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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 \label{open_o_tmpfile_flag} \constd{O\_TMPFILE}, introdotto con il
514 kernel 3.11,\footnote{inizialmente solo su alcuni filesystem (i vari
515 \acr{extN}, \acr{Minix}, \acr{UDF}, \acr{shmem}) poi progressivamente esteso
516 ad altri (\acr{XFS} con il 3.15, \acr{Btrfs} e \acr{F2FS} con il 3.16,
517 \acr{ubifs} con il 4.9).} consente di aprire un file temporaneo senza che
518 questo venga associato ad un nome e compaia nel filesystem. In questo caso la
519 funzione restituirà un file descriptor da poter utilizzare per leggere e
520 scrivere dati, ma il contenuto dell'argomento \param{path} verrà usato
521 solamente per determinare, in base alla directory su cui si verrebbe a trovare
522 il \textit{pathname} indicato, il filesystem all'interno del quale deve essere
523 allocato l'\textit{inode} e lo spazio disco usato dal file
524 descriptor. L'\textit{inode} resterà anonimo e l'unico riferimento esistente
525 sarà quello contenuto nella \textit{file table} del processo che ha chiamato
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/
560 % https://lwn.net/Articles/896153/
566 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
568 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
571 \constd{O\_APPEND} & Il file viene aperto in \textit{append mode}. La
572 posizione sul file (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek})
573 viene sempre mantenuta sulla sua coda, per cui
574 quanto si scrive viene sempre aggiunto al contenuto
575 precedente. Con NFS questa funzionalità non è
576 supportata e viene emulata, per questo possono
577 verificarsi \textit{race condition} con una
578 sovrapposizione dei dati se più di un processo
579 scrive allo stesso tempo.\\
580 \constd{O\_ASYNC} & Apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
581 sez.~\ref{sec:signal_driven_io}). Quando è
582 impostato viene generato il segnale \signal{SIGIO}
583 tutte le volte che il file è pronto per le
584 operazioni di lettura o scrittura. Questo flag si
585 può usare solo terminali, pseudo-terminali e socket
586 e, a partire dal kernel 2.6, anche sulle
587 \textit{fifo}. Per un bug dell'implementazione non
588 è opportuno usarlo in fase di apertura del file,
589 deve invece essere attivato successivamente con
591 \constd{O\_CLOEXEC}& Attiva la modalità di \textit{close-on-exec} (vedi
592 sez.~\ref{sec:proc_exec}) sul file. Il flag è
593 previsto dallo standard POSIX.1-2008, ed è stato
594 introdotto con il kernel 2.6.23 per evitare una
595 \textit{race condition} che si potrebbe verificare
596 con i \textit{thread} fra l'apertura del file e
597 l'impostazione della suddetta modalità con
599 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
600 \const{O\_DIRECT} & Esegue l'I/O direttamente dalla memoria in
601 \textit{user space} in maniera sincrona, in modo da
602 scavalcare i meccanismi di bufferizzazione del
603 kernel. Introdotto con il kernel 2.4.10 ed
604 utilizzabile soltanto se si è definita la
605 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
606 \constd{O\_NOATIME}& Blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei
607 file (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per
608 molti filesystem questa funzionalità non è
609 disponibile per il singolo file ma come opzione
610 generale da specificare in fase di
611 montaggio. Introdotto con il kernel 2.6.8 ed
612 utilizzabile soltanto se si è definita la
613 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
614 \constd{O\_NONBLOCK}& Apre il file in \textsl{modalità non bloccante} per
615 le operazioni di I/O (vedi
616 sez.~\ref{sec:file_noblocking}). Questo significa
617 il fallimento delle successive operazioni di
618 lettura o scrittura qualora il file non sia pronto
619 per la loro esecuzione immediata, invece del
620 blocco delle stesse in attesa di una successiva
621 possibilità di esecuzione come avviene
622 normalmente. Questa modalità ha senso solo per le
623 \textit{fifo}, vedi sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}),
624 o quando si vuole aprire un file di dispositivo
625 per eseguire una \func{ioctl} (vedi
626 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
627 \constd{O\_NDELAY} & In Linux è un sinonimo di \const{O\_NONBLOCK}, ma
628 origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
629 una \func{read} con un valore nullo e non con un
630 errore, questo introduce un'ambiguità, dato che
631 come vedremo in sez.~\ref{sec:file_read} il ritorno
632 di un valore nullo da parte di \func{read} ha
633 il significato di una \textit{end-of-file}.\\
634 \const{O\_PATH} & Ottiene un file descriptor io cui uso è limitato
635 all'indicare una posizione sul filesystem o
636 eseguire operazioni che operano solo a livello del
637 file descriptor (e non di accesso al contenuto del
638 file). Introdotto con il kernel 2.6.39, è specifico
640 \constd{O\_SYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
641 scrittura si bloccherà fino alla conferma
642 dell'arrivo di tutti i dati e di tutti i metadati
643 sull'hardware sottostante (in questo significato
644 solo dal kernel 2.6.33).\\
645 \constd{O\_DSYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
646 scrittura di dati si bloccherà fino alla conferma
647 dell'arrivo degli stessi e della parte di metadati
648 ad essi relativa sull'hardware sottostante (in
649 questo significato solo dal kernel 2.6.33).\\
652 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di operazione} di
654 \label{tab:open_operation_flag}
657 Il terzo gruppo è quello dei flag delle \textsl{modalità di operazione},
658 riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, che permettono di specificare
659 varie caratteristiche del comportamento delle operazioni di I/O che verranno
660 eseguite sul file o le modalità in cui lo si potrà utilizzare. Tutti questi,
661 tranne \const{O\_CLOEXEC}, che viene mantenuto per ogni singolo file
662 descriptor, vengono salvati nel campo \var{f\_flags} della struttura
663 \kstruct{file} insieme al valore della \textsl{modalità di accesso}, andando
664 far parte dei \textit{file status flags}. Il loro valore viene impostato alla
665 chiamata di \func{open}, ma possono venire riletti in un secondo tempo con
666 \func{fcntl}, inoltre alcuni di essi possono anche essere modificati tramite
667 questa funzione, con conseguente effetto sulle caratteristiche operative che
668 controllano (torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
670 Il flag \const{O\_ASYNC} (che, per compatibilità con BSD, si può indicare
671 anche con la costante \constd{FASYNC}) è definito come possibile valore per
672 \func{open}, ma per un bug dell'implementazione,\footnote{segnalato come
673 ancora presente nella pagina di manuale, almeno fino al novembre 2018.} non
674 solo non attiva il comportamento citato, ma se usato richiede di essere
675 esplicitamente disattivato prima di essere attivato in maniera effettiva con
676 l'uso di \func{fcntl}. Per questo motivo, non essendovi nessuna necessità
677 specifica di definirlo in fase di apertura del file, è sempre opportuno
678 attivarlo in un secondo tempo con \func{fcntl} (vedi
679 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
681 Il flag \constd{O\_DIRECT} non è previsto da nessuno standard, anche se è
682 presente in alcuni kernel unix-like.\footnote{il flag è stato introdotto dalla
683 SGI in IRIX, ma è presente senza limiti di allineamento dei buffer anche in
684 FreeBSD.} Per i kernel della serie 2.4 si deve garantire che i buffer in
685 \textit{user space} da cui si effettua il trasferimento diretto dei dati siano
686 allineati alle dimensioni dei blocchi del filesystem. Con il kernel 2.6 in
687 genere basta che siano allineati a multipli di 512 byte, ma le restrizioni
688 possono variare a seconda del filesystem, ed inoltre su alcuni filesystem
689 questo flag può non essere supportato, nel qual caso si avrà un errore di
692 Lo scopo di \const{O\_DIRECT} è consentire un completo controllo sulla
693 bufferizzazione dei propri dati per quelle applicazioni (in genere database)
694 che hanno esigenze specifiche che non vengono soddisfatte nella maniera più
695 efficiente dalla politica generica utilizzata dal kernel. In genere l'uso di
696 questo flag peggiora le prestazioni tranne quando le applicazioni sono in
697 grado di ottimizzare la propria bufferizzazione in maniera adeguata. Se lo si
698 usa si deve avere cura di non mescolare questo tipo di accesso con quello
699 ordinario, in quante le esigenze di mantenere coerenti i dati porterebbero ad
700 un peggioramento delle prestazioni. Lo stesso dicasi per l'interazione con
701 eventuale mappatura in memoria del file (vedi sez.~\ref{sec:file_memory_map}).
703 Si tenga presente infine che anche se l'uso di \const{O\_DIRECT} comporta una
704 scrittura sincrona dei dati dei buffer in \textit{user space}, questo non è
705 completamente equivalente all'uso di \const{O\_SYNC} che garantisce anche
706 sulla scrittura sincrona dei metadati associati alla scrittura dei dati del
707 file.\footnote{la situazione si complica ulteriormente per NFS, in cui l'uso
708 del flag disabilita la bufferizzazione solo dal lato del client, e può
709 causare problemi di prestazioni.} Per questo in genere se si usa
710 \const{O\_DIRECT} è opportuno richiedere anche \const{O\_SYNC}.
712 Si tenga presente infine che la implementazione di \const{O\_SYNC} di Linux
713 differisce da quanto previsto dallo standard POSIX.1 che prevede, oltre a
714 questo flag che dovrebbe indicare la sincronizzazione completa di tutti i dati
715 e di tutti i metadati, altri due flag \const{O\_DSYNC} e \const{O\_RSYNC}.
717 Il primo dei due richiede la scrittura sincrona di tutti i dati del file e dei
718 metadati che ne consentono l'immediata rilettura, ma non di tutti i metadati,
719 per evitare la perdita di prestazioni relativa alla sincronizzazione di
720 informazioni ausiliarie come i tempi dei file. Il secondo, da usare in
721 combinazione con \const{O\_SYNC} o \const{O\_DSYNC} ne sospende l'effetto,
722 consentendo al kernel di bufferizzare le scritture, ma soltanto finché non
723 avviene una lettura, in quel caso i dati ed i metadati dovranno essere
724 sincronizzati immediatamente (secondo le modalità indicate da \const{O\_SYNC}
725 e \const{O\_DSYNC}) e la lettura verrà bloccata fintanto che detta
726 sincronizzazione non sia completata.
728 Nel caso di Linux, fino al kernel 2.6.33, esisteva solo \const{O\_SYNC}, ma
729 con il comportamento previsto dallo standard per \const{O\_DSYNC}, e sia
730 questo che \const{O\_RSYNC} erano definiti (fin dal kernel 2.1.130) come
731 sinonimi di \const{O\_SYNC}. Con il kernel 2.6.33 il significato di
732 \const{O\_SYNC} è diventato quello dello standard, ma gli è stato assegnato un
733 valore diverso, mantenendo quello originario, con il comportamento
734 corrispondete, per \const{O\_DSYNC} in modo che applicazioni compilate con
735 versioni precedenti delle librerie e del kernel non trovassero un
736 comportamento diverso. Inoltre il nuovo \const{O\_SYNC} è stato definito in
737 maniera opportuna in modo che su versioni del kernel precedenti la 2.6.33
738 torni a corrispondere al valore di \const{O\_DSYNC}.
740 % NOTE: per le differenze fra O_DSYNC, O_SYNC e O_RSYNC introdotte nella
741 % nello sviluppo del kernel 2.6.33, vedi http://lwn.net/Articles/350219/
743 Il flag \constd{O\_PATH},\label{open_o_path_flag} introdotto con il kernel
744 2.6.39, viene usato per limitare l'uso del file descriptor restituito da
745 \func{open} o all'identificazione di una posizione sul filesystem (ad uso
746 delle \textit{at-functions} che tratteremo in sez.~\ref{sec:file_openat}) o
747 alle operazioni che riguardano il file descriptor in quanto tale, senza
748 consentire operazioni sul file; in sostanza se si apre un file con
749 \const{O\_PATH} si potrà soltanto:
751 \item usare il file descriptor come indicatore della directory di partenza con
752 una delle \textit{at-functions} (vedi sez.~\ref{sec:file_openat});
753 \item cambiare directory di lavoro con \func{fchdir} se il file descriptor fa
754 riferimento a una directory (dal kernel 3.5);
755 \item usare le funzioni che duplicano il file descriptor (vedi
756 sez.~\ref{sec:file_dup});
757 \item passare il file descriptor ad un altro processo usando un socket
758 \const{PF\_UNIX} (vedi sez.~\ref{sec:unix_socket})
759 \item ottenere le informazioni relative al file con \func{fstat} (dal kernel
760 3.6) o al filesystem con \func{fstatfs} (dal kernel 3.12);
761 \item ottenere il valore dei \textit{file descriptor flags} (fra cui comparirà
762 anche lo stesso \const{O\_PATH}) o impostare o leggere i \textit{file status
763 flags} con \func{fcntl} (rispettivamente con le operazioni
764 \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFD} e \const{F\_GETFD}, vedi
765 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
766 \item chiudere il file con \func{close}.
769 In realtà usando \const{O\_PATH} il file non viene effettivamente aperto, per
770 cui ogni tentativo di usare il file descriptor così ottenuto con funzioni che
771 operano effettivamente sul file (come ad esempio \func{read}, \func{write},
772 \func{fchown}, \func{fchmod}, \func{ioctl}, ecc.) fallirà con un errore di
773 \errval{EBADF}, come se questo non fosse un file descriptor valido. Per questo
774 motivo usando questo flag non è necessario avere nessun permesso per aprire un
775 file, neanche quello di lettura (ma occorre ovviamente avere il permesso di
776 esecuzione per le directory sovrastanti).
778 Questo consente di usare il file descriptor con funzioni che non richiedono
779 permessi sul file, come \func{fstat}, laddove un'apertura con
780 \const{O\_RDONLY} sarebbe fallita. I permessi verranno eventualmente
781 controllati, se necessario, nelle operazioni seguenti, ad esempio per usare
782 \func{fchdir} con il file descriptor (se questo fa riferimento ad una
783 directory) occorrerà avere il permesso di esecuzione.
785 Se si usa \const{O\_PATH} tutti gli altri flag eccettuati \const{O\_CLOEXEC},
786 \const{O\_DIRECTORY} e \const{O\_NOFOLLOW} verranno ignorati. I primi due
787 mantengono il loro significato usuale, mentre \const{O\_NOFOLLOW} fa si che se
788 il file indicato è un un link simbolico venga aperto quest'ultimo (cambiando
789 quindi il comportamento ordinario che prova il fallimento della chiamata),
790 così da poter usare il file descriptor ottenuto per le funzioni
791 \func{fchownat}, \func{fstatat}, \func{linkat} e \func{readlinkat} che ne
792 supportano l'uso come come primo argomento (torneremo su questo in
793 sez.~\ref{sec:file_openat}).
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 un
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 e 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 quando si ha questa situazione si dice che il file in
998 questione è uno \textit{sparse file}. In sostanza, se si ricorda la struttura
999 di un filesystem illustrata in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, quello che
1000 accade è che nell'\textit{inode} del file viene segnata l'allocazione di un
1001 blocco di dati a partire dalla nuova posizione, ma non viene allocato nulla
1002 per le posizioni intermedie. In caso di lettura sequenziale del contenuto del
1003 file il kernel si accorgerà della presenza del buco, e restituirà degli zeri
1004 come contenuto di 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 Tutto ciò avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un
1015 file è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio
1016 disco effettivamente allocato, e viene registrata sull'\textit{inode} come le
1017 altre proprietà del file. La dimensione viene aggiornata automaticamente
1018 quando si estende un file scrivendoci, e viene riportata dal campo
1019 \var{st\_size} di una struttura \struct{stat} quando si effettua la chiamata
1020 ad una delle funzioni \texttt{*stat} viste in sez.~\ref{sec:file_stat}.
1022 Questo comporta che la dimensione di un file, fintanto che lo si è scritto
1023 sequenzialmente, sarà corrispondente alla quantità di spazio disco da esso
1024 occupato, ma possono esistere dei casi, come questo in cui ci si sposta in una
1025 posizione oltre la fine corrente del file, o come quello accennato in
1026 sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione di un file con
1027 una \func{truncate}, in cui si modifica soltanto il valore della dimensione di
1028 \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Così è possibile creare
1029 inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza dover occupare da
1030 subito dello spazio disco che in realtà sarebbe inutilizzato.
1032 \itindend{sparse~file}
1034 A partire dal kernel 3.1, riprendendo una interfaccia adottata su Solaris,
1035 sono state aggiunti due nuovi valori per l'argomento \param{whence}, riportati
1036 nella seconda sezione di tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}, che consentono di
1037 riconoscere la presenza di \textit{hole} all'interno dei file ad uso di quelle
1038 applicazioni (come i programmi di backup) che possono salvare spazio disco
1039 nella copia degli \textit{sparse file}. Una applicazione può così determinare
1040 la presenza di un \textit{hole} usando \const{SEEK\_HOLE} all'inizio del file
1041 e determinare poi l'inizio della successiva sezione di dati usando
1042 \const{SEEK\_DATA}. Per compatibilità con i filesystem che non supportano
1043 questa funzionalità è previsto comunque che in tal caso \const{SEEK\_HOLE}
1044 riporti sempre la fine del file e \const{SEEK\_DATA} il valore
1047 Inoltre la decisione di come riportare (o di non riportare) la presenza di un
1048 buco in un file è lasciata all'implementazione del filesystem, dato che oltre
1049 a quelle classiche appena esposte esistono vari motivi per cui una sezione di
1050 un file può non contenere dati ed essere riportata come tale (ad esempio può
1051 essere stata preallocata con \func{fallocate}, vedi
1052 sez.~\ref{sec:file_fadvise}). Questo significa che l'uso di questi nuovi
1053 valori non garantisce la mappatura della effettiva allocazione dello spazio
1054 disco di un file, per il quale esiste una specifica operazione di controllo
1055 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
1057 \index{file!\textit{hole}|)}
1060 \subsection{Le funzioni per la lettura di un file}
1061 \label{sec:file_read}
1063 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
1064 leggere i dati che contiene utilizzando la funzione di sistema \funcd{read},
1069 \fdecl{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
1070 \fdesc{Legge i dati da un file.}
1073 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1074 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1076 \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non ha nessun dato da restituire e si è
1077 aperto il file con \const{O\_NONBLOCK}.
1078 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1079 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è associato ad un oggetto non leggibile,
1080 o lo si è ottenuto da \func{timerfd\_create} (vedi
1081 sez.~\ref{sec:sig_signalfd_eventfd}) e si è usato un valore sbagliato
1082 per \param{size} o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è
1084 \item[\errval{EIO}] si è tentata la lettura dal terminale di controllo
1085 essendo in background ignorando o bloccando \const{SIGTTIN} (vedi
1086 sez.~\ref{sec:term_io_design}) o per errori di basso livello sul supporto.
1088 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT} e \errval{EISDIR}, nel loro
1089 significato generico.}
1092 La funzione tenta di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} a partire
1093 dalla posizione corrente, scrivendoli nel buffer \param{buf}.\footnote{fino ad
1094 un massimo di \const{0x7ffff000} byte, indipendentemente che l'architettura
1095 sia a 32 o 64 bit.} Dopo la lettura la posizione sul file è spostata
1096 automaticamente in avanti del numero di byte letti. Se \param{count} è zero la
1097 funzione restituisce zero senza nessun altro risultato. Inoltre che non è
1098 detto che la funzione \func{read} restituisca il numero di byte richiesto, ci
1099 sono infatti varie ragioni per cui la funzione può restituire un numero di
1100 byte inferiore: questo è un comportamento normale, e non un errore, che
1101 bisogna sempre tenere presente.
1103 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
1104 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
1105 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
1106 effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
1107 di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La
1108 condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
1109 segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
1110 ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
1111 continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
1113 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
1114 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
1115 quando si legge da un terminale, da una \textit{fifo} o da una
1116 \textit{pipe}. In tal caso infatti, se non ci sono dati in ingresso, la
1117 \func{read} si blocca (a meno di non aver selezionato la modalità non
1118 bloccante, vedi sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne
1119 arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione
1120 ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
1122 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
1123 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
1124 di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
1125 singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
1126 dati ricevuti fino al momento della lettura, o i terminali, per i quali si
1127 applicano anche ulteriori condizioni che approfondiremo in
1128 sez.~\ref{sec:sess_terminal_io}.
1130 Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
1131 \errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
1132 quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
1133 interrotta da un segnale. In tal caso l'azione da intraprendere è quella di
1134 rieseguire la funzione, torneremo in dettaglio sull'argomento in
1135 sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}. La seconda si verifica quando il file è aperto
1136 in modalità non bloccante (con \const{O\_NONBLOCK}) e non ci sono dati in
1137 ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
1138 \errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
1139 \errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con la \acr{glibc}, questa è sinonima di
1140 \errcode{EAGAIN}, ma se si vuole essere completamente portabili occorre
1141 verificare entrambi i valori, dato che POSIX.1-2001 non richiede che siano
1142 coincidenti.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
1143 disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo,
1144 torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_noblocking}.
1146 La funzione \func{read} è una delle \textit{system call} fondamentali,
1147 esistenti fin dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle
1148 \textit{Single Unix Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga
1149 \func{pwrite} sono state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nella
1150 \acr{glibc}, compresa l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la
1151 \textit{system call}, è stato aggiunto con la versione 2.1, in versioni
1152 precedenti sia del kernel che delle librerie la funzione non è disponibile.}
1153 (quello che viene chiamato normalmente Unix98, vedi
1154 sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la definizione di un'altra
1155 funzione di sistema, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
1159 \fdecl{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1160 \fdesc{Legge a partire da una posizione sul file.}
1163 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1164 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1165 \func{read} e \func{lseek}.}
1168 La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
1169 stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \param{offset} che indica
1170 una posizione sul file a partire dalla quale verranno letti i \param{count}
1171 byte. Identico è il comportamento ed il valore di ritorno, ma la posizione
1172 corrente sul file resterà invariata. Il valore di \param{offset} fa sempre
1173 riferimento all'inizio del file.
1175 L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \func{lseek} alla
1176 posizione indicata da \param{offset} seguita da una \func{read}, seguita da
1177 un'altra \func{lseek} che riporti al valore iniziale della posizione corrente
1178 sul file, ma permette di eseguire l'operazione atomicamente. Questo può essere
1179 importante quando la posizione sul file viene condivisa da processi diversi
1180 (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è particolarmente utile in caso di
1181 programmazione \textit{multi-thread} (vedi sez.~\ref{cha:threads}) quando
1182 all'interno di un processo si vuole che le operazioni di un \textit{thread}
1183 non possano essere influenzata da eventuali variazioni della posizione sul
1184 file effettuate da altri \textit{thread}.
1186 La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
1187 accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
1188 \textit{Single Unix Specification} con un valore della macro
1189 \macro{\_XOPEN\_SOURCE} maggiore o uguale a 500 o a partire dalla \acr{glibc}
1190 2.12 con un valore dalla macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} maggiore o uguale al
1191 valore \val{200809L}. Si ricordi di definire queste macro prima
1192 dell'inclusione del file di dichiarazione \headfile{unistd.h}.
1195 \subsection{Le funzioni per la scrittura di un file}
1196 \label{sec:file_write}
1198 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
1199 scrivere su di esso utilizzando la funzione di sistema \funcd{write}, il cui
1204 \fdecl{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
1205 \fdesc{Scrive i dati su un file.}
1208 {La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e $-1$ per
1209 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1211 \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
1212 modalità \const{O\_NONBLOCK}.
1213 \item[\errcode{EDESTADDRREQ}] si è eseguita una scrittura su un socket di
1214 tipo \textit{datagram} (vedi sez.~\ref{sec:sock_type}) senza aver prima
1215 connesso il corrispondente con \func{connect} (vedi
1216 sez.~\ref{sec:UDP_sendto_recvfrom}).
1217 \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
1218 consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
1219 processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
1220 \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
1221 potuto scrivere qualsiasi dato.
1222 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
1223 la scrittura o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è allineato.
1224 \item[\errcode{EPERM}] la scrittura è proibita da un \textit{file seal}
1225 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
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 nel cap.~\ref{cha:file_advanced}).
1287 \subsection{La gestione dell'accesso concorrente ai files}
1288 \label{sec:file_shared_access}
1290 In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
1291 dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
1292 fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
1293 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
1294 confronti dell'accesso concorrente allo stesso file da parte di processi
1297 \begin{figure}[!htb]
1299 \includegraphics[width=11cm]{img/filemultacc}
1300 \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
1302 \label{fig:file_mult_acc}
1305 Il primo caso è quello in cui due processi indipendenti aprono lo stesso file
1306 su disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
1307 situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
1308 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
1309 diverso file descriptor nella sua \kstruct{file\_struct}. Entrambe le voci
1310 nella \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso \textit{inode}
1313 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
1314 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
1315 vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
1316 conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
1317 stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
1319 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente, dopo ciascuna
1320 \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo
1321 scrivente. Se la scrittura eccede la dimensione corrente del file questo
1322 verrà esteso automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size}
1323 della struttura \kstruct{inode}.
1324 \item se un file è in modalità \const{O\_APPEND} tutte le volte che viene
1325 effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima impostata alla
1326 dimensione corrente del file letta dalla struttura \kstruct{inode}. Dopo la
1327 scrittura il file viene automaticamente esteso. Questa operazione avviene
1328 atomicamente, ogni altro processo che usi \const{O\_APPEND} vedrà la
1329 dimensione estesa e continuerà a scrivere in coda al file.
1330 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo
1331 \var{f\_pos} nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, non
1332 c'è nessuna operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla
1333 fine del file la posizione viene impostata leggendo la attuale dimensione
1334 corrente dalla struttura \kstruct{inode}.
1337 \begin{figure}[!htb]
1339 \includegraphics[width=11cm]{img/fileshar}
1340 \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
1341 \label{fig:file_acc_child}
1344 Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
1345 puntano alla stessa voce nella \textit{file table}. Questo è ad esempio il
1346 caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo figlio all'esecuzione
1347 di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_fork}). La
1348 situazione è illustrata in fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo
1349 figlio riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche
1350 una copia di \kstruct{file\_struct} e della relativa tabella dei file aperti.
1352 Questo significa che il figlio avrà gli stessi file aperti del padre in
1353 quanto la sua \kstruct{file\_struct}, pur essendo allocata in maniera
1354 indipendente, contiene gli stessi valori di quella del padre e quindi i suoi
1355 file descriptor faranno riferimento alla stessa voce nella \textit{file
1356 table}, condividendo così la posizione corrente sul file. Questo ha le
1357 conseguenze descritte a suo tempo in sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di
1358 scrittura o lettura da parte di uno dei due processi, la posizione corrente
1359 nel file varierà per entrambi, in quanto verrà modificato il campo
1360 \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, che è la stessa per
1361 entrambi. Questo consente una sorta di ``\textsl{sincronizzazione}''
1362 automatica della posizione sul file fra padre e figlio che occorre tenere
1365 \itindbeg{close-on-exec}
1367 Si noti inoltre che in questo caso anche i flag di stato del file, essendo
1368 mantenuti nella struttura \kstruct{file} della \textit{file table}, vengono
1369 condivisi, per cui una modifica degli stessi con \func{fcntl} (vedi
1370 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) si applicherebbe a tutti processi che
1371 condividono la voce nella \textit{file table}. Ai file però sono associati
1372 anche altri flag detti \itindex{file~descriptor~flags} \textit{file descriptor
1373 flags}. Questi invece sono mantenuti in \kstruct{file\_struct}, e perciò
1374 sono locali per ciascun processo e non vengono modificati dalle azioni degli
1375 altri anche in caso di condivisione della stessa voce della \textit{file
1376 table}; l'unico usato al momento è quello di \textit{close-on-exec} che
1377 indica che il file descriptor deve essere chiuso in una \func{exec} (vedi
1378 sez.~\ref{sec:proc_exec}).
1380 \itindend{close-on-exec}
1382 Si tenga presente dunque che in un sistema unix-like è sempre possibile per
1383 più processi accedere in contemporanea allo stesso file e che non esistono, a
1384 differenza di altri sistemi operativi, dei meccanismi di blocco o di
1385 restrizione dell'accesso impliciti quando più processi vogliono accedere allo
1386 stesso file. Questo significa che le operazioni di lettura e scrittura vengono
1387 sempre fatte da ogni processo in maniera indipendente, utilizzando una
1388 posizione corrente nel file che normalmente, a meno di non trovarsi nella
1389 situazione di fig.~\ref{fig:file_acc_child}, è locale a ciascuno di essi.
1391 Dal punto di vista della lettura dei dati questo comporta la possibilità di
1392 poter leggere dati non coerenti in caso di scrittura contemporanea da parte di
1393 un altro processo. Dal punto di vista della scrittura invece si potranno avere
1394 sovrapposizioni imprevedibili quando due processi scrivono nella stessa
1395 sezione di file, dato che ciascuno lo farà in maniera indipendente. Il
1396 sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità di eseguire alcune
1397 operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza utilizzare dei
1398 meccanismi di sincronizzazione espliciti come il \textit{file locking}, che
1399 esamineremo in sez.~\ref{sec:file_locking}.
1401 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
1402 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
1403 log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
1404 fine del file con \func{lseek} e poi scrivere con \func{write} può condurre ad
1405 una \textit{race condition}; infatti può succedere che un secondo processo
1406 scriva alla fine del file fra la \func{lseek} e la \func{write}. In questo
1407 caso, come abbiamo appena visto, il file sarà esteso, ma il primo processo,
1408 avrà una posizione corrente che aveva impostato con \func{lseek} che non
1409 corrisponde più alla fine del file, e la sua successiva \func{write}
1410 sovrascriverà i dati del secondo processo.
1412 Il problema deriva dal fatto che usare due \textit{system call} in successione
1413 non è mai un'operazione atomica dato che il kernel può interrompere
1414 l'esecuzione del processo fra le due. Nel caso specifico il problema è stato
1415 risolto introducendo la modalità di scrittura in \textit{append}, attivabile
1416 con il flag \const{O\_APPEND}. In questo caso infatti, come abbiamo illustrato
1417 in sez.~\ref{sec:file_open_close}, è il kernel che aggiorna automaticamente la
1418 posizione alla fine del file prima di effettuare la scrittura, e poi estende
1419 il file. Tutto questo avviene all'interno di una singola \textit{system
1420 call}, la \func{write}, che non essendo interrompibile da un altro processo
1421 realizza un'operazione atomica.
1424 \subsection{La duplicazione dei file descriptor}
1425 \label{sec:file_dup}
1427 Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} come un processo figlio
1428 condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
1429 comportamento analogo all'interno di uno stesso processo con la cosiddetta
1430 \textit{duplicazione} di un file descriptor. Per far questo si usa la funzione
1431 di sistema \funcd{dup}, il cui prototipo è:
1435 \fdecl{int dup(int oldfd)}
1436 \fdesc{Crea un file descriptor duplicato.}
1439 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1440 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1442 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
1443 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1444 descriptor aperti (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
1449 La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
1450 file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
1451 interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
1452 può fare riferimento a fig.~\ref{fig:file_dup}. L'effetto della funzione è
1453 semplicemente quello di copiare il valore di un certo file descriptor in
1454 un altro all'interno della struttura \kstruct{file\_struct}, cosicché anche
1455 questo faccia riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}. Per
1456 questo motivo si dice che il nuovo file descriptor è ``\textsl{duplicato}'',
1457 da cui il nome della funzione.
1459 \begin{figure}[!htb]
1460 \centering \includegraphics[width=11cm]{img/filedup}
1461 \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
1462 \label{fig:file_dup}
1465 Si noti che per quanto illustrato in fig.~\ref{fig:file_dup} i file descriptor
1466 duplicati condivideranno eventuali lock (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}), i
1467 flag di stato, e la posizione corrente sul file. Se ad esempio si esegue una
1468 \func{lseek} per modificare la posizione su uno dei due file descriptor, essa
1469 risulterà modificata anche sull'altro, dato che quello che viene modificato è
1470 lo stesso campo nella voce della \textit{file table} a cui entrambi fanno
1473 L'unica differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà un
1474 suo \textit{file descriptor flag} indipendente. A questo proposito deve essere
1475 tenuto presente che nel caso in cui si usi \func{dup} per duplicare un file
1476 descriptor, se questo ha il flag di \textit{close-on-exec} attivo (vedi
1477 sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_shared_access}), questo verrà
1478 cancellato nel file descriptor restituito come copia.
1480 L'uso principale di questa funzione è nella shell per la redirezione dei file
1481 standard di tab.~\ref{tab:file_std_files} fra l'esecuzione di una \func{fork}
1482 e la successiva \func{exec}. Diventa così possibile associare un file (o una
1483 \textit{pipe}) allo \textit{standard input} o allo \textit{standard output}
1484 (vedremo un esempio in sez.~\ref{sec:ipc_pipe_use}, quando tratteremo le
1487 Ci si può chiedere perché non sia in questo caso sufficiente chiudere il file
1488 standard che si vuole redirigere e poi aprire direttamente con \func{open} il
1489 file vi si vuole far corrispondere, invece di duplicare un file descriptor che
1490 si è già aperto. La risposta sta nel fatto che il file che si vuole redirigere
1491 non è detto sia un file regolare, ma potrebbe essere, come accennato, anche
1492 una \textit{fifo} o un socket, oppure potrebbe essere un file associato ad un
1493 file descriptor che si è ereditato già aperto (ad esempio attraverso una
1494 \func{exec}) da un processo antenato del padre, del quale non si conosce il
1495 nome. Operando direttamente con i file descriptor \func{dup} consente di
1496 ignorare le origini del file descriptor che si duplica e funziona in maniera
1497 generica indipendentemente dall'oggetto a cui questo fa riferimento.
1499 Per ottenere la redirezione occorre pertanto disporre del file descriptor
1500 associato al file che si vuole usare e chiudere il file descriptor che si
1501 vuole sostituire, cosicché esso possa esser restituito alla successiva
1502 chiamata di \func{dup} come primo file descriptor disponibile. Dato che
1503 questa è l'operazione più comune, è prevista un'altra funzione di sistema,
1504 \funcd{dup2}, che permette di specificare esplicitamente qual è il numero di
1505 file descriptor che si vuole ottenere come duplicato; il suo prototipo è:
1509 \fdecl{int dup2(int oldfd, int newfd)}
1510 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1513 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1514 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1516 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
1517 un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
1518 \item[\errcode{EBUSY}] si è rilevata la possibilità di una \textit{race
1520 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1521 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1527 La funzione duplica il file descriptor \param{oldfd} su un altro file
1528 descriptor di valore \param{newfd}. Qualora il file descriptor \param{newfd}
1529 sia già aperto, come avviene ad esempio nel caso della duplicazione di uno dei
1530 file standard di tab.~\ref{tab:file_std_files}, esso sarà prima chiuso e poi
1531 duplicato. Se \param{newfd} è uguale a \param{oldfd} la funzione non fa nulla
1532 e si limita a restituire \param{newfd}.
1534 L'uso di \func{dup2} ha vari vantaggi rispetto alla combinazione di
1535 \func{close} e \func{dup}; anzitutto se \param{oldfd} è uguale \param{newfd}
1536 questo verrebbe chiuso e \func{dup} fallirebbe, ma soprattutto l'operazione è
1537 atomica e consente di evitare una \textit{race condition} in cui dopo la
1538 chiusura del file si potrebbe avere la ricezione di un segnale il cui gestore
1539 (vedi sez.~\ref{sec:sig_signal_handler}) potrebbe a sua volta aprire un file,
1540 per cui alla fine \func{dup} restituirebbe un file descriptor diverso da
1543 Con Linux inoltre la funzione prevede la possibilità di restituire l'errore
1544 \errcode{EBUSY}, che non è previsto dallo standard, quando viene rilevata la
1545 possibilità di una \textit{race condition} interna in cui si cerca di
1546 duplicare un file descriptor che è stato allocato ma per il quale non sono
1547 state completate le operazioni di apertura.\footnote{la condizione è
1548 abbastanza peculiare e non attinente al tipo di utilizzo indicato, quanto
1549 piuttosto ad un eventuale tentativo di duplicare file descriptor non ancora
1550 aperti, la condizione di errore non è prevista dallo standard, ma in
1551 condizioni simili FreeBSD risponde con un errore di \errval{EBADF}, mentre
1552 OpenBSD elimina la possibilità di una \textit{race condition} al costo di
1553 una perdita di prestazioni.} In tal caso occorre ritentare l'operazione.
1555 La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
1556 funzione di controllo dei file \func{fcntl} (che esamineremo in
1557 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) con il parametro \const{F\_DUPFD}.
1558 L'operazione ha la sintassi \code{fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
1559 come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}. La sola
1560 differenza fra le due funzioni (a parte la sintassi ed i diversi codici di
1561 errore) è che \func{dup2} chiude il file descriptor \param{newfd} se questo è
1562 già aperto, garantendo che la duplicazione sia effettuata esattamente su di
1563 esso, invece \func{fcntl} restituisce il primo file descriptor libero di
1564 valore uguale o maggiore di \param{newfd}, per cui se \param{newfd} è aperto
1565 la duplicazione avverrà su un altro file descriptor.
1567 Su Linux inoltre è presente una terza funzione di sistema non
1568 standard,\footnote{la funzione è stata introdotta con il kernel 2.6.27 e resa
1569 disponibile con la \acr{glibc} 2.9.} \funcd{dup3}, che consente di duplicare
1570 un file descriptor reimpostandone i flag, per usarla occorre definire la macro
1571 \macro{\_GNU\_SOURCE} ed il suo prototipo è:
1575 \fdecl{int dup3(int oldfd, int newfd, int flags)}
1576 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1579 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1580 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di
1581 \func{dup2} più \errcode{EINVAL} qualora \param{flags} contenga un valore
1582 non valido o \param{newfd} sia uguale a \param{oldfd}.
1586 La funzione è identica a \func{dup2} ma prevede la possibilità di mantenere il
1587 flag di \textit{close-on-exec} sul nuovo file descriptor specificando
1588 \const{O\_CLOEXEC} in \param{flags} (che è l'unico flag usabile in questo
1589 caso). Inoltre rileva esplicitamente la possibile coincidenza
1590 fra \param{newfd} e \param{oldfd}, fallendo con un errore di \errval{EINVAL}.
1593 \subsection{Le funzioni di sincronizzazione dei dati}
1594 \label{sec:file_sync}
1596 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close} tutte le operazioni di
1597 scrittura sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle
1598 in maniera asincrona per ottimizzarle, ad esempio accorpando gli accessi alla
1599 stessa zona del disco in un secondo tempo rispetto al momento della esecuzione
1602 Per questo motivo quando è necessaria una sincronizzazione immediata dei dati
1603 il sistema mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo
1604 scarico dei dati dai buffer del kernel. La prima di queste funzioni di
1605 sistema è \funcd{sync}, il cui prototipo è:\footnote{questo è il prototipo
1606 usato a partire dalla \acr{glibc} 2.2.2 seguendo gli standard, in precedenza
1607 la funzione era definita come \code{int sync(void)} e ritornava sempre $0$.}
1611 \fdecl{void sync(void)}
1612 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.}
1615 {La funzione non ritorna nulla e non prevede condizioni di errore.}
1618 I vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire le
1619 operazioni ritornando immediatamente, con Linux invece, fin dal kernel 1.3.20,
1620 la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione. Si
1621 tenga presente comunque che questo non dà la garanzia assoluta che i dati
1622 siano integri dopo la chiamata, l'hardware dei dischi è in genere dotato di un
1623 suo meccanismo interno di bufferizzazione che a sua volta può ritardare
1624 ulteriormente la scrittura effettiva.
1626 La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
1627 esplicitamente lo scarico dei dati su disco, un tempo era invocata da un
1628 apposito demone di sistema (in genere chiamato \cmd{update}) che eseguiva lo
1629 scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi. Con le nuove versioni del
1630 kernel queste operazioni vengono gestite direttamente dal sistema della
1631 memoria virtuale, attraverso opportuni \textit{task} interni al kernel. Nei
1632 kernel recenti questo comportamento può essere controllato con l'uso dei vari
1633 file \texttt{dirty\_*} in \sysctlfiled{vm/}.\footnote{si consulti la
1634 documentazione allegata ai sorgenti del kernel nel file
1635 \file{Documentation/sysctl/vm.txt}, trattandosi di argomenti di natura
1636 sistemistica non li prenderemo in esame.}
1638 Si tenga presente che la funzione di sistema \funcm{bdflush}, che un tempo
1639 veniva usata per controllare lo scaricamento dei dati, è deprecata a partire
1640 dal kernel 2.6 e causa semplicemente la stampa di un messaggio nei log del
1641 kernel, e non è più presente dalle \acr{glibc} 2.23, pertanto non la
1642 prenderemo in esame.
1644 Quando si vogliano scaricare i dati di un singolo file, ad esempio essere
1645 sicuri che i dati di un database siano stati registrati su disco, si possono
1646 usare le due funzioni di sistema \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui
1651 \fdecl{int fsync(int fd)}
1652 \fdesc{Sincronizza dati e metadati di un file.}
1653 \fdecl{int fdatasync(int fd)}
1654 \fdesc{Sincronizza i dati di un file.}
1657 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1658 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1660 \item[\errcode{EDQUOT}] si è superata un quota disco durante la
1662 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
1663 sincronizzazione (talvolta anche \errval{EROFS}).
1664 \item[\errcode{EIO}] c'è stato un errore di I/O durante la sincronizzazione,
1665 che in questo caso può derivare anche da scritture sullo stesso file
1666 eseguite su altri file descriptor.
1667 \item[\errcode{ENOSPC}] si è esaurito lo spazio disco durante la
1670 ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
1673 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
1674 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni. La
1675 prima, \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file,
1676 che riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che
1677 gli altri dati contenuti nell'\textit{inode} che si leggono con \func{fstat},
1678 come i tempi del file. Se lo scopo dell'operazione, come avviene spesso per i
1679 database, è assicurarsi che i dati raggiungano il disco e siano rileggibili
1680 immediatamente in maniera corretta, è sufficiente l'uso di \func{fdatasync}
1681 che evita le scritture non necessarie per avere l'integrità dei dati, come
1682 l'aggiornamento dei tempi di ultima modifica ed ultimo accesso.
1684 Si tenga presente che l'uso di queste funzioni non comporta la
1685 sincronizzazione della directory che contiene il file e la scrittura della
1686 relativa voce su disco, che se necessaria deve essere effettuata
1687 esplicitamente con \func{fsync} sul file descriptor della
1688 directory.\footnote{in realtà per il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta
1689 con l'opzione \cmd{sync}, il kernel provvede anche alla sincronizzazione
1690 automatica delle voci delle directory.}
1692 La funzione può restituire anche \errval{ENOSPC} e \errval{EDQUOT} per quei
1693 casi in cui l'allocazione dello spazio disco non viene effettuata
1694 all'esecuzione di una \func{write} (come NFS o altri filesystem di rete) per
1695 cui l'errore viene rilevato quando la scrittura viene effettivamente
1698 L'uso di \func{sync} può causare, quando ci sono più filesystem montati,
1699 problemi di prestazioni dovuti al fatto che effettua la sincronizzazione dei
1700 dati su tutti i filesystem, anche quando sarebbe sufficiente eseguirla
1701 soltanto su quello dei file su cui si sta lavorando; quando i dati in attesa
1702 sono molti questo può causare una alta attività di I/O ed i relativi problemi
1705 Per questo motivo è stata introdotta una nuova funzione di sistema,
1706 \funcd{syncfs},\footnote{la funzione è stata introdotta a partire dal kernel
1707 2.6.39 ed è accessibile solo se è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, è
1708 specifica di Linux e non prevista da nessuno standard.} che effettua lo
1709 scarico dei dati soltanto per il filesystem su cui si sta operando, il suo
1714 \fdecl{int syncfs(int fd)}
1715 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file del singolo filesystem col
1719 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1720 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1722 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
1727 La funzione richiede che si specifichi nell'argomento \param{fd} un file
1728 descriptor su cui si sta operando, e la registrazione immediata dei dati sarà
1729 limitata al filesystem su cui il file ad esso corrispondente si trova.
1733 \subsection{Le \textit{at-functions}: \func{openat} e le altre}
1734 \label{sec:file_openat}
1736 \itindbeg{at-functions}
1738 Un problema generico che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così
1739 come con le altre funzioni che prendono come argomenti dei \textit{pathname},
1740 è la possibilità, quando si usa un \textit{pathname} che non fa riferimento
1741 diretto ad un file posto nella directory di lavoro corrente, che alcuni dei
1742 componenti dello stesso vengano modificati in parallelo alla chiamata a
1743 \func{open}, cosa che lascia aperta la possibilità di una \textit{race
1744 condition} in cui c'è spazio per un \textit{symlink attack} (si ricordi
1745 quanto visto per \func{access} in sez.~\ref{sec:file_perm_management})
1746 cambiando una delle directory sovrastanti il file fra un controllo e la
1747 successiva apertura.
1749 Inoltre, come già accennato, la directory di lavoro corrente è una proprietà
1750 associata al singolo processo; questo significa che quando si lavora con i
1751 \textit{thread} questa è la stessa per tutti, per cui se la si cambia
1752 all'interno di un \textit{thread} il cambiamento varrà anche per tutti gli
1753 altri. Non esiste quindi con le funzioni classiche un modo semplice per far sì
1754 che i singoli \textit{thread} possano aprire file usando una propria directory
1755 per risolvere i \textit{pathname} relativi.
1757 Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
1758 Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
1759 \func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
1760 funzioni di sistema, chiamate genericamente ``\textit{at-functions}'' in
1761 quanto usualmente contraddistinte dal suffisso \texttt{at}, che permettono
1762 l'apertura di un file (o le rispettive altre operazioni) usando un
1763 \textit{pathname} relativo ad una directory
1764 specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su proposta dello sviluppatore
1765 principale della \acr{glibc} Urlich Drepper e le corrispondenti
1766 \textit{system call} sono state inserite nel kernel a partire dalla versione
1767 2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione che, sia pure con
1768 prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso del filesystem
1769 \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il riferimento a
1770 \textit{pathname} del tipo di \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.}
1771 Essendo accomunate dalla stessa interfaccia le tratteremo insieme in questa
1772 sezione pur non essendo strettamente attinenti l'I/O su file.
1774 Benché queste funzioni non siano presenti negli standard tradizionali esse
1775 sono state adottate da altri sistemi unix-like come Solaris, i vari BSD, fino
1776 ad essere incluse in una recente revisione dello standard POSIX.1 (la
1777 POSIX.1-2008). Con la \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
1778 definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE} (comunque attiva di default).
1780 L'uso di queste funzioni richiede una apertura preliminare della directory che
1781 si intende usare come base per la risoluzione dei \textit{pathname} relativi
1782 (ad esempio usando \func{open} con il flag \const{O\_PATH} visto in
1783 sez.~\ref{sec:file_open_close}) per ottenere un file descriptor che dovrà
1784 essere passato alle stesse. Tutte queste funzioni infatti prevedono la
1785 presenza un apposito argomento, in genere il primo che negli esempi seguenti
1786 chiameremo sempre \param{dirfd}, per indicare la directory di partenza.
1788 In questo modo, una volta aperta la directory di partenza, si potranno
1789 effettuare controlli ed aperture solo con \textit{pathname} relativi alla
1790 stessa, e tutte le \textit{race condition} dovute al possibile cambiamento di
1791 uno dei componenti posti al di sopra della stessa cesseranno di esistere.
1792 Inoltre, pur restando la directory di lavoro una proprietà comune del
1793 processo, si potranno usare queste funzioni quando si lavora con i
1794 \textit{thread} per eseguire la risoluzione dei \textit{pathname} relativi ed
1795 avere una directory di partenza diversa in ciascuno di essi.
1797 Questo metodo consente inoltre di ottenere aumenti di prestazioni
1798 significativi quando si devono eseguire molte operazioni su sezioni
1799 dell'albero dei file che prevedono delle gerarchie di sottodirectory molto
1800 profonde. Infatti in questo caso basta eseguire la risoluzione del
1801 \textit{pathname} di una qualunque directory di partenza una sola volta
1802 (nell'apertura iniziale) e non tutte le volte che si deve accedere a ciascun
1803 file che essa contiene. Infine poter identificare una directory di partenza
1804 tramite il suo file descriptor consente di avere un riferimento stabile alla
1805 stessa anche qualora venisse rinominata, e tiene occupato il filesystem dove
1806 si trova come per la directory di lavoro di un processo.
1808 La sintassi generica di queste nuove funzioni prevede l'utilizzo come primo
1809 argomento del file descriptor della directory da usare come base per la
1810 risoluzione dei nomi, mentre gli argomenti successivi restano identici a
1811 quelli della corrispondente funzione ordinaria. Come esempio prendiamo in
1812 esame la nuova funzione di sistema \funcd{openat}, il cui prototipo è:
1816 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1817 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
1818 \fdesc{Apre un file a partire da una directory di lavoro.}
1821 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1822 \func{open}, ed in più:
1824 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1825 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
1826 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1831 Il comportamento di \func{openat} è del tutto analogo a quello di \func{open},
1832 con la sola eccezione del fatto che se per l'argomento \param{pathname} si
1833 utilizza un \textit{pathname} relativo questo sarà risolto rispetto alla
1834 directory indicata da \param{dirfd}; qualora invece si usi un
1835 \textit{pathname} assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine
1836 se per \param{dirfd} si usa il valore speciale \constd{AT\_FDCWD} la
1837 risoluzione sarà effettuata rispetto alla directory di lavoro corrente del
1838 processo. Questa, come le altre costanti \texttt{AT\_*}, è definita in
1839 \headfile{fcntl.h}, per cui per usarla occorrerà includere comunque questo
1840 file, anche per le funzioni che non sono definite in esso.
1842 Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
1843 errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
1844 errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
1845 particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
1846 descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa
1847 riferimento ad una directory, tranne il caso in cui si sia specificato un
1848 \textit{pathname} assoluto, nel qual caso, come detto, il valore di
1849 \param{dirfd} sarà completamente ignorato.
1851 % TODO: trattare openat2, introdotta con il kernel 5.6, vedi
1852 % https://lwn.net/Articles/796868/ e https://git.kernel.org/linus/b55eef872a96
1857 \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
1859 \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
1862 \func{execveat} &$\bullet$&\func{execve} \\
1863 \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access} \\
1864 \func{fchmodat} &$\bullet$&\func{chmod} \\
1865 \func{fchownat} &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
1866 \func{fstatat} &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat} \\
1867 \funcm{futimesat}& -- & obsoleta \\
1868 \func{linkat} &$\bullet$&\func{link} \\
1869 \funcm{mkdirat} & -- &\func{mkdir} \\
1870 \funcm{mkfifoat} & -- &\func{mkfifo} \\
1871 \funcm{mknodat} & -- &\func{mknod} \\
1872 \func{openat} & -- &\func{open} \\
1873 \funcm{readlinkat}& -- &\func{readlink}\\
1874 \func{renameat} & -- &\func{rename} \\
1875 \func{renameat2}\footnotemark& -- &\func{rename} \\
1876 \funcm{scandirat}& -- &\func{scandir} \\
1877 \func{statx} &$\bullet$&\func{stat} \\
1878 \funcm{symlinkat}& -- &\func{symlink} \\
1879 \func{unlinkat} &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir} \\
1880 \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
1883 \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
1884 corrispettive funzioni classiche.}
1885 \label{tab:file_atfunc_corr}
1888 \footnotetext{anche se la funzione ha un argomento \param{flags} questo
1889 attiene a funzionalità specifiche della stessa e non all'uso generico fatto
1890 nelle altre \textit{at-functions}, pertanto lo si è indicato come assente.}
1892 In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
1893 con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
1894 classica. Tutte seguono la convenzione appena vista per \func{openat}, in cui
1895 agli argomenti della funzione classica viene anteposto l'argomento
1896 \param{dirfd}. Per alcune, indicate dal contenuto della omonima colonna di
1897 tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è prevista
1898 anche l'aggiunta di un argomento finale, \param{flags}, che è stato introdotto
1899 per fornire un meccanismo con cui modificarne il comportamento.
1901 Per tutte quelle che non hanno un argomento aggiuntivo il comportamento è
1902 identico alla corrispondente funzione ordinaria, pertanto non le tratteremo
1903 esplicitamente, vale per loro quanto detto con \func{openat} per l'uso del
1904 nuovo argomento \param{dirfd}. Tratteremo invece esplicitamente tutte quelle
1905 per cui l'argomento è presente, in quanto il loro comportamento viene
1906 modificato a seconda del valore assegnato a \param{flags}; questo deve essere
1907 passato come maschera binaria con una opportuna combinazione delle costanti
1908 elencate in tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values}, in quanto sono
1909 possibili diversi valori a seconda della funzione usata.
1914 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1916 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
1919 \constd{AT\_EMPTY\_PATH} & Usato per operare direttamente (specificando
1920 una stringa vuota per il \texttt{pathname})
1921 sul file descriptor \param{dirfd} che in
1922 questo caso può essere un file qualunque.\\
1923 \constd{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}& Se impostato la funzione non esegue la
1924 dereferenziazione dei collegamenti
1927 \constd{AT\_EACCES} & Usato solo da \func{faccessat}, richiede che
1928 il controllo dei permessi sia fatto usando
1929 l'\ids{UID} effettivo invece di quello
1931 \constd{AT\_NO\_AUTOMOUNT} & Usato solo da \func{fstatat} e \func{statx},
1932 evita il montaggio automatico qualora
1933 \param{pathname} faccia riferimento ad una
1934 directory marcata per
1935 l'\textit{automount}\footnotemark
1936 (dal kernel 2.6.38).\\
1937 \constd{AT\_REMOVEDIR} & Usato solo da \func{unlinkat}, richiede che
1938 la funzione si comporti come \func{rmdir}
1939 invece che come \func{unlink}.\\
1940 \constd{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}& Usato solo da \func{linkat}, se impostato la
1941 funzione esegue la dereferenziazione dei
1942 collegamenti simbolici.\\
1945 \caption{Le costanti utilizzate per i bit dell'argomento aggiuntivo
1946 \param{flags} delle \textit{at-functions}, definite in
1947 \headfile{fcntl.h}.}
1948 \label{tab:at-functions_constant_values}
1951 \footnotetext{l'\textit{automount} \itindex{automount} è una funzionalità
1952 fornita dal kernel che consente di montare automaticamente una directory
1953 quando si accede ad un \textit{pathname} al di sotto di essa, per i
1954 dettagli, di natura prevalentemente sistemistica, si può consultare
1955 sez.~5.1.6 di \cite{AGL}.}
1957 Si tenga presente che non tutte le funzioni che prevedono l'argomento
1958 aggiuntivo sono \textit{system call}, ad esempio \func{faccessat} e
1959 \func{fchmodat} sono realizzate con dei \textit{wrapper} nella \acr{glibc} per
1960 aderenza allo standard POSIX.1-2008, dato che la \textit{system call}
1961 sottostante non prevede l'argomento \param{flags}.
1963 % TODO: nel kernel 6.6 è stata introdotta fchmodat2 che risolve il problema
1966 % TODO: aggiornare per via di faccessat2 aggiunta con il kernel 5.8
1968 In tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values} si sono elencati i valori
1969 utilizzabili per i flag (tranne quelli specifici di \func{statx} su cui
1970 torneremo più avanti), mantenendo nella prima parte quelli comuni usati da più
1971 funzioni. Il primo di questi è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, che viene usato
1972 da tutte le funzioni tranne \func{linkat} e \func{unlinkat}, e che consente di
1973 scegliere, quando si sta operando su un collegamento simbolico, se far agire
1974 la funzione direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Si
1975 tenga presente però che per \funcm{fchmodat} questo, che è l'unico flag
1976 consentito e previsto dallo standard, non è attualmente implementato (anche
1977 perché non avrebbe molto senso cambiare i permessi di un link simbolico) e
1978 pertanto l'uso della funzione è analogo a quello delle altre funzioni che non
1979 hanno l'argomento \param{flags} (e non la tratteremo esplicitamente).
1981 % TODO: documentare l'introduzione di fchmodat4() se e quando ci sarà, vedi
1982 % https://lwn.net/Articles/792628/
1984 L'altro flag comune è \const{AT\_EMPTY\_PATH}, utilizzabile a partire dal
1985 kernel 2.6.39, che consente di usare per \param{dirfd} un file descriptor
1986 associato ad un file qualunque e non necessariamente ad una directory; in
1987 particolare si può usare un file descriptor ottenuto aprendo un file con il
1988 flag \param{O\_PATH} (vedi quanto illustrato a
1989 pag.~\pageref{open_o_path_flag}). Quando si usa questo flag \param{pathname}
1990 deve essere vuoto, da cui il nome della costante, ed in tal caso la funzione
1991 agirà direttamente sul file associato al file descriptor \param{dirfd}.
1993 Una prima funzione di sistema che utilizza l'argomento \param{flag} è
1994 \funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia \func{chown} che
1995 \func{lchown}; il suo prototipo è:
2000 \fdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
2002 \fdesc{Modifica il proprietario di un file.}
2005 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2006 \func{chown}, ed in più:
2008 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
2009 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
2010 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
2011 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
2016 In questo caso, oltre a quanto già detto per \func{openat} riguardo all'uso di
2017 \param{dirfd}, se si è impostato \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} in
2018 \param{flags}, si indica alla funzione di non eseguire la dereferenziazione di
2019 un eventuale collegamento simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come
2020 \func{lchown} invece che come \func{chown}. La funzione supporta anche l'uso
2021 di \const{AT\_EMPTY\_PATH}, con il significato illustrato in precedenza e non
2024 Una seconda funzione di sistema che utilizza l'argomento \param{flags}, in
2025 questo caso anche per modificare il suo comportamento, è \funcd{faccessat}, ed
2031 \fdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
2032 \fdesc{Controlla i permessi di accesso.}
2035 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2036 \func{access}, ed in più:
2038 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
2039 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
2040 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
2041 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
2046 La funzione esegue il controllo di accesso ad un file, e \param{flags}
2047 consente di modificarne il comportamento rispetto a quello ordinario di
2048 \func{access} (cui è analoga e con cui condivide i problemi di sicurezza
2049 visti in sez.~\ref{sec:file_stat}) usando il valore \const{AT\_EACCES} per
2050 indicare alla funzione di eseguire il controllo dei permessi con l'\ids{UID}
2051 \textsl{effettivo} invece di quello \textsl{reale}. L'unico altro valore
2052 consentito è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, con il significato già spiegato.
2054 Un utilizzo specifico dell'argomento \param{flags} viene fatto anche dalla
2055 funzione di sistema \funcd{unlinkat}, in questo caso l'argomento viene
2056 utilizzato perché tramite esso si può indicare alla funzione di comportarsi
2057 sia come analogo di \func{unlink} che di \func{rmdir}; il suo prototipo è:
2062 \fdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
2063 \fdesc{Rimuove una voce da una directory.}
2066 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2067 \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di \param{flags}, ed in
2070 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
2071 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
2072 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
2073 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
2078 Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
2079 avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
2080 in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
2081 \const{AT\_REMOVEDIR}, essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal caso
2082 \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora risulti
2083 vuota. Non essendo in questo caso prevista la possibilità di usare altri
2084 valori (la funzione non segue comunque i collegamenti simbolici e
2085 \const{AT\_EMPTY\_PATH} non è supportato) anche se \param{flags} è una
2086 maschera binaria, essendo \const{AT\_REMOVEDIR} l'unico flag disponibile per
2087 questa funzione, lo si può assegnare direttamente.
2089 Un'altra funzione di sistema che usa l'argomento \param{flags} è
2090 \func{utimensat}, che però non è una corrispondente esatta delle funzioni
2091 classiche \func{utimes} e \func{lutimes}, in quanto ha una maggiore precisione
2092 nella indicazione dei tempi dei file, per i quali, come per \func{futimens},
2093 si devono usare strutture \struct{timespec} che consentono una precisione fino
2094 al nanosecondo; la funzione è stata introdotta con il kernel
2095 2.6.22,\footnote{in precedenza, a partire dal kernel 2.6.16, era stata
2096 introdotta una \textit{system call} \funcm{futimesat} seguendo una bozza
2097 della revisione dello standard poi modificata; questa funzione, sostituita
2098 da \func{utimensat}, è stata dichiarata obsoleta, non è supportata da
2099 nessuno standard e non deve essere più utilizzata: pertanto non ne
2100 parleremo.} ed il suo prototipo è:
2105 \fdecl{int utimensat(int dirfd, const char *pathname, const struct
2106 timespec times[2],\\
2107 \phantom{int utimensat(}int flags)}
2108 \fdesc{Cambia i tempi di un file.}
2111 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2112 caso \var{errno} assumerà i valori di \func{utimes}, \func{lutimes} e
2113 \func{futimens} con lo stesso significato ed inoltre:
2115 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è \const{AT\_FDCWD} o un file
2117 \item[\errcode{EFAULT}] \param{dirfd} è \const{AT\_FDCWD} ma
2118 \param{pathname} è \var{NULL} o non è un puntatore valido.
2119 \item[\errcode{EINVAL}] si usato un valore non valido per \param{flags},
2120 oppure \param{pathname} è \var{NULL}, \param{dirfd} non è
2121 \const{AT\_FDCWD} e \param{flags} contiene \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}.
2122 \item[\errcode{ESRCH}] non c'è il permesso di attraversamento per una delle
2123 componenti di \param{pathname}.
2128 La funzione imposta i tempi dei file utilizzando i valori passati nel vettore
2129 di strutture \struct{timespec} ed ha in questo lo stesso comportamento di
2130 \func{futimens}, vista in sez.~\ref{sec:file_file_times}, ma al contrario di
2131 questa può essere applicata anche direttamente ad un file come \func{utimes};
2132 l'unico valore consentito per \param{flags} è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}
2133 che indica alla funzione di non dereferenziare i collegamenti simbolici, cosa
2134 che le permette di riprodurre anche le funzionalità di \func{lutimes} (con una
2135 precisione dei tempi maggiore).
2137 Su Linux solo \func{utimensat} è una \textit{system call} mentre
2138 \func{futimens} è una funzione di libreria, infatti \func{utimensat} ha un
2139 comportamento speciale se \param{pathname} è \var{NULL}, in tal caso
2140 \param{dirfd} viene considerato un file descriptor ordinario e il cambiamento
2141 del tempo viene applicato al file sottostante, qualunque esso sia. Viene cioè
2142 sempre usato il comportamento che per altre funzioni deve essere attivato con
2143 \const{AT\_EMPTY\_PATH} (che non è previsto per questa funzione) per cui
2144 \code{futimens(fd, times}) è del tutto equivalente a \code{utimensat(fd, NULL,
2145 times, 0)}. Si tenga presente che nella \acr{glibc} questo comportamento è
2146 disabilitato, e la funzione, seguendo lo standard POSIX, ritorna un errore di
2147 \errval{EINVAL} se invocata in questo modo.
2149 Come corrispondente di \func{stat}, \func{fstat} e \func{lstat} si può
2150 utilizzare invece la funzione di sistema \funcd{fstatat}, il cui prototipo è:
2155 \fdecl{int fstatat(int dirfd, const char *pathname, struct stat *statbuf, int
2157 \fdesc{Legge le informazioni di un file.}
2160 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2161 \func{stat}, \func{fstat}, o \func{lstat} a seconda del valore di
2162 \param{flags}, ed in più:
2164 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
2165 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
2166 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
2167 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
2172 La funzione ha lo stesso comportamento delle sue equivalenti classiche, l'uso
2173 di \param{flags} consente di farla comportare come \func{lstat} se si usa
2174 \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, o come \func{fstat} se si usa con
2175 \const{AT\_EMPTY\_PATH} e si passa il file descriptor in \param{dirfd}. Viene
2176 però supportato l'ulteriore valore \const{AT\_NO\_AUTOMOUNT} che qualora
2177 \param{pathname} faccia riferimento ad una directory marcata per
2178 l'\textit{automount} ne evita il montaggio automatico.
2180 Ancora diverso è il caso di \funcd{linkat} anche se in questo caso l'utilizzo
2181 continua ad essere attinente al comportamento con i collegamenti simbolici, il
2186 \fdecl{int linkat(int olddirfd, const char *oldpath, int newdirfd, \\
2187 \phantom{int linkat(}const char *newpath, int flags)}
2188 \fdesc{Crea un nuovo collegamento diretto (\textit{hard link}).}
2191 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2192 \func{link}, ed in più:
2194 \item[\errcode{EBADF}] \param{olddirfd} o \param{newdirfd} non sono un file
2196 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
2197 \item[\errcode{ENOENT}] \param{oldpath} o \param{newpath} è un
2198 \textit{pathname} relativo, ma la corrispondente directory di partenza
2199 (\param{olddirfd} o \param{newdirfd}) è stata cancellata, oppure si è
2200 cercato di creare un \textit{link} da un file descriptor aperto con
2201 \const{O\_TMPFILE} e \const{O\_EXCL}, oppure si è usato
2202 \const{AT\_EMPTY\_PATH} senza privilegi amministrativi.
2203 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{oldpath} e \param{newpath} sono
2204 \textit{pathname} relativi, ma \param{olddirfd} o \param{newdirfd} fa
2205 riferimento ad un file.
2206 \item[\errcode{EPERM}] si è usato \const{AT\_EMPTY\_PATH} con
2207 \param{oldpath} vuoto e \param{olddirfd} che fa riferimento ad una
2213 Anche in questo caso la funzione svolge lo stesso compito della
2214 corrispondente classica \func{link}, ma dovendo specificare due
2215 \textit{pathname} (sorgente e destinazione) aggiunge a ciascuno di essi un
2216 argomento (rispettivamente \param{olddirfd} e \param{newdirfd}) per poter
2217 indicare entrambi come relativi a due directory aperte in precedenza.
2219 In questo caso, dato che su Linux il comportamento di \func{link} è quello di
2220 non seguire mai i collegamenti simbolici, \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} non
2221 viene utilizzato. A partire dal kernel 2.6.18 è stato aggiunto a questa
2222 funzione la possibilità di usare il valore \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW} per
2223 l'argomento \param{flags},\footnote{nei kernel precedenti, dall'introduzione
2224 nel 2.6.16, l'argomento \param{flags} era presente, ma senza alcun valore
2225 valido, e doveva essere passato sempre con valore nullo.} che richiede di
2226 dereferenziare un eventuale collegamento simbolico creando un \textit{hard
2227 link} al file puntato da quest'ultimo.
2229 Inoltre a partire dal kernel 3.11 si può usare \const{AT\_EMPTY\_PATH} con lo
2230 stesso significato già visto in precedenza applicato ad \param{olddirfd}, si
2231 può cioè creare un nuovo \textit{hard link} al file associato al file
2232 descriptor \param{olddirfd}, passando un valore nullo per
2233 \param{oldpath}. Questa operazione però è privilegiata e richiede i privilegi
2234 di amministratore (la \textit{capability} \const{CAP\_DAC\_READ\_SEARCH}),
2235 infatti in questo modo la funzione si comporta come una ipotetica
2236 \texttt{flink}, una \textit{system call} di cui è stato spesso chiesta la
2237 creazione, che permetterebbe di associare direttamente un nome ad un file
2238 descriptor, ma che non è mai stata realizzata per problemi di sicurezza.
2240 Il problema infatti è che le verifiche di accesso sono fatte quando il file
2241 viene aperto e non attengono solo ai permessi del file stesso, ma anche a
2242 quelli delle directory del suo \textit{pathname}; se una volta aperto venisse
2243 collegato in un altra directory eventuali restrizioni imposte sulle directory
2244 del suo \textit{pathname} andrebbero perse. Inoltre sarebbe possibile accedere
2245 al file sottostante anche in scrittura per un file descriptor che è stato
2246 fornito come aperto in sola lettura, o con accesso libero per un file
2247 descriptor fornito aperto in \textit{append}. Infine e la funzione
2248 consentirebbe rendere accessibile all'interno di un \textit{choot} (vedi
2249 sez.~\ref{sec:file_chroot}) un qualunque file sia stato aperto fuori dallo
2250 stesso prima di entrarvi.
2252 % NOTE per la discussione sui problemi di sicurezza relativi a questa
2253 % funzionalità vedi http://lwn.net/Articles/562488/
2255 Per questo motivo l'uso di \const{AT\_EMPTY\_PATH} richiede comunque privilegi
2256 amministrativi, anche se, quando è disponibile il filesystem \texttt{/proc}, è
2257 possibile usare \func{linkat} per creare un file da un qualunque file
2258 descriptor un processo abbia aperto, usandola con un codice analogo al
2259 seguente:\footnote{non esiste al momento, se si sta usando il filesystem
2260 \textit{proc}, una modalità per evitare i rischi illustrati in precedenza.}
2261 \includecodesnip{listati/procfd_linkat.c}
2262 e questa modalità è anche quella con cui è possibile assegnare in un secondo
2263 tempo il nome ad un file anonimo creato usando \func{open} con
2264 \const{O\_TMPFILE}; ma si deve tenere presente che per questi file la funzione
2265 ha un comportamento particolare.
2267 In generale infatti quando il file sorgente di \func{linkat} ha un numero di
2268 collegamenti nulli (cosa che avviene ad esempio quando si apre un file
2269 temporaneo e lo si cancella subito dopo oppure quando viene cancellato un file
2270 aperto in precedenza) la funzione non consente di ricollegarlo ad un altro
2271 file riassegnandogli un nuovo nome e fallisce sempre con un errore di
2272 \errval{ENOENT} qualunque siano i permessi del processo, e che si usi questo
2273 approccio o \const{AT\_EMPTY\_PATH}. Ma questo non avviene se il file
2274 descriptor è stato ottenuto con \const{O\_TMPFILE}, in tal caso la funzione ha
2275 successo, a meno che non si sia usato nell'apertura anche \const{O\_EXCL} per
2276 impedire questo comportamento, e continuare ad ottenere \errval{ENOENT}.
2278 In fig.~\ref{fig:initfile} si è riportato il codice della funzione
2279 \func{InitFile}, che consente di creare in maniera sicura il contenuto
2280 iniziale di un file utilizzando \const{O\_TMPFILE} e \func{linkat}, come
2281 accennato a pag.~\pageref{open_o_tmpfile_flag}. La funzione richiede di
2282 indicare il file da creare usando la sintassi delle \textit{at-functions},
2283 specificando la directory in cui crearlo con il corrispondente file descriptor
2284 passato nell'argomento \texttt{dirfd} ed il pathname relativo ed essa passato
2285 l'argomento \texttt{file}; il contenuto iniziale del file deve essere fornito
2286 nel buffer \texttt{buf} di lunghezza \texttt{size}.
2288 \begin{figure}[!htb]
2289 \footnotesize \centering
2290 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2291 \includecodesample{listati/InitFile.c}
2293 \caption{Esempio di codice per creare in maniera sicura il contenuto
2294 iniziale di un file.}
2295 \label{fig:initfile}
2298 La funzione come primo passo (\texttt{\small 6--10}) ottiene un file
2299 descriptor accessibile in lettura/scrittura invocando \func{openat} con il
2300 flag \const{O\_TMPFILE} per ottenere un file anonimo, facendo riferimento a
2301 quella che sarà la directory di destinazione in cui poi verrà collegato lo
2302 stesso passata dal chiamante in \texttt{dirfd}, usando ``\texttt{.}'' come
2303 \textit{pathname} relativo. Si noti come nella chiamata si impostino anche
2304 (per semplicità si è usato un valore fisso) i valori iniziali dei permessi del
2305 file (lettura e scrittura solo per il proprietario), e come dopo la chiamata
2306 si controlli la presenza di un eventuale errore, ritornandolo con un messaggio
2309 Il secondo passo (\texttt{\small 11--15}) è quello di chiamare la funzione
2310 \func{FullWrite} (che tratteremo in dettaglio in sez.~\ref{sec:sock_io_behav})
2311 per eseguire la scrittura del contenuto del buffer \texttt{buf} sul file
2312 anonimo ottenuto con \func{openat}; in sostanza la funzione scrive tutto il
2313 contenuto del buffer, iterando le scritture qualora non sia possibile eseguire
2314 tutto con una singola \func{write}, cosa che comunque per i file su disco in
2315 genere non avviene mai.
2317 Una volta completata con successo la scrittura l'ultimo passo (\texttt{\small
2318 17--23}) è collegare il file anonimo con \func{linkat}, per questo però
2319 occorre utilizzare il \textit{pathname} ad esso associato sotto
2320 \texttt{/proc}, che viene ottenuto (\texttt{\small 16}) con una
2321 \func{snprintf} (vedi sez.~\ref{sec:file_formatted_io}) usando file descriptor
2322 restituito da \func{openat}. Con questo \textit{pathname} si può procedere
2323 (\texttt{\small 17}) a chiamare \func{linkat} per eseguire il collegamento, in
2324 cui occorre usare il flag \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} come nell'esempio
2327 Altre due funzioni che utilizzano due \textit{pathname} (e due file
2328 descriptor) sono \funcd{renameat} e \funcd{renameat2}, corrispondenti alla
2329 classica \func{rename}; i rispettivi prototipi sono:
2333 \fdecl{int renameat(int olddirfd, const char *oldpath, int newdirfd, const
2335 \fdecl{int renameat2(int olddirfd, const char *oldpath, int newdirfd, \\
2336 \phantom{int renameat2(}const char *newpath, int flags)}
2337 \fdesc{Rinomina o sposta un file o una directory.}
2340 {La funzioni ritornano gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2341 \func{rename}, ed in più per entrambe:
2343 \item[\errcode{EBADF}] \param{olddirfd} o \param{newdirfd} non sono un file
2345 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{oldpath} e \param{newpath} sono
2346 \textit{pathname} relativi, ma i corrispondenti \param{oldirfd} o
2347 \param{newdirfd} fan riferimento ad un file e non a una directory.
2349 e per \func{renameat2} anche:
2351 \item[\errcode{EEXIST}] si è richiesto \macro{RENAME\_NOREPLACE} ma
2352 \param{newpath} esiste già.
2353 \item[\errcode{EINVAL}] Si è usato un flag non valido in \param{flags}, o si
2354 sono usati insieme a \macro{RENAME\_EXCHANGE} o \macro{RENAME\_NOREPLACE}
2355 o \macro{RENAME\_WHITEOUT}, o non c'è il supporto nel filesystem per una
2356 delle operazioni richieste in \param{flags}.
2357 \item[\errcode{ENOENT}] si è richiesto \macro{RENAME\_EXCHANGE} e
2358 \param{newpath} non esiste.
2359 \item[\errcode{EPERM}] si è richiesto \macro{RENAME\_WHITEOUT} ma il
2360 chiamante non ha i privilegi di amministratore.
2365 In realtà la corrispondente di \func{rename}, prevista dallo standard
2366 POSIX.1-2008 e disponibile dal kernel 2.6.16 come le altre
2367 \textit{at-functions}, sarebbe soltanto \func{renameat}, su Linux però, a
2368 partire dal kernel dal 3.15, questa è stata realizzata in termini della nuova
2369 funzione di sistema \func{renameat2} che prevede l'uso dell'argomento
2370 aggiuntivo \param{flags}; in questo caso \func{renameat} è totalmente
2371 equivalente all'utilizzo di \func{renamat2} con un valore nullo per
2374 L'uso di \func{renameat} è identico a quello di \func{rename}, con la sintassi
2375 delle \textit{at-functions} applicabile ad entrambi i \textit{pathname} passati
2376 come argomenti alla funzione. Con \func{renameat2} l'introduzione
2377 dell'argomento \func{flags} (i cui valori possibili sono riportati in
2378 tab.~\ref{tab:renameat2_flag_values}) ha permesso di aggiungere alcune
2379 funzionalità specifiche di Linux non previste al momento da nessuno standard
2380 (la funzione è disponibile nelle \acr{glibc} a partire dalla versione 2.28).
2385 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2387 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
2390 \const{RENAME\_EXCHANGE} & richiede uno scambio di nomi fra
2391 \param{oldpath} e \param{newpath}, non è
2392 usabile con \const{RENAME\_NOREPLACE}.\\
2393 \const{RENAME\_NOREPLACE}& non sovrascrive \param{newpath} se questo
2394 esiste dando un errore.\\
2395 \const{RENAME\_WHITEOUT} & crea un oggetto di \textit{whiteout}
2396 contestualmente al cambio di nome
2397 (disponibile a partire dal kernel 3.18).\\
2400 \caption{I valori specifici dei bit dell'argomento \param{flags} per l'uso
2401 con \func{renameat2}.}
2402 \label{tab:renameat2_flag_values}
2405 L'uso dell'argomento \param{flags} in questo caso non attiene alle
2406 funzionalità relative alla \textit{at-functions}, ma consente di estendere le
2407 funzionalità di \func{rename}. In particolare \func{renameat2} consente di
2408 eseguire uno scambio di nomi in maniera atomica usando il flag
2409 \constd{RENAME\_EXCHANGE}; se specificato la funzione rinomina in un colpo
2410 solo \param{oldpath} in \param{newpath} e \param{newpath} in
2411 \param{oldpath}. Usando questo flag, entrambi i \textit{pathname} passati come
2412 argomenti devono esistere, e non è possibile usare \const{RENAME\_NOREPLACE},
2413 non ci sono infine restrizioni sul tipo di file (regolare, directory, link
2414 simbolici, dispositivo) di cui si scambia il nome.
2416 Il flag \constd{RENAME\_NOREPLACE} consente di richiedere la generazione di un
2417 errore nei casi in cui \func{rename} avrebbe causato una sovrascrittura della
2418 destinazione, rendendo possibile evitare la stessa in maniera atomica; un
2419 controllo preventivo dell'esistenza del file infatti avrebbe aperto alla
2420 possibilità di una \textit{race condition} fra il momento del controllo e
2421 quella del cambio di nome.
2423 \itindbeg{overlay~filesytem}
2424 \itindbeg{union~filesytem}
2426 Infine il flag \constd{RENAME\_WHITEOUT}, introdotto con il kernel 3.18,
2427 richiede un approfondimento specifico, in quanto attiene all'uso della
2428 funzione con dei filesystem di tipo \textit{overlay}/\textit{union}, dato che
2429 il flag ha senso solo quando applicato a file che stanno su questo tipo di
2430 filesystem. Un \textit{overlay} o \textit{union filesystem} è un filesystem
2431 speciale strutturato in livelli, in cui si rende scrivibile un filesystem
2432 accessibile in sola lettura, \textsl{sovrapponendogli} un filesystem
2433 scrivibile su cui vanno tutte le modifiche. Un tale tipo di filesystem serve
2434 ad esempio a rendere scrivibili i dati processati quando si fa partire una
2435 distribuzione \textit{Live} basata su CD o DVD, ad esempio usando una
2436 chiavetta o uno spazio disco aggiuntivo.
2438 In questo caso quando si rinomina un file che sta nello strato in sola lettura
2439 questo viene copiato a destinazione sulla parte accessibile in scrittura, ma
2440 l'originale non può essere cancellato; per far si che esso non appaia più è
2441 possibile creare un oggetto speciale del filesystem, chiamato
2442 \textit{whiteout}, che serve a renderlo non più visibile. La funzione consente
2443 di creare questo oggetto, che in un filesystem ordinario verrebbe visto come
2444 un file di dispositivo con \textit{major minor} e \textit{minor number} nulli,
2445 in maniera atomica quando si rinomina un file. Dato che l'uso di
2446 \const{RENAME\_WHITEOUT} comporta in sostanza la creazione di un file di
2447 dispositivo, l'operazione è privilegiata (occorre la \textit{capability}
2448 \const{CAP\_MKNOD}), inoltre occorre anche il supporto nel filesystem usato
2449 come supporto per la scrittura. Infine l'operazione non è compatibile con
2450 \const{RENAME\_EXCHANGE}.
2452 \itindend{overlay~filesytem}
2453 \itindend{union~filesytem}
2455 Benché non rientri nelle \textit{at-functions} previste nello standard
2456 POSIX.1-2008, tratteremo qui anche la funzione di sistema \funcd{statx},
2457 introdotta con il kernel 4.11 e disponibile dalle versione 2.28 della
2458 \acr{glibc}, il cui prototipo è:
2465 \fdecl{int statx(int dirfd, const char *pathname, int flags, \\
2466 \phantom{int statx(}unsigned int mask, struct statx *statxbuf)}
2467 \fdesc{Legge le informazioni di un file.}
2470 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
2471 \func{stat}, \func{fstat}, o \func{lstat} a seconda del valore di
2472 \param{flags}, ed in più:
2474 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
2475 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido o \param{mask}
2476 ha un valore riservato.
2477 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \textit{pathname} relativo,
2478 ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
2483 La funzione è una estensione specifica di Linux consente di leggere le
2484 informazioni di un file; ha la stessa sintassi di \func{fstatat} utilizzando
2485 con lo stesso significato gli argomenti \param{dirfd} e \param{pathname} ed i
2486 valori \const{AT\_EMPTY\_PATH}, \const{AT\_NO\_AUTOMOUNT} e
2487 \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} per \param{flags}. Si può pertanto indicare il
2488 file di cui si vogliono ottenere i dati con un \textit{pathname} assoluto, con
2489 un \textit{pathname} relativo (sia alla directory corrente che a quella
2490 indicata da \param{dirfd}) o con un file descriptor ad esso associato.
2492 La funzione però consente di ottenere informazioni più dettagliate rispetto a
2493 quelle fornite dalle funzioni tradizionali come \func{stat} e \func{fstatat},
2494 ed è in grado di controllare le modalità con cui le ottiene nel caso un file
2495 sia posto su un filesystem remoto. Per questo, oltre ai tre valori
2496 precedenti, l'argomento \param{flags} consente anche gli ulteriori valori
2497 elencati in tab.~\ref{tab:statx_flags_const}, con il significato ivi
2503 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2505 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
2508 \constd{AT\_STATX\_SYNC\_AS\_STAT}& si comporta esattamente come
2509 \func{stat}, in questo caso (il default
2510 se non viene indicato niente) il
2511 risultato dipende dal tipo di
2513 \constd{AT\_STATX\_FORCE\_SYNC}& richiede che i valori degli attributi
2514 richiesti siano, in caso di un filesystem
2515 di rete, siano sincronizzati con il server
2516 remoto, questo può forzare una scrittura
2517 dei dati (in particolare i tempi del file)
2519 \constd{AT\_STATX\_DONT\_SYNC} & chiede di non sincronizzare nessun dato,
2520 ritornando quanto presente nella cache,
2521 questo significa che i dati potrebbero
2522 essere non coerenti ed aggiornati, ma si
2523 evita, in caso di filesystem di rete, la
2524 necessità di contattare il server remoto.\\
2527 \caption{Valori specifici di \func{statx} per l'argomento \param{flags}.}
2528 \label{tab:statx_flags_const}
2531 La funzione restituisce le informazioni relative al file richiesto nella
2532 struttura \struct{statx} puntata dall'argomento \param{statxbuf}. Inoltre
2533 data la quantità di informazioni che possono essere richieste, la funzione
2534 consente, con l'argomento \param{mask} di selezionare quelle volute, questa
2535 deve essere assegnata ad una maschera binaria dei valori illustrati in
2536 tab.~\ref{tab:statx_mask_const}.
2541 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
2543 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
2546 \constd{STATX\_TYPE} & Tipo del file (\texttt{stx\_mode \& S\_IFMT}).\\
2547 \constd{STATX\_MODE} & Permessi del file (\texttt{stx\_mode \&
2549 \constd{STATX\_NLINK} & Numero di collegamenti (\textit{hard link},
2550 \texttt{stx\_nlink}).\\
2551 \constd{STATX\_UID} & Proprietario del file (per \ids{UID},
2552 \texttt{stx\_uid}).\\
2553 \constd{STATX\_GID} & Gruppo proprietario del file (per \ids{GID},
2554 \texttt{stx\_gid}).\\
2555 \constd{STATX\_ATIME} & Tempo di ultimo accesso (\texttt{stx\_atime}).\\
2556 \constd{STATX\_MTIME} & Tempo di ultima modifica (\texttt{stx\_mtime}).\\
2557 \constd{STATX\_CTIME} & Tempo di ultimo cambiamento (\texttt{stx\_ctime}).\\
2558 \constd{STATX\_INO} & Numero di \textit{inode} (\texttt{stx\_ino}).\\
2559 \constd{STATX\_SIZE} & Dimensione del file (\texttt{stx\_size}).\\
2560 \constd{STATX\_BLOCKS}& Numero di blocchi del file (\texttt{stx\_blocks}).\\
2561 \constd{STATX\_BASIC\_STATS}& Tutte le informazioni precedenti.\\
2562 \constd{STATX\_BTIME} & Tempo di creazione (\texttt{stx\_btime}).\\
2564 \constd{STATX\_ALL} & Tutte le informazioni.\\
2567 \caption{Le costanti per i valori dell'argomento \param{mask} di
2569 \label{tab:statx_mask_const}
2572 Si tenga presente che il kernel non richiede che \param{mask} contenga solo i
2573 flag di tab.~\ref{tab:statx_mask_const}, valori ulteriori in genere vengono
2574 ignorati ma non si può comunque indicare un valore qualunque in quanto alcuni
2575 bit sono riservati per future estensioni.\footnote{in particolare il bit
2576 \constd{STATX\_\_RESERVED} che se usato causa il fallimento della funzione
2577 con un errore di \errval{EINVAL}.} Inoltre non è detto che tutte le
2578 informazioni richieste con \param{mask} siano disponibili, per questo il
2579 kernel restituisce in un opportuno campo della struttura \struct{statx},
2580 \var{stx\_mask}, quali sono i dati effettivamente restituiti, che possono in
2581 alcuni casi essere anche di più di quelli richiesti (se l'informazione
2582 aggiuntiva è ottenuta senza costi ulteriori) per cui è normale che questo
2583 valore possa essere diverso da quanto richiesto.
2585 \begin{figure}[!htb]
2588 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2589 \includestruct{listati/statx.h}
2592 \caption{La struttura \structd{statx} per la lettura delle informazioni dei
2594 \label{fig:file_statx_struct}
2597 Si è riportata in fig.~\ref{fig:file_statx_struct} la definizione della
2598 struttura \struct{statx} come presente in \headfile{sys/stat.h}; i campi
2599 \var{stx\_mode}, \var{stx\_nlink}, \var{stx\_uid}, \var{stx\_gid},
2600 \var{stx\_ino}, \var{stx\_size}, \var{stx\_blksize}, \var{stx\_blocks} sono
2601 identici agli analoghi (con prefisso \texttt{st\_}) dell'ordinaria struttura
2602 \struct{stat} illustrata in fig.~\ref{fig:file_stat_struct} e vale per essi
2603 quanto già detto in sez.~\ref{sec:file_stat} e seguenti.
2605 \begin{figure}[!htb]
2608 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2609 \includestruct{listati/statx_timestamp.h}
2612 \caption{La struttura \structd{statx\_timestamp} per i tempi dei file con
2614 \label{fig:file_statx_timestamp_struct}
2617 Anche i campi \var{stx\_atime}, \var{stx\_mtime}, \var{stx\_ctime} mantengono
2618 questa analogia, ma esprimono i tempi di ultimo accesso, modifica e
2619 cambiamento con una precisione ed estensione maggiore grazie all'uso di una
2620 struttura dedicata \struct{statx\_timestamp} (riportata in
2621 fig.~\ref{fig:file_statx_timestamp_struct}) che consente di estendere i tempi
2622 dei file ad una granularità del nanosecondo e con un valore dello \textit{unix
2623 time} (vedi sez.~\ref{sec:sys_unix_time}) a 64 bit, che non darà problemi di
2624 overflow per parecchio tempo (sicuramente ben oltre la durata di questa
2627 Oltre ai precedenti, e a \val{stx\_mask} che abbiamo già visto e che indica
2628 quali delle informazioni richieste alla funzione sono state fornite,
2629 \func{statx} prevede una serie di informazioni aggiuntive fornite in
2630 altrettanti nuovi campi, illustrati nell'elenco seguente. È comunque previsto
2631 che in futuro \struct{statx} venga estesa per supportare ulteriori
2634 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.6cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
2635 \item[\var{stx\_btime}] In questo campo viene restituito il \textsl{tempo di
2636 creazione} del file. Come detto in sez.~\ref{sec:file_file_times} questo
2637 tempo normalmente non esiste in un sistema \textit{unix-like}, ma per
2638 migliorare l'interoperabilità è stato aggiunto nelle versioni più recenti di
2639 vari filesystem (come XFS, \acr{ext4}, ecc.) in modo che possa essere
2640 utilizzato da servizi di condivisione dei file (è usato da \textsl{Samba},
2641 ed è previsto nello standard di NFSv4).
2642 \item[\var{stx\_attributes\_mask}] in questo campo viene restituita una
2643 maschera che indica quali sono i bit restituiti in \var{stx\_attributes}
2644 effettivamente supportati per il file, e per poter utilizzare quest'ultimo
2645 occorre sempre eseguire un AND aritmetico con \var{stx\_attributes\_mask} per
2646 ottenere i valori validi.
2647 \item[\var{stx\_attributes}] in questo campo vengono restituiti gli eventuali
2648 attributi addizionali posseduti dal file. Gran parte di questi sono quelli
2649 impostati con i comandi \cmd{lsattr} e \cmd{chattr} ed abbiamo già incontrato
2650 alcuni di essi in sez.~\ref{sec:file_perm_overview}. Gli attributi vengono
2651 restituiti in forma di maschera binaria con i valori delle costanti elencate
2652 in tab.~\ref{tab:statx_stx_attributes}, dove si trova anche la relativa
2657 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2659 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
2662 \constd{STATX\_ATTR\_COMPRESSED}& Il file è compresso automaticamente dal
2663 filesystem (quindi può richiedere un
2664 maggior uso di risorse in caso di
2666 \constd{STATX\_ATTR\_IMMUTABLE} & Il file è marcato come
2667 \textit{immutable} e non può essere
2668 modificato in nessun modo (vedi
2669 sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).\\
2670 \constd{STATX\_ATTR\_APPEND} & Il file è marcato come
2671 \textit{append-only} e può essere
2672 soltanto esteso in \textit{append} (vedi
2673 sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).\\
2674 \constd{STATX\_ATTR\_NODUMP} & Il file è marcato per essere escluso da
2675 eventuali backup a livello di filesystem
2676 come quelli eseguiti con il comando
2678 \constd{STATX\_ATTR\_ENCRYPTED} & Il file è cifrato sul filesystem ed è
2679 necessaria una chiave di accesso per
2680 decifrarne il contenuto.\\
2681 \constd{STATX\_ATTR\_AUTOMOUNT} & Il file, in questo caso in genere una
2682 directory, è marcata come punto di
2683 innesco per un \textit{automount}.\\
2686 \caption{Le costanti degli attributi addizionali restituiti in
2687 \var{stx\_attributes}.}
2688 \label{tab:statx_stx_attributes}
2691 \item[\var{stx\_rdev\_major}, \var{stx\_rdev\_minor}] in questi campi vengono
2692 restituiti rispettivamente \textit{major number} e \textit{minor number} del
2693 file quando questo è un file di dispositivo (fanno le veci del campo
2694 \var{st\_rdev} di \struct{stat}).
2696 \item[\var{stx\_dev\_major}, \var{stx\_dev\_minor}] in questi campi vengono
2697 restituiti \textit{major number} e \textit{minor number} del dispositivo su
2698 cui risiede il file (fanno le veci del campo \var{st\_dev} di \struct{stat}).
2701 Di questi campi \var{stx\_mode}, \var{stx\_nlink}, \var{stx\_uid},
2702 \var{stx\_gid}, \var{stx\_ino}, \var{stx\_size} e \var{stx\_blocks} e quelli
2703 relativi ai tempi ordinari dei file vengono sempre restituiti, ed il relativo
2704 valore in \struct{statx} sovrascritto, indipendentemente dal fatto che siano
2705 stati richiesti o no, con \var{stx\_mask} che indicherà quali sono quelli che
2706 hanno valori effettivamente validi.
2708 Se un filesystem ha dei campi che non esistono o hanno valori senza
2709 corrispondenza in un sistema unix-like, questi potranno essere restituiti con
2710 valori fittizi ricostruiti, ad esempio usando \ids{UID} e \ids{GID} impostati
2711 in fase di montaggio per un filesystem che non supporta gli utenti; in questi
2712 casi il relativo bit in \var{stx\_mask} sarà comunque cancellato. In caso di
2713 cambiamenti al file eseguiti in concorrenza a \func{statx} è possibile che
2714 campi diversi possano avere informazioni ottenute in momenti diversi, con
2715 valori precedenti o posteriori il cambiamento. Inoltre, se non richiesti
2716 esplicitamente, alcuni campi possono avere valori approssimati, ad esempio in
2717 caso di NFS, questi non vengono mai aggiornati dallo stato sul server remoto.
2719 Il campo \var{stx\_btime} viene restituito solo se richiesto, e si otterrà un
2720 valore nullo (ed il relativo bit in \var{stx\_mask} cancellato) se questo non
2721 esiste. Lo stesso vale nel caso si siano richiesti \var{stx\_rdev\_major} o
2722 \var{stx\_rdev\_minor} ed il file non è un file di dispositivo. I campi
2723 \var{stx\_dev\_major}, \var{stx\_dev\_minor} e \var{stx\_blksize} attengono
2724 ad informazioni locali, e sono sempre disponibili in maniera diretta.
2726 % NOTE: per statx https://lwn.net/Articles/707602/ e
2727 % https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/commit/?id=a528d35e8bfcc521d7cb70aaf03e1bd296c8493f)
2729 Infine trattiamo qui altre due funzioni, \func{fexecve} e \func{execveat}, che
2730 non attengono che in maniera indiretta all'uso dei file, ma sono comunque
2731 legate all'interfaccia delle \textit{at-functions}. In realtà la sola
2732 effettivamente collegata all'interfaccia delle \textit{at-functions} è la
2733 funzione di sistema \func{execveat}, introdotta con il kernel 3.19, e per la
2734 quale non è disponibile ancora un'interfaccia diretta nella \acr{glibc} che
2735 però la usa (quando disponibile) per realizzare \func{fexecve}.
2737 L'introduzione di queste funzioni nasce dall'esigenza di verificare i
2738 contenuti di un file eseguibile prima di eseguirlo. Fare il controllo (aprendo
2739 il file e verificandone il contenuto) e poi eseguirlo con \func{execve} è
2740 suscettibile alla possibilità che fra il controllo e l'esecuzione il nome del
2741 file o di una directory sovrastante venga cambiato.
2743 Per mitigare il problema nello standard POSIX.1-2008 è stata introdotta la
2744 funzione \funcd{fexecve} che consente di eseguire un programma usando un file
2745 descriptor al posto di un \textit{pathname}; il suo prototipo è:
2749 \fdecl{int fexecve(int fd, char *const argv[], char *const envp[])}
2750 \fdesc{Esegue un programma da un file descriptor.}
2753 {La funzione non ritorna in caso di successo e ritorna $-1$ per un errore,
2754 nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2756 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} non è un file descriptor, o \param{argv}
2757 o \param{envp} sono \val{NULL}.
2758 \item[\errcode{ENOSYS}] il filesystem \file{proc} non è disponibile (prima
2761 oltre a tutti gli errori già visti per \func{execve}.}
2764 La funzione esegue il programma contenuto nel file (su cui il chiamante deve
2765 avere il permesso di esecuzione) corrispondente a \param{fd}; questo deve
2766 essere stato ottenuto aprendo il relativo eseguibile in sola lettura o con
2767 \const{O\_PATH}. Questa funzione fino al kernel 3.19 veniva realizzata nella
2768 \acr{glibc} usando il filesystem \file{/proc} per ottenere da \param{fd} il
2769 file corrispondente in \file{/proc/self/fd/}, in maniera analoga a quanto
2770 visto per l'esempio di fig.~\ref{fig:initfile}.
2772 La funzione di sistema \funcd{execveat} è stata introdotta proprio per rendere
2773 più sicura l'esecuzione ed evitare la necessità di avere disponibile
2774 \file{/proc} per poter usare \func{fexecve}, il suo prototipo è:
2778 \fdecl{int execveat(int dirfd, const char *pathname, char *const argv[], \\
2779 \phantom{int execveat(}char *const envp[], int flags)}
2780 \fdesc{Esegue un programma relativo ad una directory.}
2783 {La funzione non ritorna in caso di successo e ritorna $-1$ per un errore, nel
2784 qual caso \var{errno} assumerà, inoltre tutti gli errori già visti per
2785 \func{execve}, uno dei valori:
2787 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file descriptor valido.
2788 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
2789 \item[\errcode{ELOOP}] si è usato \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW} in
2790 \param{flags} ma il file indicato è un link simbolico.
2791 \item[\errcode{ENOENT}] il programma di cui si è richiesta l'esecuzione è
2792 uno script, ma \func{dirfd} è aperto con il flag di
2793 \textit{close-on-exec} e pertanto il programma non sarebbe accessibile
2799 La funzione segue la sintassi delle \textit{at-functions} per indicare il file
2800 da eseguire, e per il resto si comporta esattamente con come \func{execve} (le
2801 cui caratteristiche sono già state illustrate in
2802 sez.~\ref{sec:proc_exec}). Diventa così possibile indicare il programma da
2803 eseguire sia con un \textit{pathname} assoluto che relativo (usando
2804 \const{AT\_FDCWD} come \param{dirfd}), oppure con un \textit{pathname}
2805 relativo alla directory indicata da \param{dirfd}. In quest'ultima forma l'uso
2806 della funzione consente estendere i vantaggi delle \textit{at-functions} anche
2807 al caso dell'esecuzione di un programma.
2809 Inoltre usando, per \param{flags} il valore \const{AT\_EMPTY\_PATH}, si può
2810 indicare direttamente il file da eseguire aprendolo e passandone il file
2811 descriptor nell'argomento \param{dirfd}, ottenendo il comportamento di
2812 \func{fexecve}; quest'ultima infatti è sostanzialmente equivalente
2814 \includecodesnip{listati/fexecve.c}
2815 l'unico altro valore utilizzabile per \param{flags} è
2816 \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, che fa fallire la funzione con un errore di
2817 \errval{ELOOP} se il file indicato è un link simbolico.
2819 Quando si usano \func{execveat} o \func{fexecve} per eseguire un programma
2820 attraverso un file descriptor è naturale impostare sullo stesso il flag di
2821 \textit{close-on-exec} in modo che questo venga automaticamente chiuso
2822 all'esecuzione. Questo evita di lasciare aperto inutilmente un file descriptor
2823 (un programma in genere non ha bisogno di avere un file aperto su se stesso),
2824 ma soprattutto evita problemi in caso di un eventuale uso ricorsivo di queste
2825 funzioni, in tal caso infatti, restando aperto ad ogni iterazione un ulteriore
2826 file descriptor, si potrebbe arrivare all'esaurimento degli stessi.
2828 Tutto questo però non è vero quando si vuole eseguire uno script; in tal caso
2829 infatti (si ricordi quanto detto a questo riguardo in
2830 sez.~\ref{sec:proc_exec}) il programma che viene effettivamente messo in
2831 esecuzione è l'interprete indicato nella riga iniziale dello script, che poi
2832 legge ed interpreta il codice da eseguire dallo script stesso. Ma se lancia lo
2833 script usando un file descriptor su cui è attivo il flag di
2834 \textit{close-on-exec}, questo sarà già chiuso quando l'interprete viene posto
2835 in esecuzione, rendendo impossibile la lettura del programma da
2838 Per questo motivo, quando ci si trova in questa situazione, \func{execveat} (e
2839 quindi anche \func{fexecve}) eseguono un controllo preventivo e falliscono con
2840 un errore di \errval{ENOENT}. Pertanto se si vuole eseguire uno script
2841 passandone il file descriptor l'unica possibilità è non attivare il flag di
2842 \textit{close-on-exec}, esponendosi però al rischio di incorrere nei problemi
2843 accennati in precedenza.
2845 % TODO: manca prototipo e motivazione di fexecve, da trattare qui in quanto
2846 % inserita nello stesso standard e da usare con openat, vedi
2847 % http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699939699/toc.pdf
2849 % TODO manca prototipo di execveat, introdotta nel 3.19, vedi
2850 % https://lwn.net/Articles/626150/ cerca anche fexecve
2853 % TODO: trattare i nuovi AT_flags quando e se arriveranno, vedi
2854 % https://lwn.net/Articles/767547/
2856 \itindend{at-functions}
2859 \subsection{Le operazioni di controllo sui file descriptor}
2860 \label{sec:file_fcntl_ioctl}
2862 Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}
2863 esistono tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su
2864 un file descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati,
2865 ma la gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
2866 funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.
2868 Per le operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
2869 caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione di sistema
2870 \funcd{fcntl},\footnote{ad esempio si gestiscono con questa funzione varie
2871 modalità di I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e
2872 il \textit{file locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}) e altre
2873 funzionalità avanzate che tratteremo più avanti.} il cui prototipo è:
2878 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
2879 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, int arg)}
2880 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, ...)}
2881 \fdesc{Esegue una operazione di controllo su un file descriptor.}
2884 {La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda dell'operazione richiesta
2885 in caso di successo mentre ritorna sempre $-1$ per un errore, nel qual caso
2886 \var{errno} assumerà valori diversi che dipendono dal tipo di operazione,
2887 gli unici con significato generico sono:
2889 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
2890 \item[\errcode{EINVAL}] \param{cmd} non è un comando supportato dal kernel
2896 Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
2897 \var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
2898 numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
2899 aggiuntivi, sono determinati dal valore del secondo argomento \param{cmd}, che
2900 serve a specificare il ``\textsl{comando}'' della funzione, in sostanza quale
2901 operazione si intende eseguire. A seconda del comando richiesto il terzo
2902 argomento può essere assente (ma se specificato lo stesso verrà semplicemente
2903 ignorato) ed in generale dipende dal comando \param{cmd}; il caso più comune è
2904 quello di un intero, ma ci sono comandi in cui si devono usare dei tipi
2905 specifici, che descriveremo esplicitamente nei singoli casi.
2907 In sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di
2908 \func{fcntl} per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i
2909 possibili valori per \var{cmd}, e del relativo significato, dei codici di
2910 errore restituiti e del tipo del terzo argomento (cui faremo riferimento con
2911 il nome indicato nel precedente prototipo), è riportata di seguito:
2912 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.8cm}}
2913 \item[\constd{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
2914 maggiore o uguale all'argomento \param{arg}, e ne fa un duplicato di
2915 \param{fd}, ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ in
2916 caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2917 \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito
2918 o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
2919 descrittori consentito.
2921 \item[\constd{F\_DUPFD\_CLOEXEC}] ha lo stesso effetto di \const{F\_DUPFD}, ma
2922 in più attiva il flag di \textit{close-on-exec} sul file descriptor
2923 duplicato, in modo da evitare una successiva chiamata con
2924 \const{F\_SETFD}. La funzionalità è stata introdotta con il kernel 2.6.24 ed
2925 è prevista nello standard POSIX.1-2008 (si deve perciò definire
2926 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} ad un valore adeguato secondo quanto visto in
2927 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}).
2929 \item[\constd{F\_GETFD}] restituisce il valore dei \textit{file descriptor
2930 flags} (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}) di \param{fd} in caso di
2931 successo o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non
2932 sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Al momento l'unico flag
2933 usato è quello di \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante
2934 \const{FD\_CLOEXEC}, che serve a richiedere che il file venga chiuso nella
2935 esecuzione di una \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Un valore
2936 nullo significa pertanto che il flag non è impostato.
2938 \item[\constd{F\_SETFD}] imposta il valore dei \textit{file descriptor flags}
2939 (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}) al valore specificato con
2940 \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo e $-1$ in caso di
2941 errore. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Dato che l'unico
2942 flag attualmente usato è quello di \textit{close-on-exec}, identificato
2943 dalla costante \const{FD\_CLOEXEC}, tutti gli altri bit di \param{arg},
2944 anche se impostati, vengono ignorati.\footnote{questo almeno è quanto
2945 avviene fino al kernel 3.2, come si può evincere dal codice della funzione
2946 \texttt{do\_fcntl} nel file \texttt{fs/fcntl.c} dei sorgenti del kernel.}
2948 \item[\constd{F\_GETFL}] ritorna il valore dei \textit{file status flags} di
2949 \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento
2950 viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Il
2951 comando permette di rileggere il valore di quei bit
2952 dell'argomento \param{flags} di \func{open} che vengono memorizzati nella
2953 relativa voce della \textit{file table} all'apertura del file, vale a dire
2954 quelli riportati in tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} e
2955 tab.~\ref{tab:open_operation_flag}).
2957 Si ricordi che quando si usa la funzione per determinare le modalità di
2958 accesso con cui è stato aperto il file è necessario estrarre i bit
2959 corrispondenti nel \textit{file status flag} con la maschera
2960 \const{O\_ACCMODE} come già accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close}.
2962 \item[\constd{F\_SETFL}] imposta il valore dei \textit{file status flags} al
2963 valore specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
2964 successo o $-1$ in caso di errore. In generale possono essere impostati solo
2965 i flag riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, su Linux si possono
2966 modificare soltanto \const{O\_APPEND}, \const{O\_ASYNC}, \const{O\_DIRECT},
2967 \const{O\_NOATIME} e \const{O\_NONBLOCK}.
2969 Oltre a \errval{EBADF} si otterrà \errcode{EPERM} se si cerca di rimuovere
2970 \const{O\_APPEND} da un file marcato come \textit{append-only} o se di cerca
2971 di impostare \const{O\_NOATIME} su un file di cui non si è proprietari (e
2972 non si hanno i permessi di amministratore) ed \errcode{EINVAL} se si cerca
2973 di impostare \const{O\_DIRECT} su un file che non supporta questo tipo di
2976 \item[\constd{F\_GETLK}] richiede un controllo sul \textit{file lock}
2977 specificato nella struttura \struct{flock} puntata dal terzo argomento (che
2978 pertanto dovrà essere di tipo \ctyp{struct flock *}) sovrascrivendone il
2979 contenuto con il risultato; ritorna un valore nullo in caso di successo o
2980 $-1$ in caso di errore. Come per i due successivi comandi oltre a
2981 \errval{EBADF}, se il terzo argomento non è un puntatore valido, restituisce
2982 l'errore generico \errcode{EFAULT}. Questa funzionalità è trattata in
2983 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2985 \item[\constd{F\_SETLK}] richiede o rilascia un \textit{file lock} a seconda
2986 di quanto specificato nella struttura puntata dal terzo argomento (sempre di
2987 tipo \ctyp{struct flock *}); ritorna un valore nullo in caso di successo e
2988 $-1$ se il \textit{file lock} è tenuto da qualcun altro, nel qual caso si ha
2989 un errore di \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}. Questa funzionalità è
2990 trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2992 \item[\constd{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
2993 la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato, se
2994 l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
2995 imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}. Questa funzionalità è trattata in
2996 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
2998 \item[\constd{F\_OFD\_GETLK}] analoga di \constd{F\_GETLK} ma per i nuovi
2999 \textit{open file descriptor locks} introdotti con il kernel 3.15, richiede
3000 un controllo sul \textit{file lock} specificato nella struttura
3001 \struct{flock} puntata dal terzo argomento (che pertanto dovrà essere di
3002 tipo \ctyp{struct flock *}) sovrascrivendone il contenuto con il risultato,
3003 ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come
3004 per i due successivi comandi oltre a \errval{EBADF} se il terzo argomento
3005 non è un puntatore valido restituisce l'errore generico
3006 \errcode{EFAULT}. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
3007 sez.~\ref{sec:open_file_descriptor_locks}.
3009 \item[\constd{F\_OFD\_SETLK}] analoga di \constd{F\_SETLK} ma per i nuovi
3010 \textit{open file descriptor locks} introdotti con il kernel 3.15, richiede
3011 o rilascia un \textit{file lock} a seconda di quanto specificato nella
3012 struttura puntata dal terzo argomento (sempre di tipo \ctyp{struct flock
3013 *}); ritorna un valore nullo in caso di successo e $-1$ se il \textit{file
3014 lock} è tenuto da qualcun altro, nel qual caso si ha un errore di
3015 \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}. Questa funzionalità è trattata in
3016 dettaglio in sez.~\ref{sec:open_file_descriptor_locks}.
3018 \item[\constd{F\_OFD\_SETLKW}] identica a \const{F\_OFD\_SETLK} eccetto per il
3019 fatto che la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia
3020 rilasciato, se l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione
3021 restituisce $-1$ e imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}. Questa
3022 funzionalità è trattata in dettaglio in
3023 sez.~\ref{sec:open_file_descriptor_locks}.
3025 \item[\constd{F\_GETOWN}] restituisce in caso di successo l'identificatore del
3026 processo o del \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group})
3027 che è preposto alla ricezione dei segnali \signal{SIGIO} o \signal{SIGURG};
3028 il primo (o l'eventuale segnale alternativo impostato con \const{F\_SETSIG})
3029 per gli eventi asincroni associati al file descriptor \param{fd} (vedi
3030 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}), il secondo per la notifica dei
3031 dati urgenti di un socket (vedi sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}). Restituisce
3032 $-1$ in caso di errore ed il terzo argomento viene ignorato. Non sono
3033 previsti errori diversi da \errval{EBADF}.
3035 Per distinguerlo dal caso in cui il segnale viene inviato a un singolo
3036 processo, nel caso di un \textit{process group} viene restituito un valore
3037 negativo il cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del
3038 \textit{process group}. Con Linux questo comporta un problema perché se il
3039 valore restituito dalla \textit{system call} è compreso nell'intervallo fra
3040 $-1$ e $-4095$ in alcune architetture questo viene trattato dalla
3041 \acr{glibc} come un errore,\footnote{il problema deriva dalle limitazioni
3042 presenti in architetture come quella dei normali PC (i386) per via delle
3043 modalità in cui viene effettuata l'invocazione delle \textit{system call}
3044 che non consentono di restituire un adeguato codice di ritorno.} per cui
3045 in tal caso \func{fcntl} ritornerà comunque $-1$ mentre il valore restituito
3046 dalla \textit{system call} verrà assegnato ad \var{errno}, cambiato di
3049 Per questo motivo con il kernel 2.6.32 è stato introdotto il comando
3050 alternativo \const{F\_GETOWN\_EX}, che vedremo a breve, che consente di
3051 evitare il problema. A partire dalla versione 2.11 la \acr{glibc}, se
3052 disponibile, usa questa versione alternativa per mascherare il problema
3053 precedente e restituire un valore corretto in tutti i casi.\footnote{in cui
3054 cioè viene restituito un valore negativo corretto qualunque sia
3055 l'identificatore del \textit{process group}, che non potendo avere valore
3056 unitario (non esiste infatti un \textit{process group} per \cmd{init}) non
3057 può generare ambiguità con il codice di errore.} Questo però comporta che
3058 il comportamento del comando può risultare diverso a seconda delle versioni
3059 della \acr{glibc} e del kernel.
3061 \item[\constd{F\_SETOWN}] imposta, con il valore del terzo argomento
3062 \param{arg}, l'identificatore del processo o del \textit{process group} che
3063 riceverà i segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi asincroni
3064 associati al file descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di
3065 successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori
3066 possibili sono \errcode{ESRCH} se \param{arg} indica un processo o un
3067 \textit{process group} inesistente.
3069 L'impostazione è soggetta alle stesse restrizioni presenti sulla funzione
3070 \func{kill} (vedi sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}), per cui un utente non
3071 privilegiato può inviare i segnali solo ad un processo che gli appartiene,
3072 in genere comunque si usa il processo corrente. Come per \const{F\_GETOWN},
3073 per indicare un \textit{process group} si deve usare per \param{arg} un
3074 valore negativo, il cui valore assoluto corrisponda all'identificatore del
3075 \textit{process group}.
3077 A partire dal kernel 2.6.12, se si sta operando con i \textit{thread} della
3078 implementazione nativa di Linux (quella della NTPL, vedi
3079 sez.~\ref{sec:linux_ntpl}) e se si è impostato un segnale specifico con
3080 \const{F\_SETSIG}, un valore positivo di \param{arg} viene interpretato come
3081 indicante un \textit{Thread ID} e non un \textit{Process ID}. Questo
3082 consente di inviare il segnale impostato con \const{F\_SETSIG} ad uno
3083 specifico \textit{thread}.
3085 In genere questo non comporta differenze significative per il processi
3086 ordinari, in cui non esistono altri \textit{thread}, dato che su Linux il
3087 \textit{thread} principale, che in tal caso è anche l'unico, mantiene un
3088 valore del \textit{Thread ID} uguale al \ids{PID} del processo. Il problema
3089 è però che questo comportamento non si applica a \signal{SIGURG}, per il
3090 quale \param{arg} viene sempre interpretato come l'identificatore di un
3091 processo o di un \textit{process group}.
3093 \item[\constd{F\_GETOWN\_EX}] legge nella struttura puntata dal terzo
3094 argomento (che deve essere di tipo \ctyp{struct f\_owner\_ex *})
3095 l'identificatore del processo, \textit{thread} o \textit{process group} che
3096 è preposto alla ricezione dei segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per
3097 gli eventi associati al file descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo
3098 in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} l'unico
3099 altro errore è \errval{EFAULT} se \param{owner} non è un puntatore valido.
3101 Il comando, che è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.32, effettua lo
3102 stesso compito di \const{F\_GETOWN} di cui costituisce una evoluzione che
3103 consente di superare i limiti e le ambiguità relative ai valori restituiti
3104 come identificativo. A partire dalla versione 2.11 della \acr{glibc} esso
3105 viene usato dalla libreria per realizzare una versione di \func{fcntl} che
3106 non presenti i problemi illustrati in precedenza per \const{F\_GETOWN}. Il
3107 comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro
3108 \macro{\_GNU\_SOURCE}.
3110 \begin{figure}[!htb]
3111 \footnotesize \centering
3112 \begin{varwidth}[c]{0.5\textwidth}
3113 \includestruct{listati/f_owner_ex.h}
3116 \caption{La struttura \structd{f\_owner\_ex}.}
3117 \label{fig:f_owner_ex}
3120 \item[\constd{F\_SETOWN\_EX}] imposta con il valore della struttura puntata
3121 dal terzo argomento (che deve essere di tipo \ctyp{struct f\_owner\_ex *})
3122 l'identificatore del processo o del \textit{process group} che riceverà i
3123 segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
3124 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
3125 caso di errore, con gli stessi errori di \const{F\_SETOWN} più
3126 \errcode{EINVAL} se il campo \var{type} di \struct{f\_owner\_ex} non indica
3127 un tipo di identificatore valido.
3129 Come \const{F\_GETOWN\_EX} il comando richiede come terzo argomento il
3130 puntatore ad una struttura \struct{f\_owner\_ex} (la cui definizione è
3131 riportata in fig.~\ref{fig:f_owner_ex}) in cui il campo \var{type} indica il
3132 tipo di identificatore che si intende usare, mentre il relativo valore è
3133 specificato nel campo \var{pid}, che assume lo stesso significato del terzo
3134 argomenti di \const{F\_SETOWN}.
3136 Per \var{type} i soli valori validi sono \constd{F\_OWNER\_TID},
3137 \constd{F\_OWNER\_PID} e \constd{F\_OWNER\_PGRP}, che indicano
3138 rispettivamente che si intende specificare con \var{pid} un \textit{Tread
3139 ID}, un \textit{Process ID} o un \textit{Process Group ID}. A differenza
3140 di \const{F\_SETOWN} se si specifica un \textit{Tread ID} questo riceverà
3141 sia \signal{SIGIO} (o il segnale impostato con \const{F\_SETSIG}) che
3142 \signal{SIGURG}. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
3143 partire dal kernel 2.6.32 ed è utilizzabile solo se si è definita la macro
3144 \macro{\_GNU\_SOURCE}.
3146 \item[\constd{F\_GETSIG}] restituisce in caso di successo il valore del
3147 segnale inviato dai vari meccanismi di I/O asincrono associati al file
3148 descriptor \param{fd} (quelli trattati in
3149 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) o $-1$ in caso di errore, il
3150 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
3151 \errval{EBADF}. Un valore nullo indica che si sta usando il segnale
3152 predefinito, che è \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero indica il
3153 segnale che è stato impostato con \const{F\_SETSIG}, che può essere anche lo
3154 stesso \signal{SIGIO}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo
3155 se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
3157 \item[\constd{F\_SETSIG}] imposta il segnale inviato dai vari meccanismi di
3158 I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli trattati in
3159 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) al valore indicato
3160 da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
3161 di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
3162 \errcode{EINVAL} se \param{arg} indica un numero di segnale non valido. Un
3163 valore nullo di \param{arg} indica di usare il segnale predefinito, cioè
3164 \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero, compreso lo stesso
3165 \signal{SIGIO}, specifica il segnale voluto. Il comando è specifico di
3166 Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
3168 L'impostazione di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
3169 installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
3170 \const{SA\_SIGINFO} (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
3171 disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
3172 generato il segnale attraverso i valori restituiti in
3173 \struct{siginfo\_t}. Se inoltre si imposta un segnale \textit{real-time} si
3174 potranno sfruttare le caratteristiche di avanzate di questi ultimi (vedi
3175 sez.~\ref{sec:sig_real_time}), ed in particolare la capacità di essere
3176 accumulati in una coda prima della notifica.
3178 \item[\constd{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \textit{file lease} che il
3179 processo detiene nei confronti del file descriptor \var{fd} o $-1$ in caso
3180 di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori
3181 diversi da \errval{EBADF}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile
3182 solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è
3183 trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
3185 \item[\constd{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove a seconda del valore del terzo
3186 argomento \param{arg} un \textit{file lease} sul file descriptor
3187 \var{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di
3188 errore. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà \errcode{EINVAL} se si è
3189 specificato un valore non valido per \param{arg} (deve essere usato uno dei
3190 valori di tab.~\ref{tab:file_lease_fctnl}), \errcode{ENOMEM} se non c'è
3191 memoria sufficiente per creare il \textit{file lease}, \errcode{EACCES} se
3192 non si è il proprietario del file e non si hanno i privilegi di
3193 amministratore (per la precisione occorre la capacità \const{CAP\_LEASE},
3194 vedi sez.~\ref{sec:proc_capabilities}).
3196 Il supporto per i \textit{file lease}, che consente ad un processo che
3197 detiene un \textit{lease} su un file di ricevere una notifica qualora un
3198 altro processo cerchi di eseguire una \func{open} o una \func{truncate} su
3199 di esso, è stato introdotto a partire dai kernel della serie 2.4. Il comando
3200 è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro
3201 \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
3202 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
3204 \item[\constd{F\_NOTIFY}] attiva il meccanismo di notifica asincrona per cui
3205 viene riportato al processo chiamante, tramite il segnale \signal{SIGIO} (o
3206 altro segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
3207 direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
3208 in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
3209 caso di errore. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
3210 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità, disponibile
3211 dai kernel della serie 2.4.x, è trattata in dettaglio in
3212 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
3214 \item[\constd{F\_GETPIPE\_SZ}] restituisce in caso di successo la dimensione
3215 del buffer associato alla \textit{pipe} \param{fd} (vedi
3216 sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
3217 ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}, che viene
3218 restituito anche se il file descriptor non è una \textit{pipe}. Il comando è
3219 specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è
3220 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
3222 \item[\constd{F\_SETPIPE\_SZ}] imposta la dimensione del buffer associato alla
3223 \textit{pipe} \param{fd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_unix}) ad un valore uguale
3224 o superiore a quello indicato dall'argomento \param{arg}. Ritorna un valore
3225 nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF}
3226 gli errori possibili sono \errcode{EBUSY} se si cerca di ridurre la
3227 dimensione del buffer al di sotto della quantità di dati effettivamente
3228 presenti su di esso ed \errcode{EPERM} se un processo non privilegiato cerca
3229 di impostare un valore troppo alto.
3231 La dimensione minima del buffer è pari ad una pagina di memoria, a cui verrà
3232 comunque arrotondata ogni dimensione inferiore, il valore specificato viene
3233 in genere arrotondato per eccesso al valore ritenuto più opportuno dal
3234 sistema, pertanto una volta eseguita la modifica è opportuno rileggere la
3235 nuova dimensione con \const{F\_GETPIPE\_SZ}.
3237 I processi non privilegiati (occorre la capacità \const{CAP\_SYS\_RESOURCE})
3238 non possono impostare un valore superiore a quello indicato da
3239 \sysctlfiled{fs/pipe-max-size}. Il comando è specifico di Linux, è
3240 disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è utilizzabile solo se si è
3241 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
3243 \item[\constd{F\_GET\_SEALS}] restituisce in caso di successo l'insieme dei
3244 \textit{file seal} presenti su \param{fd}: 0 se non ve ne sono o $-1$ in
3245 caso di errore, il terzo argomento viene ignorato. Oltre a \errval{EBADF}
3246 se il file non supporta i \textit{file seal} viene restituito un errore di
3247 \errval{EINVAL}. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
3248 partire dal kernel 3.17. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
3249 sez.~\ref{sec:file_seal_et_al}.
3251 \item[\constd{F\_ADD\_SEALS}] aggiunge i \textit{file seal} espressi come
3252 maschera binaria nell'argomento \param{arg} a quelli presenti su \param{fd},
3253 ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Il
3254 comando è specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel
3255 3.17. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
3256 sez.~\ref{sec:file_seal_et_al}.
3258 \item[\constd{F\_GET\_RW\_HINT}] legge il valore dei \textit{read/write hints}
3259 associati all'\textit{inode} a cui fa riferimento \param{fd} nella variabile
3260 puntata dal terzo argomento che deve essere di tipo \ctyp{uint64\_t
3261 *}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di
3262 errore. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal
3263 kernel 4.13. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
3264 sez.~\ref{sec:file_fadvise}.
3266 \item[\constd{F\_SET\_RW\_HINT}] imposta il valore dei \textit{read/write
3267 hints} associati all'\textit{inode} a cui fa riferimento \param{fd}; il
3268 valore deve essere fornito nella variabile puntata dal terzo argomento, che
3269 deve essere di tipo \ctyp{uint64\_t *}. Ritorna un valore nullo in caso di
3270 successo o $-1$ in caso di errore. Il comando è specifico di Linux, è
3271 disponibile solo a partire dal kernel 4.13. Questa funzionalità è trattata
3272 in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_fadvise}.
3274 \item[\constd{F\_GET\_FILE\_RW\_HINT}] legge il valore dei \textit{read/write
3275 hints} associati al file descriptor \param{fd} nella variabile puntata dal
3276 terzo argomento che deve essere di tipo \ctyp{uint64\_t *}. Ritorna un
3277 valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Il comando è
3278 specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 4.13. Questa
3279 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_fadvise}.
3281 \item[\constd{F\_SET\_FILE\_RW\_HINT}] legge il valore dei \textit{read/write
3282 hints} associati al file descriptor \param{fd}; il valore deve essere
3283 fornito nella variabile puntata dal terzo argomento, che deve essere di tipo
3284 \ctyp{uint64\_t *}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
3285 caso di errore. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
3286 partire dal kernel 4.13. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
3287 sez.~\ref{sec:file_fadvise}.
3293 La maggior parte delle funzionalità controllate dai comandi di \func{fcntl}
3294 sono avanzate e richiedono degli approfondimenti ulteriori, saranno pertanto
3295 riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative. In
3296 particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari meccanismi di
3297 notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
3298 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}, quelle relative al \textit{file
3299 locking} saranno esaminate in sez.~\ref{sec:file_locking}, quelle relative
3300 ai \textit{file seal} in sez.~\ref{sec:file_seal_et_al} e quelle relative ai
3301 \textit{read/write hints} in sez.~\ref{sec:file_fadvise}. L'uso di questa
3302 funzione con i socket verrà trattato in sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
3304 La gran parte dei comandi di \func{fcntl} (come \const{F\_DUPFD},
3305 \const{F\_GETFD}, \const{F\_SETFD}, \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFL},
3306 \const{F\_GETLK}, \const{F\_SETLK} e \const{F\_SETLKW}) sono previsti da SVr4
3307 e 4.3BSD e standardizzati in POSIX.1-2001 che inoltre prevede gli ulteriori
3308 \const{F\_GETOWN} e \const{F\_SETOWN}. Pertanto nell'elenco si sono indicate
3309 esplicitamente soltanto le ulteriori richieste in termini delle macro di
3310 funzionalità di sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} soltanto per le
3311 funzionalità inserite in standard successivi o specifiche di Linux.
3313 Benché l'interfaccia di gestione dell'I/O sui file di cui abbiamo parlato
3314 finora si sia dimostrata valida anche per l'interazione diretta con le
3315 periferiche attraverso i loro file di dispositivo, consentendo di usare le
3316 stesse funzioni utilizzate per i normali file di dati, esistono però
3317 caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e delle funzionalità che
3318 ciascun dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
3319 interfaccia astratta come ad esempio l'impostazione della velocità di una
3320 porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer.
3322 Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
3323 di una apposita funzione di sistema, \funcd{ioctl}, come meccanismo generico
3324 per compiere operazioni specialistiche; il suo prototipo è:
3328 \fdecl{int ioctl(int fd, int request, ...)}
3329 \fdesc{Esegue una operazione speciale.}
3332 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo nella maggior parte dei casi, ma
3333 alcune operazioni possono restituire un valore positivo, mentre ritorna
3334 sempre $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
3337 \item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
3339 \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
3340 dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
3341 riferimento \param{fd}.
3343 ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT} nel loro significato generico.}
3347 La funzione richiede che si passi come primo argomento un file
3348 descriptor \param{fd} regolarmente aperto, mentre l'operazione da compiere
3349 deve essere indicata dal valore dell'argomento \param{request}. Il terzo
3350 argomento dipende dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato
3351 come \code{char * argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
3352 generica (all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora non era
3353 stato introdotto il tipo \ctyp{void}) ma per certe operazioni può essere
3354 omesso, e per altre è un semplice intero.
3356 Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
3357 errore, ma per alcune operazioni il valore di ritorno, che nel caso viene
3358 impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come indicazione del
3359 risultato della stessa. È più comune comunque restituire i risultati
3360 all'indirizzo puntato dal terzo argomento.
3362 Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
3363 sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
3364 elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
3366 \item il cambiamento dei font di un terminale.
3367 \item l'esecuzione di una traccia audio di un CD.
3368 \item i comandi di avanti veloce e di riavvolgimento di un nastro.
3369 \item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
3370 \item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
3371 \item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
3373 \item l'impostazione degli attributi dei file (vedi
3374 sez.~\ref{sec:file_perm_management}) su un filesystem.\footnote{i comandi
3375 \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con delle \func{ioctl}
3376 dedicate, usabili solo sui filesystem che li supportano.}
3379 In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
3380 effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
3381 file \headfiled{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui
3382 fanno riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
3383 opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
3384 un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
3385 definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
3386 sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
3387 causi al più un errore. Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
3388 una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
3389 operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
3390 funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
3391 assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
3392 potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
3393 imprevedibili o indesiderati.
3395 Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
3396 dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
3397 sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in seguito quelle
3398 relative ad alcuni casi specifici, ad esempio la gestione dei terminali è
3399 effettuata attraverso \func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix,
3400 mentre per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
3401 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
3403 Riportiamo qui solo l'elenco delle operazioni che sono predefinite per
3404 qualunque file, caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}. Queste operazioni
3405 sono definite nel kernel a livello generale, e vengono sempre interpretate per
3406 prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri}, eventuali operazioni
3407 specifiche che usino lo stesso valore verrebbero ignorate:
3408 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.8cm}}
3409 \item[\constd{FIOCLEX}] imposta il flag di \textit{close-on-exec} sul file, in
3410 questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non richiede
3411 un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
3412 \item[\constd{FIONCLEX}] cancella il flag di \textit{close-on-exec} sul file,
3413 in questo caso, essendo usata come operazione logica, \func{ioctl} non
3414 richiede un terzo argomento, il cui eventuale valore viene ignorato.
3415 \item[\constd{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
3416 file (vedi sez.~\ref{sec:signal_driven_io}); il terzo argomento
3417 deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
3418 che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
3420 \item[\constd{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
3421 bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
3422 tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
3423 disabilita, un valore non nullo abilita).
3424 \item[\constd{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
3425 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
3426 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
3427 valore specifica il PID del processo.
3428 \item[\constd{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
3429 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
3430 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
3431 scritto il PID del processo.
3432 \item[\constd{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
3433 file descriptor; questa operazione è disponibile solo su alcuni file
3434 descriptor, in particolare sui socket (vedi sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o
3435 sui file descriptor di \textit{epoll} (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}), il
3436 terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo
3437 \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
3438 \item[\constd{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
3439 directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
3440 \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
3441 (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
3444 % TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260795/,
3445 % http://lwn.net/Articles/429345/
3447 Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
3448 essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
3449 generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
3450 molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
3451 al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
3452 necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
3453 modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
3454 \func{ioctl} per i secondi, all'epoca tra l'altro i dispositivi che usavano
3455 \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega l'uso
3456 comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore. Oggi non è più così ma le
3457 due funzioni sono rimaste.
3459 % TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
3460 % (bassa/bassissima priorità)
3461 % EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
3462 % EXT4_IOC_SHUTDOWN (dal 4.10), XFS_IOC_GOINGDOWN e futura FS_IOC_SHUTDOWN
3463 % ioctl di btrfs, vedi http://lwn.net/Articles/580732/
3466 \section{L'interfaccia standard ANSI C}
3467 \label{sec:files_std_interface}
3470 Come visto in sez.~\ref{sec:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
3471 sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
3472 direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
3474 Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
3475 ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria.
3476 Queste funzioni di libreria, insieme alle altre funzioni definite dallo
3477 standard (che sono state implementate la prima volta da Ritchie nel 1976 e da
3478 allora sono rimaste sostanzialmente immutate), vengono a costituire il nucleo
3479 della \acr{glibc} per la gestione dei file.
3481 Esamineremo in questa sezione le funzioni base di questa interfaccia che
3482 chiameremo, per distinguerla dalla precedente ``degli \textit{stream}''. Esse
3483 sono analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_unix_interface} per i file
3484 descriptor, ed in particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e
3485 cambiare la posizione corrente in uno \textit{stream}.
3488 \subsection{I \textit{file stream}}
3489 \label{sec:file_stream}
3491 \itindbeg{file~stream}
3493 Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
3494 basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
3495 nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
3497 In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
3498 dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
3499 \func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
3500 evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
3501 del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
3502 dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
3503 dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
3505 Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
3506 dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori. La caratteristica
3507 principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
3508 alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
3509 operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
3510 all'ottenimento della massima efficienza.
3512 Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
3513 \textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare dei
3514 dettagli con cui viene gestita la comunicazione con l'hardware sottostante
3515 (come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file può
3516 essere sempre considerato come composto da un flusso continuo di dati, da cui
3517 deriva appunto il nome \textit{stream}.
3519 A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
3520 scrittura, sia per quel che riguarda la bufferizzazione che le formattazioni,
3521 per tutto il resto i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai
3522 file descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere
3523 quanto visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} a proposito dell'accesso
3524 concorrente ed in sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di
3527 Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
3528 è stata chiamata \typed{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
3529 libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
3530 sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
3531 indicatori di stato e di fine del file.
3533 Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
3534 queste strutture (che sono dei \textsl{tipi opachi}) ma usare sempre puntatori
3535 del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa, tanto che in certi
3536 casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo di \textit{stream}.
3537 Tutte le funzioni della libreria che operano sui file accettano come argomenti
3538 solo variabili di questo tipo, che diventa accessibile includendo l'header
3539 file \headfile{stdio.h}.
3541 \itindend{file~stream}
3543 Ai tre file descriptor standard (vedi tab.~\ref{tab:file_std_files}) aperti
3544 per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
3545 rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
3546 \textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
3547 nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
3549 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
3550 \item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè il \textit{file
3551 stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati in
3552 ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
3553 prende i caratteri dalla tastiera.
3554 \item[\var{FILE *stdout}] Lo \textit{standard output} cioè il \textit{file
3555 stream} su cui il processo invia ordinariamente i dati in
3556 uscita. Normalmente è associato dalla shell all'output del terminale e
3557 scrive sullo schermo.
3558 \item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} cioè il \textit{file
3559 stream} su cui il processo è supposto inviare i messaggi di
3560 errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output del
3561 terminale e scrive sullo schermo.
3564 Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
3565 tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
3566 tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
3567 programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
3568 in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
3569 hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
3570 usare la funzione \func{freopen}.
3573 \subsection{Le modalità di bufferizzazione}
3574 \label{sec:file_buffering}
3576 La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
3577 degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
3578 \textit{system call} (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
3579 input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
3580 ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
3581 particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
3584 I dati che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
3585 accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco, con l'operazione che viene
3586 usualmente chiamata \textsl{scaricamento} del buffer (dal termine inglese
3587 \textit{flush}) tutte le volte che questo viene riempito. Questa operazione
3588 avviene perciò in maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento
3589 analogo avviene anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati,
3590 anche se ne sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha
3591 rilevanza inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di
3592 scrittura invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad
3593 esempio da parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti
3594 effettivamente scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
3596 Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
3597 dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
3598 delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
3599 scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
3600 dispositivo, e la cosa è particolarmente evidente con le operazioni di
3601 input/output sul terminale.
3603 Per rispondere ad esigenze diverse lo standard definisce tre distinte modalità
3604 in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali occorre essere ben
3605 consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da dispositivi interattivi:
3607 \item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
3608 caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
3609 (effettuando immediatamente una \func{write});
3610 \item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono normalmente
3611 trasmessi al file in blocco ogni volta che viene incontrato un carattere di
3612 \textit{newline} (il carattere ASCII \verb|\n|) cioè un a capo (in sostanza
3613 quando si preme invio);
3614 \item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
3615 trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
3618 Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo \textit{standard output} e lo
3619 \textit{standard input} siano aperti in modalità \textit{fully buffered}
3620 quando non fanno riferimento ad un dispositivo interattivo, e che lo standard
3621 error non sia mai aperto in modalità \textit{fully buffered}.
3623 Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
3624 ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
3625 \textit{unbuffered}, in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
3626 rapidamente possibile, e che \textit{standard input} \textit{standard output}
3627 siano aperti in modalità \textit{line buffered} quando sono associati ad un
3628 terminale (od altro dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully
3629 buffered} altrimenti.
3631 Il comportamento specificato per \textit{standard input} e \textit{standard
3632 output} vale anche per tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo;
3633 la selezione comunque avviene automaticamente, e la libreria apre lo
3634 \textit{stream} nella modalità più opportuna a seconda del file o del
3637 La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
3638 chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
3639 accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
3640 alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (il \textit{newline});
3641 questo non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer
3642 usato dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico
3643 dei dati anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
3645 Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
3646 con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
3647 \textit{stream} che comporta l'accesso alle \textit{system call} del kernel,
3648 ad esempio se lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità
3649 \textit{unbuffered}, viene anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli
3650 \textit{stream} in scrittura. In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo
3651 come la libreria definisca delle opportune funzioni per controllare le
3652 modalità di bufferizzazione e lo scarico dei dati.
3656 \subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
3657 \label{sec:file_fopen}
3659 Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
3660 \funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
3661 \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
3662 dello standard POSIX.1.} ed i rispettivi prototipi sono:
3666 \fdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
3667 \fdesc{Apre uno \textit{stream} da un \texttt{pathname}.}
3668 \fdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
3669 \fdesc{Associa uno \textit{stream} a un file descriptor.}
3670 \fdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
3671 \fdesc{Chiude uno \textit{stream} e lo riapre su un file diverso.}
3674 {Le funzioni ritornano un puntatore ad un oggetto \type{FILE} in caso di
3675 successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il
3676 valore ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione,
3677 gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte e tre
3678 le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di \func{fcntl} per
3679 \func{fdopen} e quelli di \func{fopen}, \func{fclose} e \func{fflush} per
3683 Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
3684 \func{fopen}, essa apre il file specificato dal \textit{pathname} \param{path}
3685 nella modalità specificata da \param{mode}, che è una stringa che deve
3686 iniziare con almeno uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode},
3687 anche se sono possibili varie estensioni che vedremo in seguito.
3689 L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file standard
3690 (vedi sez.~\ref{sec:file_stream}): il file \param{path} viene aperto nella
3691 modalità indicata da \param{mode} ed associato allo \textit{stream} indicato
3692 dall'argomento \param{stream}, e se questo era uno \textit{stream} già aperto
3693 esso viene preventivamente chiuso e tutti i dati pendenti vengono scaricati.
3695 Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
3696 descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
3697 \func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
3698 usare gli \textit{stream} con file come le \textit{fifo} o i socket, che non possono
3699 essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
3704 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
3706 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
3709 \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
3710 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
3712 \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
3713 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
3716 \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
3717 creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
3718 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
3720 \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
3721 creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
3722 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
3725 \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
3726 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in sola
3728 \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
3729 \textit{append mode}, l'accesso viene posto in lettura e
3732 \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
3733 \texttt{c} & Evita che l'apertura e seguenti letture o scritture diventino
3734 un \textit{cancellation point} per i \textit{thread};
3735 presente dalla \acr{glibc} 2.3.3. \\
3736 \texttt{e} & Apre il file con il flag di \const{O\_CLOEXEC}; presente
3737 dalla \acr{glibc} 2.7. \\
3738 \texttt{m} & Cerca di accedere al file con \func{mmap} invece
3739 che con le funzioni di I/O classiche; presente
3740 dalla \acr{glibc} 2.3. \\
3741 \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già (ignorato con
3745 \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
3746 che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
3747 \label{tab:file_fopen_mode}
3750 In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
3751 diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
3752 riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
3753 il carattere ``\texttt{b}'' (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
3754 le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
3755 distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
3756 distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
3757 compatibilità, ma non ha alcun effetto.
3759 La \acr{glibc} supporta alcune estensioni, queste devono essere sempre
3760 indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori della
3761 seconda sezione di tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. Ad esempio l'uso del
3762 carattere ``\texttt{e}'' serve ad impostare il \textit{close-on-exec} sul file
3763 (è analoga all'uso del flag \const{O\_CLOEXEC} in \func{open}), ``\texttt{x}''
3764 serve per evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso
3765 del flag \const{O\_EXCL} in \func{open}): se il file specificato già esiste e
3766 si aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen} fallisce.
3768 Altri due valori hanno usi specialistici, con ``\texttt{m}'' si chiede di
3769 usare il \textit{memory mapping} per l'accesso al file (tratteremo i file
3770 mappati in memoria in sez.~\ref{sec:file_memory_map}), ma la funzionalità è al
3771 momento disponibile solo per i file aperti in sola lettura. Con ``\texttt{c}''
3772 infine si richiede che l'apertura, e le successive operazioni di lettura e
3773 scrittura, non diventino un \textit{cancellation point} per i \textit{thread}
3774 (tratteremo l'argomento in sez.~\ref{sec:xxx_thread}).
3776 Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si aggiunge a
3777 \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| (che deve essere
3778 sempre in coda a tutte le altre) il valore \verb|STRING| è considerato il nome
3779 di una codifica dei caratteri e \func{fopen} marca il file per l'uso dei
3780 caratteri estesi e abilita le opportune funzioni di conversione in lettura e
3783 Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
3784 essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
3785 Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
3786 \textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
3787 variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
3788 cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso automaticamente alla
3789 chiusura dello \textit{stream}.
3791 I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
3792 sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
3794 \code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
3795 \val{0666}) modificato secondo il valore della \textit{umask} per il processo
3796 (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}). Una volta aperto lo
3797 \textit{stream}, si può cambiare la modalità di bufferizzazione (si veda
3798 sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non si è effettuato alcuna
3799 operazione di I/O sul file.
3801 In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
3802 di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
3803 richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
3804 di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
3805 incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
3806 il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata.
3808 Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
3809 una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
3810 \func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
3811 voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
3812 usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
3813 un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
3814 sufficiente a garantire la sincronizzazione.
3816 Una volta completate le operazioni su di esso uno \textit{stream} può essere
3817 chiuso con la funzione \funcd{fclose}, il cui prototipo è:
3821 \fdecl{int fclose(FILE *stream)}
3822 \fdesc{Chiude uno \textit{stream}.}
3825 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3826 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se il file
3827 descriptor indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori
3828 specificati dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close},
3829 \func{write} o \func{fflush}).
3833 La funzione chiude lo \textit{stream} \param{stream} ed effettua lo scarico di
3834 tutti i dati presenti nei buffer di uscita e scarta tutti i dati in ingresso;
3835 se era stato allocato un buffer per lo \textit{stream} questo verrà
3836 rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo per i dati presenti nei
3837 buffer in \textit{user space} usati dalla \acr{glibc}; se si vuole essere
3838 sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare una
3839 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
3841 Linux supporta anche un'altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
3842 GNU implementata dalla \acr{glibc}, accessibile avendo definito
3843 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
3847 \fdecl{int fcloseall(void)}
3848 \fdesc{Chiude tutti gli \textit{stream}.}
3851 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
3852 qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{fclose}.}
3855 La funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita e scarta quelli
3856 in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è provvista solo per i
3857 casi di emergenza, quando si è verificato un errore ed il programma deve
3858 essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra operazione dopo aver
3859 chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto visto in
3860 sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
3863 \subsection{Gestione dell'I/O e posizionamento su uno \textit{stream}}
3866 Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
3867 la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
3868 scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità di
3869 input/output non formattato:
3871 \item\textsl{Input/Output binario}, una modalità in cui si leggono e scrivono
3872 blocchi di dati di dimensione arbitraria; è l'analogo della modalità
3873 ordinaria dell'input/output sui file descriptor vista in
3874 sez.~\ref{sec:file_read} e \ref{sec:file_write}.
3875 \item\textsl{Input/Output a caratteri}, una modalità in cui si legge e scrive
3876 un singolo carattere alla volta, anche in questo caso la bufferizzazione
3877 viene gestita automaticamente dalla libreria;
3878 \item\textsl{Input/Output di linea}, una modalità in cui si legge e scrive una
3879 linea di testo alla volta, in questa modalità si intende per linea una
3880 sequenza di caratteri terminata dal carattere di \textit{newline}
3884 A queste tre modalità si aggiunge poi la modalità di input/output formattato
3885 che tratteremo in sez.~\ref{sec:file_unformatted_io}. Ognuna di queste
3886 modalità utilizza per l'I/O delle funzioni specifiche che vedremo più avanti,
3887 affronteremo qui invece gli argomenti e le funzioni che si applicano in
3888 generale a tutte queste diverse modalità di I/O.
3890 Una prima caratteristica specifica è che differenza di quanto avviene con
3891 l'interfaccia dei file descriptor, con gli \textit{stream} il raggiungimento
3892 della fine del file viene considerato un errore, che viene notificato come
3893 tale dai valori di uscita delle varie funzioni.
3895 In vari casi questo avviene con la restituzione di uno specifico
3896 valore intero (di tipo \ctyp{int}) definito come \val{EOF} nell'header
3897 \headfile{stdlib.h}. La costante deve essere negativa perché in molte funzioni
3898 un valore positivo indica la quantità di dati scritti e ci potrebbe essere
3899 sovrapposizione, la \acr{glibc} usa il valore $-1$, ma altre implementazioni
3900 possono avere valori diversi.
3902 Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
3903 libreria realizzate usando delle \textit{system call}, esse non modificano mai
3904 direttamente la variabile \var{errno}, che in caso di errore mantiene sempre
3905 il valore impostato dalla \textit{system call} sottostante che lo ha
3908 Siccome la condizione di \textit{end-of-file} è anch'essa segnalata come
3909 errore, nasce il problema di come distinguerla; basarsi solo sul valore di
3910 ritorno della funzione e controllare il valore di \var{errno} infatti non
3911 basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato impostato in una altra
3912 occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i dettagli del funzionamento
3915 Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
3916 per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
3917 il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
3918 file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
3919 errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
3920 riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
3924 \fdecl{int feof(FILE *stream)}
3925 \fdesc{Controlla il flag di \textit{end-of-file} di uno \textit{stream}.}
3926 \fdecl{int ferror(FILE *stream)}
3927 \fdesc{Controlla il flag di errore di uno \textit{stream}.}
3930 {Le funzioni ritornano un valore diverso da zero se i relativi flag sono
3931 impostati, e non prevedono condizioni di errore.}
3934 Si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala soltanto che
3935 c'è stato un errore o che si è raggiunta la fine del file in una qualunque
3936 operazione sullo \textit{stream}, il controllo su quanto avvenuto deve quindi
3937 essere effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
3939 Entrambi i flag (di errore e di \textit{end-of-file}) possono essere
3940 cancellati usando la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
3944 \fdecl{void clearerr(FILE *stream)}
3945 \fdesc{Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di uno
3949 {La funzione non ritorna nulla e prevede condizioni di errore.}
3952 In genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e corretta
3953 la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da poter
3954 rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa funzione
3955 esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} (con lo stesso argomento e
3956 stessi valori di ritorno) che non esegue il blocco dello \textit{stream}
3957 (tratteremo il significato di blocco di uno \textit{stream} in
3958 sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
3960 Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
3961 all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
3962 punto prestabilito, sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
3963 dal file sottostante lo \textit{stream}, nel caso cioè in cui si ha a che fare
3964 con quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}. Dato che in un
3965 sistema Unix esistono vari tipi di file, come le \textit{fifo} ed i file di
3966 dispositivo (ad esempio i terminali), non è scontato che questo sia vero in
3967 generale, pur essendolo sempre nel caso di file di dati.
3969 Con Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file, come
3970 abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_lseek}, è espressa da un intero
3971 positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}. Il problema è che alcune delle
3972 funzioni usate per il riposizionamento sugli \textit{stream} originano dalle
3973 prime versioni di Unix, in cui questo tipo non era ancora stato definito, e
3974 che in altri sistemi non è detto che la posizione su un file venga sempre
3975 rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio: ad esempio nel VMS dove
3976 esistono i file a record (in cui cioè l'I/O avviene per blocchi, i record, di
3977 dimensione fissa), essa può essere rappresentata come un numero di record, più
3978 l'offset rispetto al record corrente.
3980 Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
3981 sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
3982 funzioni tradizionali usate per eseguire una modifica della posizione corrente
3983 sul file con uno \textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind}, i
3984 rispettivi prototipi sono:
3988 \fdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)}
3989 \fdesc{Sposta la posizione nello \textit{stream}.}
3990 \fdecl{void rewind(FILE *stream)}
3991 \fdesc{Riporta la posizione nello \textit{stream} all'inizio del file.}
3994 {La funzione \func{fseek} ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un
3995 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek},
3996 \func{rewind} non ritorna nulla e non ha condizioni di errore.}
3999 L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
4000 descriptor (vedi sez.~\ref{sec:file_lseek}). Anche gli argomenti, a parte il
4001 tipo, hanno esattamente lo stesso significato. In particolare \param{whence}
4002 deve assumere gli stessi valori già visti nella prima parte di
4003 tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}. La funzione restituisce 0 in caso di
4004 successo e -1 in caso di errore.
4006 La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la posizione corrente sul file
4007 all'inizio dello \textit{stream}, ma non è esattamente equivalente ad aver
4008 eseguito una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)}, in quanto con l'uso della
4009 funzione vengono cancellati anche i flag di errore e di fine del file.
4011 Per ottenere la posizione corrente sul file di uno \textit{stream} lo standard
4012 ANSI C prescrive l'uso della funzione \funcd{ftell}, il cui prototipo è:
4016 \fdecl{long ftell(FILE *stream)}
4017 \fdesc{Legge la posizione attuale nello \textit{stream}.}
4020 {La funzione ritorna la posizione corrente in caso di successo e $-1$ per un
4021 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
4024 \noindent che restituisce la posizione come numero di byte dall'inizio dello
4027 Sia \func{fseek} che \func{ftell} esprimono la posizione nel file con un
4028 intero di tipo \ctyp{long}. Dato che in certi casi, ad esempio quando si usa
4029 un filesystem indicizzato a 64 bit su una macchina con architettura a 32 bit,
4030 questo può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove
4031 funzioni \funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
4032 \typed{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
4036 \fdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
4037 \fdesc{Imposta la posizione corrente sul file.}
4038 \fdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
4039 \fdesc{Legge la posizione corrente sul file.}
4042 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
4043 caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
4046 In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
4047 \func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
4048 precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
4049 \type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
4050 gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
4051 posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
4052 sistemi più moderni.
4054 % TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
4057 \subsection{Input/output non formattato}
4058 \label{sec:file_unformatted_io}
4060 La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
4061 interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
4062 lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
4063 la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
4064 funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
4065 i rispettivi prototipi sono:
4069 \fdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE *stream)}
4070 \fdesc{Legge i dati da uno \textit{stream} ad un buffer.}
4071 \fdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb,
4073 \fdesc{Scrive i dati da un buffer su uno \textit{stream}.}
4076 {Le funzioni ritornano il numero di elementi letti o scritti, in caso di
4077 errore o fine del file viene restituito un numero di elementi inferiore al
4081 Le funzioni rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di
4082 dimensione \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}. In
4083 genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file blocchi di
4084 dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso tipico è quello
4085 in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi elementi) con una
4087 \includecodesnip{listati/WriteVect.c}
4088 in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
4089 elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
4090 caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
4091 si avrà allora una chiamata tipo:
4092 \includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
4093 in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
4096 In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
4097 totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}, la differenza
4098 sta nel fatto che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti, ma il
4099 numero di elementi (e con questo possono facilitare i conti).
4101 La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
4102 incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
4103 stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
4104 \textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
4105 corrispondente alla quantità di dati letti).
4107 In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
4108 funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
4109 scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
4110 avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
4111 occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
4114 Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
4115 salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
4116 lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
4117 usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
4118 stesso programma che li ha prodotti.
4120 Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
4121 strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
4122 scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
4123 strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
4124 l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
4125 altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
4126 di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
4127 ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
4129 Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
4130 le opportune precauzioni come usare un formato di più alto livello che
4131 permetta di recuperare l'informazione completa, per assicurarsi che versioni
4132 diverse del programma siano in grado di rileggere i dati, tenendo conto delle
4133 eventuali differenze.
4135 La seconda modalità di input/output non formattato è quella a caratteri, in
4136 cui si trasferisce un carattere alla volta. Le funzioni per la lettura a
4137 caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, ed i
4138 rispettivi prototipi sono:
4142 \fdecl{int getc(FILE *stream)}
4143 \fdecl{int fgetc(FILE *stream)}
4144 \fdesc{Leggono un singolo byte da uno \textit{stream}.}
4145 \fdecl{int getchar(void)}
4146 \fdesc{Legge un byte dallo \textit{standard input}.}
4149 {Le funzioni ritornano il byte letto in caso di successo e \val{EOF} per un
4150 errore o se si arriva alla fine del file.}
4153 La funzione \func{getc} legge un byte da \param{stream} e lo restituisce come
4154 intero, ed in genere è implementata come una macro per cui può avere
4155 \textit{side effects}, mentre \func{fgetc} è assicurato essere sempre una
4156 funzione. Infine \func{getchar} è equivalente a \code{getc(stdin)}.
4158 A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
4159 tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
4160 differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
4161 viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
4162 le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
4163 più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
4164 meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
4165 si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
4167 Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
4168 la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
4169 chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
4170 come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
4171 precedenza nel tipo di argomento).
4173 Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
4174 ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
4175 l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
4176 positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
4178 Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
4179 funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
4180 \funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
4181 carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
4187 \fdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)}
4188 \fdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)}
4189 \fdesc{Leggono un carattere da uno \textit{stream}.}
4190 \fdecl{wint\_t getwchar(void)}
4191 \fdesc{Legge un carattere dallo \textit{standard input}.}
4194 {Le funzioni ritornano il carattere letto in caso di successo e \val{WEOF} per
4195 un errore o se si arriva alla fine del file.}
4198 La funzione \func{getwc} legge un carattere esteso da \param{stream} e lo
4199 restituisce come intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre
4200 \func{fgetwc} è assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{getwchar}
4201 è equivalente a \code{getwc(stdin)}.
4203 Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
4204 precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
4205 loro prototipi sono:
4209 \fdecl{int putc(int c, FILE *stream)}
4210 \fdecl{int fputc(int c, FILE *stream)}
4211 \fdesc{Scrive un byte su uno \textit{stream}.}
4212 \fdecl{int putchar(int c)}
4213 \fdesc{Scrive un byte sullo \textit{standard output}.}
4216 {Le funzioni ritornano il valore del byte scritto in caso di successo e
4217 \val{EOF} per un errore.}
4220 La funzione \func{putc} scrive un byte su \param{stream} e lo restituisce come
4221 intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre \func{fputc} è
4222 assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{putchar} è equivalente a
4223 \code{putc(stdout)}. Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla
4224 volta, anche se prendono come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve
4225 essere ottenuto con un cast da un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di
4226 ritorno è sempre un intero; in caso di errore o fine del file il valore di
4227 ritorno è \val{EOF}.
4229 Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} la \acr{glibc}
4230 provvede come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
4231 un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
4232 \code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
4233 il lock implicito dello \textit{stream}.
4235 Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
4236 \funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
4237 (cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
4241 \fdecl{getw(FILE *stream)}
4242 \fdesc{Legge una parola da uno \textit{stream}.}
4243 \fdecl{int putw(int w, FILE *stream)}
4244 \fdesc{Scrive una parola su uno \textit{stream}.}
4247 {Le funzioni ritornano la parola letta o scritta in caso di successo e
4248 \val{EOF} per un errore.}
4251 Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
4252 una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
4253 di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
4254 valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
4256 Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
4257 \textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
4258 poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
4259 effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
4260 programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
4263 Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
4264 leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
4265 disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
4266 lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
4270 \fdecl{int ungetc(int c, FILE *stream)}
4271 \fdesc{Manda indietro un byte su uno \textit{stream}.}
4274 {La funzione ritorna il byte inviato in caso di successo e \val{EOF} per un
4278 La funzione rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a
4279 \ctyp{unsigned char}, sullo \textit{stream} \param{stream}. Benché lo standard
4280 ANSI C preveda che l'operazione possa essere ripetuta per un numero arbitrario
4281 di caratteri, alle implementazioni è richiesto di garantire solo un livello;
4282 questo è quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
4283 operazione fra due \func{ungetc} successive.
4285 Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che si è
4286 letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere prima di usare
4287 \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per essere usata per rimandare
4288 indietro l'ultimo carattere letto. Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la
4289 funzione non fa nulla, e restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare
4290 \func{ungetc} anche con il risultato di una lettura alla fine del file.
4292 Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un carattere, il
4293 flag di \textit{end-of-file} verrà automaticamente cancellato perché c'è un
4294 nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto successivamente.
4296 Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del file,
4297 ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una qualunque delle
4298 operazioni di riposizionamento (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) i caratteri
4299 rimandati indietro vengono scartati.
4301 La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
4302 in cui si legge o si scrive una riga alla volta. Questa è la modalità usata
4303 normalmente per l'I/O da terminale, ed è anche quella che presenta le
4304 caratteristiche più controverse.
4306 Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
4307 sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
4312 \fdecl{char *gets(char *string)}
4313 \fdesc{Legge una linea di testo dallo \textit{standard input}.}
4314 \fdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
4315 \fdesc{Legge una linea di testo da uno \textit{stream}.}
4318 {Le funzioni ritornano l'indirizzo della stringa con la linea di testo letta o
4319 scritta in caso di successo e \val{NULL} per un errore.}
4322 Entrambe le funzioni effettuano la lettura, dal file specificato \func{fgets},
4323 dallo \textit{standard input} \func{gets}, di una linea di caratteri terminata
4324 dal carattere ASCII di \textit{newline}, che come detto corrisponde a quello
4325 generato dalla pressione del tasto di invio sulla tastiera. Si tratta del
4326 carattere che indica la terminazione di una riga (in sostanza del carattere di
4327 ``\textsl{a capo}'') che viene rappresentato nelle stringhe di formattazione
4328 che vedremo in sez.~\ref{sec:file_formatted_io} come
4329 ``\verb|\n|''. Nell'esecuzione delle funzioni \func{gets} sostituisce
4330 ``\verb|\n|'' con uno zero, mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il
4331 \textit{newline}, che resta dentro la stringa.
4333 \itindbeg{buffer~overflow}
4335 Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore) viene restituito un
4336 puntatore \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato. L'uso di
4337 \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato, la funzione
4338 infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la stringa
4339 letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un \textit{buffer overflow},
4340 con sovrascrittura della memoria del processo adiacente al
4341 buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata in dettaglio e con molta efficacia
4342 nell'ormai famoso articolo di Aleph1 \cite{StS}.}
4344 Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
4345 autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
4346 una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
4347 sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \textit{stack} (supposto che la
4348 \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da far ripartire
4349 l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa, che in genere contiene
4350 uno \textit{shell code}, cioè una sezione di programma che lancia una shell da
4351 cui si potranno poi eseguire altri programmi.
4353 \itindend{buffer~overflow}
4355 La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
4356 prende in ingresso la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
4357 ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
4358 caratteri (\textit{newline} compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione;
4359 questo comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1}
4360 caratteri. Se la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo
4361 \code{size-1} caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con
4362 uno zero finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
4365 Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
4366 funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
4367 rispettivi prototipi sono:
4371 \fdecl{int puts(char *string)}
4372 \fdesc{Scrive una linea di testo sullo \textit{standard output}.}
4373 \fdecl{int fputs(char *string, int size, FILE *stream)}
4374 \fdesc{Scrive una linea di testo su uno \textit{stream}.}
4377 {Le funzioni ritornano un valore non negativo in caso di successo e \val{EOF}
4381 La funzione \func{puts} scrive una linea di testo mantenuta
4382 all'indirizzo \param{string} sullo \textit{standard output} mentre \func{puts}
4383 la scrive sul file indicato da \param{stream}. Dato che in questo caso si
4384 scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i problemi di \func{gets} ed è in
4385 genere la forma più immediata per scrivere messaggi sullo \textit{standard
4386 output}; la funzione prende una stringa terminata da uno zero ed aggiunge
4387 automaticamente il ritorno a capo. La differenza con \func{fputs} (a parte la
4388 possibilità di specificare un file diverso da \var{stdout}) è che quest'ultima
4389 non aggiunge il \textit{newline}, che deve essere previsto esplicitamente.
4391 Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
4392 linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
4393 estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
4394 loro prototipi sono:
4398 \fdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
4399 \fdesc{Legge una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
4400 \fdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)}
4401 \fdesc{Scrive una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
4404 {Le funzioni ritornano rispettivamente l'indirizzo della stringa o un non
4405 negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} per un errore o per la
4410 La funzione \func{fgetws} legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal
4411 file \param{stream} al buffer \param{ws}, mentre la funzione \func{fputws}
4412 scrive la linea \param{ws} di caratteri estesi sul file indicato
4413 da \param{stream}. Il comportamento di queste due funzioni è identico a
4414 quello di \func{fgets} e \func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di
4415 caratteri massimo, terminatore della stringa, \textit{newline}) è espresso in
4416 termini di caratteri estesi anziché di normali caratteri ASCII.
4418 Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
4419 previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
4420 \func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può comunque dare
4421 risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi infatti saranno
4422 scritti sul buffer di uscita e la stringa in output apparirà come più corta
4423 dei byte effettivamente letti. Questa è una condizione che è sempre possibile
4424 controllare (deve essere presente un \textit{newline} prima della effettiva
4425 conclusione della stringa presente nel buffer), ma a costo di una
4426 complicazione ulteriore della logica del programma. Lo stesso dicasi quando si
4427 deve gestire il caso di stringa che eccede le dimensioni del buffer.
4429 Per questo motivo la \acr{glibc} prevede, come estensione GNU, due nuove
4430 funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
4431 risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
4432 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
4433 \headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
4434 linea terminata da un \textit{newline}, esattamente allo stesso modo di
4435 \func{fgets}, il suo prototipo è:
4439 \fdecl{ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)}
4440 \fdesc{Legge una riga da uno \textit{stream}.}
4443 {La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di successo e $-1$
4444 per un errore o per il raggiungimento della fine del file.}
4447 La funzione legge una linea dal file \param{stream} copiandola sul buffer
4448 indicato da \param{buffer} riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer
4449 e la sua dimensione vengono sempre riscritte). Permette così di eseguire una
4450 lettura senza doversi preoccupare della eventuale lunghezza eccessiva della
4453 Essa prende come primo argomento l'indirizzo del puntatore al buffer su cui si
4454 vuole copiare la linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere stato allocato in
4455 precedenza con una \func{malloc}: non si può cioè passare come argomento primo
4456 argomento l'indirizzo di un puntatore ad una variabile locale. Come secondo
4457 argomento la funzione vuole l'indirizzo della variabile contenente le
4458 dimensioni del suddetto buffer.
4460 Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
4461 subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
4462 dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro, si noti infatti
4463 come entrambi gli argomenti siano dei \textit{value result argument}, per i
4464 quali vengono passati dei puntatori anziché i valori delle variabili, secondo
4465 quanto abbiamo descritto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
4467 Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
4468 \var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
4469 necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
4470 puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
4472 \includecodesnip{listati/getline.c}
4473 e per evitare \textit{memory leak} occorre ricordarsi di liberare la memoria
4474 allocata dalla funzione eseguendo una \func{free} su \var{ptr}.
4476 Il valore di ritorno di \func{getline} indica il numero di caratteri letti
4477 dallo \textit{stream}, quindi compreso il \textit{newline}, ma non lo zero di
4478 terminazione. Questo permette anche di distinguere anche gli eventuali zeri
4479 letti come dati dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione dopo
4480 il \textit{newline} per terminare la stringa. Se si è alla fine del file e
4481 non si è potuto leggere nulla o se c'è stato un errore la funzione restituisce
4484 La seconda estensione GNU per la lettura con l'I/O di linea è una
4485 generalizzazione di \func{getline} per poter usare come separatore delle linee
4486 un carattere qualsiasi al posto del \textit{newline}. La funzione si chiama
4487 \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
4491 \fdecl{size\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)}
4492 \fdesc{Legge da uno \textit{stream} una riga delimitata da un carattere
4496 {La funzione ha gli stessi valori di ritorno e gli stessi errori di
4500 La funzione è identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto
4501 del carattere di \textit{newline} come separatore di linea. Il comportamento
4502 di \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline}, che può essere
4503 implementata da \func{getdelim} passando ``\verb|\n|'' come valore
4504 dell'argomento \param{delim}.
4507 \subsection{Input/output formattato}
4508 \label{sec:file_formatted_io}
4510 L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
4511 caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
4512 è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
4513 permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
4515 L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
4516 \func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
4517 \funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
4521 \fdecl{int printf(const char *format, ...)}
4522 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
4523 \fdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)}
4524 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
4525 \fdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)}
4526 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
4529 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
4530 valore negativo per un errore.}
4534 Le funzioni usano la stringa \param{format} come indicatore del formato con
4535 cui dovrà essere scritto il contenuto degli argomenti, il cui numero è
4536 variabile e dipende dal formato stesso.
4538 Le prime due servono per scrivere su file (lo \textit{standard output} o
4539 quello specificato) la terza permette di scrivere su una stringa, in genere
4540 l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è possibile, se non si ha la
4541 sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato della stampa, eccedere le
4542 dimensioni di \param{str}, con conseguente sovrascrittura di altre variabili e
4543 possibili \textit{buffer overflow}. Per questo motivo si consiglia l'uso
4544 dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui prototipo è:
4548 \fdecl{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)}
4549 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
4552 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
4556 \noindent la funzione è identica a \func{sprintf}, ma non scrive
4557 su \param{str} più di \param{size} caratteri, garantendo così che il buffer
4558 non possa essere sovrascritto.
4563 \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
4565 \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
4568 \cmd{\%d} &\ctyp{int} & Stampa un numero intero in formato decimale
4570 \cmd{\%i} &\ctyp{int} & Identico a \cmd{\%d} in output.\\
4571 \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
4572 \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
4573 decimale senza segno.\\
4575 \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
4576 rispettivamente con lettere minuscole e
4578 \cmd{\%f} &\ctyp{double} & Stampa un numero in virgola mobile con la
4579 notazione a virgola fissa.\\
4581 \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
4582 notazione esponenziale, rispettivamente con
4583 lettere minuscole e maiuscole.\\
4585 \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
4586 notazione più appropriate delle due precedenti,
4587 rispettivamente con lettere minuscole e
4590 \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
4591 notazione esadecimale frazionaria.\\
4592 \cmd{\%c} &\ctyp{int} & Stampa un carattere singolo.\\
4593 \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
4594 \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
4595 \cmd{\%n} &\ctyp{\&int} & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
4596 \cmd{\%\%}& & Stampa un ``\texttt{\%}''.\\
4599 \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
4600 stringa di formato di \func{printf}.}
4601 \label{tab:file_format_spec}
4604 La parte più complessa delle funzioni di scrittura formattata è il formato
4605 della stringa \param{format} che indica le conversioni da fare, e da cui
4606 deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere passati a seguire:
4607 si noti come tutte queste funzioni siano ``\textit{variadic}'', prendendo un
4608 numero di argomenti variabile che dipende appunto da quello che si è
4609 specificato in \param{format}.
4611 La stringa di formato è costituita da caratteri normali (tutti eccetto
4612 ``\texttt{\%}''), che vengono passati invariati in uscita, e da direttive di
4613 conversione, in cui devono essere sempre presenti il carattere
4614 ``\texttt{\%}'', che introduce la direttiva, ed uno degli specificatori di
4615 conversione (riportati in tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
4617 Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
4618 elementi opzionali oltre al carattere ``\cmd{\%}'' e allo specificatore di
4619 conversione. In generale essa è sempre del tipo:
4621 % [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
4623 in cui tutti i valori tranne il ``\texttt{\%}'' e lo specificatore di
4624 conversione sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre);
4625 si possono usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere
4626 specificati in questo ordine:
4628 \item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un carattere
4630 \item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
4631 tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
4633 \item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
4634 seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
4635 (un altro numero decimale),
4636 \item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
4637 valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
4643 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
4645 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
4648 \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa.\\
4649 \val{0} & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
4650 \val{-} & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
4651 \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore
4653 \val{+} & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
4656 \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
4657 \label{tab:file_format_flag}
4660 Dettagli ulteriori sulle varie opzioni di stampa e su tutte le casistiche dei
4661 vari formati possono essere trovati nella pagina di manuale di \func{printf} e
4662 nella documentazione della \acr{glibc}.
4667 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
4669 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
4672 \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
4673 segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di
4675 \cmd{h} & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o
4676 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
4677 è di tipo \ctyp{short}.\\
4678 \cmd{l} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o
4679 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
4680 è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
4681 sono in formato esteso.\\
4682 \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o
4683 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
4684 è di tipo \ctyp{long long}.\\
4685 \cmd{L} & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
4687 \cmd{q} & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
4688 \cmd{j} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{intmax\_t} o
4689 \ctyp{uintmax\_t}.\\
4690 \cmd{z} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{size\_t} o
4692 \cmd{t} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{ptrdiff\_t}.\\
4695 \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
4696 \label{tab:file_format_type}
4699 Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
4700 di usare il puntatore ad una lista variabile di argomenti (vedi
4701 sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf}, \funcd{vfprintf} e
4702 \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
4706 \fdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)}
4707 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
4708 \fdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
4709 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
4710 \fdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)}
4711 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
4714 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
4715 valore negativo per un errore.}
4718 Con queste funzioni è possibile selezionare gli argomenti da passare ad una
4719 funzione di stampa indicando direttamente la lista tramite l'argomento
4720 \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista variabile degli argomenti
4721 dovrà essere trattata come visto in sez.~\ref{sec:proc_variadic}, e dopo
4722 l'esecuzione della funzione l'argomento \param{ap} non sarà più utilizzabile
4723 (in generale dovrebbe essere eseguito un \code{va\_end(ap)} ma in Linux questo
4726 Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
4727 \funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
4728 scritti sulla stringa di destinazione:
4732 \fdecl{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
4733 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
4736 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
4740 \noindent in modo da evitare possibili \textit{buffer overflow}.
4743 Per eliminare alla radice questi problemi, la \acr{glibc} supporta una
4744 specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
4745 l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
4746 funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
4751 \fdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)}
4752 \fdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
4753 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
4756 {Le funzioni hanno lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
4761 Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
4762 l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
4763 restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
4764 proposito dei \textit{value result argument}) l'indirizzo della stringa
4765 allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre inoltre ricordarsi di
4766 invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando la stringa non serve
4767 più, onde evitare \textit{memory leak}.
4769 % TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
4771 Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
4772 \funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
4773 \textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
4774 estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
4775 funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
4776 dettaglio nella documentazione della \acr{glibc}.
4778 In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
4779 l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
4780 famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
4781 \funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
4785 \fdecl{int scanf(const char *format, ...)}
4786 \fdesc{Esegue la scansione di dati dallo \textit{standard input}.}
4787 \fdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)}
4788 \fdesc{Esegue la scansione di dati da uno \textit{stream}. }
4789 \fdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)}
4790 \fdesc{Esegue la scansione di dati da un buffer.}
4793 {La funzione ritorna il numero di elementi assegnati in caso di successo e
4794 \val{EOF} per un errore o se si raggiunta la fine del file.}
4797 Le funzioni eseguono una scansione della rispettiva fonte di input cercando
4798 una corrispondenza di quanto letto con il formato dei dati specificato da
4799 \param{format}, ed effettuano le relative conversioni memorizzando il
4800 risultato negli argomenti seguenti, il cui numero è variabile e dipende dal
4801 valore di \param{format}. Come per le analoghe funzioni di scrittura esistono
4802 le relative \funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un
4803 puntatore ad una lista di argomenti. Le funzioni ritornano il numero di
4804 elementi assegnati. Questi possono essere in numero inferiore a quelli
4805 specificati, ed anche zero. Quest'ultimo valore significa che non si è trovata
4808 Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
4809 puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
4810 primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
4813 Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
4814 input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
4815 sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
4816 \func{printf}, ma ci sono varie differenze. Le funzioni di input infatti sono
4817 più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
4818 in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
4819 qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
4820 virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
4821 esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
4822 si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale della
4825 Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
4826 eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
4827 conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
4828 sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
4829 interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
4830 \textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
4832 Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
4833 cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
4834 soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
4835 recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
4836 è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
4837 relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
4838 scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
4839 conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
4840 facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
4841 \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
4842 analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
4843 \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o
4844 \cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
4845 parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
4846 manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
4850 \section{Funzioni avanzate}
4851 \label{sec:file_stream_adv_func}
4853 In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
4854 eseguire operazioni di basso livello nella gestione degli \textit{stream},
4855 come leggerne gli attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione,
4856 gestire in maniera esplicita i lock impliciti presenti ad uso della
4857 programmazione \textit{multi-thread}.
4860 \subsection{Le funzioni di controllo}
4861 \label{sec:file_stream_cntrl}
4863 Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
4864 C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
4865 attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
4866 descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere il valore di
4867 quest'ultimo; il suo prototipo è:
4871 \fdecl{int fileno(FILE *stream)}
4872 \fdesc{Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream}.}
4875 {La funzione ritorna il numero del file descriptor in caso di successo e $-1$
4876 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF}
4877 se \param{stream} non è valido.}
4880 In questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl} sul file
4881 descriptor sottostante, ma anche se questo permette di accedere agli attributi
4882 del file descriptor sottostante lo \textit{stream}, non ci dà nessuna
4883 informazione riguardo alle proprietà dello \textit{stream} medesimo. La
4884 \acr{glibc} però supporta alcune estensioni derivate da Solaris, che
4885 permettono di ottenere informazioni utili relative allo \textit{stream}.
4887 Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
4888 \textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
4889 informazione non è disponibile, e ci si deve ricordare come è stato aperto il
4890 file. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in una
4891 subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive rispetto
4892 al semplice puntatore allo \textit{stream}. Questo problema può essere risolto
4893 con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
4897 \fhead{stdio\_ext.h}
4898 \fdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
4899 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la lettura.}
4900 \fdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
4901 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la scrittura.}
4904 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4905 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4908 \noindent che permettono di ottenere questa informazione.
4910 La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
4911 è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
4912 suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
4913 servono a tale scopo, il loro prototipo è:
4916 \fhead{stdio\_ext.h}
4917 \fdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
4918 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di lettura.}
4919 \fdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
4920 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di scrittura.}
4923 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
4924 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
4927 La funzione \func{\_\_freading} restituisce un valore diverso da zero
4928 se \param{stream} è aperto in sola lettura o se l'ultima operazione è stata di
4929 lettura mentre \func{\_\_fwriting} restituisce un valore diverso da zero
4930 se \param{stream} è aperto in sola scrittura o se l'ultima operazione è stata
4933 Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
4934 operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
4935 ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
4936 la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
4937 quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
4938 rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
4941 \subsection{Il controllo della bufferizzazione}
4942 \label{sec:file_buffering_ctrl}
4944 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
4945 serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
4946 \textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
4947 decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
4948 vengono allocati automaticamente.
4950 Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
4951 operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
4952 funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
4957 \fdecl{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size\_t size)}
4958 \fdesc{Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream}.}
4961 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e un altro valore qualunque per
4962 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà un valore appropriato.}
4965 La funzione imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream}
4966 nella modalità indicata da \param{mode} con uno dei valori di
4967 tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}, usando \param{buf} come buffer di
4968 lunghezza \param{size} e permette di controllare tutti gli aspetti della
4969 bufferizzazione. L'utente può specificare un buffer da usare al posto di
4970 quello allocato dal sistema passandone alla funzione l'indirizzo
4971 in \param{buf} e la dimensione in \param{size}.
4976 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
4978 \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
4981 \constd{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
4982 \constd{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
4983 \constd{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
4986 \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf}
4987 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
4988 \label{tab:file_stream_buf_mode}
4991 Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
4992 stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
4993 \textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
4994 dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
4995 funzione, può anche essere usata una variabile automatica. In
4996 \headfile{stdio.h} è definita la costante \constd{BUFSIZ}, che indica le
4997 dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}, queste vengono usate
4998 dalla funzione \func{setbuf}. Non è detto però che tale dimensione
4999 corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda del
5002 Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei
5003 rischi, come delle scritture accidentali sul buffer, e non assicura la scelta
5004 delle dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle
5005 funzioni di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e
5006 trasparente all'utente (in quanto la deallocazione avviene
5007 automaticamente). Inoltre siccome alcune implementazioni usano parte del
5008 buffer per mantenere delle informazioni di controllo, non è detto che le
5009 dimensioni dello stesso coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
5011 Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
5012 \val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
5013 usando il buffer allocato automaticamente dal sistema. Si potrà comunque
5014 modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
5015 opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
5016 specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
5017 vengono sempre ignorati.
5019 Oltre a \func{setvbuf} la \acr{glibc} definisce altre tre funzioni per la
5020 gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
5021 \funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}, i rispettivi prototipi sono:
5025 \fdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)}
5026 \fdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)}
5027 \fdesc{Impostano il buffer per uno \textit{stream}.}
5028 \fdecl{void setlinebuf(FILE *stream)}
5029 \fdesc{Porta uno \textit{stream} in modalità \textit{line buffered}.}
5032 {Le funzioni non ritornano niente e non hanno condizioni di errore.}
5036 La funzione \func{setbuf} disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è
5037 \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf} come buffer di dimensione
5038 \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}, mentre \func{setbuffer}
5039 disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti
5040 usa \param{buf} come buffer di dimensione \param{size} in modalità
5041 \textit{fully buffered}. Tutte queste funzioni sono realizzate con opportune
5042 chiamate a \func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le
5043 vecchie librerie BSD, pertanto non è il caso di usarle se non per la
5044 portabilità su vecchi sistemi.
5046 Infine la \acr{glibc} provvede le funzioni non standard, anche queste
5047 originarie di Solaris, \funcd{\_\_flbf} e \funcd{\_\_fbufsize} che permettono
5048 di leggere le proprietà di bufferizzazione di uno \textit{stream}; i cui
5052 \fhead{stdio\_ext.h}
5053 \fdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)}
5054 \fdesc{Restituisce le dimensioni del buffer di uno \textit{stream}.}
5055 \fdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)}
5056 \fdesc{Controlla la modalità di bufferizzazione di uno \textit{stream}.}
5059 {Le funzioni ritornano rispettivamente la dimensione del buffer o un valore
5060 non nullo se lo \textit{stream} è in modalità \textit{line-buffered}, non
5061 sono previste condizioni di errore.}
5064 Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
5065 scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
5066 \funcd{fflush}, il cui prototipo è:
5070 \fdecl{int fflush(FILE *stream)}
5071 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati di uno \textit{stream}.}
5074 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
5075 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se \param{stream}
5076 non è aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
5080 Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
5081 \textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
5082 essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
5083 poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
5084 \textit{line buffered}. Per fare questo la \acr{glibc} supporta una
5085 estensione di Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
5089 \fdecl{void \_flushlbf(void)}
5090 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati degli \textit{stream} in
5091 modalità \textit{line buffered}.}
5094 {La funzione non ritorna nulla e non presenta condizioni di errore.}
5097 Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
5098 funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
5099 kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
5100 usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
5102 Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
5103 pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
5107 \fdecl{int fpurge(FILE *stream)}
5108 \fdesc{Cancella i buffer di uno \textit{stream}.}
5111 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore.}
5114 La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
5115 scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
5116 compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
5119 \subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
5120 \label{sec:file_stream_thread}
5123 Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
5124 allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
5125 essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
5126 \textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
5127 pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
5130 Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
5131 ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
5132 funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
5133 devono essere opportunamente protette, in quanto il sistema assicura
5134 l'atomicità solo per le \textit{system call}. Questo viene fatto associando ad
5135 ogni \textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente
5136 acquisito prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
5138 Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
5139 \textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
5140 \textit{stream} atomicamente. Per questo motivo le librerie provvedono anche
5141 le funzioni \funcd{flockfile} e \funcd{funlockfile} che permettono la gestione
5142 esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}. Esse sono disponibili definendo
5143 \macrod{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro prototipi sono:
5147 \fdecl{void flockfile(FILE *stream)}
5148 \fdesc{Acquisisce il lock su uno \textit{stream}.}
5149 \fdecl{void funlockfile(FILE *stream)}
5150 \fdesc{Rilascia il lock su uno \textit{stream}.}
5152 {Le funzioni non ritornano nulla e non sono previste condizioni di errore.}
5155 La funzione \func{flockfile} esegue l'acquisizione del lock dello
5156 \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se questo risulta non è
5157 disponibile, mentre \func{funlockfile} rilascia un lock che si è
5158 precedentemente acquisito.
5160 Una terza funzione, che serve a provare ad acquisire un lock senza bloccarsi
5161 qualora non sia possibile, è \funcd{ftrylockfile}, il cui prototipo è:
5165 \fdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)}
5166 \fdesc{Tenta l'acquisizione del lock di uno \textit{stream}.}
5169 {La funzione ritorna $0$ in caso di acquisizione del lock ed un altro valore
5170 qualunque altrimenti, non sono previste condizioni di errore.}
5173 Con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed eseguire tutte le
5174 operazioni volute, per poi rilasciarlo. Ma, vista la complessità delle
5175 strutture di dati coinvolte, le operazioni di blocco non sono del tutto
5176 indolori, e quando il locking dello \textit{stream} non è necessario (come in
5177 tutti i programmi che non usano i \textit{thread}), tutta la procedura può
5178 comportare dei costi pesanti in termini di prestazioni.
5180 Per questo motivo alle usuali funzioni di I/O non formattato sono associate
5181 delle ulteriori versioni, caratterizzate dall'aggiunta del suffisso
5182 \code{\_unlocked}, che possono essere usate quando il locking non
5183 serve\footnote{in certi casi dette funzioni possono essere usate, visto che
5184 sono molto più efficienti, anche in caso di necessità di locking, una volta
5185 che questo sia stato acquisito manualmente.} con prestazioni molto più
5186 elevate, dato che spesso queste versioni (come accade per \func{getc} e
5187 \func{putc}) sono realizzate come macro.
5189 La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
5190 \code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
5191 lavoro abbastanza noioso. Per questo motivo la \acr{glibc} fornisce al
5192 programmatore pigro un'altra via, anche questa mutuata da estensioni
5193 introdotte in Solaris, da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
5194 locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
5198 \fhead{stdio\_ext.h}
5199 \fdecl{int \_\_fsetlocking(FILE *stream, int type)}
5200 \fdesc{Specifica se abilitare il locking su uno \textit{stream}.}
5203 {La funzione ritorna stato di locking interno dello \textit{stream}, non sono
5204 previste condizioni di errore.}
5207 La funzione imposta o legge lo stato della modalità in cui le operazioni di
5208 I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto all'acquisizione implicita
5209 del locking a seconda del valore specificato con \param{type}, che può
5210 assumere uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fsetlocking_type}.
5215 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
5217 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
5220 \constd{FSETLOCKING\_INTERNAL}& Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
5221 blocco implicito predefinito.\\
5222 \constd{FSETLOCKING\_BYCALLER}& Al ritorno della funzione sarà l'utente a
5223 dover gestire da solo il locking dello
5225 \constd{FSETLOCKING\_QUERY} & Restituisce lo stato corrente della
5226 modalità di blocco dello
5230 \caption{Valori dell'argomento \param{type} di \func{\_\_fsetlocking}
5231 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
5232 \label{tab:file_fsetlocking_type}
5235 La funzione, se usata con \const{FSETLOCKING\_QUERY}, non modifica la modalità
5236 di operazione ma restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream}
5237 con uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
5238 \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.
5240 % TODO trattare \func{clearerr\_unlocked}
5242 Per tutte le funzioni che abbiamo trattato in
5243 sez.~\ref{sec:files_std_interface} che eseguono I/O sugli \textit{stream}
5244 esiste una versione ``\texttt{\_unlocked}'',\footnote{non ne esistono per
5245 funzioni di informazione come \func{ftell} dato che queste non hanno bisogno
5246 di un blocco, l'elenco completo delle funzioni ``\texttt{\_unlocked}''
5247 comunque è disponibile nella pagina di manuale delle stesse, accessibile con
5248 \texttt{man unlocked\_stdio}. } ma nello standard POSIX sono previste solo
5249 \funcm{getc\_unlocked}, \funcm{getchar\_unlocked}, \funcm{putc\_unlocked} e
5250 \funcm{putchar\_unlocked}, tutte le altre pur essendo state aggiunte come
5251 estensioni dalla \acr{glibc}, non sono standard, anche se sono presenti anche
5252 su altri sistemi unix; in generale comuqnue l'uso di queste funzioni è
5253 sconsigliato e non le tratteremo esplicitamente.
5256 %%% Local Variables:
5258 %%% TeX-master: "gapil"
5261 % LocalWords: stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
5262 % LocalWords: buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
5263 % LocalWords: nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
5264 % LocalWords: unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
5265 % LocalWords: char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
5266 % LocalWords: dup fifo socket append EXCL ccs IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP inode fd
5267 % LocalWords: IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
5268 % LocalWords: sync fcloseall void stdlib of feof ferror clearerr ws VFS table
5269 % LocalWords: unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
5270 % LocalWords: lock thread fgetc getc getchar dell'overhead unsigned ap process
5271 % LocalWords: getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar struct
5272 % LocalWords: SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
5273 % LocalWords: overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
5274 % LocalWords: realloc value result argument memory getdelim delim printf short
5275 % LocalWords: fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
5276 % LocalWords: uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
5277 % LocalWords: vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
5278 % LocalWords: vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
5279 % LocalWords: lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
5280 % LocalWords: fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
5281 % LocalWords: IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
5282 % LocalWords: fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile files fig flags
5283 % LocalWords: locking fsetlocking type virtual operation dentry unistd sys AT
5284 % LocalWords: modification hole functions pathname EEXIST CREAT EINTR attack
5285 % LocalWords: EISDIR EFBIG EOVERFLOW ELOOP NOFOLLOW ENODEV ENOENT ENOTDIR fork
5286 % LocalWords: EMFILE ENAMETOOLONG ENFILE ENOMEM ENOSPC EROFS exec access RDWR
5287 % LocalWords: RDONLY ioctl AND ACCMODE creation Denial Service DoS opendir NFS
5288 % LocalWords: SOURCE LARGEFILE BITS NOCTTY TRUNC SHLOCK shared EXLOCK race SGI
5289 % LocalWords: exclusive condition change ASYNC SIGIO CLOEXEC DIRECT NDELAY EIO
5290 % LocalWords: DSYNC FASYNC IRIX FreeBSD EINVAL client RSYNC creat filedes INCR
5291 % LocalWords: behind shutdown ESPIPE XTND truncate fallocate count EAGAIN log
5292 % LocalWords: timerfd Specification pwrite pread define XOPEN EPIPE SIGPIPE at
5293 % LocalWords: caching cache update bdflush fdatasync fstat oldfd newfd DUPFD
5294 % LocalWords: openat mkdirat mkdir proc ATFILE dirfd FDCWD utimes lutimes uid
5295 % LocalWords: utimensat faccessat fchmodat chmod fchownat chown lchown fstatat
5296 % LocalWords: lstat linkat mknodat mknod readlinkat readlink renameat rename
5297 % LocalWords: symlinkat symlink unlinkat unlink rmdir mkfifoat mkfifo owner is
5298 % LocalWords: gid group FOLLOW REMOVEDIR cmd arg flock SETFD GETFD GETFL SETFL
5299 % LocalWords: GETLK SETLK SETLKW GETOWN PID Signal SIGURG SETOWN GETSIG SETSIG
5300 % LocalWords: sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease GETLEASE NOTIFY request
5301 % LocalWords: everything framebuffer ENOTTY argp CDROM lsattr chattr magic TID
5302 % LocalWords: number FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO FIOSETOWN FIOGETOWN pid
5303 % LocalWords: FIONREAD epoll FIOQSIZE side effects SAFE BYCALLER QUERY EACCES
5304 % LocalWords: EBUSY OpenBSD syncfs futimes timespec only init ESRCH kill NTPL
5305 % LocalWords: ENXIO NONBLOCK WRONLY EPERM NOATIME ETXTBSY EWOULDBLOCK PGRP SZ
5306 % LocalWords: EFAULT capabilities GETPIPE SETPIPE RESOURCE NFSv InitFile stx
5307 % LocalWords: Documentation Urlich Drepper futimesat times FullWrite major
5308 % LocalWords: futimens fs Tread TMPFILE EDQUOT extN Minix UDF XFS mask all'
5309 % LocalWords: shmem Btrfs ubifs tmpfile fchmod fchown fsetxattr fchdir PF
5310 % LocalWords: fstatfs SIGTTIN EDESTADDRREQ datagram connect seal pag l'I INO
5311 % LocalWords: dirty execveat execve scandirat statx AUTOMOUNT automount DAC
5312 % LocalWords: wrapper EMPTY olddirfd oldpath newdirfd newpath capability ino
5313 % LocalWords: SEARCH flink choot oldirfd NOREPLACE EXCHANGE WHITEOUT union
5314 % LocalWords: renamat syscall whiteout overlay filesytem Live nell' sull'
5315 % LocalWords: statbuf statxbuf IFMT nlink atime mtime fexecve argv envp GET
5316 % LocalWords: blocks STATS btime RESERVED ctime ATTR dev ENOSYS locks SEALS
5317 % LocalWords: timestamp attributes COMPRESSED immutable NODUMP HINT hints
5318 % LocalWords: dump ENCRYPTED rdev all'I dell'I uint cancellation mmap
5320 %%% Local Variables:
5322 %%% TeX-master: "gapil"
5325 % LocalWords: mapping
projects / gapil.git / blob