_fork}). La
1348 situazione è illustrata in fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo
1349 figlio riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche
1350 una copia di \kstruct{file\_struct} e della relativa tabella dei file aperti.
1352 Questo significa che il figlio avrà gli stessi file aperti del padre in
1353 quanto la sua \kstruct{file\_struct}, pur essendo allocata in maniera
1354 indipendente, contiene gli stessi valori di quella del padre e quindi i suoi
1355 file descriptor faranno riferimento alla stessa voce nella \textit{file
1356 table}, condividendo così la posizione corrente sul file. Questo ha le
1357 conseguenze descritte a suo tempo in sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di
1358 scrittura o lettura da parte di uno dei due processi, la posizione corrente
1359 nel file varierà per entrambi, in quanto verrà modificato il campo
1360 \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, che è la stessa per
1361 entrambi. Questo consente una sorta di ``\textsl{sincronizzazione}''
1362 automatica della posizione sul file fra padre e figlio che occorre tenere
1365 Si noti inoltre che in questo caso anche i flag di stato del file, essendo
1366 mantenuti nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, vengono
1367 condivisi, per cui una modifica degli stessi con \func{fcntl} (vedi
1368 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) si applicherebbe a tutti processi che
1369 condividono la voce nella \textit{file table}. Ai file però sono associati
1370 anche altri flag, dei quali l'unico usato al momento è \constd{FD\_CLOEXEC},
1371 detti \itindex{file~descriptor~flags} \textit{file descriptor flags}; questi
1372 invece sono mantenuti in \kstruct{file\_struct}, e perciò sono locali per
1373 ciascun processo e non vengono modificati dalle azioni degli altri anche in
1374 caso di condivisione della stessa voce della \textit{file table}.
1376 Si tenga presente dunque che in un sistema unix-like è sempre possibile per
1377 più processi accedere in contemporanea allo stesso file e che non esistono, a
1378 differenza di altri sistemi operativi, dei meccanismi di blocco o di
1379 restrizione dell'accesso impliciti se più processi vogliono accedere allo
1380 stesso file. Questo significa che le operazioni di lettura e scrittura vengono
1381 sempre fatte da ogni processo in maniera autonoma, utilizzando una posizione
1382 corrente nel file che normalmente (a meno di non trovarsi nella situazione di
1383 fig.~\ref{fig:file_acc_child}) è locale a ciascuno di essi.
1385 Dal punto di vista della lettura dei dati questo comporta la possibilità di
1386 poter leggere dati non coerenti in caso di scrittura contemporanea da parte di
1387 un altro processo. Dal punto di vista della scrittura invece si potranno avere
1388 sovrapposizioni imprevedibili quando due processi scrivono nella stessa
1389 sezione di file, dato che ciascuno lo farà in maniera indipendente. Il
1390 sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità di eseguire alcune
1391 operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza utilizzare dei
1392 meccanismi di sincronizzazione espliciti come il \textit{file locking}, che
1393 esamineremo in sez.~\ref{sec:file_locking}.
1395 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
1396 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
1397 log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
1398 fine del file e poi scrivere può condurre ad una \textit{race condition};
1399 infatti può succedere che un secondo processo scriva alla fine del file fra la
1400 \func{lseek} e la \func{write}. In questo caso, come abbiamo appena visto, il
1401 file sarà esteso, ma il primo processo, avrà una posizione corrente che aveva
1402 impostato con la \func{lseek} che non corrisponde più alla fine del file, e la
1403 sua successiva \func{write} 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 \textit{duplicando}
1423 un file descriptor. Per far questo si usa la funzione di sistema \funcd{dup},
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
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 file
1486 descriptor che si è ereditato già aperto (ad esempio attraverso un'altra
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, ad esempio accorpando gli accessi alla stessa zona del
1592 disco, in un secondo tempo rispetto al momento della esecuzione della
1595 Per questo motivo quando è necessaria una sincronizzazione dei dati il sistema
1596 mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo scarico dei
1597 dati dai buffer del kernel. La prima di queste funzioni di sistema è
1598 \funcd{sync}, il cui prototipo è:\footnote{questo è il prototipo usato a
1599 partire dalla \acr{glibc} 2.2.2 seguendo gli standard, in precedenza la
1600 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 fin dal kernel 1.3.20 invece
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 può ritardare ulteriormente la
1617 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 il cui
1625 comportamento può essere controllato attraverso il file
1626 \sysctlfiled{vm/bdflush}.\footnote{per il significato dei valori che si possono
1627 scrivere in questo file si consulti la documentazione allegata ai sorgenti
1628 del kernel nel file \file{Documentation/sysctl/vm.txt}, trattandosi di
1629 argomenti di natura sistemistica non li prenderemo in esame.} Si tenga
1630 presente che la funzione di sistema \funcm{bdflush}, che un tempo veniva usata
1631 per queste impostazioni, è deprecata e causa semplicemente la stampa di un
1632 messaggio nei log del kernel, pertanto non la prenderemo in esame.
1634 Quando si vogliano scaricare i dati di un singolo file, ad esempio essere
1635 sicuri che i dati di un database siano stati registrati su disco, si possono
1636 usare le due funzioni di sistema \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui
1641 \fdecl{int fsync(int fd)}
1642 \fdesc{Sincronizza dati e metadati di un file.}
1643 \fdecl{int fdatasync(int fd)}
1644 \fdesc{Sincronizza i dati di un file.}
1647 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1648 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1650 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
1653 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EIO} e \errval{EROFS} nel loro
1654 significato generico.}
1657 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
1658 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni. La
1659 prima, \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file,
1660 che riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che
1661 gli altri dati contenuti nell'\textit{inode} che si leggono con \func{fstat},
1662 come i tempi del file. Se lo scopo dell'operazione, come avviene spesso per i
1663 database, è assicurarsi che i dati raggiungano il disco e siano rileggibili
1664 immediatamente in maniera corretta, è sufficiente l'uso di \func{fdatasync}
1665 che non comporta anche l'esecuzione di operazioni non necessarie all'integrità
1666 dei dati, come l'aggiornamento dei tempi di ultima modifica ed ultimo accesso.
1668 Si tenga presente che l'uso di queste funzioni non comporta la
1669 sincronizzazione della directory che contiene il file e la scrittura della
1670 relativa voce su disco, che se necessaria deve essere effettuata
1671 esplicitamente con \func{fsync} sul file descriptor della
1672 directory.\footnote{in realtà per il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta
1673 con l'opzione \cmd{sync}, il kernel provvede anche alla sincronizzazione
1674 automatica delle voci delle directory.}
1676 L'uso di \func{sync} presenta in certi casi, quando ci sono più filesystem
1677 montati, problemi di prestazioni dovute al fatto che la funzione provoca la
1678 sincronizzazione dei dati su tutti quanti i filesystem, anche quando
1679 interesserebbe che questo avvenga soltanto su quello dei file su cui si sta
1680 lavorando, se i dati in attesa sono molti questo può causare seri problemi di
1683 Per questo motivo è stata introdotta una nuova funzione di sistema,
1684 \funcd{syncfs},\footnote{la funzione è stata introdotta a partire dal kernel
1685 2.6.39 ed è accessibile solo se è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, è
1686 specifica di Linux e non prevista da nessuno standard.} che effettua lo
1687 scarico dei dati soltanto per il filesystem su cui si sta operando, il suo
1692 \fdecl{int syncfs(int fd)}
1693 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file del singolo filesystem col
1697 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1698 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1700 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
1705 La funzione richiede che si specifichi nell'argomento \param{fd} un file
1706 descriptor su cui si sta operando, e lo scarico dei dati sarà limitato al
1707 filesystem su cui il file ad esso corrispondente si trova.
1710 \subsection{Le \textit{at-functions}: \func{openat} e affini}
1711 \label{sec:file_openat}
1713 \itindbeg{at-functions}
1715 Un problema generale che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così
1716 come per le altre funzioni che prendono come argomenti dei \textit{pathname}
1717 relativi, è la possibilità, quando un \textit{pathname} relativo non fa
1718 riferimento ad un file posto direttamente nella directory di lavoro corrente,
1719 che alcuni dei componenti del \textit{pathname} vengano modificati in
1720 parallelo alla chiamata a \func{open}, cosa che lascia aperta la possibilità
1721 di una \textit{race condition} in cui c'è spazio per un \textit{symlink
1722 attack} (si ricordi quanto visto per \func{access} in
1723 sez.~\ref{sec:file_perm_management}).
1725 Inoltre come già accennato, la directory di lavoro corrente è una proprietà
1726 del singolo processo; questo significa che quando si lavora con i
1727 \textit{thread} essa sarà la stessa per tutti, ma esistono molti casi in cui
1728 sarebbe invece utile che ogni singolo \textit{thread} avesse la sua directory
1731 Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
1732 Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
1733 \func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
1734 funzioni, dette anche ``\textit{at-functions}'' in quanto contraddistinte dal
1735 suffisso \texttt{at}, che permettono l'apertura di un file (o le rispettive
1736 altre operazioni) usando un \textit{pathname} relativo ad una directory
1737 specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su proposta dello sviluppatore
1738 principale della \acr{glibc} Urlich Drepper e le corrispondenti
1739 \textit{system call} sono state inserite nel kernel a partire dalla versione
1740 2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione che, sia pure con
1741 prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso del filesystem
1742 \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il riferimento a
1743 \textit{pathname} del tipo di \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.}
1744 Benché queste funzioni non siano presenti negli standard tradizionali esse
1745 sono state adottate da altri sistemi unix-like come Solaris, i vari BSD, fino
1746 ad essere incluse in una recente revisione (la POSIX.1-2008) dello standard
1747 POSIX.1. Con la \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
1748 definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE}.
1750 L'uso di queste funzioni prevede una apertura iniziale della directory che
1751 sarà la base della risoluzione dei \textit{pathname} relativi che verranno
1752 usati in seguito, dopo di che si dovrà passare il relativo file descriptor
1753 alle varie funzioni che useranno quella directory come punto di partenza per
1754 la risoluzione. In questo modo, anche quando si lavora con i \textit{thread},
1755 si può mantenere una directory di lavoro diversa per ciascuno di essi.
1757 Questo metodo, oltre a risolvere i problemi di \textit{race condition},
1758 consente anche di ottenere aumenti di prestazioni significativi quando si
1759 devono eseguire molte operazioni su sezioni dell'albero dei file che prevedono
1760 delle gerarchie di sottodirectory molto profonde. Infatti in questo caso basta
1761 eseguire la risoluzione del \textit{pathname} della directory di partenza una
1762 sola volta (nell'apertura iniziale) e non tutte le volte che si deve accedere
1763 a ciascun file che essa contiene.
1765 La sintassi generale di queste nuove funzioni è che esse prevedono come primo
1766 argomento il file descriptor della directory da usare come base per la
1767 risoluzione dei nomi, mentre gli argomenti successivi restano identici a
1768 quelli della corrispondente funzione ordinaria. Se ad esempio prendiamo in
1769 esame la nuova funzione di sistema \funcd{openat}, avremo il prototipo:
1773 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1774 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
1775 \fdesc{Apre un file a partire da una directory di lavoro.}
1778 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1779 \func{open}, ed in più:
1781 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1782 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1783 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1788 Il comportamento delle nuove funzioni è del tutto analogo a quello delle
1789 corrispettive classiche, con la sola eccezione del fatto che se fra i loro
1790 argomenti si utilizza un \textit{pathname} relativo questo sarà risolto
1791 rispetto alla directory indicata da \param{dirfd}. Qualora invece si usi un
1792 \textit{pathname} assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine
1793 se per \param{dirfd} si usa il valore speciale \constd{AT\_FDCWD}, la
1794 risoluzione sarà effettuata rispetto alla directory di lavoro corrente del
1795 processo. Si tenga presente però che questa, come le altre costanti
1796 \texttt{AT\_*}, è definita in \headfile{fcntl.h}, pertanto se la si vuole
1797 usare occorrerà includere comunque questo file, anche per le funzioni che non
1798 sono definite in esso.
1800 Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
1801 errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
1802 errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
1803 particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
1804 descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa
1805 riferimento ad una directory, tranne il caso in cui si sia specificato un
1806 \textit{pathname} assoluto, nel qual caso, come detto, il valore
1807 di \param{dirfd} sarà completamente ignorato.
1812 \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
1814 \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
1817 \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access} \\
1818 \funcm{fchmodat} &$\bullet$&\func{chmod} \\
1819 \func{fchownat} &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
1820 \funcm{fstatat} &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat} \\
1821 \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
1822 \func{linkat} &$\bullet$\footnotemark&\func{link} \\
1823 \funcm{mkdirat} & -- &\func{mkdir} \\
1824 \funcm{mknodat} & -- &\func{mknod} \\
1825 \func{openat} & -- &\func{open} \\
1826 \funcm{readlinkat}& -- &\func{readlink}\\
1827 \funcm{renameat} & -- &\func{rename} \\
1828 \funcm{symlinkat}& -- &\func{symlink} \\
1829 \func{unlinkat} &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir} \\
1830 \funcm{mkfifoat} & -- &\func{mkfifo} \\
1833 \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
1834 corrispettive funzioni classiche.}
1835 \label{tab:file_atfunc_corr}
1838 \footnotetext{in questo caso l'argomento \param{flags} è disponibile ed
1839 utilizzabile solo a partire dal kernel 2.6.18.}
1841 In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
1842 con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
1843 classica. La gran parte di queste seguono la convenzione appena vista per
1844 \func{openat}, in cui agli argomenti della corrispondente funzione classica
1845 viene anteposto l'argomento \param{dirfd}, ed hanno per il resto un
1846 comportamento identico e non staremo pertanto a trattarle una per una. Per una
1847 parte di queste, indicate dal contenuto della omonima colonna di
1848 tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è prevista
1849 anche l'aggiunta di un ulteriore argomento finale, \param{flags}.
1854 % TODO trattare fstatat e con essa
1855 % TODO trattare anche statx, aggiunta con il kernel 4.11 (vedi
1856 % https://lwn.net/Articles/707602/ e
1857 % https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=a528d35e8bfcc521d7cb70aaf03e1bd296c8493f)
1859 % TODO manca prototipo di linkat, verificare se metterlo o metter menzione
1860 % altre modifiche al riguardo nel 3.11 (AT_EMPTY_PATH?) vedi
1861 % http://lwn.net/Articles/562488/
1863 % TODO: Trattare esempio di inzializzazione di file e successivo collegamento
1864 % con l'uso di O_TMPFILE e linkat, vedi man open
1867 % TODO manca prototipo di utimensat, verificare se metterlo o metter menzione
1868 % TODO manca prototipo di renameat2, introdotta nel 3.15, vedi
1869 % http://lwn.net/Articles/569134/
1870 % TODO manca prototipo di execveat, introdotta nel 3.19, vedi
1871 % https://lwn.net/Articles/626150/ cerca anche fexecve
1874 Per tutte le funzioni che lo prevedono, a parte \func{unlinkat} e
1875 \funcd{faccessat}, l'ulteriore argomento è stato introdotto solo per fornire
1876 un meccanismo con cui modificarne il comportamento nel caso si stia operando
1877 su un collegamento simbolico, così da poter scegliere se far agire la funzione
1878 direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Dato che in certi
1879 casi esso può fornire ulteriori indicazioni per modificare il comportamento
1880 delle funzioni, \param{flags} deve comunque essere passato come maschera
1881 binaria, ed impostato usando i valori delle appropriate costanti
1882 \texttt{AT\_*}, definite in \headfile{fcntl.h}.
1884 Come esempio di questo secondo tipo di funzioni possiamo considerare
1885 \funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia \func{chown}
1886 che \func{lchown}; il suo prototipo è:
1891 \fdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
1893 \fdesc{Modifica il proprietario di un file.}
1896 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1897 \func{chown}, ed in più:
1899 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1900 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1901 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1902 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1907 In questo caso il valore di \param{flags} stabilisce il comportamento della
1908 funzione quando la si applica ad un collegamento simbolico, e l'unico valore
1909 utilizzabile è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, che se impostato indica alla
1910 funzione di non eseguire la dereferenziazione di un eventuale collegamento
1911 simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come \func{lchown} invece che
1914 Come accennato fra tutte quelle marcate in tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}
1915 solo due funzioni possono usare l'argomento \param{flags} per indicare altro
1916 rispetto alla possibilità di seguire o meno un collegamento simbolico, la
1917 prima di queste è \funcd{faccessat}, ed il suo prototipo è:
1921 \fdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
1922 \fdesc{Controlla i permessi di accesso.}
1925 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1926 \func{access}, ed in più:
1928 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1929 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1930 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1931 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1936 La funzione esegue il controllo di accesso ad un file, ma
1937 l'argomento \param{flags} consente di modificarne il comportamento rispetto a
1938 quello ordinario di \func{access}. In questo caso esso può essere specificato
1939 come maschera binaria di due valori: il solito \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW},
1940 con il significato già spiegato, e \const{AT\_EACCES} per indicare alla
1941 funzione di eseguire il controllo dei permessi usando l'\ids{UID} effettivo
1942 invece di quello reale (il comportamento di default, che riprende quello di
1946 La seconda eccezione è \funcd{unlinkat}, in questo caso
1947 l'argomento \param{flags} viene utilizzato perché tramite esso si può indicare
1948 alla funzione di comportarsi sia come analogo di \func{unlink} che di
1949 \func{rmdir}; il suo prototipo è:
1953 \fdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1954 \fdesc{Rimuove una voce da una directory.}
1957 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1958 \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di \param{flags}, ed in
1961 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1962 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1963 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1964 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1969 Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
1970 avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
1971 in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
1972 \const{AT\_REMOVEDIR}, essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal
1973 caso \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora
1974 risulti vuota. Non essendo in questo caso prevista la possibilità di usare
1975 altri valori (la funzione non segue comunque i collegamenti simbolici) anche
1976 se \param{flags} è una maschera binaria, essendo \const{AT\_REMOVEDIR} l'unico
1977 flag disponibile per questa funzione, lo si può assegnare direttamente.
1979 Infine una terza funzione, \funcm{linkat}, utilizza in maniera diversa dalle
1980 altre l'argomento \param{flags}, anche se in questo caso l'utilizzo continua
1981 ad essere attinente al comportamento con i collegamenti simbolici. Si ricordi
1982 che su Linux il comportamento di \func{link} è quello di non seguire mai i
1983 collegamenti simbolici, pertanto l'uso ordinario dell'argomento parrebbe in
1984 questo caso essere inutile. A partire dal kernel 2.6.18 invece però è stato
1985 aggiunta per questa funzione la possibilità di usare il valore
1986 \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}, che richiede di dereferenziare i collegamenti
1989 Dato che questo è il comportamento adottato per un valore nullo
1990 di \param{flags} da tutte le altre funzioni, \func{linkat} è l'unica per cui
1991 può essere usato esplicitamente questo valore e per la quale non ha senso
1992 usare \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}. Per avere un quadro d'insieme si è
1993 riassunto in tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values} l'elenco delle
1994 costanti utilizzabili per i valori di \param{flags}.
1999 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2001 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
2004 \constd{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}& Se impostato la funzione non esegue la
2005 dereferenziazione dei collegamenti
2007 \constd{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}& Se impostato la funzione esegue la
2008 dereferenziazione dei collegamenti simbolici
2009 (usato esplicitamente solo da
2011 \constd{AT\_EACCES} & Usato solo da \func{faccessat}, richiede che
2012 il controllo dei permessi sia fatto usando
2013 l'\ids{UID} effettivo invece di quello
2015 \constd{AT\_REMOVEDIR} & Usato solo da \func{unlinkat}, richiede che
2016 la funzione si comporti come \func{rmdir}
2017 invece che come \func{unlink}.\\
2020 \caption{Le costanti utilizzate per i bit dell'argomento
2021 aggiuntivo \param{flags} delle \textit{at-functions}.}
2022 \label{tab:at-functions_constant_values}
2026 \texttt{ATTENZIONE PARTE DA RIVEDERE}
2029 Un'ultima differenza fra le \textit{at-functions} e le funzioni tradizionali
2030 di cui sono estensione è, come accennato in sez.~\ref{sec:file_temp_file},
2031 quella relativa a \func{utimensat} che non è propriamente una corrispondente
2032 esatta di \func{utimes} e \func{lutimes}, dato che questa funzione ha una
2033 maggiore precisione nella indicazione dei tempi dei file, per i quali come per
2034 \func{futimes}, si devono usare strutture \struct{timespec} che consentono una
2035 precisione fino al nanosecondo; la funzione è stata introdotta con il kernel
2036 2.6.22,\footnote{in precedenza, a partire dal kernel 2.6.16, era stata
2037 introdotta una \textit{system call} \funcm{futimesat} seguendo una bozza
2038 della revisione dello standard poi modificata; questa funzione, sostituita
2039 da \func{utimensat}, è stata dichiarata obsoleta, non è supportata da
2040 nessuno standard e non deve essere più utilizzata: pertanto non ne
2041 parleremo.} ed il suo prototipo è:
2045 \fdecl{int utimensat(int dirfd, const char *pathname, const struct
2046 timespec times[2], int flags)}
2047 \fdesc{Cambia i tempi di un file.}
2050 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2051 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2053 \item[\errcode{EACCES}] si è richiesta l'impostazione del tempo corrente ma
2054 non si ha il permesso di scrittura sul file, o non si è proprietari del
2055 file o non si hanno i privilegi di amministratore; oppure il file è
2056 immutabile (vedi sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
2057 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è \const{AT\_FDCWD} o un file
2059 \item[\errcode{EFAULT}] \param{times} non è un puntatore valido oppure
2060 \param{dirfd} è \const{AT\_FDCWD} ma \param{pathname} è \var{NULL} o non è
2061 un puntatore valido.
2062 \item[\errcode{EINVAL}] si sono usati dei valori non corretti per i tempi di
2063 \param{times}, oppure è si usato un valore non valido per \param{flags},
2064 oppure \param{pathname} è \var{NULL}, \param{dirfd} non è
2065 \const{AT\_FDCWD} e \param{flags} contiene \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}.
2066 \item[\errcode{EPERM}] si è richiesto un cambiamento nei tempi non al tempo
2067 corrente, ma non si è proprietari del file o non si hanno i privilegi di
2068 amministratore; oppure il file è immutabile o \textit{append-only} (vedi
2069 sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
2070 \item[\errcode{ESRCH}] non c'è il permesso di attraversamento per una delle
2071 componenti di \param{pathname}.
2073 ed inoltre per entrambe \errval{EROFS} e per \func{utimensat}
2074 \errval{ELOOP}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOTDIR} nel
2075 loro significato generico.}
2078 La funzione imposta i tempi dei file utilizzando i valori passati nel vettore
2079 di strutture \struct{timespec} esattamente come \func{futimes} (si veda quanto
2080 illustrato in sez.~\ref{sec:file_file_times}).
2082 La funzione supporta invece, rispetto ad \func{utimes} che abbiamo visto in
2083 sez.~\ref{sec:file_file_times}, una sintassi più complessa che consente una
2084 indicazione sicura del file su cui operare specificando la directory su cui si
2085 trova tramite il file descriptor \param{dirfd} ed il suo nome come
2086 \textit{pathname relativo} in \param{pathname}.\footnote{su Linux solo
2087 \func{utimensat} è una \textit{system call} e \func{futimens} è una funzione
2088 di libreria, infatti se \param{pathname} è \var{NULL} \param{dirfd} viene
2089 considerato un file descriptor ordinario e il cambiamento del tempo
2090 applicato al file sottostante, qualunque esso sia, per cui
2091 \code{futimens(fd, times}) è del tutto equivalente a \code{utimensat(fd,
2092 NULL, times, 0)} ma nella \acr{glibc} questo comportamento è disabilitato
2093 seguendo lo standard POSIX, e la funzione ritorna un errore di
2094 \errval{EINVAL} se invocata in questo modo.}
2096 Torneremo su questa sintassi e sulla sua motivazione in
2097 sez.~\ref{sec:file_openat}, quando tratteremo tutte le altre funzioni (le
2098 cosiddette \textit{at-functions}) che la utilizzano; essa prevede comunque
2099 anche la presenza dell'argomento \param{flags} con cui attivare flag di
2100 controllo che modificano il comportamento della funzione, nel caso specifico
2101 l'unico valore consentito è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} che indica alla
2102 funzione di non dereferenziare i collegamenti simbolici, cosa che le permette
2103 di riprodurre le funzionalità di \func{lutimes}.
2106 \texttt{ATTENZIONE PARTE DA RIVEDERE}
2109 \itindend{at-functions}
2111 % TODO: manca prototipo e motivazione di fexecve, da trattare qui in quanto
2112 % inserita nello stesso standard e da usare con openat, vedi
2113 % http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699939699/toc.pdf
2115 % TODO: manca prototipo e motivazione di execveat, vedi
2116 % http://man7.org/linux/man-pages/man2/execveat.2.html
2118 \subsection{Le operazioni di controllo}
2119 \label{sec:file_fcntl_ioctl}
2121 Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}
2122 esistono tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su
2123 un file descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati,
2124 ma la gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
2125 funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.
2127 Per le operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
2128 caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione di sistema
2129 \funcd{fcntl},\footnote{ad esempio si gestiscono con questa funzione varie
2130 modalità di I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e
2131 il \textit{file locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}).} il cui
2137 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
2138 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
2139 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
2140 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct f\_owner\_ex * owner)}
2141 \fdesc{Esegue una operazione di controllo sul file.}
2144 {La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda dell'operazione richiesta
2145 in caso di successo mentre ritorna sempre $-1$ per un errore, nel qual caso
2146 \var{errno} assumerà valori diversi che dipendono dal tipo di operazione,
2147 l'unico valido in generale è:
2149 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
2154 Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
2155 \var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
2156 numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
2157 aggiuntivi, sono determinati dal valore dell'argomento \param{cmd} che in
2158 sostanza corrisponde all'esecuzione di un determinato \textsl{comando}. A
2159 seconda del comando specificato il terzo argomento può essere assente (ma se
2160 specificato verrà ignorato), può assumere un valore intero di tipo
2161 \ctyp{long}, o essere un puntatore ad una struttura \struct{flock}.
2163 In sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di
2164 \func{fcntl} per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i
2165 possibili valori per \var{cmd}, e del relativo significato, dei codici di
2166 errore restituiti e del tipo del terzo argomento (cui faremo riferimento con
2167 il nome indicato nel precedente prototipo), è riportata di seguito:
2168 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.8cm}}
2169 \item[\constd{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
2170 maggiore o uguale ad \param{arg}, e ne fa un duplicato
2171 di \param{fd}, ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$
2172 in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2173 \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito
2174 o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
2175 descrittori consentito.
2177 \itindbeg{close-on-exec}
2179 \item[\constd{F\_DUPFD\_CLOEXEC}] ha lo stesso effetto di \const{F\_DUPFD}, ma
2180 in più attiva il flag di \textit{close-on-exec} sul file descriptor
2181 duplicato, in modo da evitare una successiva chiamata con
2182 \const{F\_SETFD}. La funzionalità è stata introdotta con il kernel 2.6.24 ed
2183 è prevista nello standard POSIX.1-2008 (si deve perciò definire
2184 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} ad un valore adeguato secondo quanto visto in
2185 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}).
2187 \item[\constd{F\_GETFD}] restituisce il valore dei \textit{file descriptor
2188 flags} di \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il
2189 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2190 \errval{EBADF}. Al momento l'unico flag usato è quello di
2191 \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC}, che
2192 serve a richiedere che il file venga chiuso nella esecuzione di una
2193 \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Un valore nullo significa
2194 pertanto che il flag non è impostato.
2196 \item[\constd{F\_SETFD}] imposta il valore dei \textit{file descriptor flags}
2197 al valore specificato con \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2198 successo e $-1$ in caso di errore. Non sono previsti errori diversi da
2199 \errval{EBADF}. Dato che l'unico flag attualmente usato è quello di
2200 \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante \const{FD\_CLOEXEC},
2201 tutti gli altri bit di \param{arg}, anche se impostati, vengono
2202 ignorati.\footnote{questo almeno è quanto avviene fino al kernel 3.2, come
2203 si può evincere dal codice della funzione \texttt{do\_fcntl} nel file
2204 \texttt{fs/fcntl.c} dei sorgenti del kernel.}
2205 \itindend{close-on-exec}
2207 \item[\constd{F\_GETFL}] ritorna il valore dei \textit{file status flags} di
2208 \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento
2209 viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Il
2210 comando permette di rileggere il valore di quei bit
2211 dell'argomento \param{flags} di \func{open} che vengono memorizzati nella
2212 relativa voce della \textit{file table} all'apertura del file, vale a dire
2213 quelli riportati in tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} e
2214 tab.~\ref{tab:open_operation_flag}). Si ricordi che quando si usa la
2215 funzione per determinare le modalità di accesso con cui è stato aperto il
2216 file è necessario estrarre i bit corrispondenti nel \textit{file status
2217 flag} con la maschera \const{O\_ACCMODE} come già accennato in
2218 sez.~\ref{sec:file_open_close}.
2220 \item[\constd{F\_SETFL}] imposta il valore dei \textit{file status flags} al
2221 valore specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2222 successo o $-1$ in caso di errore. In generale possono essere impostati solo
2223 i flag riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, su Linux si possono
2224 modificare soltanto \const{O\_APPEND}, \const{O\_ASYNC}, \const{O\_DIRECT},
2225 \const{O\_NOATIME} e \const{O\_NONBLOCK}. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2226 \errcode{EPERM} se si cerca di rimuovere \const{O\_APPEND} da un file
2227 marcato come \textit{append-only} o se di cerca di impostare
2228 \const{O\_NOATIME} su un file di cui non si è proprietari (e non si hanno i
2229 permessi di amministratore) ed \errcode{EINVAL} se si cerca di impostare
2230 \const{O\_DIRECT} su un file che non supporta questo tipo di operazioni.
2232 \item[\constd{F\_GETLK}] richiede un controllo sul file lock specificato da
2233 \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato,
2234 ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come
2235 per i due successivi comandi oltre a \errval{EBADF} se \param{lock} non è un
2236 puntatore valido restituisce l'errore generico \errcode{EFAULT}. Questa
2237 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2239 \item[\constd{F\_SETLK}] richiede o rilascia un file lock a seconda di quanto
2240 specificato nella struttura puntata da \param{lock}, ritorna un valore nullo
2241 in caso di successo e $-1$ se il file lock è tenuto da qualcun altro, nel
2242 qual caso si ha un errore di \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}. Questa
2243 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2245 \item[\constd{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
2246 la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato, se
2247 l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
2248 imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}. Questa funzionalità è trattata in
2249 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2251 \item[\constd{F\_GETOWN}] restituisce in caso di successo l'identificatore del
2252 processo o del \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group})
2253 che è preposto alla ricezione del segnale \signal{SIGIO} (o l'eventuale
2254 segnale alternativo impostato con \const{F\_SETSIG}) per gli eventi
2255 asincroni associati al file descriptor \param{fd} e del segnale
2256 \signal{SIGURG} per la notifica dei dati urgenti di un socket (vedi
2257 sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}). Restituisce $-1$ in caso di errore ed il
2258 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
2261 Per distinguerlo dal caso in cui il segnale viene inviato a un singolo
2262 processo, nel caso di un \textit{process group} viene restituito un valore
2263 negativo il cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del
2264 \textit{process group}. Con Linux questo comporta un problema perché se il
2265 valore restituito dalla \textit{system call} è compreso nell'intervallo fra
2266 $-1$ e $-4095$ in alcune architetture questo viene trattato dalla
2267 \acr{glibc} come un errore,\footnote{il problema deriva dalle limitazioni
2268 presenti in architetture come quella dei normali PC (i386) per via delle
2269 modalità in cui viene effettuata l'invocazione delle \textit{system call}
2270 che non consentono di restituire un adeguato codice di ritorno.} per cui
2271 in tal caso \func{fcntl} ritornerà comunque $-1$ mentre il valore restituito
2272 dalla \textit{system call} verrà assegnato ad \var{errno}, cambiato di
2275 Per questo motivo con il kernel 2.6.32 è stato introdotto il comando
2276 alternativo \const{F\_GETOWN\_EX}, che vedremo a breve, che consente di
2277 evitare il problema. A partire dalla versione 2.11 la \acr{glibc}, se
2278 disponibile, usa questa versione alternativa per mascherare il problema
2279 precedente e restituire un valore corretto in tutti i casi.\footnote{in cui
2280 cioè viene restituito un valore negativo corretto qualunque sia
2281 l'identificatore del \textit{process group}, che non potendo avere valore
2282 unitario (non esiste infatti un \textit{process group} per \cmd{init}) non
2283 può generare ambiguità con il codice di errore.} Questo però comporta che
2284 il comportamento del comando può risultare diverso a seconda delle versioni
2285 della \acr{glibc} e del kernel.
2287 \item[\constd{F\_SETOWN}] imposta, con il valore dell'argomento \param{arg},
2288 l'identificatore del processo o del \textit{process group} che riceverà i
2289 segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2290 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2291 caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2292 \errcode{ESRCH} se \param{arg} indica un processo o un \textit{process
2295 L'impostazione è soggetta alle stesse restrizioni presenti sulla funzione
2296 \func{kill} (vedi sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}), per cui un utente non
2297 privilegiato può inviare i segnali solo ad un processo che gli appartiene,
2298 in genere comunque si usa il processo corrente. Come per \const{F\_GETOWN},
2299 per indicare un \textit{process group} si deve usare per \param{arg} un
2300 valore negativo, il cui valore assoluto corrisponda all'identificatore del
2301 \textit{process group}.
2303 A partire dal kernel 2.6.12 se si sta operando con i \textit{thread} della
2304 implementazione nativa di Linux (quella della NTPL, vedi
2305 sez.~\ref{sec:linux_ntpl}) e se si è impostato un segnale specifico con
2306 \const{F\_SETSIG}, un valore positivo di \param{arg} viene interpretato come
2307 indicante un \textit{Thread ID} e non un \textit{Process ID}. Questo
2308 consente di inviare il segnale impostato con \const{F\_SETSIG} ad uno
2309 specifico \textit{thread}. In genere questo non comporta differenze
2310 significative per il processi ordinari, in cui non esistono altri
2311 \textit{thread}, dato che su Linux il \textit{thread} principale, che in tal
2312 caso è anche l'unico, mantiene un valore del \textit{Thread ID} uguale al
2313 \ids{PID} del processo. Il problema è però che questo comportamento non si
2314 applica a \signal{SIGURG}, per il quale \param{arg} viene sempre
2315 interpretato come l'identificatore di un processo o di un \textit{process
2318 \item[\constd{F\_GETOWN\_EX}] legge nella struttura puntata
2319 dall'argomento \param{owner} l'identificatore del processo, \textit{thread}
2320 o \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) che è
2321 preposto alla ricezione dei segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli
2322 eventi associati al file descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in
2323 caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} e da
2324 \errval{EFAULT} se \param{owner} non è un puntatore valido.
2326 Il comando, che è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.32, effettua lo
2327 stesso compito di \const{F\_GETOWN} di cui costituisce una evoluzione che
2328 consente di superare i limiti e le ambiguità relative ai valori restituiti
2329 come identificativo. A partire dalla versione 2.11 della \acr{glibc} esso
2330 viene usato dalla libreria per realizzare una versione di \func{fcntl} che
2331 non presenti i problemi illustrati in precedenza per la versione precedente
2332 di \const{F\_GETOWN}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo
2333 se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2335 \item[\constd{F\_SETOWN\_EX}] imposta con il valore della struttura
2336 \struct{f\_owner\_ex} puntata \param{owner}, l'identificatore del processo o
2337 del \textit{process group} che riceverà i segnali \signal{SIGIO} e
2338 \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2339 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2340 caso di errore, con gli stessi errori di \const{F\_SETOWN} più
2341 \errcode{EINVAL} se il campo \var{type} di \struct{f\_owner\_ex} non indica
2342 un tipo di identificatore valido.
2344 \begin{figure}[!htb]
2345 \footnotesize \centering
2346 \begin{varwidth}[c]{0.5\textwidth}
2347 \includestruct{listati/f_owner_ex.h}
2350 \caption{La struttura \structd{f\_owner\_ex}.}
2351 \label{fig:f_owner_ex}
2354 Come \const{F\_GETOWN\_EX} il comando richiede come terzo argomento il
2355 puntatore ad una struttura \struct{f\_owner\_ex} la cui definizione è
2356 riportata in fig.~\ref{fig:f_owner_ex}, in cui il primo campo indica il tipo
2357 di identificatore il cui valore è specificato nel secondo campo, che assume
2358 lo stesso significato di \param{arg} per \const{F\_SETOWN}. Per il campo
2359 \var{type} i soli valori validi sono \constd{F\_OWNER\_TID},
2360 \constd{F\_OWNER\_PID} e \constd{F\_OWNER\_PGRP}, che indicano
2361 rispettivamente che si intende specificare con \var{pid} un \textit{Tread
2362 ID}, un \textit{Process ID} o un \textit{Process Group ID}. A differenza
2363 di \const{F\_SETOWN} se si specifica un \textit{Tread ID} questo riceverà
2364 sia \signal{SIGIO} (o il segnale impostato con \const{F\_SETSIG}) che
2365 \signal{SIGURG}. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
2366 partire dal kernel 2.6.32, ed è utilizzabile solo se si è definita la macro
2367 \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2369 \item[\constd{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale inviato dai vari
2370 meccanismi di I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli
2371 trattati in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) in caso di successo o
2372 $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti
2373 errori diversi da \errval{EBADF}. Un valore nullo indica che si sta usando
2374 il segnale predefinito, che è \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero
2375 indica il segnale che è stato impostato con \const{F\_SETSIG}, che può
2376 essere anche lo stesso \signal{SIGIO}. Il comando è specifico di Linux ed
2377 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2379 \item[\constd{F\_SETSIG}] imposta il segnale inviato dai vari meccanismi di
2380 I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli trattati in
2381 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) al valore indicato
2382 da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
2383 di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2384 \errcode{EINVAL} se \param{arg} indica un numero di segnale non valido. Un
2385 valore nullo di \param{arg} indica di usare il segnale predefinito, cioè
2386 \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero, compreso lo stesso
2387 \signal{SIGIO}, specifica il segnale voluto. Il comando è specifico di
2388 Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2390 L'impostazione di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
2391 installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
2392 \const{SA\_SIGINFO}, (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
2393 disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
2394 generato il segnale attraverso i valori restituiti in
2395 \struct{siginfo\_t}. Se inoltre si imposta un segnale \textit{real-time} si
2396 potranno sfruttare le caratteristiche di avanzate di questi ultimi (vedi
2397 sez.~\ref{sec:sig_real_time}), ed in particolare la capacità di essere
2398 accumulati in una coda prima della notifica.
2400 \item[\constd{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \textit{file lease} che il
2401 processo detiene nei confronti del file descriptor \var{fd} o $-1$ in caso
2402 di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori
2403 diversi da \errval{EBADF}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile
2404 solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è
2405 trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2407 \item[\constd{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove a seconda del valore
2408 di \param{arg} un \textit{file lease} sul file descriptor \var{fd} a seconda
2409 del valore indicato da \param{arg}. Ritorna un valore nullo in caso di
2410 successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
2411 \errcode{EINVAL} se si è specificato un valore non valido per \param{arg}
2412 (deve essere usato uno dei valori di tab.~\ref{tab:file_lease_fctnl}),
2413 \errcode{ENOMEM} se non c'è memoria sufficiente per creare il \textit{file
2414 lease}, \errcode{EACCES} se non si è il proprietario del file e non si
2415 hanno i privilegi di amministratore.\footnote{per la precisione occorre la
2416 capacità \const{CAP\_LEASE}.}
2418 Il supporto il supporto per i \textit{file lease}, che consente ad un
2419 processo che detiene un \textit{lease} su un file di riceve una notifica
2420 qualora un altro processo cerchi di eseguire una \func{open} o una
2421 \func{truncate} su di esso è stato introdotto a partire dai kernel della
2422 serie 2.4 Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2423 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è trattata in
2424 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2426 \item[\constd{F\_NOTIFY}] attiva il meccanismo di notifica asincrona per cui
2427 viene riportato al processo chiamante, tramite il segnale \signal{SIGIO} (o
2428 altro segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
2429 direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
2430 in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2431 caso di errore. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2432 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità, disponibile
2433 dai kernel della serie 2.4.x, è trattata in dettaglio in
2434 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2436 \item[\constd{F\_GETPIPE\_SZ}] restituisce in caso di successo la dimensione
2437 del buffer associato alla \textit{pipe} \param{fd} (vedi
2438 sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
2439 ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}, che viene
2440 restituito anche se il file descriptor non è una \textit{pipe}. Il comando è
2441 specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è
2442 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2444 \item[\constd{F\_SETPIPE\_SZ}] imposta la dimensione del buffer associato alla
2445 \textit{pipe} \param{fd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_unix}) ad un valore uguale
2446 o superiore a quello indicato dall'argomento \param{arg}. Ritorna un valore
2447 nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF}
2448 gli errori possibili sono \errcode{EBUSY} se si cerca di ridurre la
2449 dimensione del buffer al di sotto della quantità di dati effettivamente
2450 presenti su di esso ed \errcode{EPERM} se un processo non privilegiato cerca
2451 di impostare un valore troppo alto. La dimensione minima del buffer è pari
2452 ad una pagina di memoria, a cui verrà comunque arrotondata ogni dimensione
2453 inferiore, il valore specificato viene in genere arrotondato per eccesso al
2454 valore ritenuto più opportuno dal sistema, pertanto una volta eseguita la
2455 modifica è opportuno rileggere la nuova dimensione con
2456 \const{F\_GETPIPE\_SZ}. I processi non privilegiati\footnote{per la
2457 precisione occorre la capacità \const{CAP\_SYS\_RESOURCE}.} non possono
2458 impostare un valore superiore a quello indicato da
2459 \sysctlfiled{fs/pipe-size-max}. Il comando è specifico di Linux, è
2460 disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è utilizzabile solo se si è
2461 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2465 % TODO: trattare RWH_WRITE_LIFE_EXTREME e RWH_WRITE_LIFE_SHORT aggiunte con
2466 % il kernel 4.13 (vedi https://lwn.net/Articles/727385/)
2468 La maggior parte delle funzionalità controllate dai comandi di \func{fcntl}
2469 sono avanzate e richiedono degli approfondimenti ulteriori, saranno pertanto
2470 riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative. In
2471 particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari meccanismi di
2472 notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
2473 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation} mentre quelle relative al
2474 \textit{file locking} saranno esaminate in sez.~\ref{sec:file_locking}). L'uso
2475 di questa funzione con i socket verrà trattato in
2476 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2478 La gran parte dei comandi di \func{fcntl} (come \const{F\_DUPFD},
2479 \const{F\_GETFD}, \const{F\_SETFD}, \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFL},
2480 \const{F\_GETLK}, \const{F\_SETLK} e \const{F\_SETLKW}) sono previsti da SVr4
2481 e 4.3BSD e standardizzati in POSIX.1-2001 che inoltre prevede gli ulteriori
2482 \const{F\_GETOWN} e \const{F\_SETOWN}. Pertanto nell'elenco si sono indicate
2483 esplicitamente soltanto le ulteriori richieste in termini delle macro di
2484 funzionalità di sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} soltanto per le
2485 funzionalità inserite in standard successivi o specifiche di Linux.
2488 % \subsection{La funzione \func{ioctl}}
2489 % \label{sec:file_ioctl}
2491 Benché l'interfaccia di gestione dell'I/O sui file di cui abbiamo parlato
2492 finora si sia dimostrata valida anche per l'interazione diretta con le
2493 periferiche attraverso i loro file di dispositivo, consentendo di usare le
2494 stesse funzioni utilizzate per i normali file di dati, esistono però
2495 caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e delle funzionalità che
2496 ciascun dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
2497 interfaccia astratta come ad esempio l'impostazione della velocità di una
2498 porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer.
2500 Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
2501 di una apposita funzione di sistema, \funcd{ioctl}, come meccanismo generico
2502 per compiere operazioni specializzate; il suo prototipo è:
2506 \fdecl{int ioctl(int fd, int request, ...)}
2507 \fdesc{Esegue una operazione speciale.}
2510 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo nella maggior parte dei casi, ma
2511 alcune operazioni possono restituire un valore positivo, mentre ritorna
2512 sempre $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
2515 \item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
2517 \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
2518 dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
2519 riferimento \param{fd}.
2521 ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT} nel loro significato generico.}
2525 La funzione richiede che si passi come primo argomento un file
2526 descriptor \param{fd} regolarmente aperto, mentre l'operazione da compiere
2527 deve essere indicata dal valore dell'argomento \param{request}. Il terzo
2528 argomento dipende dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato
2529 come \code{char * argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
2530 generica (all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora non era
2531 stato introdotto il tipo \ctyp{void}) ma per certe operazioni può essere
2532 omesso, e per altre è un semplice intero.
2534 Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
2535 errore, ma per alcune operazioni il valore di ritorno, che nel caso viene
2536 impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come indicazione del
2537 risultato della stessa. È più comune comunque restituire i risultati
2538 all'indirizzo puntato dal terzo argomento.
2540 Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
2541 sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
2542 elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
2544 \item il cambiamento dei font di un terminale.
2545 \item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
2546 \item i comandi di avanti veloce e di riavvolgimento di un nastro.
2547 \item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
2548 \item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
2549 \item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
2551 \item l'impostazione degli attributi dei file su un filesystem
2552 ext2.\footnote{i comandi \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con
2553 delle \func{ioctl} dedicate, usabili solo su questo filesystem e derivati
2554 successivi (come ext3).}
2557 In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
2558 effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
2559 file \headfiled{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui
2560 fanno riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
2561 opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
2562 un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
2563 definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
2564 sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
2565 causi al più un errore. Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
2566 una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
2567 operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
2568 funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
2569 assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
2570 potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
2571 imprevedibili o indesiderati.
2573 Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
2574 dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
2575 sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in seguito quelle
2576 relative ad alcuni casi specifici, ad esempio la gestione dei terminali è
2577 effettuata attraverso \func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix,
2578 mentre per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
2579 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2581 Riportiamo qui solo l'elenco delle operazioni che sono predefinite per
2582 qualunque file, caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}. Queste operazioni
2583 sono definite nel kernel a livello generale, e vengono sempre interpretate per
2584 prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri}, eventuali operazioni
2585 specifiche che usino lo stesso valore verrebbero ignorate:
2586 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
2587 \item[\constd{FIOCLEX}] imposta il flag di \textit{close-on-exec} sul file, in
2588 questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non richiede
2589 un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2590 \item[\constd{FIONCLEX}] cancella il flag di \textit{close-on-exec} sul file,
2591 in questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non
2592 richiede un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
2593 \item[\constd{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
2594 file (vedi sez.~\ref{sec:signal_driven_io}); il terzo argomento
2595 deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
2596 che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
2598 \item[\constd{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
2599 bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
2600 tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
2601 disabilita, un valore non nullo abilita).
2602 \item[\constd{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
2603 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2604 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
2605 valore specifica il PID del processo.
2606 \item[\constd{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
2607 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2608 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
2609 scritto il PID del processo.
2610 \item[\constd{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
2611 file descriptor; questa operazione è disponibile solo su alcuni file
2612 descriptor, in particolare sui socket (vedi sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o
2613 sui file descriptor di \textit{epoll} (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}), il
2614 terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo
2615 \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2616 \item[\constd{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
2617 directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
2618 \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
2619 (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2622 % TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260795/,
2623 % http://lwn.net/Articles/429345/
2625 Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
2626 essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
2627 generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
2628 molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
2629 al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
2630 necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
2631 modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
2632 \func{ioctl} per i secondi, all'epoca tra l'altro i dispositivi che usavano
2633 \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega l'uso
2634 comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore. Oggi non è più così ma le
2635 due funzioni sono rimaste.
2637 % TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
2638 % (bassa/bassissima priorità)
2639 % EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
2640 % EXT4_IOC_SHUTDOWN (dal 4.10), XFS_IOC_GOINGDOWN e futura FS_IOC_SHUTDOWN
2641 % ioctl di btrfs, vedi http://lwn.net/Articles/580732/
2645 \section{L'interfaccia standard ANSI C}
2646 \label{sec:files_std_interface}
2649 Come visto in sez.~\ref{sec:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
2650 sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
2651 direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
2653 Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
2654 ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria.
2655 Queste funzioni di libreria, insieme alle altre funzioni definite dallo
2656 standard (che sono state implementate la prima volta da Ritchie nel 1976 e da
2657 allora sono rimaste sostanzialmente immutate), vengono a costituire il nucleo
2658 della \acr{glibc} per la gestione dei file.
2660 Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli
2661 \textit{stream}, analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_unix_interface} per i
2662 file descriptor. In particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e
2663 cambiare la posizione corrente in uno \textit{stream}.
2666 \subsection{I \textit{file stream}}
2667 \label{sec:file_stream}
2669 \itindbeg{file~stream}
2671 Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
2672 basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
2673 nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
2675 In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
2676 dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
2677 \func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
2678 evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
2679 del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
2680 dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
2681 dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
2683 Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
2684 dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori. La caratteristica
2685 principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
2686 alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
2687 operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
2688 all'ottenimento della massima efficienza.
2690 Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
2691 \textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare dei
2692 dettagli con cui viene gestita la comunicazione con l'hardware sottostante
2693 (come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file può
2694 essere sempre considerato come composto da un flusso continuo di dati, da cui
2695 deriva appunto il nome \textit{stream}.
2697 A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
2698 scrittura, sia per quel che riguarda la bufferizzazione che le formattazioni,
2699 per tutto il resto i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai
2700 file descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere
2701 quanto visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} a proposito dell'accesso
2702 concorrente ed in sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di
2705 Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
2706 è stata chiamata \typed{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
2707 libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
2708 sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
2709 indicatori di stato e di fine del file.
2711 Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
2712 queste strutture (che sono dei \textsl{tipi opachi}) ma usare sempre puntatori
2713 del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa, tanto che in certi
2714 casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo di \textit{stream}.
2715 Tutte le funzioni della libreria che operano sui file accettano come argomenti
2716 solo variabili di questo tipo, che diventa accessibile includendo l'header
2717 file \headfile{stdio.h}.
2719 \itindend{file~stream}
2721 Ai tre file descriptor standard (vedi tab.~\ref{tab:file_std_files}) aperti
2722 per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
2723 rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
2724 \textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
2725 nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
2727 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
2728 \item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè il \textit{file
2729 stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati in
2730 ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
2731 prende i caratteri dalla tastiera.
2732 \item[\var{FILE *stdout}] Lo \textit{standard output} cioè il \textit{file
2733 stream} su cui il processo invia ordinariamente i dati in
2734 uscita. Normalmente è associato dalla shell all'output del terminale e
2735 scrive sullo schermo.
2736 \item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} cioè il \textit{file
2737 stream} su cui il processo è supposto inviare i messaggi di
2738 errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output del
2739 terminale e scrive sullo schermo.
2742 Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
2743 tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
2744 tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
2745 programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
2746 in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
2747 hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
2748 usare la funzione \func{freopen}.
2751 \subsection{Le modalità di bufferizzazione}
2752 \label{sec:file_buffering}
2754 La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
2755 degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
2756 \textit{system call} (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
2757 input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
2758 ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
2759 particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
2762 I dati che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
2763 accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco, con l'operazione che viene
2764 usualmente chiamata \textsl{scaricamento} del buffer (dal termine inglese
2765 \textit{flush}) tutte le volte che questo viene riempito. Questa operazione
2766 avviene perciò in maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento
2767 analogo avviene anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati,
2768 anche se ne sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha
2769 rilevanza inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di
2770 scrittura invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad
2771 esempio da parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti
2772 effettivamente scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
2774 Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
2775 dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
2776 delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
2777 scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
2778 dispositivo, e la cosa è particolarmente evidente con le operazioni di
2779 input/output sul terminale.
2781 Per rispondere ad esigenze diverse lo standard definisce tre distinte modalità
2782 in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali occorre essere ben
2783 consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da dispositivi interattivi:
2785 \item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
2786 caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
2787 (effettuando immediatamente una \func{write});
2788 \item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono normalmente
2789 trasmessi al file in blocco ogni volta che viene incontrato un carattere di
2790 \textit{newline} (il carattere ASCII \verb|\n|) cioè un a capo (in sostanza
2791 quando si preme invio);
2792 \item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
2793 trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
2796 Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo \textit{standard output} e lo
2797 \textit{standard input} siano aperti in modalità \textit{fully buffered}
2798 quando non fanno riferimento ad un dispositivo interattivo, e che lo standard
2799 error non sia mai aperto in modalità \textit{fully buffered}.
2801 Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
2802 ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
2803 \textit{unbuffered}, in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
2804 rapidamente possibile, e che \textit{standard input} \textit{standard output}
2805 siano aperti in modalità \textit{line buffered} quando sono associati ad un
2806 terminale (od altro dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully
2807 buffered} altrimenti.
2809 Il comportamento specificato per \textit{standard input} e \textit{standard
2810 output} vale anche per tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo;
2811 la selezione comunque avviene automaticamente, e la libreria apre lo
2812 \textit{stream} nella modalità più opportuna a seconda del file o del
2815 La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
2816 chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
2817 accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
2818 alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (il \textit{newline});
2819 questo non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer
2820 usato dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico
2821 dei dati anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
2823 Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
2824 con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
2825 \textit{stream} che comporta l'accesso alle \textit{system call} del kernel,
2826 ad esempio se lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità
2827 \textit{unbuffered}, viene anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli
2828 \textit{stream} in scrittura. In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo
2829 come la libreria definisca delle opportune funzioni per controllare le
2830 modalità di bufferizzazione e lo scarico dei dati.
2834 \subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
2835 \label{sec:file_fopen}
2837 Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
2838 \funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
2839 \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
2840 dello standard POSIX.1.} ed i rispettivi prototipi sono:
2844 \fdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
2845 \fdesc{Apre uno \textit{stream} da un \texttt{pathname}.}
2846 \fdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
2847 \fdesc{Associa uno \textit{stream} a un file descriptor.}
2848 \fdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
2849 \fdesc{Chiude uno \textit{stream} e lo riapre su un file diverso.}
2852 {Le funzioni ritornano un puntatore ad un oggetto \type{FILE} in caso di
2853 successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il
2854 valore ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione,
2855 gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte e tre
2856 le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di \func{fcntl} per
2857 \func{fdopen} e quelli di \func{fopen}, \func{fclose} e \func{fflush} per
2861 Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
2862 \func{fopen}, essa apre il file specificato dal \textit{pathname} \param{path}
2863 nella modalità specificata da \param{mode}, che è una stringa che deve
2864 iniziare con almeno uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode},
2865 anche se sono possibili varie estensioni che vedremo in seguito.
2867 L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file standard
2868 (vedi sez.~\ref{sec:file_stream}): il file \param{path} viene aperto nella
2869 modalità indicata da \param{mode} ed associato allo \textit{stream} indicato
2870 dall'argomento \param{stream}, e se questo era uno \textit{stream} già aperto
2871 esso viene preventivamente chiuso e tutti i dati pendenti vengono scaricati.
2873 Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
2874 descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
2875 \func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
2876 usare gli \textit{stream} con file come le \textit{fifo} o i socket, che non possono
2877 essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
2882 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2884 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
2887 \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
2888 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2890 \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
2891 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2894 \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2895 creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
2896 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2898 \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2899 creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
2900 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2903 \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2904 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in sola
2906 \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2907 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in lettura e
2910 \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
2911 \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già. \\
2914 \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
2915 che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
2916 \label{tab:file_fopen_mode}
2919 In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
2920 diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
2921 riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
2922 il carattere \texttt{b} (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
2923 le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
2924 distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
2925 distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
2926 compatibilità, ma non ha alcun effetto.
2928 La \acr{glibc} supporta alcune estensioni, queste devono essere sempre
2929 indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di
2930 tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per
2931 evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso dell'opzione
2932 \const{O\_EXCL} in \func{open}): se il file specificato già esiste e si
2933 aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen} fallisce.
2935 Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si
2936 aggiunge a \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| il
2937 valore \verb|STRING| è considerato il nome di una codifica dei caratteri
2938 e \func{fopen} marca il file per l'uso dei caratteri estesi e abilita le
2939 opportune funzioni di conversione in lettura e scrittura.
2941 Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
2942 essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
2943 Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
2944 \textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
2945 variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
2946 cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso automaticamente alla
2947 chiusura dello \textit{stream}.
2949 I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
2950 sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
2952 \code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
2953 \val{0666}) modificato secondo il valore della \textit{umask} per il processo
2954 (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}). Una volta aperto lo
2955 \textit{stream}, si può cambiare la modalità di bufferizzazione (si veda
2956 sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non si è effettuato alcuna
2957 operazione di I/O sul file.
2959 In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
2960 di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
2961 richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
2962 di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
2963 incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
2964 il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata.
2966 Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
2967 una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
2968 \func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
2969 voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
2970 usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
2971 un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
2972 sufficiente a garantire la sincronizzazione.
2974 Una volta completate le operazioni su di esso uno \textit{stream} può essere
2975 chiuso con la funzione \funcd{fclose}, il cui prototipo è:
2979 \fdecl{int fclose(FILE *stream)}
2980 \fdesc{Chiude uno \textit{stream}.}
2983 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
2984 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se il file
2985 descriptor indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori
2986 specificati dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close},
2987 \func{write} o \func{fflush}).
2991 La funzione chiude lo \textit{stream} \param{stream} ed effettua lo scarico di
2992 tutti i dati presenti nei buffer di uscita e scarta tutti i dati in ingresso;
2993 se era stato allocato un buffer per lo \textit{stream} questo verrà
2994 rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo per i dati presenti nei
2995 buffer in \textit{user space} usati dalla \acr{glibc}; se si vuole essere
2996 sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare una
2997 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
2999 Linux supporta anche un'altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
3000 GNU implementata dalla \acr{glibc}, accessibile avendo definito
3001 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
3005 \fdecl{int fcloseall(void)}
3006 \fdesc{Chiude tutti gli \textit{stream}.}
3009 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3010 qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{fclose}.}
3013 La funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita e scarta quelli
3014 in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è provvista solo per i
3015 casi di emergenza, quando si è verificato un errore ed il programma deve
3016 essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra operazione dopo aver
3017 chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto visto in
3018 sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
3021 \subsection{Gestione dell'I/O e posizionamento su uno \textit{stream}}
3024 Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
3025 la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
3026 scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità di
3027 input/output non formattato:
3029 \item\textsl{binario} in cui si leggono e scrivono blocchi di dati di
3030 dimensione arbitraria, (analogo della modalità ordinaria dell'I/O sui file
3031 descriptor), trattato in sez.~\ref{sec:file_binary_io}.
3032 \item\textsl{a caratteri} in cui si legge e scrive un carattere alla volta,
3033 con la bufferizzazione che viene gestita automaticamente dalla libreria,
3034 trattato in sez.~\ref{sec:file_char_io}.
3035 \item\textsl{di linea} in cui si legge e scrive una linea alla volta,
3036 (terminata dal carattere di newline \verb|'\n'|), trattato in
3037 sez.~\ref{sec:file_line_io}.
3039 a cui si aggiunge la modalità di input/output formattato, trattato in
3040 sez.~\ref{sec:file_formatted_io}.
3042 Ognuna di queste modalità utilizza per l'I/O delle funzioni specifiche che
3043 vedremo nelle sezioni citate, affronteremo qui tutte gli argomenti e le
3044 funzioni che si applicano in generale a tutte le modalità di I/O.
3046 A differenza di quanto avviene con l'interfaccia dei file descriptor, con gli
3047 \textit{stream} il raggiungimento della fine del file viene considerato un
3048 errore, e viene notificato come tale dai valori di uscita delle varie
3049 funzioni. Nella maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del
3050 valore intero (di tipo \ctyp{int}) \val{EOF} definito anch'esso nell'header
3051 \headfile{stdlib.h}. La costante deve essere negativa perché in molte funzioni
3052 un valore positivo indica la quantità di dati scritti, la \acr{glibc} usa il
3053 valore $-1$, ma altre implementazioni possono avere valori diversi.
3055 Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
3056 libreria che si appoggiano a delle \textit{system call}, esse non impostano
3057 direttamente la variabile \var{errno}, che mantiene sempre il valore impostato
3058 dalla \textit{system call} invocata internamente che ha riportato l'errore.
3060 Siccome la condizione di \textit{end-of-file} è anch'essa segnalata come
3061 errore, nasce il problema di come distinguerla da un errore effettivo; basarsi
3062 solo sul valore di ritorno della funzione e controllare il valore di
3063 \var{errno} infatti non basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato
3064 impostato in una altra occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i
3065 dettagli del funzionamento di \var{errno}).
3067 Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
3068 per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
3069 il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
3070 file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
3071 errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
3072 riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
3076 \fdecl{int feof(FILE *stream)}
3077 \fdesc{Controlla il flag di \textit{end-of-file} di uno \textit{stream}.}
3078 \fdecl{int ferror(FILE *stream)}
3079 \fdesc{Controlla il flag di errore di uno \textit{stream}.}
3082 {Le funzioni ritornano un valore diverso da zero se i relativi flag sono
3083 impostati, e non prevedono condizioni di errore.}
3086 Si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala soltanto che
3087 c'è stato un errore o che si è raggiunta la fine del file in una qualunque
3088 operazione sullo \textit{stream}, il controllo su quanto avvenuto deve quindi
3089 essere effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
3091 Entrambi i flag (di errore e di \textit{end-of-file}) possono essere
3092 cancellati usando la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
3096 \fdecl{void clearerr(FILE *stream)}
3097 \fdesc{Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di uno
3101 {La funzione non ritorna nulla e prevede condizioni di errore.}
3104 In genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e corretta
3105 la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da poter
3106 rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa funzione
3107 esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} (con lo stesso argomento e
3108 stessi valori di ritorno) che non esegue il blocco dello \textit{stream}
3109 (tratteremo il significato di blocco di uno \textit{stream} in
3110 sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
3112 Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
3113 all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
3114 punto prestabilito, sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
3115 dal file sottostante lo \textit{stream}, nel caso cioè in cui si ha a che fare
3116 con quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}. Dato che in un
3117 sistema Unix esistono vari tipi di file, come le \textit{fifo} ed i file di
3118 dispositivo (ad esempio i terminali), non è scontato che questo sia vero in
3119 generale, pur essendolo sempre nel caso di file di dati.
3121 Con Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file, come
3122 abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_lseek}, è espressa da un intero
3123 positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}. Il problema è che alcune delle
3124 funzioni usate per il riposizionamento sugli \textit{stream} originano dalle
3125 prime versioni di Unix, in cui questo tipo non era ancora stato definito, e
3126 che in altri sistemi non è detto che la posizione su un file venga sempre
3127 rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio: ad esempio nel VMS dove
3128 esistono i file a record (in cui cioè l'I/O avviene per blocchi, i record, di
3129 dimensione fissa), essa può essere rappresentata come un numero di record, più
3130 l'offset rispetto al record corrente.
3132 Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
3133 sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
3134 funzioni tradizionali usate per eseguire una modifica della posizione corrente
3135 sul file con uno \textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind}, i
3136 rispettivi prototipi sono:
3140 \fdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)}
3141 \fdesc{Sposta la posizione nello \textit{stream}.}
3142 \fdecl{void rewind(FILE *stream)}
3143 \fdesc{Riporta la posizione nello \textit{stream} all'inizio del file.}
3146 {La funzione \func{fseek} ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un
3147 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek},
3148 \func{rewind} non ritorna nulla e non ha condizioni di errore.}
3151 L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
3152 descriptor (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek}). Anche gli argomenti, a parte il
3153 tipo, hanno esattamente lo stesso significato. In particolare \param{whence}
3154 deve assumere gli stessi valori già visti nella prima parte di
3155 tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}. La funzione restituisce 0 in caso di
3156 successo e -1 in caso di errore.
3158 La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la posizione corrente sul file
3159 all'inizio dello \textit{stream}, ma non è esattamente equivalente ad aver
3160 eseguito una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)}, in quanto con l'uso della
3161 funzione vengono cancellati anche i flag di errore e di fine del file.
3163 Per ottenere la posizione corrente sul file di uno \textit{stream} lo standard
3164 ANSI C prescrive l'uso della funzione \funcd{ftell}, il cui prototipo è:
3168 \fdecl{long ftell(FILE *stream)}
3169 \fdesc{Legge la posizione attuale nello \textit{stream}.}
3172 {La funzione ritorna la posizione corrente in caso di successo e $-1$ per un
3173 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3176 \noindent che restituisce la posizione come numero di byte dall'inizio dello
3179 Sia \func{fseek} che \func{ftell} esprimono la posizione nel file con un
3180 intero di tipo \ctyp{long}. Dato che in certi casi, ad esempio quando si usa
3181 un filesystem indicizzato a 64 bit su una macchina con architettura a 32 bit,
3182 questo può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove
3183 funzioni \funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
3184 \typed{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
3188 \fdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3189 \fdesc{Imposta la posizione corrente sul file.}
3190 \fdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3191 \fdesc{Legge la posizione corrente sul file.}
3194 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3195 caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3198 In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
3199 \func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
3200 precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
3201 \type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
3202 gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
3203 posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
3204 sistemi più moderni.
3206 % TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
3210 \subsection{Input/output binario}
3211 \label{sec:file_binary_io}
3213 La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
3214 interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
3215 lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
3216 la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
3217 funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
3218 i rispettivi prototipi sono:
3222 \fdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE *stream)}
3223 \fdesc{Legge i dati da uno \textit{stream}.}
3224 \fdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb,
3226 \fdesc{Scrive i dati su uno \textit{stream}.}
3229 {Le funzioni ritornano il numero di elementi letti o scritti, in caso di
3230 errore o fine del file viene restituito un numero di elementi inferiore al
3234 Le funzioni rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di
3235 dimensione \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}. In
3236 genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file blocchi di
3237 dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso tipico è quello
3238 in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi elementi) con una
3240 \includecodesnip{listati/WriteVect.c}
3241 in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
3242 elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
3243 caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
3244 si avrà allora una chiamata tipo:
3245 \includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
3246 in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
3249 In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
3250 totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}, la differenza
3251 sta nel fatto che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti, ma il
3252 numero di elementi (e con questo possono facilitare i conti).
3254 La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
3255 incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
3256 stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
3257 \textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
3258 corrispondente alla quantità di dati letti).
3260 In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
3261 funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
3262 scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
3263 avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
3264 occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
3267 Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
3268 salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
3269 lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
3270 usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
3271 stesso programma che li ha prodotti.
3273 Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
3274 strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
3275 scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
3276 strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
3277 l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
3278 altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
3279 di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
3280 ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
3282 Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
3283 le opportune precauzioni come usare un formato di più alto livello che
3284 permetta di recuperare l'informazione completa, per assicurarsi che versioni
3285 diverse del programma siano in grado di rileggere i dati, tenendo conto delle
3286 eventuali differenze.
3288 La \acr{glibc} definisce infine due ulteriori funzioni per l'I/O binario,
3289 \funcd{fread\_unlocked} e \funcd{fwrite\_unlocked}, che evitano il lock
3290 implicito dello \textit{stream} usato per dalla librerie per la gestione delle
3291 applicazioni \textit{multi-thread} (si veda sez.~\ref{sec:file_stream_thread}
3292 per i dettagli), i loro prototipi sono:
3296 \fdecl{size\_t fread\_unlocked(void *ptr, size\_t size, size\_t
3297 nmemb, FILE *stream)}
3298 \fdecl{size\_t fwrite\_unlocked(const void *ptr, size\_t size,
3299 size\_t nmemb, FILE *stream)}
3300 \fdesc{Leggono o scrivono dati su uno \textit{stream} senza acquisire il lock
3301 implicito sullo stesso.}
3304 {Le funzioni ritornano gli stessi valori delle precedenti \func{fread} e
3308 % TODO: trattare in generale le varie *_unlocked
3311 \subsection{Input/output a caratteri}
3312 \label{sec:file_char_io}
3314 La seconda modalità di input/output è quella a caratteri, in cui si
3315 trasferisce un carattere alla volta. Le funzioni per la lettura a
3316 caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, ed i
3317 rispettivi prototipi sono:
3321 \fdecl{int getc(FILE *stream)}
3322 \fdecl{int fgetc(FILE *stream)}
3323 \fdesc{Leggono un singolo byte da uno \textit{stream}.}
3324 \fdecl{int getchar(void)}
3325 \fdesc{Legge un byte dallo \textit{standard input}.}
3328 {Le funzioni ritornano il byte letto in caso di successo e \val{EOF} per un
3329 errore o se si arriva alla fine del file.}
3332 La funzione \func{getc} legge un byte da \param{stream} e lo restituisce come
3333 intero, ed in genere è implementata come una macro per cui può avere
3334 \textit{side effects}, mentre \func{fgetc} è assicurato essere sempre una
3335 funzione. Infine \func{getchar} è equivalente a \code{getc(stdin)}.
3337 A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
3338 tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
3339 differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
3340 viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
3341 le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
3342 più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
3343 meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
3344 si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
3346 Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
3347 la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
3348 chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
3349 come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
3350 precedenza nel tipo di argomento).
3352 Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
3353 ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
3354 l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
3355 positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
3357 Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
3358 funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
3359 \funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
3360 carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
3366 \fdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)}
3367 \fdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)}
3368 \fdesc{Leggono un carattere da uno \textit{stream}.}
3369 \fdecl{wint\_t getwchar(void)}
3370 \fdesc{Legge un carattere dallo \textit{standard input}.}
3373 {Le funzioni ritornano il carattere letto in caso di successo e \val{WEOF} per
3374 un errore o se si arriva alla fine del file.}
3377 La funzione \func{getwc} legge un carattere esteso da \param{stream} e lo
3378 restituisce come intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre
3379 \func{fgetwc} è assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{getwchar}
3380 è equivalente a \code{getwc(stdin)}.
3382 Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
3383 precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
3384 loro prototipi sono:
3388 \fdecl{int putc(int c, FILE *stream)}
3389 \fdecl{int fputc(int c, FILE *stream)}
3390 \fdesc{Scrive un byte su uno \textit{stream}.}
3391 \fdecl{int putchar(int c)}
3392 \fdesc{Scrive un byte sullo \textit{standard output}.}
3395 {Le funzioni ritornano il valore del byte scritto in caso di successo e
3396 \val{EOF} per un errore.}
3399 La funzione \func{putc} scrive un byte su \param{stream} e lo restituisce come
3400 intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre \func{fputc} è
3401 assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{putchar} è equivalente a
3402 \code{putc(stdout)}. Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla
3403 volta, anche se prendono come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve
3404 essere ottenuto con un cast da un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di
3405 ritorno è sempre un intero; in caso di errore o fine del file il valore di
3406 ritorno è \val{EOF}.
3408 Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} la \acr{glibc}
3409 provvede come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
3410 un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
3411 \code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
3412 il lock implicito dello \textit{stream}.
3414 Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
3415 \funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
3416 (cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
3420 \fdecl{getw(FILE *stream)}
3421 \fdesc{Legge una parola da uno \textit{stream}.}
3422 \fdecl{int putw(int w, FILE *stream)}
3423 \fdesc{Scrive una parola su uno \textit{stream}.}
3426 {Le funzioni ritornano la parola letta o scritta in caso di successo e
3427 \val{EOF} per un errore.}
3430 Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
3431 una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
3432 di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
3433 valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
3435 Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
3436 \textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
3437 poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
3438 effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
3439 programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
3442 Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
3443 leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
3444 disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
3445 lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
3449 \fdecl{int ungetc(int c, FILE *stream)}
3450 \fdesc{Manda indietro un byte su uno \textit{stream}.}
3453 {La funzione ritorna il byte inviato in caso di successo e \val{EOF} per un
3457 La funzione rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a
3458 \ctyp{unsigned char}, sullo \textit{stream} \param{stream}. Benché lo standard
3459 ANSI C preveda che l'operazione possa essere ripetuta per un numero arbitrario
3460 di caratteri, alle implementazioni è richiesto di garantire solo un livello;
3461 questo è quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
3462 operazione fra due \func{ungetc} successive.
3464 Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che si è
3465 letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere prima di usare
3466 \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per essere usata per rimandare
3467 indietro l'ultimo carattere letto. Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la
3468 funzione non fa nulla, e restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare
3469 \func{ungetc} anche con il risultato di una lettura alla fine del file.
3471 Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un carattere, il
3472 flag di \textit{end-of-file} verrà automaticamente cancellato perché c'è un
3473 nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto successivamente.
3475 Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del file,
3476 ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una qualunque delle
3477 operazioni di riposizionamento (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) i caratteri
3478 rimandati indietro vengono scartati.
3481 \subsection{Input/output di linea}
3482 \label{sec:file_line_io}
3484 La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
3485 in cui si legge o si scrive una riga alla volta. Questa è la modalità usata
3486 normalmente per l'I/O da terminale, ed è anche quella che presenta le
3487 caratteristiche più controverse.
3489 Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
3490 sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
3495 \fdecl{char *gets(char *string)}
3496 \fdesc{Legge una linea di testo dallo \textit{standard input}.}
3497 \fdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
3498 \fdesc{Legge una linea di testo da uno \textit{stream}.}
3501 {Le funzioni ritornano l'indirizzo della stringa con la linea di testo letta o
3502 scritta in caso di successo e \val{NULL} per un errore.}
3505 Entrambe le funzioni effettuano la lettura, dal file specificato \func{fgets},
3506 dallo \textit{standard input} \func{gets}, di una linea di caratteri terminata
3507 dal carattere ASCII di \textit{newline}, che come detto corrisponde a quello
3508 generato dalla pressione del tasto di invio sulla tastiera. Si tratta del
3509 carattere che indica la terminazione di una riga (in sostanza del carattere di
3510 ``\textsl{a capo}'') che viene rappresentato nelle stringhe di formattazione
3511 che vedremo in sez.~\ref{sec:file_formatted_io} come
3512 ``\verb|\n|''. Nell'esecuzione delle funzioni \func{gets} sostituisce
3513 ``\verb|\n|'' con uno zero, mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il
3514 \textit{newline}, che resta dentro la stringa.
3516 \itindbeg{buffer~overflow}
3518 Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore) viene restituito un
3519 puntatore \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato. L'uso di
3520 \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato, la funzione
3521 infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la stringa
3522 letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un \textit{buffer overflow},
3523 con sovrascrittura della memoria del processo adiacente al
3524 buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata in dettaglio e con molta efficacia
3525 nell'ormai famoso articolo di Aleph1 \cite{StS}.}
3527 Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
3528 autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
3529 una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
3530 sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \textit{stack} (supposto che la
3531 \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da far ripartire
3532 l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa, che in genere contiene
3533 uno \textit{shell code}, cioè una sezione di programma che lancia una shell da
3534 cui si potranno poi eseguire altri programmi.
3536 \itindend{buffer~overflow}
3538 La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
3539 prende in ingresso la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
3540 ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
3541 caratteri (\textit{newline} compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione;
3542 questo comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1}
3543 caratteri. Se la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo
3544 \code{size-1} caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con
3545 uno zero finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
3548 Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
3549 funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
3550 rispettivi prototipi sono:
3554 \fdecl{int puts(char *string)}
3555 \fdesc{Scrive una linea di testo sullo \textit{standard output}.}
3556 \fdecl{int fputs(char *string, int size, FILE *stream)}
3557 \fdesc{Scrive una linea di testo su uno \textit{stream}.}
3560 {Le funzioni ritornano un valore non negativo in caso di successo e \val{EOF}
3564 La funzione \func{puts} scrive una linea di testo mantenuta
3565 all'indirizzo \param{string} sullo \textit{standard output} mentre \func{puts}
3566 la scrive sul file indicato da \param{stream}. Dato che in questo caso si
3567 scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i problemi di \func{gets} ed è in
3568 genere la forma più immediata per scrivere messaggi sullo \textit{standard
3569 output}; la funzione prende una stringa terminata da uno zero ed aggiunge
3570 automaticamente il ritorno a capo. La differenza con \func{fputs} (a parte la
3571 possibilità di specificare un file diverso da \var{stdout}) è che quest'ultima
3572 non aggiunge il \textit{newline}, che deve essere previsto esplicitamente.
3574 Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
3575 linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
3576 estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
3577 loro prototipi sono:
3581 \fdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
3582 \fdesc{Legge una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3583 \fdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)}
3584 \fdesc{Scrive una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3587 {Le funzioni ritornano rispettivamente l'indirizzo della stringa o un non
3588 negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} per un errore o per la
3593 La funzione \func{fgetws} legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal
3594 file \param{stream} al buffer \param{ws}, mentre la funzione \func{fputws}
3595 scrive la linea \param{ws} di caratteri estesi sul file indicato
3596 da \param{stream}. Il comportamento di queste due funzioni è identico a
3597 quello di \func{fgets} e \func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di
3598 caratteri massimo, terminatore della stringa, \textit{newline}) è espresso in
3599 termini di caratteri estesi anziché di normali caratteri ASCII.
3601 Come per l'I/O binario e quello a caratteri, anche per l'I/O di linea la
3602 \acr{glibc} supporta una serie di altre funzioni, estensioni di tutte quelle
3603 illustrate finora (eccetto \func{gets} e \func{puts}), che eseguono
3604 esattamente le stesse operazioni delle loro equivalenti, evitando però il lock
3605 implicito dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}). Come
3606 per le altre forma di I/O, dette funzioni hanno lo stesso nome della loro
3607 analoga normale, con l'aggiunta dell'estensione \code{\_unlocked}.
3609 Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
3610 previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
3611 \func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può comunque dare
3612 risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi infatti saranno
3613 scritti sul buffer di uscita e la stringa in output apparirà come più corta
3614 dei byte effettivamente letti. Questa è una condizione che è sempre possibile
3615 controllare (deve essere presente un \textit{newline} prima della effettiva
3616 conclusione della stringa presente nel buffer), ma a costo di una
3617 complicazione ulteriore della logica del programma. Lo stesso dicasi quando si
3618 deve gestire il caso di stringa che eccede le dimensioni del buffer.
3620 Per questo motivo la \acr{glibc} prevede, come estensione GNU, due nuove
3621 funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
3622 risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
3623 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
3624 \headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
3625 linea terminata da un \textit{newline}, esattamente allo stesso modo di
3626 \func{fgets}, il suo prototipo è:
3630 \fdecl{ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)}
3631 \fdesc{Legge una riga da uno \textit{stream}.}
3634 {La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di successo e $-1$
3635 per un errore o per il raggiungimento della fine del file.}
3638 La funzione legge una linea dal file \param{stream} copiandola sul buffer
3639 indicato da \param{buffer} riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer
3640 e la sua dimensione vengono sempre riscritte). Permette così di eseguire una
3641 lettura senza doversi preoccupare della eventuale lunghezza eccessiva della
3644 Essa prende come primo argomento l'indirizzo del puntatore al buffer su cui si
3645 vuole copiare la linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere stato allocato in
3646 precedenza con una \func{malloc}, non si può cioè passare come argomento primo
3647 argomento l'indirizzo di un puntatore ad una variabile locale. Come secondo
3648 argomento la funzione vuole l'indirizzo della variabile contenente le
3649 dimensioni del buffer suddetto.
3651 Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
3652 subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
3653 dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro, si noti infatti
3654 come entrambi gli argomenti siano dei \textit{value result argument}, per i
3655 quali vengono passati dei puntatori anziché i valori delle variabili, secondo
3656 quanto abbiamo descritto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
3658 Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
3659 \var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
3660 necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
3661 puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
3663 \includecodesnip{listati/getline.c}
3664 e per evitare \textit{memory leak} occorre ricordarsi di liberare la memoria
3665 allocata dalla funzione eseguendo una \func{free} su \var{ptr}.
3667 Il valore di ritorno di \func{getline} indica il numero di caratteri letti
3668 dallo \textit{stream}, quindi compreso il \textit{newline}, ma non lo zero di
3669 terminazione. Questo permette anche di distinguere anche gli eventuali zeri
3670 letti come dati dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione dopo
3671 il \textit{newline} per terminare la stringa. Se si è alla fine del file e
3672 non si è potuto leggere nulla o se c'è stato un errore la funzione restituisce
3675 La seconda estensione GNU per la lettura con l'I/O di linea è una
3676 generalizzazione di \func{getline} per poter usare come separatore delle linee
3677 un carattere qualsiasi al posto del \textit{newline}. La funzione si chiama
3678 \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
3682 \fdecl{size\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)}
3683 \fdesc{Legge da uno \textit{stream} una riga delimitata da un carattere
3687 {La funzione ha gli stessi valori di ritorno e gli stessi errori di
3691 La funzione è identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto
3692 del carattere di \textit{newline} come separatore di linea. Il comportamento
3693 di \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline}, che può essere
3694 implementata da \func{getdelim} passando ``\verb|\n|'' come valore
3695 dell'argomento \param{delim}.
3698 \subsection{Input/output formattato}
3699 \label{sec:file_formatted_io}
3701 L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
3702 caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
3703 è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
3704 permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
3706 L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
3707 \func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
3708 \funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
3712 \fdecl{int printf(const char *format, ...)}
3713 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3714 \fdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3715 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3716 \fdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)}
3717 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3720 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3721 valore negativo per un errore.}
3725 Le funzioni usano la stringa \param{format} come indicatore del formato con
3726 cui dovrà essere scritto il contenuto degli argomenti, il cui numero è
3727 variabile e dipende dal formato stesso.
3729 Le prime due servono per scrivere su file (lo \textit{standard output} o
3730 quello specificato) la terza permette di scrivere su una stringa, in genere
3731 l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è possibile, se non si ha la
3732 sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato della stampa, eccedere le
3733 dimensioni di \param{str}, con conseguente sovrascrittura di altre variabili e
3734 possibili \textit{buffer overflow}. Per questo motivo si consiglia l'uso
3735 dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui prototipo è:
3739 \fdecl{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)}
3740 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3743 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3747 \noindent la funzione è identica a \func{sprintf}, ma non scrive
3748 su \param{str} più di \param{size} caratteri, garantendo così che il buffer
3749 non possa essere sovrascritto.
3754 \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
3756 \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
3759 \cmd{\%d} &\ctyp{int} & Stampa un numero intero in formato decimale
3761 \cmd{\%i} &\ctyp{int} & Identico a \cmd{\%d} in output.\\
3762 \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
3763 \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
3764 decimale senza segno.\\
3766 \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
3767 rispettivamente con lettere minuscole e
3769 \cmd{\%f} &\ctyp{double} & Stampa un numero in virgola mobile con la
3770 notazione a virgola fissa.\\
3772 \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3773 notazione esponenziale, rispettivamente con
3774 lettere minuscole e maiuscole.\\
3776 \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3777 notazione più appropriate delle due precedenti,
3778 rispettivamente con lettere minuscole e
3781 \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
3782 notazione esadecimale frazionaria.\\
3783 \cmd{\%c} &\ctyp{int} & Stampa un carattere singolo.\\
3784 \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
3785 \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
3786 \cmd{\%n} &\ctyp{\&int} & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
3787 \cmd{\%\%}& & Stampa un ``\texttt{\%}''.\\
3790 \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
3791 stringa di formato di \func{printf}.}
3792 \label{tab:file_format_spec}
3795 La parte più complessa delle funzioni di scrittura formattata è il formato
3796 della stringa \param{format} che indica le conversioni da fare, e da cui
3797 deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere passati a seguire:
3798 si noti come tutte queste funzioni siano ``\textit{variadic}'', prendendo un
3799 numero di argomenti variabile che dipende appunto da quello che si è
3800 specificato in \param{format}.
3802 La stringa di formato è costituita da caratteri normali (tutti eccetto
3803 ``\texttt{\%}''), che vengono passati invariati in uscita, e da direttive di
3804 conversione, in cui devono essere sempre presenti il carattere
3805 ``\texttt{\%}'', che introduce la direttiva, ed uno degli specificatori di
3806 conversione (riportati in tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
3808 Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
3809 elementi opzionali oltre al carattere ``\cmd{\%}'' e allo specificatore di
3810 conversione. In generale essa è sempre del tipo:
3812 % [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
3814 in cui tutti i valori tranne il ``\texttt{\%}'' e lo specificatore di
3815 conversione sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre);
3816 si possono usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere
3817 specificati in questo ordine:
3819 \item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un carattere
3821 \item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
3822 tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
3824 \item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
3825 seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
3826 (un altro numero decimale),
3827 \item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
3828 valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
3834 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3836 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
3839 \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa.\\
3840 \val{0} & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
3841 \val{-} & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
3842 \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore
3844 \val{+} & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
3847 \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
3848 \label{tab:file_format_flag}
3851 Dettagli ulteriori sulle varie opzioni di stampa e su tutte le casistiche
3852 dettagliate dei vari formati possono essere trovati nella pagina di manuale di
3853 \func{printf} e nella documentazione della \acr{glibc}.
3858 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3860 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3863 \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
3864 segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di
3866 \cmd{h} & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o
3867 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3868 è di tipo \ctyp{short}.\\
3869 \cmd{l} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o
3870 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3871 è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
3872 sono in formato esteso.\\
3873 \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o
3874 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3875 è di tipo \ctyp{long long}.\\
3876 \cmd{L} & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
3878 \cmd{q} & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
3879 \cmd{j} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{intmax\_t} o
3880 \ctyp{uintmax\_t}.\\
3881 \cmd{z} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{size\_t} o
3883 \cmd{t} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{ptrdiff\_t}.\\
3886 \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
3887 \label{tab:file_format_type}
3890 Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
3891 di usare il puntatore ad una lista variabile di argomenti (vedi
3892 sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf}, \funcd{vfprintf} e
3893 \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
3897 \fdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)}
3898 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3899 \fdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
3900 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3901 \fdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)}
3902 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3905 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3906 valore negativo per un errore.}
3909 Con queste funzioni diventa possibile selezionare gli argomenti che si
3910 vogliono passare ad una funzione di stampa, passando direttamente la lista
3911 tramite l'argomento \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista
3912 variabile degli argomenti dovrà essere opportunamente trattata (l'argomento è
3913 esaminato in sez.~\ref{sec:proc_variadic}), e dopo l'esecuzione della funzione
3914 l'argomento \param{ap} non sarà più utilizzabile (in generale dovrebbe essere
3915 eseguito un \code{va\_end(ap)} ma in Linux questo non è necessario).
3917 Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
3918 \funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
3919 scritti sulla stringa di destinazione:
3923 \fdecl{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
3924 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3927 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3931 \noindent in modo da evitare possibili \textit{buffer overflow}.
3934 Per eliminare alla radice questi problemi, la \acr{glibc} supporta una
3935 specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
3936 l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
3937 funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
3942 \fdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)}
3943 \fdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
3944 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3947 {Le funzioni hanno lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3952 Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
3953 l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
3954 restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
3955 proposito dei \textit{value result argument}) l'indirizzo della stringa
3956 allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre inoltre ricordarsi di
3957 invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando la stringa non serve
3958 più, onde evitare \textit{memory leak}.
3960 % TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
3962 Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
3963 \funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
3964 \textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
3965 estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
3966 funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
3967 dettaglio nella documentazione della \acr{glibc}.
3969 In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
3970 l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
3971 famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
3972 \funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
3976 \fdecl{int scanf(const char *format, ...)}
3977 \fdesc{Esegue la scansione di dati dallo \textit{standard input}.}
3978 \fdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3979 \fdesc{Esegue la scansione di dati da uno \textit{stream}. }
3980 \fdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)}
3981 \fdesc{Esegue la scansione di dati da un buffer.}
3984 {La funzione ritorna il numero di elementi assegnati in caso di successo e
3985 \val{EOF} per un errore o se si raggiunta la fine del file.}
3988 Le funzioni eseguono una scansione della rispettiva fonte di input cercando
3989 una corrispondenza di quanto letto con il formato dei dati specificato
3990 da \param{format}, ed effettua le relative conversioni memorizzando il
3991 risultato negli argomenti seguenti, il cui numero è variabile e dipende dal
3992 valore di \param{format}. Come per le analoghe funzioni di scrittura esistono
3993 le relative \funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un
3994 puntatore ad una lista di argomenti. Le funzioni ritornano il numero di
3995 elementi assegnati. Questi possono essere in numero inferiore a quelli
3996 specificati, ed anche zero. Quest'ultimo valore significa che non si è trovata
3999 Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
4000 puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
4001 primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
4004 Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
4005 input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
4006 sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
4007 \func{printf}, ma ci sono varie differenze. Le funzioni di input infatti sono
4008 più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
4009 in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
4010 qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
4011 virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
4012 esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
4013 si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale della
4016 Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
4017 eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
4018 conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
4019 sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
4020 interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
4021 \textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
4023 Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
4024 cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
4025 soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
4026 recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
4027 è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
4028 relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
4029 scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
4030 conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
4031 facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
4032 \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
4033 analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
4034 \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o
4035 \cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
4036 parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
4037 manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
4041 \section{Funzioni avanzate}
4042 \label{sec:file_stream_adv_func}
4044 In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
4045 eseguire operazioni di basso livello nella gestione degli \textit{stream},
4046 come leggerne gli attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione,
4047 gestire in maniera esplicita i lock impliciti presenti ad uso della
4048 programmazione \textit{multi-thread}.
4051 \subsection{Le funzioni di controllo}
4052 \label{sec:file_stream_cntrl}
4054 Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
4055 C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
4056 attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
4057 descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere il valore di
4058 quest'ultimo; il suo prototipo è:
4062 \fdecl{int fileno(FILE *stream)}
4063 \fdesc{Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream}.}
4066 {La funzione ritorna il numero del file descriptor in caso di successo e $-1$
4067 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF}
4068 se \param{stream} non è valido.}
4071 In questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl} sul file
4072 descriptor sottostante, ma anche se questo permette di accedere agli attributi
4073 del file descriptor sottostante lo \textit{stream}, non ci dà nessuna
4074 informazione riguardo alle proprietà dello \textit{stream} medesimo. La
4075 \acr{glibc} però supporta alcune estensioni derivate da Solaris, che
4076 permettono di ottenere informazioni utili relative allo \textit{stream}.
4078 Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
4079 \textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
4080 informazione non è disponibile, e ci si deve ricordare come è stato aperto il
4081 file. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in una
4082 subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive rispetto
4083 al semplice puntatore allo \textit{stream}. Questo problema può essere risolto
4084 con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
4088 \fhead{stdio\_ext.h}
4089 \fdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
4090 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la lettura.}
4091 \fdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
4092 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la scrittura.}
4095 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4096 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4099 \noindent che permettono di ottenere questa informazione.
4101 La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
4102 è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
4103 suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
4104 servono a tale scopo, il loro prototipo è:
4107 \fhead{stdio\_ext.h}
4108 \fdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
4109 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di lettura.}
4110 \fdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
4111 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di scrittura.}
4114 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4115 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4118 La funzione \func{\_\_freading} restituisce un valore diverso da zero
4119 se \param{stream} è aperto in sola lettura o se l'ultima operazione è stata di
4120 lettura mentre \func{\_\_fwriting} restituisce un valore diverso da zero
4121 se \param{stream} è aperto in sola scrittura o se l'ultima operazione è stata
4124 Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
4125 operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
4126 ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
4127 la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
4128 quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
4129 rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
4132 \subsection{Il controllo della bufferizzazione}
4133 \label{sec:file_buffering_ctrl}
4135 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
4136 serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
4137 \textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
4138 decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
4139 vengono allocati automaticamente.
4141 Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
4142 operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
4143 funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
4148 \fdecl{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size\_t size)}
4149 \fdesc{Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream}.}
4152 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e un altro valore qualunque per
4153 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà un valore appropriato.}
4156 La funzione imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream}
4157 nella modalità indicata da \param{mode} con uno dei valori di
4158 tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}, usando \param{buf} come buffer di
4159 lunghezza \param{size} e permette di controllare tutti gli aspetti della
4160 bufferizzazione. L'utente può specificare un buffer da usare al posto di
4161 quello allocato dal sistema passandone alla funzione l'indirizzo
4162 in \param{buf} e la dimensione in \param{size}.
4167 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
4169 \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
4172 \constd{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
4173 \constd{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
4174 \constd{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
4177 \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf}
4178 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4179 \label{tab:file_stream_buf_mode}
4182 Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
4183 stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
4184 \textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
4185 dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
4186 funzione, può anche essere usata una variabile automatica. In
4187 \headfile{stdio.h} è definita la costante \constd{BUFSIZ}, che indica le
4188 dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}, queste vengono usate
4189 dalla funzione \func{setbuf}. Non è detto però che tale dimensione
4190 corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda del
4193 Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei
4194 rischi, come delle scritture accidentali sul buffer, e non assicura la scelta
4195 delle dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle
4196 funzioni di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e
4197 trasparente all'utente (in quanto la deallocazione avviene
4198 automaticamente). Inoltre siccome alcune implementazioni usano parte del
4199 buffer per mantenere delle informazioni di controllo, non è detto che le
4200 dimensioni dello stesso coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
4202 Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
4203 \val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
4204 usando il buffer allocato automaticamente dal sistema. Si potrà comunque
4205 modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
4206 opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
4207 specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
4208 vengono sempre ignorati.
4210 Oltre a \func{setvbuf} la \acr{glibc} definisce altre tre funzioni per la
4211 gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
4212 \funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}, i rispettivi prototipi sono:
4216 \fdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)}
4217 \fdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)}
4218 \fdesc{Impostano il buffer per uno \textit{stream}.}
4219 \fdecl{void setlinebuf(FILE *stream)}
4220 \fdesc{Porta uno \textit{stream} in modalità \textit{line buffered}.}
4223 {Le funzioni non ritornano niente e non hanno condizioni di errore.}
4227 La funzione \func{setbuf} disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è
4228 \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf} come buffer di dimensione
4229 \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}, mentre \func{setbuffer}
4230 disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti
4231 usa \param{buf} come buffer di dimensione \param{size} in modalità
4232 \textit{fully buffered}. Tutte queste funzioni sono realizzate con opportune
4233 chiamate a \func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le
4234 vecchie librerie BSD, pertanto non è il caso di usarle se non per la
4235 portabilità su vecchi sistemi.
4237 Infine la \acr{glibc} provvede le funzioni non standard, anche queste
4238 originarie di Solaris, \funcd{\_\_flbf} e \funcd{\_\_fbufsize} che permettono
4239 di leggere le proprietà di bufferizzazione di uno \textit{stream}; i cui
4243 \fhead{stdio\_ext.h}
4244 \fdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)}
4245 \fdesc{Restituisce le dimensioni del buffer di uno \textit{stream}.}
4246 \fdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)}
4247 \fdesc{Controlla la modalità di bufferizzazione di uno \textit{stream}.}
4250 {Le funzioni ritornano rispettivamente la dimensione del buffer o un valore
4251 non nullo se lo \textit{stream} è in modalità \textit{line-buffered}, non
4252 sono previste condizioni di errore.}
4255 Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
4256 scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
4257 \funcd{fflush}, il cui prototipo è:
4261 \fdecl{int fflush(FILE *stream)}
4262 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati di uno \textit{stream}.}
4265 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
4266 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se \param{stream}
4267 non è aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
4271 \noindent anche di questa funzione esiste una analoga \func{fflush\_unlocked}
4272 (accessibile definendo una fra \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE} o
4273 \macro{\_GNU\_SOURCE}) che non effettua il blocco dello \textit{stream}.
4275 % TODO aggiungere prototipo \func{fflush\_unlocked}?
4277 Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
4278 \textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
4279 essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
4280 poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
4281 \textit{line buffered}. Per fare questo la \acr{glibc} supporta una
4282 estensione di Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
4286 \fdecl{void \_flushlbf(void)}
4287 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati degli \textit{stream} in
4288 modalità \textit{line buffered}.}
4291 {La funzione non ritorna nulla e non presenta condizioni di errore.}
4294 Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
4295 funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
4296 kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
4297 usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
4299 Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
4300 pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
4304 \fdecl{int fpurge(FILE *stream)}
4305 \fdesc{Cancella i buffer di uno \textit{stream}.}
4308 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore.}
4311 La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
4312 scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
4313 compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
4316 \subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
4317 \label{sec:file_stream_thread}
4320 Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
4321 allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
4322 essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
4323 \textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
4324 pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
4327 Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
4328 ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
4329 funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
4330 devono essere opportunamente protette, in quanto il sistema assicura
4331 l'atomicità solo per le \textit{system call}. Questo viene fatto associando ad
4332 ogni \textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente
4333 acquisito prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
4335 Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
4336 \textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
4337 \textit{stream} atomicamente. Per questo motivo le librerie provvedono anche
4338 le funzioni \funcd{flockfile} e \funcd{funlockfile} che permettono la gestione
4339 esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}. Esse sono disponibili definendo
4340 \macrod{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro prototipi sono:
4344 \fdecl{void flockfile(FILE *stream)}
4345 \fdesc{Acquisisce il lock su uno \textit{stream}.}
4346 \fdecl{void funlockfile(FILE *stream)}
4347 \fdesc{Rilascia il lock su uno \textit{stream}.}
4349 {Le funzioni non ritornano nulla e non sono previste condizioni di errore.}
4352 La funzione \func{flockfile} esegue l'acquisizione del lock dello
4353 \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se questo risulta non è
4354 disponibile, mentre \func{funlockfile} rilascia un lock che si è
4355 precedentemente acquisito.
4357 Una terza funzione, che serve a provare ad acquisire un lock senza bloccarsi
4358 qualora non sia possibile, è \funcd{ftrylockfile}, il cui prototipo è:
4362 \fdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)}
4363 \fdesc{Tenta l'acquisizione del lock di uno \textit{stream}.}
4366 {La funzione ritorna $0$ in caso di acquisizione del lock ed un altro valore
4367 qualunque altrimenti, non sono previste condizioni di errore.}
4370 Con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed eseguire tutte le
4371 operazioni volute, per poi rilasciarlo. Ma, vista la complessità delle
4372 strutture di dati coinvolte, le operazioni di blocco non sono del tutto
4373 indolori, e quando il locking dello \textit{stream} non è necessario (come in
4374 tutti i programmi che non usano i \textit{thread}), tutta la procedura può
4375 comportare dei costi pesanti in termini di prestazioni.
4377 Per questo motivo abbiamo visto come alle usuali funzioni di I/O non
4378 formattato siano associate delle versioni \code{\_unlocked} (alcune previste
4379 dallo stesso standard POSIX, altre aggiunte come estensioni dalla \acr{glibc})
4380 che possono essere usate quando il locking non serve\footnote{in certi casi
4381 dette funzioni possono essere usate, visto che sono molto più efficienti,
4382 anche in caso di necessità di locking, una volta che questo sia stato
4383 acquisito manualmente.} con prestazioni molto più elevate, dato che spesso
4384 queste versioni (come accade per \func{getc} e \func{putc}) sono realizzate
4387 La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
4388 \code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
4389 lavoro abbastanza noioso. Per questo motivo la \acr{glibc} fornisce al
4390 programmatore pigro un'altra via, anche questa mutuata da estensioni
4391 introdotte in Solaris, da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
4392 locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
4396 \fhead{stdio\_ext.h}
4397 \fdecl{int \_\_fsetlocking(FILE *stream, int type)}
4398 \fdesc{Specifica se abilitare il locking su uno \textit{stream}.}
4401 {La funzione ritorna stato di locking interno dello \textit{stream}, non sono
4402 previste condizioni di errore.}
4405 La funzione imposta o legge lo stato della modalità in cui le operazioni di
4406 I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto all'acquisizione implicita
4407 del locking a seconda del valore specificato con \param{type}, che può
4408 assumere uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fsetlocking_type}.
4413 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
4415 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
4418 \constd{FSETLOCKING\_INTERNAL}& Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
4419 blocco implicito predefinito.\\
4420 \constd{FSETLOCKING\_BYCALLER}& Al ritorno della funzione sarà l'utente a
4421 dover gestire da solo il locking dello
4423 \constd{FSETLOCKING\_QUERY} & Restituisce lo stato corrente della
4424 modalità di blocco dello
4428 \caption{Valori dell'argomento \param{type} di \func{\_\_fsetlocking}
4429 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4430 \label{tab:file_fsetlocking_type}
4433 La funzione, se usata con \const{FSETLOCKING\_QUERY}, non modifica la modalità
4434 di operazione ma restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream}
4435 con uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
4436 \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.
4438 % TODO trattare \func{clearerr\_unlocked}
4442 %%% Local Variables:
4444 %%% TeX-master: "gapil"
4447 % LocalWords: stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
4448 % LocalWords: buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
4449 % LocalWords: nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
4450 % LocalWords: unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
4451 % LocalWords: char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
4452 % LocalWords: dup fifo socket append EXCL ccs IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP inode fd
4453 % LocalWords: IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
4454 % LocalWords: sync fcloseall void stdlib of feof ferror clearerr ws VFS table
4455 % LocalWords: unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
4456 % LocalWords: lock thread fgetc getc getchar dell'overhead unsigned ap process
4457 % LocalWords: getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar struct
4458 % LocalWords: SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
4459 % LocalWords: overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
4460 % LocalWords: realloc value result argument memory getdelim delim printf short
4461 % LocalWords: fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
4462 % LocalWords: uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
4463 % LocalWords: vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
4464 % LocalWords: vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
4465 % LocalWords: lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
4466 % LocalWords: fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
4467 % LocalWords: IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
4468 % LocalWords: fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile files fig flags
4469 % LocalWords: locking fsetlocking type virtual operation dentry unistd sys AT
4470 % LocalWords: modification hole functions pathname EEXIST CREAT EINTR attack
4471 % LocalWords: EISDIR EFBIG EOVERFLOW ELOOP NOFOLLOW ENODEV ENOENT ENOTDIR fork
4472 % LocalWords: EMFILE ENAMETOOLONG ENFILE ENOMEM ENOSPC EROFS exec access RDWR
4473 % LocalWords: RDONLY ioctl AND ACCMODE creation Denial Service DoS opendir NFS
4474 % LocalWords: SOURCE LARGEFILE BITS NOCTTY TRUNC SHLOCK shared EXLOCK race SGI
4475 % LocalWords: exclusive condition change ASYNC SIGIO CLOEXEC DIRECT NDELAY EIO
4476 % LocalWords: DSYNC FASYNC IRIX FreeBSD EINVAL client RSYNC creat filedes INCR
4477 % LocalWords: behind shutdown ESPIPE XTND truncate fallocate count EAGAIN log
4478 % LocalWords: timerfd Specification pwrite pread define XOPEN EPIPE SIGPIPE at
4479 % LocalWords: caching cache update bdflush fdatasync fstat oldfd newfd DUPFD
4480 % LocalWords: openat mkdirat mkdir proc ATFILE dirfd FDCWD utimes lutimes uid
4481 % LocalWords: utimensat faccessat fchmodat chmod fchownat chown lchown fstatat
4482 % LocalWords: lstat linkat mknodat mknod readlinkat readlink renameat rename
4483 % LocalWords: symlinkat symlink unlinkat unlink rmdir mkfifoat mkfifo owner is
4484 % LocalWords: gid group FOLLOW REMOVEDIR cmd arg flock SETFD GETFD GETFL SETFL
4485 % LocalWords: GETLK SETLK SETLKW GETOWN PID Signal SIGURG SETOWN GETSIG SETSIG
4486 % LocalWords: sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease GETLEASE NOTIFY request
4487 % LocalWords: everything framebuffer ENOTTY argp CDROM lsattr chattr magic TID
4488 % LocalWords: number FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO FIOSETOWN FIOGETOWN pid
4489 % LocalWords: FIONREAD epoll FIOQSIZE side effects SAFE BYCALLER QUERY EACCES
4490 % LocalWords: EBUSY OpenBSD syncfs futimes timespec only init ESRCH kill NTPL
4491 % LocalWords: ENXIO NONBLOCK WRONLY EPERM NOATIME ETXTBSY EWOULDBLOCK PGRP SZ
4492 % LocalWords: EFAULT capabilities GETPIPE SETPIPE RESOURCE dell'I all' NFSv
4494 %%% Local Variables:
4496 %%% TeX-master: "gapil"
4499 % LocalWords: nell' du vm Documentation Urlich Drepper futimesat times
4500 % LocalWords: futimens fs Tread all'I ll TMPFILE EDQUOT extN Minix UDF XFS
4501 % LocalWords: shmem Btrfs ubifs tmpfile fchmod fchown fsetxattr fchdir PF
4502 % LocalWords: fstatfs sull'
projects / gapil.git / blob