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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 \itindex{file~descriptor} \textit{file descriptor}, che
18 viene fornita direttamente dalle \textit{system call} e che non prevede
19 funzionalità evolute 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 \itindex{Virtual~File~System} \textit{Virtual File System} una
33 serie di \textit{system call} che consentono di operare sui file in maniera
34 generale. Abbiamo trattato quelle relative alla gestione delle proprietà dei
35 file nel precedente capitolo, vedremo quelle che si applicano al contenuto dei
36 file in questa sezione, iniziando con una breve introduzione sull'architettura
37 dei \textit{file descriptor} per poi trattare le funzioni di base e le
38 modalità con cui 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 \itindex{inode}
55 l'\textit{inode} del file e inizializzare i puntatori che rendono disponibili
56 le funzioni che il \itindex{Virtual~File~System} VFS mette a disposizione
57 (quelle di tab.~\ref{tab:file_file_operations}). Una volta terminate le
58 operazioni, il file dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il canale di
59 comunicazione 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 \textit{file descriptor}. Quando un
63 file viene aperto la funzione \func{open} restituisce questo numero, tutte le
64 ulteriori operazioni dovranno essere compiute specificando questo stesso
65 numero come argomento alle varie funzioni dell'interfaccia.
67 Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come il
68 kernel gestisce l'interazione fra processi e file. Abbiamo già accennato in
69 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy} come il kernel mantenga un elenco di tutti
70 processi nella cosiddetta \itindex{process~table} \textit{process table}. Lo
71 stesso, come accennato in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}, vale anche per tutti i
72 file aperti, il cui elenco viene mantenuto nella cosiddetta
73 \itindex{file~table} \textit{file table}.
75 La \itindex{process~table} \textit{process table} è una tabella che contiene
76 una voce per ciascun processo attivo nel sistema. Ciascuna voce è costituita
77 dal puntatore a una struttura di tipo \kstruct{task\_struct} nella quale sono
78 raccolte tutte le informazioni relative al processo, fra queste informazioni
79 c'è anche il puntatore ad una ulteriore struttura di tipo
80 \kstruct{files\_struct},\footnote{la definizione corrente di questa struttura
81 si trova nel file \texttt{include/linux/fdtable.h} dei sorgenti del kernel,
82 quella mostrata in fig.~\ref{fig:file_proc_file} è una versione pesantemente
83 semplificata.} che contiene le informazioni relative ai file che il processo
86 La \itindex{file~table} \textit{file table} è una tabella che contiene una
87 voce per ciascun file che è stato aperto nel sistema. Come accennato in
88 sez.~\ref{sec:file_vfs_work} per ogni file aperto viene allocata una struttura
89 \kstruct{file} e la \textit{file table} è costituita da un elenco di puntatori
90 a ciascuna di queste strutture, che, come illustrato in
91 fig.~\ref{fig:kstruct_file}, contengono le informazioni necessarie per la
92 gestione dei file, ed in particolare:
94 \item i flag di stato \itindex{file~status~flag} del file nel campo
96 \item la posizione corrente nel file, il cosiddetto \textit{offset}, nel campo
98 \item un puntatore alla struttura \kstruct{inode} che identifica
99 \itindex{inode} l'\textit{inode} del file.\footnote{nel kernel 2.4.x si è in
100 realtà passati ad un puntatore ad una struttura \kstruct{dentry} che punta
101 a sua volta \itindex{inode} all'\textit{inode} passando per la nuova
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 \textit{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 \itindex{file~table} \textit{file table}, la
119 \itindex{process~table} \textit{process table} e le varie strutture di dati
120 che il kernel mantiene per ciascun file e ciascun processo.
122 Come si può notare alla fine il collegamento che consente di porre in
123 relazione i file ed i processi è effettuato attraverso i dati mantenuti nella
124 struttura \kstruct{files\_struct}, essa infatti contiene alcune informazioni
127 \item i flag relativi ai file aperti dal processo.
128 \item il numero di file aperti dal processo.
129 \item una tabella di puntatori alla relativa voce nella \itindex{file~table}
130 \textit{file table} per ciascun file aperto.
133 In questa infrastruttura un \textit{file descriptor} non è altro che l'intero
134 positivo che indicizza quest'ultima tabella, e che consente di recuperare il
135 puntatore alla struttura \kstruct{file} corrispondente al file aperto dal
136 processo a cui era stato assegnato questo indice. Una volta ottenuta grazie
137 al \textit{file descriptor} la struttura \kstruct{file} corrispondente al file
138 voluto nella \itindex{file~table} \textit{file table}, il kernel potrà usare
139 le funzioni messe disposizione dal VFS per eseguire sul file tutte le
140 operazioni necessarie.
142 Il meccanismo dell'apertura dei file prevede che venga sempre fornito il primo
143 \textit{file descriptor} libero nella tabella, e per questo motivo essi
144 vengono assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file,
145 posto che non ne sia stato chiuso nessuno in precedenza.
147 In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
148 processo si aspetta di avere sempre tre file aperti che, per quanto appena
149 detto, avranno come \itindex{file~descriptor} \textit{file descriptor} i
150 valori 0, 1 e 2. Il primo file è sempre associato al cosiddetto
151 \itindex{standard~input} \textit{standard input}, è cioè il file da cui un
152 processo si aspetta di dover leggere i dati in ingresso. Il secondo file è il
153 cosiddetto \itindex{standard~output} \textit{standard output}, cioè quello su
154 cui ci si aspetta di dover scrivere i dati in uscita. Il terzo è lo
155 \itindex{standard~error} \textit{standard error}, su cui vengono scritti i
156 dati relativi agli errori.
158 Benché questa sia soltanto una convenzione, essa è seguita dalla gran parte
159 delle applicazioni, e non aderirvi potrebbe portare a problemi di
160 interoperabilità. Nel caso della shell tutti questi file sono associati al
161 terminale di controllo, e corrispondono quindi alla lettura della tastiera per
162 l'ingresso e alla scrittura sul terminale per l'uscita. Lo standard POSIX.1
163 provvede, al posto dei valori numerici, tre costanti simboliche, definite in
164 tab.~\ref{tab:file_std_files}.
169 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
171 \textbf{File} & \textbf{Significato} \\
174 \const{STDIN\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
176 \const{STDOUT\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
178 \const{STDERR\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
182 \caption{Costanti definite in \headfile{unistd.h} per i file standard.}
183 \label{tab:file_std_files}
186 In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è rappresentata una situazione diversa
187 rispetto a quella usuale della shell, in cui tutti e tre questi file fanno
188 riferimento al terminale su cui si opera. Nell'esempio invece viene illustrata
189 la situazione di un programma in cui lo \itindex{standard~input}
190 \textit{standard input} è associato ad un file mentre lo
191 \itindex{standard~output} \textit{standard output} e lo
192 \itindex{standard~error} \textit{standard error} sono associati ad un altro
193 file. Si noti poi come per questi ultimi le strutture \kstruct{file} nella
194 \itindex{file~table} \textit{file table}, pur essendo distinte, fanno
195 riferimento allo stesso \itindex{inode} \textit{inode}, dato che il file che è
196 stato aperto lo stesso. Questo è quello che avviene normalmente quando si apre
197 più volte lo stesso file.
199 Si ritrova quindi anche con le voci della \itindex{file~table} \textit{file
200 table} una situazione analoga di quella delle voci di una directory, con la
201 possibilità di avere più voci che fanno riferimento allo stesso
202 \itindex{inode} \textit{inode}. L'analogia è in realtà molto stretta perché
203 quando si cancella un file, il kernel verifica anche che non resti nessun
204 riferimento in una una qualunque voce della \itindex{file~table} \textit{file
205 table} prima di liberare le risorse ad esso associate e disallocare il
206 relativo \itindex{inode} \textit{inode}.
208 Nelle vecchie versioni di Unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
209 numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
210 dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
211 descriptor dentro \kstruct{files\_struct}. Questo limite intrinseco nei kernel
212 più recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una
213 lista, ma restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi
214 sez.~\ref{sec:sys_limits}).
218 \subsection{Apertura, creazione e chiusura di un file}
219 \label{sec:file_open_close}
221 La funzione di sistema \funcd{open} è la principale funzione dell'interfaccia
222 di gestione dei file, quella che dato un \textit{pathname} consente di
223 ottenere un file descriptor ``\textsl{aprendo}'' il file
224 corrispondente,\footnote{è \func{open} che alloca \kstruct{file}, la inserisce
225 nella \itindex{file~table} \textit{file table} e crea il riferimento nella
226 \kstruct{files\_struct} del processo.} il suo prototipo è:
232 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
233 \fdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
235 \fdesc{Apre un file.}
238 {La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e $-1$ per un
239 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
241 \item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste e si è specificato
242 \const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
243 \item[\errcode{EINTR}] la funzione era bloccata ed è stata interrotta da un
244 segnale (vedi sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}).
245 \item[\errcode{EISDIR}] \param{pathname} indica una directory e si è tentato
246 l'accesso in scrittura o in lettura/scrittura.
247 \item[\errcode{EFBIG}] il file è troppo grande per essere aperto (lo
248 standard richiederebbe \errval{EOVERFLOW}).
249 \item[\errcode{ELOOP}] si sono incontrati troppi collegamenti simbolici nel
250 risolvere \param{pathname} o si è indicato \const{O\_NOFOLLOW} e
251 \param{pathname} è un collegamento simbolico.
252 \item[\errcode{ENODEV}] \param{pathname} si riferisce a un file di
253 dispositivo che non esiste.
254 \item[\errcode{ENOENT}] \param{pathname} non esiste e non si è richiesto
255 \const{O\_CREAT}, o non esiste un suo componente.
256 \item[\errcode{ENOTDIR}] si è specificato \const{O\_DIRECTORY} e
257 \param{pathname} non è una directory.
258 \item[\errcode{ENXIO}] si sono impostati \const{O\_NONBLOCK} o
259 \const{O\_WRONLY} ed il file è una fifo che non viene letta da nessun
260 processo o \param{pathname} è un file di dispositivo ma il dispositivo è
262 \item[\errcode{EPERM}] si è specificato \const{O\_NOATIME} e non si è né
263 amministratori né proprietari del file.
264 \item[\errcode{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine
265 di un programma in esecuzione.
266 \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] la funzione si sarebbe bloccata ma si è
267 richiesto \const{O\_NONBLOCK}.
269 ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{EFAULT}, \errval{EMFILE},
270 \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENFILE}, \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC},
271 \errval{EROFS}, nel loro significato generico.}
274 La funzione apre il file indicato da \param{pathname} nella modalità indicata
275 da \param{flags}. Essa può essere invocata in due modi diversi, specificando
276 opzionalmente un terzo argomento \param{mode}. Qualora il file non esista e
277 venga creato, questo argomento consente di indicare quali permessi dovranno
278 essergli assegnati. I valori possibili sono gli stessi già visti in
279 sez.~\ref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
280 delle costanti descritte in tab.~\ref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono
281 comunque filtrati dal valore della \itindex{umask} \textit{umask} (vedi
282 sez.~\ref{sec:file_perm_management}) del processo.
284 La funzione restituisce sempre il primo file descriptor libero, una
285 caratteristica che permette di prevedere qual è il valore del file descriptor
286 che si otterrà al ritorno di \func{open}, e che viene spesso usata dalle
287 applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard visti in
288 tab.~\ref{tab:file_std_files}. Se ad esempio si chiude lo
289 \itindex{standard~input} \textit{standard input} e si apre subito dopo un
290 nuovo file questo diventerà il nuovo \itindex{standard~input} \textit{standard
291 input} dato che avrà il file descriptor 0.
293 Al momento dell'apertura il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun
294 altro processo (torneremo sul significato della condivisione dei file
295 descriptor, che in genere si ottiene dopo una \func{fork}, in
296 sez.~\ref{sec:file_shared_access}) ed è impostato, come accennato in
297 sez.~\ref{sec:proc_exec}, per restare aperto attraverso una
298 \func{exec}. Inoltre la posizione sul file, il cosiddetto \textit{offset}, è
299 impostata all'inizio del file. Una volta aperto un file si potrà operare su di
300 esso direttamente tramite il file descriptor, e quanto avviene al
301 \textit{pathname} con cui lo si è aperto sarà del tutto ininfluente.
303 Il comportamento della funzione, e le diverse modalità con cui può essere
304 aperto il file, vengono controllati dall'argomento \param{flags} il cui valore
305 deve essere indicato come maschera binaria in cui ciascun bit ha un
306 significato specifico. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire i
307 cosiddetti \textsl{flag di stato} del file (i cosiddetti
308 \itindex{file~status~flag} \textit{file status flags}), che vengono mantenuti
309 nel campo \var{f\_flags} della struttura \kstruct{file} che abbiamo riportato
310 anche in fig.~\ref{fig:file_proc_file}).
312 Ciascun flag viene identificato da una apposita costante, ed il valore
313 di \param{flags} deve essere specificato come OR aritmetico di queste
314 costanti. Inoltre per evitare problemi di compatibilità con funzionalità che
315 non sono previste o non ancora supportate in versioni meno recenti del kernel,
316 la \func{open} di Linux ignora i flag che non riconosce, pertanto
317 l'indicazione di un flag inesistente non provoca una condizione di errore.
319 I vari bit che si possono usare come componenti di \param{flags} sono divisi
320 in tre gruppi principali. Il primo gruppo è quello dei cosiddetti flag delle
321 \textsl{modalità di accesso} (o \textit{access mode flags}), che specificano
322 che tipo di accesso si effettuerà sul file, fra lettura, scrittura e
323 lettura/scrittura. Questa modalità deve essere indicata usando una delle
324 costanti di tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}.
329 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
331 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
334 \const{O\_RDONLY} & Apre il file in sola lettura.\\
335 \const{O\_WRONLY} & Apre il file in sola scrittura.\\
336 \const{O\_RDWR} & Apre il file sia in lettura che in scrittura.\\
339 \caption{Le tre costanti che identificano le modalità di accesso
340 nell'apertura di un file.}
341 \label{tab:open_access_mode_flag}
344 A differenza di tutti gli altri flag che vedremo in seguito, in questo caso
345 non si ha a che fare con singoli bit separati dell'argomento \param{flags}, ma
346 con un numero composto da due bit. Questo significa ad esempio che la
347 combinazione \code{\const{O\_RDONLY}|\const{O\_WRONLY}} non è affatto
348 equivalente a \const{O\_RDWR}, e non deve essere usata.\footnote{in realtà
349 su Linux, dove i valori per le tre costanti di
350 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} sono rispettivamente $0$, $1$ e $2$, il
351 valore $3$ viene usato con un significato speciale, ed assolutamente fuori
352 standard, disponibile solo per i file di dispositivo e solo per alcuni
353 driver, in cui si richiede la verifica della capacità di accesso in lettura
354 e scrittura ma viene restituito un file descriptor che non può essere letto
355 o scritto, ma solo usato con una \func{ioctl} (vedi
356 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).}
358 La modalità di accesso deve sempre essere specificata quando si apre un file,
359 il valore indicato in \param{flags} viene salvato nei
360 \itindex{file~status~flag} \textit{file status flags}, e può essere riletto
361 con \func{fcntl} (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), il relativo valore
362 può essere poi ottenuto un AND aritmetico della maschera binaria
363 \const{O\_ACCMODE}, ma non può essere modificato. Nella \acr{glibc} sono
364 definite inoltre \const{O\_READ} come sinonimo di \const{O\_RDONLY} e
365 \const{O\_WRITE} come sinonimo di \const{O\_WRONLY}.\footnote{si tratta di
366 definizioni completamente fuori standard, attinenti, insieme a
367 \const{O\_EXEC} che permetterebbe l'apertura di un file per l'esecuzione, ad
368 un non meglio precisato ``\textit{GNU system}''; pur essendo equivalenti
369 alle definizioni classiche non è comunque il caso di utilizzarle.}
371 Il secondo gruppo di flag è quello delle \textsl{modalità di
372 apertura},\footnote{la pagina di manuale di \func{open} parla di
373 \textit{file creation flags}, ma alcuni di questi flag non hanno nulla a che
374 fare con la creazione dei file, mentre il manuale dalla \acr{glibc} parla di
375 più correttamente di \textit{open-time flags}, dato che si tratta di flag il
376 cui significato ha senso solo al momento dell'apertura del file.} che
377 permettono di specificare alcune delle caratteristiche del comportamento di
378 \func{open} nel momento in viene eseguita per aprire un file. Questi flag
379 hanno effetto solo nella chiamata della funzione, non sono memorizzati fra i
380 \itindex{file~status~flag} \textit{file status flags} e non possono essere
381 riletti da \func{fcntl} (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
386 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
388 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
391 \const{O\_CREAT} & Se il file non esiste verrà creato, con le regole
392 di titolarità del file viste in
393 sez.~\ref{sec:file_ownership_management}. Se si
394 imposta questo flag l'argomento \param{mode} deve
395 essere sempre specificato.\\
396 \const{O\_DIRECTORY}& Se \param{pathname} non è una directory la
397 chiamata fallisce. Questo flag, introdotto con il
398 kernel 2.1.126, è specifico di Linux e
399 serve ad evitare dei possibili
400 \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
401 \textit{DoS}\footnotemark quando \func{opendir}
402 viene chiamata su una fifo o su un dispositivo
403 associato ad una unità a nastri. Non viene
404 usato al di fuori dell'implementazione di
405 \func{opendir}, ed è utilizzabile soltanto se si è
406 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
407 \const{O\_EXCL} & Deve essere usato in congiunzione con
408 \const{O\_CREAT} ed in tal caso impone che il file
409 indicato da \param{pathname} non sia già esistente
410 (altrimenti causa il fallimento della chiamata con
411 un errore di \errcode{EEXIST}).\\
412 \const{O\_LARGEFILE}& Viene usato sui sistemi a 32 bit per richiedere
413 l'apertura di file molto grandi, la cui
414 dimensione non è rappresentabile con la versione a
415 32 bit del tipo \type{off\_t}, utilizzando
416 l'interfaccia alternativa abilitata con la
417 macro \macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE}. Come
418 illustrato in sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} è
419 sempre preferibile usare la conversione automatica
420 delle funzioni che si attiva assegnando a $64$ la
421 macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, e non usare mai
423 \const{O\_NOCTTY} & Se \param{pathname} si riferisce ad un dispositivo
424 di terminale, questo non diventerà il terminale di
425 controllo, anche se il processo non ne ha ancora
426 uno (si veda sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}).\\
427 \const{O\_NOFOLLOW} & Se \param{pathname} è un collegamento simbolico
428 la chiamata fallisce. Questa è un'estensione BSD
429 aggiunta in Linux a partire dal kernel
430 2.1.126, ed utilizzabile soltanto se si è definita
431 la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
432 \const{O\_TRUNC} & Se usato su un file di dati aperto in scrittura,
433 ne tronca la lunghezza a zero; con un terminale o
434 una fifo viene ignorato, negli altri casi il
435 comportamento non è specificato.\\
438 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di apertura} di
440 \label{tab:open_time_flag}
443 \footnotetext{acronimo di \itindex{Denial~of~Service~(DoS)} \textit{Denial of
444 Service}, si chiamano così attacchi miranti ad impedire un servizio
445 causando una qualche forma di carico eccessivo per il sistema, che resta
446 bloccato nelle risposte all'attacco.}
448 Si è riportato in tab.~\ref{tab:open_time_flag} l'elenco dei flag delle
449 \textsl{modalità di apertura}.\footnote{la \acr{glibc} definisce anche i due
450 flag \const{O\_SHLOCK}, che aprirebbe il file con uno \textit{shared lock} e
451 \const{O\_EXLOCK} che lo aprirebbe con un \textit{exclusive lock} (vedi
452 sez.~\ref{sec:file_locking}, si tratta di opzioni specifiche di BSD, che non
453 esistono con Linux.} Uno di questi, \const{O\_EXCL}, ha senso solo se usato
454 in combinazione a \const{O\_CREAT} quando si vuole creare un nuovo file per
455 assicurarsi che questo non esista di già, e lo si usa spesso per creare i
456 cosiddetti \index{file!di lock} ``\textsl{file di lock}'' (vedi
457 sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}). Si tenga presente che questa opzione è
458 supportata su NFS solo a partire da NFSv3 e con il kernel 2.6, nelle versioni
459 precedenti la funzionalità viene emulata controllando prima l'esistenza del
460 file per cui usarla per creare \index{file!di lock} un file di lock potrebbe
461 dar luogo a una \itindex{race~condition} \textit{race condition}.\footnote{un
462 file potrebbe venir creato fra il controllo la successiva apertura con
463 \const{O\_CREAT}, la cosa si può risolvere comunque creando un file con un
464 nome univoco ed usando la funzione \func{link} per creare il \index{file!di
465 lock} file di lock, (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).}
467 Se si usa \const{O\_EXCL} senza \const{O\_CREAT} il comportamento è
468 indefinito. Nella creazione di un file con \const{O\_CREAT} occorre sempre
469 specificare l'argomento di \param{mode}, che altrimenti è ignorato. Si tenga
470 presente che indipendentemente dai permessi che si possono assegnare, che in
471 seguito potrebbero non consentire lettura o scrittura, quando il file viene
472 aperto l'accesso viene garantito secondo quanto richiesto con i flag di
473 tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag}. Quando viene creato un nuovo file
474 \const{O\_CREAT} con tutti e tre i tempi del file di
475 tab.~\ref{tab:file_file_times} vengono impostati al tempo corrente. Se invece
476 si tronca il file con \const{O\_TRUNC} verranno impostati soltanto il
477 \textit{modification time} e lo \textit{status change time}.
482 \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
484 \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
487 \const{O\_APPEND} & Il file viene aperto in \itindex{append~mode}
488 \textit{append mode}. La posizione sul file (vedi
489 sez.~\ref{sec:file_lseek}) viene sempre mantenuta
490 sulla sua coda, per cui quanto si scrive
491 viene sempre aggiunto al contenuto precedente. Con
492 NFS questa funzionalità non è supportata
493 e viene emulata, per questo possono verificarsi
494 \itindex{race~condition} \textit{race
495 condition} con una sovrapposizione dei dati se
496 più di un processo scrive allo stesso tempo. \\
497 \const{O\_ASYNC} & Apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
498 sez.~\ref{sec:signal_driven_io}). Quando è
499 impostato viene generato il segnale \signal{SIGIO}
500 tutte le volte che il file è pronto per le
501 operazioni di lettura o scrittura. Questo flag si
502 può usare solo terminali, pseudo-terminali e socket
503 e, a partire dal kernel 2.6, anche sulle fifo. Per
504 un bug dell'implementazione non è opportuno usarlo
505 in fase di apertura del file, deve
506 invece essere attivato successivamente con
508 \const{O\_CLOEXEC}& Attiva la modalità di \itindex{close-on-exec}
509 \textit{close-on-exec} (vedi
510 sez.~\ref{sec:proc_exec}) sul file. Il flag è
511 previsto dallo standard POSIX.1-2008, ed è stato
512 introdotto con il kernel 2.6.23 per evitare una
513 \itindex{race~condition} \textit{race condition}
514 che si potrebbe verificare con i \textit{thread}
515 fra l'apertura del file e l'impostazione della
516 suddetta modalità con \func{fcntl} (vedi
517 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
518 \const{O\_DIRECT} & Esegue l'I/O direttamente dalla memoria in
519 \textit{user space} in maniera sincrona, in modo da
520 scavalcare i meccanismi di bufferizzazione del
521 kernel. Introdotto con il kernel 2.4.10 ed
522 utilizzabile soltanto se si è definita la
523 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
524 \const{O\_NOATIME} & Blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei
525 file (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per
526 molti filesystem questa funzionalità non è
527 disponibile per il singolo file ma come opzione
528 generale da specificare in fase di
529 montaggio. Introdotto con il kernel 2.6.8 ed
530 utilizzabile soltanto se si è definita la
531 macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.\\
532 \const{O\_NONBLOCK}& Apre il file in \textsl{modalità non bloccante} per
533 le operazioni di I/O (vedi
534 sez.~\ref{sec:file_noblocking}). Questo significa
535 il fallimento delle successive operazioni di
536 lettura o scrittura qualora il file non sia pronto
537 per la loro esecuzione immediata, invece del
538 blocco delle stesse in attesa di una successiva
539 possibilità di esecuzione come avviene
540 normalmente. Questa modalità ha senso solo per le
541 fifo, vedi sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}), o quando
542 si vuole aprire un file di dispositivo per eseguire
543 una \func{ioctl} (vedi
544 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).\\
545 \const{O\_NDELAY} & In Linux è un sinonimo di \const{O\_NONBLOCK}, ma
546 origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
547 una \func{read} con un valore nullo e non con un
548 errore, questo introduce un'ambiguità, dato che
549 come vedremo in sez.~\ref{sec:file_read} il ritorno
550 di un valore nullo da parte di \func{read} ha
551 il significato di una \textit{end-of-file}.\\
552 \const{O\_SYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
553 scrittura si bloccherà fino alla conferma
554 dell'arrivo di tutti i dati e di tutti i metadati
555 sull'hardware sottostante (in questo significato
556 solo dal kernel 2.6.33).\\
557 \const{O\_DSYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono. Ogni
558 scrittura di dati si bloccherà fino alla conferma
559 dell'arrivo degli stessi e della parte di metadati
560 ad essi relativa sull'hardware sottostante (in
561 questo significato solo dal kernel 2.6.33).\\
564 \caption{Le costanti che identificano le \textit{modalità di operazione} di
566 \label{tab:open_operation_flag}
569 Il terzo gruppo è quello dei flag delle \textsl{modalità di operazione},
570 riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, che permettono di specificare
571 varie caratteristiche del comportamento delle operazioni di I/O che verranno
572 eseguite sul file. Tutti questi, tranne \const{O\_CLOEXEC}, che viene
573 mantenuto per ogni singolo file descriptor, vengono salvati nel campo
574 \var{f\_flags} della struttura \kstruct{file} insieme al valore della
575 \textsl{modalità di accesso} andando far parte dei cosiddetti \textit{file
576 status flags}. Il loro valore viene impostato alla chiamata di \func{open},
577 ma possono venire riletti in un secondo tempo con \func{fcntl}, inoltre alcuni
578 di essi possono anche essere modificati tramite questa funzione, con
579 conseguente effetto sulle caratteristiche operative che controllano (torneremo
580 sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
582 Il flag \const{O\_ASYNC} (che, per per compatibilità con BSD, si può indicare
583 anche con la costante \const{FASYNC}) è definito come possibile valore per
584 \func{open}, ma per un bug dell'implementazione,\footnote{segnalato come
585 ancora presente nella pagina di manuale almeno fino al Settembre 2011.} non
586 solo non attiva il comportamento citato, ma se usato richiede di essere
587 esplicitamente disattivato prima di essere attivato in maniera effettiva con
588 l'uso di \func{fcntl}. Per questo motivo, non essendovi nessuna necessità
589 specifica di definirlo in fase di apertura del file, è sempre opportuno
590 attivarlo in un secondo tempo con \func{fcntl} (vedi
591 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
593 Il flag \const{O\_DIRECT} non è previsto da nessuno standard, anche se è
594 presente in alcuni kernel unix-like.\footnote{il flag è stato introdotto dalla
595 SGI in IRIX, ma è presente senza limiti di allineamento dei buffer anche in
596 FreeBSD.} Per i kernel della serie 2.4 si deve garantire che i buffer in
597 \textit{user space} da cui si effettua il trasferimento diretto dei dati siano
598 allineati alle dimensioni dei blocchi del filesystem. Con il kernel 2.6 in
599 genere basta che siano allineati a multipli di 512 byte, ma le restrizioni
600 possono variare a seconda del filesystem, ed inoltre su alcuni filesystem
601 questo flag può non essere supportato, nel qual caso si avrà un errore di
604 Lo scopo di \const{O\_DIRECT} è consentire un completo controllo sulla
605 bufferizzazione dei propri dati per quelle applicazioni (in genere database)
606 che hanno esigenze specifiche che non vengono soddisfatte nella maniera più
607 efficiente dalla politica generica utilizzata dal kernel. In genere l'uso di
608 questo flag peggiora le prestazioni tranne quando le applicazioni sono in
609 grado di ottimizzare la propria bufferizzazione in maniera adeguata. Se lo si
610 usa si deve avere cura di non mescolare questo tipo di accesso con quello
611 ordinario, in quante le esigenze di mantenere coerenti i dati porterebbero ad
612 un peggioramento delle prestazioni. Lo stesso dicasi per l'interazione con
613 eventuale mappatura in memoria del file (vedi sez.~\ref{sec:file_memory_map}).
615 Si tenga presente infine che anche se l'uso di \const{O\_DIRECT} comporta una
616 scrittura sincrona dei dati dei buffer in \textit{user space}, questo non è
617 completamente equivalente all'uso di \const{O\_SYNC} che garantisce anche
618 sulla scrittura sincrona dei metadati associati alla scrittura dei dati del
619 file.\footnote{la situazione si complica ulteriormente per NFS, in cui l'uso
620 del flag disabilita la bufferizzazione solo dal lato del client, e può
621 causare problemi di prestazioni.} Per questo in genere è opportuno se si usa
622 \const{O\_DIRECT} è opportuno richiedere anche \const{O\_SYNC}.
624 Si tenga presente infine che la implementazione di \const{O\_SYNC} di Linux
625 differisce da quanto previsto dallo standard POSIX.1 che prevede, oltre a
626 questo flag che dovrebbe indicare la sincronizzazione completa di tutti i dati
627 e di tutti i metadati, altri due flag \const{O\_DSYNC} e \const{O\_RSYNC}.
629 Il primo dei due richiede la scrittura sincrona di tutti i dati del file e dei
630 metadati che ne consentono l'immediata rilettura, ma non di tutti i metadati,
631 per evitare la perdita di prestazioni relativa alla sincronizzazione di
632 informazioni ausiliarie come i tempi dei file. Il secondo, da usare in
633 combinazione con \const{O\_SYNC} o \const{O\_DSYNC} ne sospende l'effetto,
634 consentendo al kernel di bufferizzare le scritture, ma soltanto finché non
635 avviene una lettura, in quel caso i dati ed i metadati dovranno essere
636 sincronizzati immediatamente (secondo le modalità indicate da \const{O\_SYNC}
637 e \const{O\_DSYNC}) e la lettura verrà bloccata fintanto che detta
638 sincronizzazione non sia completata.
640 Nel caso di Linux, fino al kernel 2.6.33, esisteva solo \const{O\_SYNC}, ma
641 con il comportamento previsto dallo standard per \const{O\_DSYNC}, e sia
642 questo che \const{O\_RSYNC} erano definiti (fin dal kernel 2.1.130) come
643 sinonimi di \const{O\_SYNC}. Con il kernel 2.6.33 il significato di
644 \const{O\_SYNC} è diventato quello dello standard, ma gli è stato assegnato un
645 valore diverso, mantenendo quello originario, con il comportamento
646 corrispondete, per \const{O\_DSYNC} in modo che applicazioni compilate con
647 versioni precedenti delle librerie e del kernel non trovassero un
648 comportamento diverso. Inoltre il nuovo \const{O\_SYNC} è stato definito in
649 maniera opportuna in modo che su versioni del kernel precedenti la 2.6.33
650 torni a corrispondere al valore di \const{O\_DSYNC}.
652 % NOTE: per le differenze fra O_DSYNC, O_SYNC e O_RSYNC introdotte nella
653 % nello sviluppo del kernel 2.6.33, vedi http://lwn.net/Articles/350219/
655 Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
656 \func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file. Per
657 questo motivo per creare un nuovo file c'era una \textit{system call}
658 apposita, \funcd{creat}, nel caso di Linux questo non è più necessario ma la
659 funzione è definita ugualmente; il suo prototipo è:
663 \fdecl{int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
664 \fdesc{Crea un nuovo file vuoto.}
667 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
668 caso \var{errno} assumerà gli stessi valori che si otterrebbero con
672 La funzione crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati
673 dall'argomento \param{mode}. È del tutto equivalente a \code{open(filedes,
674 O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)} e resta solo per compatibilità con i
677 Una volta che l'accesso ad un file non sia più necessario la funzione di
678 sistema \funcd{close} permette di ``\textsl{chiuderlo}'', in questo modo il
679 file non sarà più accessibile ed il relativo file descriptor ritornerà
680 disponibile; il suo prototipo è:
684 \fdecl{int close(int fd)}
685 \fdesc{Chiude un file.}
688 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
689 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
691 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
692 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
694 ed inoltre \errval{EIO} nel suo significato generico.}
697 La funzione chiude il file descriptor \param{fd}. La chiusura rilascia ogni
698 eventuale blocco (il \textit{file locking} \itindex{file~locking} è trattato
699 in sez.~\ref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito su di
700 esso. Se \param{fd} è l'ultimo riferimento (di eventuali copie, vedi
701 sez.~\ref{sec:file_shared_access} e \ref{sec:file_dup}) ad un file aperto,
702 tutte le risorse nella \itindex{file~table} \textit{file table} vengono
703 rilasciate. Infine se il file descriptor era l'ultimo riferimento ad un file
704 su disco quest'ultimo viene cancellato.
706 Si ricordi che quando un processo termina tutti i suoi file descriptor vengono
707 automaticamente chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non
708 usano esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
709 controllare lo stato di uscita di \func{close} un è errore; molti filesystem
710 infatti implementano la tecnica del cosiddetto \textit{write-behind}, per cui
711 una \func{write} può avere successo anche se i dati non sono stati
712 effettivamente scritti su disco. In questo caso un eventuale errore di I/O
713 avvenuto in un secondo tempo potrebbe sfuggire, mentre verrebbe riportato alla
714 chiusura esplicita del file. Per questo motivo non effettuare il controllo può
715 portare ad una perdita di dati inavvertita.\footnote{in Linux questo
716 comportamento è stato osservato con NFS e le quote su disco.}
718 In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
719 siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
720 ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
721 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente il
722 \emph{flush} dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al
723 comportamento dell'hardware, che a sua volta può introdurre ottimizzazioni
724 dell'accesso al disco che ritardano la scrittura dei dati. Da questo deriva
725 l'abitudine di alcuni sistemisti di ripetere tre volte il comando omonimo
726 prima di eseguire lo shutdown di una macchina.
729 \subsection{La gestione della posizione nel file}
730 \label{sec:file_lseek}
732 Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
733 una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
734 mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \kstruct{file}) espressa da un numero
735 intero positivo che esprime il numero di byte dall'inizio del file. Tutte le
736 operazioni di lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che
737 viene automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
739 In genere, a meno di non avere richiesto la modalità \itindex{append~mode} di
740 \textit{append} con \const{O\_APPEND}, questa posizione viene impostata a zero
741 all'apertura del file. È possibile impostarla ad un valore qualsiasi con la
742 funzione di sistema \funcd{lseek}, il cui prototipo è:
747 \fdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
748 \fdesc{Imposta la posizione sul file.}
751 {La funzione ritorna il valore della posizione sul file in caso di successo e
752 $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
754 \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una pipe, un socket o una fifo.
755 \item[\errcode{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
756 \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} non può essere rappresentato nel
759 ed inoltre \errval{EBADF} nel suo significato generico.}
762 La funzione imposta la nuova posizione sul file usando il valore indicato
763 da \param{offset}, che viene sommato al riferimento dato
764 dall'argomento \param{whence}, che deve essere indicato con una delle costanti
765 riportate in tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}.\footnote{per compatibilità
766 con alcune vecchie notazioni questi valori possono essere rimpiazzati
767 rispettivamente con 0, 1 e 2 o con \const{L\_SET}, \const{L\_INCR} e
768 \const{L\_XTND}.} Si tenga presente che la chiamata a \func{lseek} non causa
769 nessun accesso al file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il
770 campo \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, vedi
771 fig.~\ref{fig:file_proc_file}). Dato che la funzione ritorna la nuova
772 posizione, usando il valore zero per \param{offset} si può riottenere la
773 posizione corrente nel file con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
778 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
780 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
783 \const{SEEK\_SET} & Si fa riferimento all'inizio del file: il valore, che
784 deve essere positivo, di \param{offset} indica
785 direttamente la nuova posizione corrente.\\
786 \const{SEEK\_CUR} & Si fa riferimento alla posizione corrente del file:
787 ad essa viene sommato \param{offset}, che può essere
788 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
790 \const{SEEK\_END} & Si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
791 del file viene sommato \param{offset}, che può essere
792 negativo e positivo, per ottenere la nuova posizione
795 \const{SEEK\_DATA}& Sposta la posizione nel file sull'inizio del primo
796 blocco di dati dopo un \textit{hole} che segue (o
797 coincide) con la posizione indicata da \param{offset}
799 \const{SEEK\_HOLE}& Sposta la posizione sul file all'inizio del primo
800 \textit{hole} nel file che segue o inizia
801 con \param{offset}, oppure si porta su \param{offset}
802 se questo è all'interno di un \textit{hole}, oppure si
803 porta alla fine del file se non ci sono \textit{hole}
804 dopo \param{offset} (dal kernel 3.1).\\
806 \end{tabular} \caption{Possibili valori per l'argomento \param{whence} di
808 \label{tab:lseek_whence_values}
812 % NOTE: per SEEK_HOLE e SEEK_DATA, inclusi nel kernel 3.1, vedi
813 % http://lwn.net/Articles/439623/
815 Si tenga presente inoltre che usare \const{SEEK\_END} non assicura affatto che
816 la successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
817 aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
818 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza
819 (questa è una potenziale sorgente di \itindex{race~condition} \textit{race
820 condition}, vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}).
822 Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
823 questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{ESPIPE}. Questo, oltre che
824 per i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che
825 non supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
826 terminale.\footnote{altri sistemi, usando \const{SEEK\_SET}, in questo caso
827 ritornano il numero di caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard
828 POSIX però non specifica niente in proposito. Inoltre alcuni
829 \index{file!speciali} file speciali, ad esempio \file{/dev/null}, non causano
830 un errore ma restituiscono un valore indefinito.
832 \itindbeg{sparse~file}
834 Infine si tenga presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size},
835 con \func{lseek} è possibile impostare una posizione anche oltre la corrente
836 fine del file. In tal caso alla successiva scrittura il file sarà esteso a
837 partire da detta posizione, con la creazione di quello che viene chiamato
838 \index{file!\textit{hole}} ``\textsl{buco}'' (in gergo \textit{hole}) nel
839 file. Il nome deriva dal fatto che nonostante la dimensione del file sia
840 cresciuta in seguito alla scrittura effettuata, lo spazio vuoto fra la
841 precedente fine del file ed la nuova parte scritta dopo lo spostamento non
842 corrisponde ad una allocazione effettiva di spazio su disco, che sarebbe
843 inutile dato che quella zona è effettivamente vuota.
845 Questa è una delle caratteristiche specifiche della gestione dei file di un
846 sistema unix-like e si dice che il file in questione è uno \textit{sparse
847 file}. In sostanza, se si ricorda la struttura di un filesystem illustrata
848 in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, quello che accade è che \itindex{inode}
849 nell'\textit{inode} del file viene segnata l'allocazione di un blocco di dati
850 a partire dalla nuova posizione, ma non viene allocato nulla per le posizioni
851 intermedie; in caso di lettura sequenziale del contenuto del file il kernel si
852 accorgerà della presenza del buco, e restituirà degli zeri come contenuto di
853 quella parte del file.
855 Questa funzionalità comporta una delle caratteristiche della gestione dei file
856 su Unix che spesso genera più confusione in chi non la conosce, per cui
857 sommando le dimensioni dei file si può ottenere, se si hanno molti
858 \textit{sparse file}, un totale anche maggiore della capacità del proprio
859 disco e comunque maggiore della dimensione che riporta un comando come
860 \cmd{du}, che calcola lo spazio disco occupato in base al numero dei blocchi
861 effettivamente allocati per il file.
863 Questo avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un file
864 è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio disco
865 effettivamente allocato, e viene registrata \itindex{inode}
866 sull'\textit{inode} come le altre proprietà del file. La dimensione viene
867 aggiornata automaticamente quando si estende un file scrivendoci, e viene
868 riportata dal campo \var{st\_size} di una struttura \struct{stat} quando si
869 effettua la chiamata ad una delle funzioni \texttt{*stat} viste in
870 sez.~\ref{sec:file_stat}.
872 Questo comporta che in generale, fintanto che lo si è scritto sequenzialmente,
873 la dimensione di un file sarà più o meno corrispondente alla quantità di
874 spazio disco da esso occupato, ma esistono dei casi, come questo in cui ci si
875 sposta in una posizione oltre la fine corrente del file, o come quello
876 accennato in in sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione
877 di un file con una \func{truncate}, in cui in sostanza si modifica il valore
878 della dimensione di \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Questo
879 consente di creare inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza
880 dover occupare da subito dello spazio disco che in realtà sarebbe
883 \itindend{sparse~file}
885 A partire dal kernel 3.1, riprendendo una interfaccia adottata su Solaris,
886 sono state aggiunti due nuovi valori per l'argomento \param{whence}, riportati
887 nella seconda sezione di tab.~\ref{tab:lseek_whence_values}, che consentono di
888 riconoscere la presenza di \index{file!\textit{hole}} \textit{hole}
889 all'interno dei file ad uso di quelle applicazioni (come i programmi di
890 backup) che possono salvare spazio disco nella copia degli \textit{sparse
891 file}. Una applicazione può così determinare la presenza di un
892 \index{file!\textit{hole}} \textit{hole} usando \const{SEEK\_HOLE} all'inizio
893 del file e determinare poi l'inizio della successiva sezione di dati usando
894 \const{SEEK\_DATA}. Per compatibilità con i filesystem che non supportano
895 questa funzionalità è previsto comunque che in tal caso \const{SEEK\_HOLE}
896 riporti sempre la fine del file e \const{SEEK\_DATA} il valore
899 Inoltre la decisione di come riportare (o di non riportare) la presenza di un
900 \index{file!\textit{hole}} buco in un file è lasciata all'implementazione del
901 filesystem, dato che esistono vari motivi per cui una sezione di un file può
902 non contenere dati ed essere riportata come tale (ad esempio può essere stata
903 preallocata con \func{fallocate}, vedi sez.~\ref{sec:file_fadvise}) oltre a
904 quelle classiche appena esposte. Questo significa che l'uso di questi nuovi
905 valori non garantisce la mappatura della effettiva allocazione dello spazio
906 disco di un file, per il quale esiste una specifica operazione di controllo
907 (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}).
911 \subsection{Le funzioni per la lettura di un file}
912 \label{sec:file_read}
914 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
915 leggere i dati che contiene utilizzando la funzione di sistema \funcd{read},
920 \fdecl{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
921 \fdesc{Legge i dati da un file.}
924 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
925 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
927 \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non ha nessun dato da restituire e si è
928 aperto il file con \const{O\_NONBLOCK}.
929 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
930 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è associato ad un oggetto non leggibile,
931 o lo si è ottenuto da \func{timerfd\_create} (vedi
932 sez.~\ref{sec:sig_signalfd_eventfd}) e si è usato un valore sbagliato
933 per \param{size} o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è
935 \item[\errval{EIO}] si è tentata la lettura dal terminale di controllo
936 essendo in background (vedi sez.~\ref{sec:term_io_design}).
938 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT} e \errval{EISDIR}, nel loro
939 significato generico.}
942 La funzione tenta di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} a partire
943 dalla posizione corrente, scrivendoli nel buffer \param{buf}. Dopo la lettura
944 la posizione sul file è spostata automaticamente in avanti del numero di byte
945 letti. Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza nessun altro
946 risultato. Inoltre che non è detto che la funzione \func{read} restituisca il
947 numero di byte richiesto, ci sono infatti varie ragioni per cui la funzione
948 può restituire un numero di byte inferiore: questo è un comportamento normale,
949 e non un errore, che bisogna sempre tenere presente.
951 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
952 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
953 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
954 effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
955 di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La
956 condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
957 segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
958 ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
959 continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
961 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
962 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
963 quando si legge da un terminale, da una fifo o da una pipe. In tal caso
964 infatti, se non ci sono dati in ingresso, la \func{read} si blocca (a meno di
965 non aver selezionato la modalità non bloccante, vedi
966 sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne arrivano; se il numero
967 di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione ritorna comunque, ma
968 con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
970 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
971 come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
972 di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
973 singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
974 dati ricevuti fino al momento della lettura, o i terminali, per i quali si
975 applicano inoltre ulteriori condizioni che approfondiremo in
976 sez.~\ref{sec:sess_terminal_io}.
978 Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
979 \errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
980 quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
981 interrotta da un segnale. In tal caso l'azione da intraprendere è quella di
982 rieseguire la funzione, torneremo in dettaglio sull'argomento in
983 sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}. La seconda si verifica quando il file è aperto
984 in modalità non bloccante (con \const{O\_NONBLOCK}) e non ci sono dati in
985 ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
986 \errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
987 \errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con la \acr{glibc}, questa è sinonima di
988 \errcode{EAGAIN}, ma se si vuole essere completamente portabili occorre
989 verificare entrambi i valori, dato che POSIX.1-2001 non richiede che siano
990 coincidenti.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
991 disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo,
992 torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:file_noblocking}.
994 La funzione \func{read} è una delle \textit{system call} fondamentali,
995 esistenti fin dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle
996 \textit{Single Unix Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga
997 \func{pwrite} sono state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nelle
998 \acr{glibc}, compresa l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la
999 \textit{system call}, è stato aggiunto con la versione 2.1, in versioni
1000 precedenti sia del kernel che delle librerie la funzione non è disponibile.}
1001 (quello che viene chiamato normalmente Unix98, vedi
1002 sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la definizione di un'altra
1003 funzione di sistema, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
1007 \fdecl{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1008 \fdesc{Legge a partire da una posizione sul file.}
1011 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1012 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1013 \func{read} e \func{lseek}.}
1016 La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
1017 stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \param{offset} che indica
1018 una posizione sul file. Identico è il comportamento ed il valore di
1019 ritorno. La funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza
1020 modificare la posizione corrente.
1022 L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \func{read} seguita
1023 da una \func{lseek} che riporti al valore precedente la posizione corrente sul
1024 file, ma permette di eseguire l'operazione atomicamente. Questo può essere
1025 importante quando la posizione sul file viene condivisa da processi diversi
1026 (vedi sez.~\ref{sec:file_shared_access}). Il valore di
1027 \param{offset} fa sempre riferimento all'inizio del file.
1029 La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
1030 accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
1031 \textit{Single Unix Specification} con la definizione della macro:
1033 #define _XOPEN_SOURCE 500
1035 e si ricordi di definire questa macro prima dell'inclusione del file di
1036 dichiarazioni \headfile{unistd.h}.
1040 \subsection{Le funzioni per la scrittura di un file}
1041 \label{sec:file_write}
1043 Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
1044 scrivere su di esso utilizzando la funzione di sistema \funcd{write}, il cui
1049 \fdecl{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
1050 \fdesc{Scrive i dati su un file.}
1053 {La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e $-1$ per
1054 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1056 \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
1057 modalità \const{O\_NONBLOCK}.
1058 \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
1059 consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
1060 processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
1061 \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
1062 potuto scrivere qualsiasi dato.
1063 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
1064 la scrittura o si è usato \const{O\_DIRECT} ed il buffer non è allineato.
1065 \item[\errcode{EPIPE}] \param{fd} è connesso ad una pipe il cui altro capo è
1066 chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il segnale
1067 \signal{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato) la
1068 funzione ritorna questo errore.
1070 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT}, \errval{EIO}, \errval{EISDIR},
1071 \errval{ENOSPC} nel loro significato generico.}
1075 Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \param{count} byte
1076 a partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
1077 posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
1078 modalità \itindex{append~mode} \const{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti
1079 alla fine del file. Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano
1080 immediatamente disponibili ad una \func{read} chiamata dopo che la
1081 \func{write} che li ha scritti è ritornata; ma dati i meccanismi di caching
1082 non è detto che tutti i filesystem supportino questa capacità.
1084 Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro.
1085 Per i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello
1086 indicato da \param{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo
1087 stesso comportamento di \func{read}.
1089 Anche per \func{write} lo standard Unix98 definisce un'analoga \funcd{pwrite}
1090 per scrivere alla posizione indicata senza modificare la posizione corrente
1091 nel file, il suo prototipo è:
1095 \fdecl{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
1096 \fdesc{Scrive a partire da una posizione sul file.}
1099 {La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e $-1$ per un
1100 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
1101 \func{write} e \func{lseek}.}
1104 \noindent e per essa valgono le stesse considerazioni fatte per \func{pread}.
1107 \section{Caratteristiche avanzate}
1108 \label{sec:file_adv_func}
1110 In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
1111 della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
1112 comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
1113 permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
1114 dell'argomento sarà comunque affrontato in cap.~\ref{cha:file_advanced}).
1117 \subsection{La gestione dell'accesso concorrente ai files}
1118 \label{sec:file_shared_access}
1120 In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
1121 dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
1122 fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
1123 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
1124 confronti dell'accesso concorrente allo stesso file da parte di processi
1127 \begin{figure}[!htb]
1129 \includegraphics[width=12cm]{img/filemultacc}
1130 \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
1132 \label{fig:file_mult_acc}
1135 Il primo caso è quello in cui due processi diversi aprono lo stesso file su
1136 disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
1137 situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
1138 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
1139 diverso file descriptor nella sua \kstruct{file\_struct}. Entrambe le voci
1140 nella \itindex{file~table} \textit{file table} faranno però riferimento allo
1141 stesso \itindex{inode} \textit{inode} su disco.
1143 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
1144 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
1145 vengono mantenute nella sua voce della \itindex{file~table} \textit{file
1146 table}. Questo ha conseguenze specifiche sugli effetti della possibile
1147 azione simultanea sullo stesso file, in particolare occorre tenere presente
1150 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente, dopo ciascuna
1151 \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo
1152 scrivente. Se la scrittura eccede la dimensione corrente del file questo
1153 verrà esteso automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size}
1154 della struttura \kstruct{inode}.
1155 \item se un file è in modalità \itindex{append~mode} \const{O\_APPEND} tutte
1156 le volte che viene effettuata una scrittura la posizione corrente viene
1157 prima impostata alla dimensione corrente del file letta dalla struttura
1158 \kstruct{inode}. Dopo la scrittura il file viene automaticamente esteso.
1159 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo
1160 \var{f\_pos} nella struttura \kstruct{file} della \itindex{file~table}
1161 \textit{file table}, non c'è nessuna operazione sul file su disco. Quando la
1162 si usa per porsi alla fine del file la posizione viene impostata leggendo la
1163 dimensione corrente dalla struttura \kstruct{inode}.
1166 \begin{figure}[!htb]
1168 \includegraphics[width=12cm]{img/fileshar}
1169 \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
1170 \label{fig:file_acc_child}
1173 Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
1174 puntino alla stessa voce nella \itindex{file~table} \textit{file table}.
1175 Questo è ad esempio il caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo
1176 figlio all'esecuzione di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in
1177 sez.~\ref{sec:proc_fork}). La situazione è illustrata in
1178 fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo figlio riceve una copia
1179 dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche una copia di
1180 \kstruct{file\_struct} e della relativa tabella dei file aperti.
1182 Questo significa che il figlio avrà gli stessi file aperti del padre, in
1183 quanto la sua \kstruct{file\_struct}, pur essendo allocata in maniera
1184 indipendente, contiene gli stessi valori di quella del padre e quindi i suoi
1185 file descriptor faranno riferimento alla stessa voce nella
1186 \itindex{file~table} \textit{file table}, condividendo così la posizione
1187 corrente sul file. Questo ha le conseguenze descritte a suo tempo in
1188 sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di scrittura o lettura da parte di uno dei
1189 due processi, la posizione corrente nel file varierà per entrambi, in quanto
1190 verrà modificato il campo \var{f\_pos} della struttura \kstruct{file}, che è
1191 la stessa per entrambi. Questo consente una sorta di
1192 ``\textsl{sincronizzazione}'' automatica della posizione sul file fra padre e
1193 figlio che occorre tenere presente.
1195 Si noti inoltre che in questo caso anche i \itindex{file~status~flag} flag di
1196 stato del file, essendo mantenuti nella struttura \kstruct{file} della
1197 \textit{file table}, vengono condivisi, per cui una modifica degli stessi con
1198 \func{fcntl} (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) si applicherebbe a tutti
1199 processi che condividono la voce nella \itindex{file~table} \textit{file
1200 table}. Ai file però sono associati anche altri flag, dei quali l'unico
1201 usato al momento è \const{FD\_CLOEXEC}, detti \itindex{file~descriptor~flags}
1202 \textit{file descriptor flags}; questi invece sono mantenuti in
1203 \kstruct{file\_struct}, e perciò sono locali per ciascun processo e non
1204 vengono modificati dalle azioni degli altri anche in caso di condivisione
1205 della stessa voce della \itindex{file~table} \textit{file table}.
1207 Si tenga presente dunque che in un sistema unix-like è sempre possibile per
1208 più processi accedere in contemporanea allo stesso file e che non esistono, a
1209 differenza di altri sistemi operativi, dei meccanismi di blocco o di
1210 restrizione dell'accesso impliciti se più processi vogliono accedere allo
1211 stesso file. Questo significa che le operazioni di lettura e scrittura vengono
1212 sempre fatte da ogni processo in maniera autonoma, utilizzando una posizione
1213 corrente nel file che normalmente (a meno di non trovarsi nella situazione di
1214 fig.~\ref{fig:file_acc_child}) è locale a ciascuno di essi.
1216 Dal punto di vista della lettura dei dati questo comporta la possibilità di
1217 poter leggere dati non coerenti in caso di scrittura contemporanea da parte di
1218 un altro processo. Dal punto di vista della scrittura invece si potranno avere
1219 sovrapposizioni imprevedibili quando due processi scrivono nella stessa
1220 sezione di file, dato che ciascuno lo farà in maniera indipendente. Il
1221 sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità di eseguire alcune
1222 operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza utilizzare dei
1223 meccanismi di sincronizzazione espliciti come il \itindex{file~locking}
1224 \textit{file locking}, che esamineremo in sez.~\ref{sec:file_locking}.
1226 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
1227 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
1228 log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
1229 fine del file e poi scrivere può condurre ad una \itindex{race~condition}
1230 \textit{race condition}l infatti può succedere che un secondo processo scriva
1231 alla fine del file fra la \func{lseek} e la \func{write}. In questo caso, come
1232 abbiamo appena visto, il file sarà esteso, ma il primo processo, che avrà la
1233 posizione corrente che aveva impostato con la \func{lseek} che non corrisponde
1234 più alla fine del file, e la sua successiva \func{write} sovrascriverà i dati
1235 del secondo processo.
1237 Il problema deriva dal fatto che usare due \textit{system call} in successione
1238 non è mai un'operazione atomica dato che il kernel può interrompere
1239 l'esecuzione del processo fra le due. Nel caso specifico il problema è stato
1240 risolto introducendo la modalità di scrittura \itindex{append~mode} in
1241 \textit{append}, attivabile con il flag \const{O\_APPEND}. In questo caso
1242 infatti, come abbiamo illustrato in sez.~\ref{sec:file_open_close}, è il
1243 kernel che aggiorna automaticamente la posizione alla fine del file prima di
1244 effettuare la scrittura, e poi estende il file. Tutto questo avviene
1245 all'interno di una singola \textit{system call}, la \func{write}, che non
1246 essendo interrompibile da un altro processo realizza un'operazione atomica.
1249 \subsection{La duplicazione dei file descriptor}
1250 \label{sec:file_dup}
1252 Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} come un processo figlio
1253 condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
1254 comportamento analogo all'interno di uno stesso processo \textit{duplicando}
1255 un file descriptor. Per far questo si usa la funzione di sistema \funcd{dup},
1260 \fdecl{int dup(int oldfd)}
1261 \fdesc{Crea un file descriptor duplicato.}
1264 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1265 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1267 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
1268 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1274 La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
1275 file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
1276 interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
1277 può fare riferimento a fig.~\ref{fig:file_dup}. L'effetto della funzione è
1278 semplicemente quello di copiare il valore di un certo file descriptor in
1279 un altro all'interno della struttura \kstruct{file\_struct}, cosicché anche
1280 questo faccia riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}. Per
1281 questo motivo si dice che il nuovo file descriptor è ``\textsl{duplicato}'',
1282 da cui il nome della funzione.
1284 \begin{figure}[!htb]
1285 \centering \includegraphics[width=12cm]{img/filedup}
1286 \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
1287 \label{fig:file_dup}
1290 Si noti che per quanto illustrato in fig.~\ref{fig:file_dup} i file descriptor
1291 duplicati condivideranno eventuali lock (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}),
1292 \itindex{file~status~flag} i flag di stato, e la posizione corrente sul
1293 file. Se ad esempio si esegue una \func{lseek} per modificare la posizione su
1294 uno dei due file descriptor, essa risulterà modificata anche sull'altro, dato
1295 che quello che viene modificato è lo stesso campo nella voce della
1296 \textit{file table} a cui entrambi fanno riferimento.
1298 L'unica differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà un
1299 suo \textit{file descriptor flag} indipendente. A questo proposito deve essere
1300 tenuto presente che nel caso in cui si usi \func{dup} per duplicare un file
1301 descriptor, se questo ha il flag di \textit{close-on-exec}
1302 \itindex{close-on-exec} attivo (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec} e
1303 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}), questo verrà cancellato nel file descriptor
1304 restituito come copia.
1306 L'uso principale di questa funzione è nella shell per la redirezione dei file
1307 standard di tab.~\ref{tab:file_std_files} fra l'esecuzione di una \func{fork}
1308 e la successiva \func{exec}. Diventa così possibile associare un file (o una
1309 pipe) allo \itindex{standard~input} \textit{standard input} o allo
1310 \itindex{standard~output} \textit{standard output} (vedremo un esempio in
1311 sez.~\ref{sec:ipc_pipe_use}, quando tratteremo le pipe).
1313 Ci si può chiedere perché non sia in questo caso sufficiente chiudere il file
1314 standard che si vuole redirigere e poi aprire direttamente con \func{open} il
1315 file vi si vuole far corrispondere, invece di duplicare un file descriptor che
1316 si è già aperto. La risposta sta nel fatto che il file che si vuole redirigere
1317 non è detto sia un file regolare, ma potrebbe essere, come accennato, anche
1318 una fifo o un socket, oppure potrebbe essere un file associato ad un file
1319 descriptor che si è ereditato già aperto (ad esempio attraverso un'altra
1320 \func{exec}) da un processo antenato del padre, del quale non si conosce il
1321 nome. Operando direttamente con i file descriptor \func{dup} consente di
1322 ignorare le origini del file descriptor che si duplica e funziona in maniera
1323 generica indipendentemente dall'oggetto a cui questo fa riferimento.
1325 Per ottenere la redirezione occorre pertanto disporre del file descriptor
1326 associato al file che si vuole usare e chiudere il file descriptor che si
1327 vuole sostituire, cosicché esso possa esser restituito alla successiva
1328 chiamata di \func{dup} come primo file descriptor disponibile. Dato che
1329 questa è l'operazione più comune, è prevista un'altra funzione di sistema,
1330 \funcd{dup2}, che permette di specificare esplicitamente qual è il numero di
1331 file descriptor che si vuole ottenere come duplicato; il suo prototipo è:
1335 \fdecl{int dup2(int oldfd, int newfd)}
1336 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1339 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1340 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1342 \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
1343 un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
1344 \item[\errcode{EBUSY}] si è rilevata la possibilità di una
1345 \itindex{race~condition} \textit{race condition}.
1346 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1347 \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
1353 La funzione duplica il file descriptor \param{oldfd} su un altro file
1354 descriptor di valore \param{newfd}. Qualora il file descriptor \param{newfd}
1355 sia già aperto, come avviene ad esempio nel caso della duplicazione di uno dei
1356 file standard di tab.~\ref{tab:file_std_files}, esso sarà prima chiuso e poi
1357 duplicato. Se \param{newfd} è uguale a \param{oldfd} la funzione non fa nulla
1358 e si limita a restituire \param{newfd}.
1360 L'uso di \func{dup2} ha vari vantaggi rispetto alla combinazione di
1361 \func{close} e \func{dup}; anzitutto se \param{oldfd} è uguale \param{newfd}
1362 questo verrebbe chiuso e \func{dup} fallirebbe, ma soprattutto l'operazione è
1363 atomica e consente di evitare una \itindex{race~condition} \textit{race
1364 condition} in cui dopo la chiusura del file si potrebbe avere la ricezione
1365 di un segnale il cui gestore (vedi sez.~\ref{sec:sig_signal_handler}) potrebbe
1366 a sua volta aprire un file, per cui alla fine \func{dup} restituirebbe un file
1367 descriptor diverso da quello voluto.
1369 Con Linux inoltre la funzione prevede la possibilità di restituire l'errore
1370 \errcode{EBUSY}, che non è previsto dallo standard, quando viene rilevata la
1371 possibilità di una \itindex{race~condition} \textit{race condition} interna in
1372 cui si cerca di duplicare un file descriptor che è stato allocato ma per il
1373 quale non sono state completate le operazioni di apertura.\footnote{la
1374 condizione è abbastanza peculiare e non attinente al tipo di utilizzo
1375 indicato, quanto piuttosto ad un eventuale tentativo di duplicare file
1376 descriptor non ancora aperti, la condizione di errore non è prevista dallo
1377 standard, ma in condizioni simili FreeBSD risponde con un errore di
1378 \errval{EBADF}, mentre OpenBSD elimina la possibilità di una \textit{race
1379 condition} al costo di una perdita di prestazioni.} In tal caso occorre
1380 ritentare l'operazione.
1382 La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
1383 funzione di controllo dei file \func{fcntl} (che esamineremo in
1384 sez.~\ref{sec:file_fcntl_ioctl}) con il parametro \const{F\_DUPFD}.
1385 L'operazione ha la sintassi \code{fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
1386 come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}. La sola
1387 differenza fra le due funzioni (a parte la sintassi ed i diversi codici di
1388 errore) è che \func{dup2} chiude il file descriptor \param{newfd} se questo è
1389 già aperto, garantendo che la duplicazione sia effettuata esattamente su di
1390 esso, invece \func{fcntl} restituisce il primo file descriptor libero di
1391 valore uguale o maggiore di \param{newfd}, per cui se \param{newfd} è aperto
1392 la duplicazione avverrà su un altro file descriptor.
1394 Su Linux inoltre è presente una terza funzione di sistema non
1395 standard,\footnote{la funzione è stata introdotta con il kernel 2.6.27 e resa
1396 disponibile con la \acr{glibc} 2.9.} \funcd{dup3}, che consente di duplicare
1397 un file descriptor reimpostandone i flag, per usarla occorre definire la macro
1398 \macro{\_GNU\_SOURCE} ed il suo prototipo è:
1402 \fdecl{int dup3(int oldfd, int newfd, int flags)}
1403 \fdesc{Duplica un file descriptor su un altro.}
1406 {La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ per
1407 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di
1408 \func{dup2} più \errcode{EINVAL} qualora \param{flags} contenga un valore
1409 non valido o \param{newfd} sia uguale a \param{oldfd}.
1413 La funzione è identica a \func{dup2} ma prevede la possibilità di mantenere il
1414 flag di \textit{close-on-exec} \itindex{close-on-exec} sul nuovo
1415 file descriptor specificando \const{O\_CLOEXEC} in \param{flags} (che è l'unico
1416 flag usabile in questo caso). Inoltre rileva esplicitamente la possibile
1417 coincidenza fra \param{newfd} e \param{oldfd}, fallendo con un errore di
1421 \subsection{Le funzioni di sincronizzazione dei dati}
1422 \label{sec:file_sync}
1424 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close} tutte le operazioni di
1425 scrittura sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle
1426 in maniera asincrona, ad esempio accorpando gli accessi alla stessa zona del
1427 disco, in un secondo tempo rispetto al momento della esecuzione della
1430 Per questo motivo quando è necessaria una sincronizzazione dei dati il sistema
1431 mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo scarico dei
1432 dati dai buffer del kernel. La prima di queste funzioni di sistema è
1433 \funcd{sync}, il cui prototipo è:\footnote{questo è il prototipo usato a
1434 partire dalla \acr{glibc} 2.2.2 seguendo gli standard, in precedenza la
1435 funzione era definita come \code{int sync(void)} e ritornava sempre $0$.}
1439 \fdecl{void sync(void)}
1440 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.}
1443 {La funzione non ritorna nulla e non prevede condizioni di errore.}
1446 I vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire le
1447 operazioni, ritornando immediatamente, con Linux fin dal kernel 1.3.20 invece
1448 la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione. Si
1449 tenga presente comunque che questo non dà la garanzia assoluta che i dati
1450 siano integri dopo la chiamata, l'hardware dei dischi è in genere dotato di un
1451 suo meccanismo interno di bufferizzazione che può ritardare ulteriormente la
1452 scrittura effettiva.
1454 La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
1455 esplicitamente lo scarico dei dati su disco, un tempo era invocata da un
1456 apposito demone di sistema (in genere chiamato \cmd{update}) che eseguiva lo
1457 scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi. Con le nuove versioni del
1458 kernel queste operazioni vengono gestite direttamente dal sistema della
1459 memoria virtuale, attraverso opportuni \textit{task} interni al kernel il cui
1460 comportamento può essere controllato attraverso il file
1461 \sysctlfile{vm/bdflush}.\footnote{per il significato dei valori che si possono
1462 scrivere in questo file si consulti la documentazione allegata ai sorgenti
1463 del kernel nel file \file{Documentation/sysctl/vm.txt}, trattandosi di
1464 argomenti di natura sistemistica non li prenderemo in esame.} Si tenga
1465 presente che la funzione di sistema \funcm{bdflush}, che un tempo veniva usata
1466 per queste impostazioni, è deprecata e causa semplicemente la stampa di un
1467 messaggio nei log del kernel, pertanto non la prenderemo in esame.
1469 Quando si vogliano scaricare i dati di un singolo file, ad esempio essere
1470 sicuri che i dati di un database siano stati registrati su disco, si possono
1471 usare le due funzioni di sistema \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui
1476 \fdecl{int fsync(int fd)}
1477 \fdesc{Sincronizza dati e metadati di un file.}
1478 \fdecl{int fdatasync(int fd)}
1479 \fdesc{Sincronizza i dati di un file.}
1482 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1483 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1485 \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un \index{file!speciali} file speciale
1486 che non supporta la sincronizzazione.
1488 ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EROFS} e \errval{EIO} nel loro
1489 significato generico.}
1492 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
1493 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni. La
1494 prima, \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file,
1495 che riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che
1496 gli altri dati contenuti \itindex{inode} nell'\textit{inode} che si leggono
1497 con \func{fstat}, come i tempi del file. Se lo scopo dell'operazione, come
1498 avviene spesso per i database, è assicurarsi che i dati raggiungano il disco e
1499 siano rileggibili immediatamente in maniera corretta, è sufficiente l'uso di
1500 \func{fdatasync} che non comporta anche l'esecuzione di operazioni non
1501 necessarie all'integrità dei dati, come l'aggiornamento dei temi di ultima
1502 modifica ed ultimo accesso.
1504 Si tenga presente che l'uso di queste funzioni non comporta la
1505 sincronizzazione della directory che contiene il file e la scrittura della
1506 relativa voce su disco, che se necessaria deve essere effettuata
1507 esplicitamente con \func{fsync} sul file descriptor della
1508 directory.\footnote{in realtà per il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta
1509 con l'opzione \cmd{sync}, il kernel provvede anche alla sincronizzazione
1510 automatica delle voci delle directory.}
1512 L'uso di \func{sync} presenta in certi casi, quando ci sono più filesystem
1513 montati, problemi di prestazioni dovute al fatto che la funzione provoca la
1514 sincronizzazione dei dati su tutti quanti i filesystem, anche quando
1515 interesserebbe che questo avvenga soltanto su quello dei file su cui si sta
1516 lavorando, se i dati in attesa sono molti questo può causare seri problemi di
1519 Per questo motivo è stata introdotta una nuova funzione di sistema,
1520 \funcd{syncfs},\footnote{la funzione è stata introdotta a partire dal kernel
1521 2.6.39 ed è accessibile solo se è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, è
1522 specifica di Linux e non prevista da nessuno standard.} che effettua lo
1523 scarico dei dati soltanto per il filesystem su cui si sta operando, il suo
1528 \fdecl{int syncfs(int fd)}
1529 \fdesc{Sincronizza il buffer della cache dei file del singolo filesystem col
1533 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1534 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1536 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
1541 La funzione richiede che si specifichi nell'argomento \param{fd} un file
1542 descriptor su cui si sta operando, e lo scarico dei dati sarà limitato al
1543 filesystem su cui il file ad esso corrispondente si trova.
1546 \subsection{Le \textit{at-functions}: \func{openat} e affini}
1547 \label{sec:file_openat}
1549 \itindbeg{at-functions}
1551 Un problema generale che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così
1552 come per le altre funzioni che prendono come argomenti dei
1553 \itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname} relativi, è la possibilità,
1554 quando un \textit{pathname} relativo non fa riferimento ad un file posto
1555 direttamente nella \index{directory~di~lavoro} directory di lavoro corrente,
1556 che alcuni dei componenti del \textit{pathname} vengano modificati in
1557 parallelo alla chiamata a \func{open}, cosa che lascia aperta la possibilità
1558 di una \itindex{race~condition} \textit{race condition} in cui c'è spazio per
1559 un \itindex{symlink~attack} \textit{symlink attack} (si ricordi quanto visto
1560 per \func{access} in sez.~\ref{sec:file_perm_management}).
1562 Inoltre come già accennato, la \index{directory~di~lavoro} directory di lavoro
1563 corrente è una proprietà del singolo processo; questo significa che quando si
1564 lavora con i \itindex{thread} \textit{thread} essa sarà la stessa per tutti,
1565 ma esistono molti casi in cui sarebbe invece utile che ogni singolo
1566 \itindex{thread} \textit{thread} avesse la sua \index{directory~di~lavoro}
1567 directory di lavoro.
1569 Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
1570 Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
1571 \func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
1572 funzioni, dette anche ``\textit{at-functions}'' in quanto contraddistinte dal
1573 suffisso \texttt{at}, che permettono l'apertura di un file (o le rispettive
1574 altre operazioni) usando un \itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname}
1575 relativo ad una directory specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su
1576 proposta dello sviluppatore principale della \acr{glibc} Urlich Drepper e le
1577 corrispondenti \textit{system call} sono state inserite nel kernel a partire
1578 dalla versione 2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione che, sia
1579 pure con prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso del
1580 filesystem \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il riferimento a
1581 \textit{pathname} del tipo di \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.}
1582 Benché queste funzioni non siano presenti negli standard tradizionali esse
1583 sono state adottate da altri sistemi unix-like com Solaris i vari BSD, fino ad
1584 essere incluse in una recente revisione (la POSIX.1-2008) dello standard
1585 POSIX.1. Con la \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
1586 definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE}.
1588 L'uso di queste funzioni prevede una apertura iniziale della directory che
1589 sarà la base della risoluzione dei \itindsub{pathname}{relativo}
1590 \textit{pathname} relativi che verranno usati in seguito, dopo di che si dovrà
1591 passare il relativo file descriptor alle varie funzioni che useranno quella
1592 directory come punto di partenza per la risoluzione. In questo modo, anche
1593 quando si lavora con i \itindex{thread} \textit{thread}, si può mantenere una
1594 \index{directory~di~lavoro} directory di lavoro diversa per ciascuno di essi.
1596 Questo metodo, oltre a risolvere i problemi di \itindex{race~condition}
1597 \textit{race condition}, consente anche di ottenere aumenti di prestazioni
1598 significativi quando si devono eseguire molte operazioni su sezioni
1599 dell'albero dei file che prevedono delle gerarchie di sottodirectory molto
1600 profonde. Infatti in questo caso basta eseguire la risoluzione del
1601 \textit{pathname} della directory di partenza una sola volta (nell'apertura
1602 iniziale) e non tutte le volte che si deve accedere a ciascun file che essa
1605 La sintassi generale di queste nuove funzioni è che esse prevedono come primo
1606 argomento il file descriptor della directory da usare come base per la
1607 risoluzione dei nomi, mentre gli argomenti successivi restano identici a
1608 quelli della corrispondente funzione ordinaria. Se ad esempio prendiamo in
1609 esame la nuova funzione di sistema \funcd{openat}, avremo il prototipo:
1613 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1614 \fdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
1615 \fdesc{Apre un file a partire da una directory di \index{directory~di~lavoro}
1619 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1620 \func{open}, ed in più:
1622 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1623 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
1624 \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1629 Il comportamento delle nuove funzioni è del tutto analogo a quello delle
1630 corrispettive classiche, con la sola eccezione del fatto che se fra i loro
1631 argomenti si utilizza un \itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname}
1632 relativo questo sarà risolto rispetto alla directory indicata
1633 da \param{dirfd}. Qualora invece si usi un \itindsub{pathname}{assoluto}
1634 \textit{pathname} assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine
1635 se per \param{dirfd} si usa il valore speciale \const{AT\_FDCWD}, la
1636 risoluzione sarà effettuata rispetto alla directory di
1637 \index{directory~di~lavoro} lavoro corrente del processo. Si tenga presente
1638 però che questa, come le altre costanti \texttt{AT\_*}, è definita in
1639 \headfile{fcntl.h}, pertanto se la si vuole usare occorrerà includere comunque
1640 questo file, anche per le funzioni che non sono definite in esso.
1642 Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
1643 errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
1644 errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
1645 particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
1646 descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa
1647 riferimento ad una directory, tranne il caso in cui si sia specificato un
1648 \itindsub{pathname}{assoluto} \textit{pathname} assoluto, nel qual caso, come
1649 detto, il valore di \param{dirfd} sarà completamente ignorato.
1654 \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
1656 \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
1659 \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access} \\
1660 \funcm{fchmodat} &$\bullet$&\func{chmod} \\
1661 \func{fchownat} &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
1662 \funcm{fstatat} &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat} \\
1663 \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
1664 \func{linkat} &$\bullet$\footnotemark&\func{link} \\
1665 \funcm{mkdirat} & -- &\func{mkdir} \\
1666 \funcm{mknodat} & -- &\func{mknod} \\
1667 \func{openat} & -- &\func{open} \\
1668 \funcm{readlinkat}& -- &\func{readlink}\\
1669 \funcm{renameat} & -- &\func{rename} \\
1670 \funcm{symlinkat}& -- &\func{symlink} \\
1671 \func{unlinkat} &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir} \\
1672 \funcm{mkfifoat} & -- &\func{mkfifo} \\
1675 \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
1676 corrispettive funzioni classiche.}
1677 \label{tab:file_atfunc_corr}
1680 \footnotetext{in questo caso l'argomento \param{flags} è disponibile ed
1681 utilizzabile solo a partire dal kernel 2.6.18.}
1683 In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
1684 con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
1685 classica. La gran parte di queste seguono la convenzione appena vista per
1686 \func{openat}, in cui agli argomenti della corrispondente funzione classica
1687 viene anteposto l'argomento \param{dirfd}, ed hanno per il resto un
1688 comportamento identico e non staremo pertanto a trattarle una per una. Per una
1689 parte di queste, indicate dal contenuto della omonima colonna di
1690 tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è prevista
1691 anche l'aggiunta di un ulteriore argomento finale, \param{flags}.
1694 % TODO manca prototipo di linkat, verificare se metterlo o metter menzione
1695 % TODO manca prototipo di utimensat, verificare se metterlo o metter menzione
1697 Per tutte le funzioni che lo prevedono, a parte \func{unlinkat} e
1698 \funcd{faccessat}, l'ulteriore argomento è stato introdotto solo per fornire
1699 un meccanismo con cui modificarne il comportamento nel caso si stia operando
1700 su un collegamento simbolico, così da poter scegliere se far agire la funzione
1701 direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Dato che in certi
1702 casi esso può fornire ulteriori indicazioni per modificare il comportamento
1703 delle funzioni, \param{flags} deve comunque essere passato come maschera
1704 binaria, ed impostato usando i valori delle appropriate costanti
1705 \texttt{AT\_*}, definite in \headfile{fcntl.h}.
1707 Come esempio di questo secondo tipo di funzioni possiamo considerare
1708 \funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia \func{chown}
1709 che \func{lchown}; il suo prototipo è:
1714 \fdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
1716 \fdesc{Modifica il proprietario di un file.}
1719 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1720 \func{chown}, ed in più:
1722 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1723 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1724 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
1725 \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1730 In questo caso il valore di \param{flags} stabilisce il comportamento della
1731 funzione quando la si applica ad un collegamento simbolico, e l'unico valore
1732 utilizzabile è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, che se impostato indica alla
1733 funzione di non eseguire la dereferenziazione di un eventuale collegamento
1734 simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come \func{lchown} invece che
1737 Come accennato fra tutte quelle marcate in tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}
1738 solo due funzioni possono usare l'argomento \param{flags} per indicare altro
1739 rispetto alla possibilità di seguire o meno un collegamento simbolico, la
1740 prima di queste è \funcd{faccessat}, ed il suo prototipo è:
1744 \fdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
1745 \fdesc{Controlla i permessi di accesso.}
1748 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1749 \func{access}, ed in più:
1751 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1752 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1753 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
1754 \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1759 La funzione esegue il controllo di accesso ad un file, ma
1760 l'argomento \param{flags} consente di modificarne il comportamento rispetto a
1761 quello ordinario di \func{access}. In questo caso esso può essere specificato
1762 come maschera binaria di due valori: il solito \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW},
1763 con il significato già spiegato, e \const{AT\_EACCES} per indicare alla
1764 funzione di eseguire il controllo dei permessi usando l'\ids{UID} effettivo
1765 invece di quello reale (il comportamento di default, che riprende quello di
1769 La seconda eccezione è \funcd{unlinkat}, in questo caso
1770 l'argomento \param{flags} viene utilizzato perché tramite esso si può indicare
1771 alla fuzione di comportarsi sia come analogo di \func{unlink} che di
1772 \func{rmdir}; il suo prototipo è:
1776 \fdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
1777 \fdesc{Rimuove una voce da una directory.}
1780 {La funzione ritorna gli stessi valori e gli stessi codici di errore di
1781 \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di \param{flags}, ed in
1784 \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
1785 \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
1786 \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
1787 \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
1792 Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
1793 avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
1794 in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
1795 \const{AT\_REMOVEDIR}, essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal
1796 caso \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora
1797 risulti vuota. Non essendo in questo caso prevista la possibilità di usare
1798 altri valori (la funzione non segue comunque i collegamenti simbolici) anche
1799 se \param{flags} è una maschera binaria, essendo \const{AT\_REMOVEDIR} l'unico
1800 flag disponibile per questa funzione, lo si può assegnare direttamente.
1802 Infine una terza funzione, \funcm{linkat}, utilizza in maniera diversa dalle
1803 altre l'argomento \param{flags}, anche se in questo caso l'utilizzo continua
1804 ad essere attinente al comportamento con i collegamenti simbolici. Si ricordi
1805 che su Linux il comportamento di \func{link} è quello di non seguire mai i
1806 collegamenti simbolici, pertanto l'uso ordinario dell'argomento parrebbe in
1807 questo caso essere inutile. A partire dal kernel 2.6.18 invece però è stato
1808 aggiunta per questa funzione la possibilità di usare il valore
1809 \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}, che richiede di dereferenziare i collegamenti
1812 Dato che questo è il comportamento adottato per un valore nullo
1813 di \param{flags} da tutte le altre funzioni, \func{linkat} è l'unica per cui
1814 può essere usato esplicitamente questo valore e per la quale non ha senso
1815 usare \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}. Per avere un quadro d'insieme si è
1816 riassunto in tab.~\ref{tab:at-functions_constant_values} l'elenco delle
1817 costanti utilizzabili per i valori di \param{flags}.
1822 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1824 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
1827 \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}& se impostato la funzione non esegue la
1828 dereferenziazione dei collegamenti simbolici.\\
1829 \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}& se impostato la funzione esegue la
1830 dereferenziazione dei collegamenti simbolici
1831 (usato esplicitamente solo da \func{linkat}).\\
1832 \const{AT\_EACCES} & usato solo da \func{faccessat}, richiede che
1833 il controllo dei permessi sia fatto usando
1834 l'\ids{UID} effettivo invece di quello
1836 \const{AT\_REMOVEDIR} & usato solo da \func{unlinkat}, richiede che
1837 la funzione si comporti come \func{rmdir}
1838 invece che come \func{unlink}.\\
1841 \caption{Le costanti utilizzate per i bit dell'argomento
1842 aggiuntivo \param{flags} delle \textit{at-functions}.}
1843 \label{tab:at-functions_constant_values}
1847 Un'ultima differenza fra le \textit{at-functions} e le funzioni tradizionali
1848 di cui sono estensione è, come accennato in sez.~\ref{sec:file_temp_file},
1849 quella relativa a \funcm{utimensat} che non è propriamente una corrispondente
1850 esatta di \func{utimes} e \func{lutimes}, dato che questa funzione ha una
1851 maggiore precisione nella indicazione dei tempi dei file, per i quali come per
1852 \func{futimes}, si devono usare strutture \struct{timespec} che consentono una
1853 precisione fino al nanosecondo.
1855 % NOTA: manca prototipo di utimensat, per ora si lascia una menzione
1857 \itindend{at-functions}
1859 % TODO: manca prototipo e motivazione di fexecve, da trattare qui in quanto
1860 % inserita nello stesso standard e da usare con openat, vedi
1861 % http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699939699/toc.pdf
1864 \subsection{Le operazioni di controllo}
1865 \label{sec:file_fcntl_ioctl}
1867 Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}
1868 esistono tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su
1869 un file descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati,
1870 ma la gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
1871 funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.
1873 Per le operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
1874 caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione di sistema
1875 \funcd{fcntl},\footnote{ad esempio si gestiscono con questa funzione varie
1876 modalità di I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e
1877 il \itindex{file~locking} \textit{file locking} (vedi
1878 sez.~\ref{sec:file_locking}).} il cui prototipo è:
1883 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
1884 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
1885 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
1886 \fdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct f\_owner\_ex * owner)}
1887 \fdesc{Esegue una operazione di controllo sul file.}
1890 {La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda dell'operazione richiesta
1891 in caso di successo mentre ritorna sempre $-1$ per un errore, nel qual caso
1892 \var{errno} assumerà valori diversi che dipendono dal tipo di operazione,
1893 l'unico valido in generale è:
1895 \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
1900 Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
1901 \var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
1902 numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
1903 aggiuntivi, sono determinati dal valore dell'argomento \param{cmd} che in
1904 sostanza corrisponde all'esecuzione di un determinato \textsl{comando}. A
1905 seconda del comando specificato il terzo argomento può essere assente (ma se
1906 specificato verrà ignorato), può assumere un valore intero di tipo
1907 \ctyp{long}, o essere un puntatore ad una struttura \struct{flock}.
1909 In sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di
1910 \func{fcntl} per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i
1911 possibili valori per \var{cmd}, e del relativo significato, dei codici di
1912 errore restituiti e del tipo del terzo argomento (cui faremo riferimento con
1913 il nome indicato nel precedente prototipo), è riportata di seguito:
1914 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.8cm}}
1915 \item[\const{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
1916 maggiore o uguale ad \param{arg}, e ne fa un duplicato
1917 di \param{fd}, ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$
1918 in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
1919 \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito
1920 o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
1921 descrittori consentito.
1923 \item[\const{F\_DUPFD\_CLOEXEC}] ha lo stesso effetto di \const{F\_DUPFD}, ma
1924 in più attiva il flag di \itindex{close-on-exec} \textit{close-on-exec} sul
1925 file descriptor duplicato, in modo da evitare una successiva chiamata con
1926 \const{F\_SETFD}. La funzionalità è stata introdotta con il kernel 2.6.24 ed
1927 è prevista nello standard POSIX.1-2008 (si deve perciò definire
1928 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} ad un valore adeguato secondo quanto visto in
1929 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}).
1931 \item[\const{F\_GETFD}] restituisce il valore dei \textit{file descriptor
1932 flags} di \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il
1933 terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da
1934 \errval{EBADF}. Al momento l'unico flag usato è quello di
1935 \itindex{close-on-exec} \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante
1936 \const{FD\_CLOEXEC}, che serve a richiedere che il file venga chiuso nella
1937 esecuzione di una \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Un valore
1938 nullo significa pertanto che il flag non è impostato.
1940 \item[\const{F\_SETFD}] imposta il valore dei \textit{file descriptor flags}
1941 al valore specificato con \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
1942 successo e $-1$ in caso di errore. Non sono previsti errori diversi da
1943 \errval{EBADF}. Dato che l'unico flag attualmente usato è quello di
1944 \itindex{close-on-exec} \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante
1945 \const{FD\_CLOEXEC}, tutti gli altri bit di \param{arg}, anche se impostati,
1946 vengono ignorati.\footnote{questo almeno è quanto avviene fino al kernel
1947 3.2, come si può evincere dal codice della funzione \texttt{do\_fcntl} nel
1948 file \texttt{fs/fcntl.c} dei sorgenti del kernel.}
1950 \item[\const{F\_GETFL}] ritorna il valore dei \textit{file status flags} di
1951 \param{fd} in caso di successo o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento
1952 viene ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Il
1953 comando permette di rileggere il valore di quei bit
1954 dell'argomento \param{flags} di \func{open} che vengono memorizzati nella
1955 relativa voce della \textit{file table} all'apertura del file, vale a dire
1956 quelli riportati in tab.~\ref{tab:open_access_mode_flag} e
1957 tab.~\ref{tab:open_operation_flag}). Si ricordi che quando si usa la
1958 funzione per determinare le modalità di accesso con cui è stato aperto il
1959 file è necessario estrarre i bit corrispondenti nel \textit{file status
1960 flag} con la maschera \const{O\_ACCMODE} come già accennato in
1961 sez.~\ref{sec:file_open_close}.
1963 \item[\const{F\_SETFL}] imposta il valore dei \textit{file status flags} al
1964 valore specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di
1965 successo o $-1$ in caso di errore. In generale possono essere impostati solo
1966 i flag riportati in tab.~\ref{tab:open_operation_flag}, su Linux si possono
1967 modificare soltanto \const{O\_APPEND}, \const{O\_ASYNC}, \const{O\_DIRECT},
1968 \const{O\_NOATIME} e \const{O\_NONBLOCK}. Oltre a \errval{EBADF} si otterrà
1969 \errcode{EPERM} se si cerca di rimuovere \const{O\_APPEND} da un file
1970 marcato come \textit{append-only} o se di cerca di impostare
1971 \const{O\_NOATIME} su un file di cui non si è proprietari (e non si hanno i
1972 permessi di amministatore) ed \errcode{EINVAL} se si cerca di impostare
1973 \const{O\_DIRECT} su un file che non supporta questo tipo di operazioni.
1975 \item[\const{F\_GETLK}] richiede un controllo sul file lock specificato da
1976 \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato,
1977 ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come
1978 per i due successivi comandi oltre a \errval{EBADF} se \param{lock} non è un
1979 puntatore valido restituisce l'errore generico \errcode{EFAULT}. Questa
1980 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
1982 \item[\const{F\_SETLK}] richiede o rilascia un file lock a seconda di quanto
1983 specificato nella struttura puntata da \param{lock}, ritorna un valore nullo
1984 in caso di successo e $-1$ se il file lock è tenuto da qualcun altro, nel
1985 qual caso si ha un errore di \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}. Questa
1986 funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
1988 \item[\const{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
1989 la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato, se
1990 l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
1991 imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}. Questa funzionalità è trattata in
1992 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
1994 \item[\const{F\_GETOWN}] restituisce in caso di successo l'identificatore del
1995 processo o del \itindex{process~group} \textit{process group} (vedi
1996 sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) che è preposto alla ricezione del segnale
1997 \signal{SIGIO} (o l'eventuale segnale alternativo impostato con
1998 \const{F\_SETSIG}) per gli eventi asincroni associati al file
1999 descriptor \param{fd} e del segnale \signal{SIGURG} per la notifica dei dati
2000 urgenti di un socket (vedi sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}). Restituisce $-1$
2001 in caso di errore ed il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti
2002 errori diversi da \errval{EBADF}.
2004 Per distinguerlo dal caso in cui il segnale viene inviato a un singolo
2005 processo, nel caso di un \textit{process group} viene restituito un valore
2006 negativo il cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del
2007 \itindex{process~group} \textit{process group}. Con Linux questo comporta un
2008 problema perché se il valore restitituito dalla \textit{system call} è
2009 compreso nell'intervallo fra $-1$ e $-4095$ in alcune architetture questo
2010 viene trattato dalla \acr{glibc} come un errore,\footnote{il problema deriva
2011 dalle limitazioni presenti in architetture come quella dei normali PC
2012 (i386) per via delle modalità in cui viene effettuata l'invocazione delle
2013 \textit{system call} che non consentono di restituire un adeguato codice
2014 di ritorno.} per cui in tal caso \func{fcntl} ritornerà comunque $-1$
2015 mentre il valore restituito dalla \textit{system call} verrà assegnato ad
2016 \var{errno}, cambiato di segno.
2018 Per questo motivo con il kernel 2.6.32 è stato introdotto il comando
2019 alternativo \const{F\_GETOWN\_EX}, che vedremo a breve, che consente di
2020 evitare il problema. A partire dalla versione 2.11 la \acr{glibc}, se
2021 disponibile, usa questa versione alternativa per mascherare il problema
2022 precedente e restituire un valore corretto in tutti i casi.\footnote{in cui
2023 cioè viene restituito un valore negativo corretto qualunque sia
2024 l'identificatore del \itindex{process~group} \textit{process group}, che
2025 non potendo avere valore unitario (non esiste infatti un
2026 \itindex{process~group} \textit{process group} per \cmd{init}) non può
2027 generare ambiguità con il codice di errore.} Questo però comporta che il
2028 comportamento del comando può risultare diverso a seconda delle versioni
2029 della \acr{glibc} e del kernel.
2031 \item[\const{F\_SETOWN}] imposta, con il valore dell'argomento \param{arg},
2032 l'identificatore del processo o del \itindex{process~group} \textit{process
2033 group} che riceverà i segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli
2034 eventi associati al file descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in
2035 caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori
2036 possibili sono \errcode{ESRCH} se \param{arg} indica un processo o un
2037 \itindex{process~group} \textit{process group} inesistente.
2039 L'impostazione è soggetta alle stesse restrizioni presenti sulla funzione
2040 \func{kill} (vedi sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}), per cui un utente non
2041 privilegiato può inviare i segnali solo ad un processo che gli appartiene,
2042 in genere comunque si usa il processo corrente. Come per \const{F\_GETOWN},
2043 per indicare un \itindex{process~group} \textit{process group} si deve usare
2044 per \param{arg} un valore negativo, il cui valore assoluto corrisponda
2045 all'identificatore del \itindex{process~group} \textit{process group}.
2047 A partire dal kernel 2.6.12 se si sta operando con i \textit{thread} della
2048 implementazione nativa di Linux (quella della NTPL, vedi
2049 sez.~\ref{sec:linux_ntpl}) e se si è impostato un segnale specifico con
2050 \const{F\_SETSIG}, un valore positivo di \param{arg} viene interpretato come
2051 indicante un \textit{Thread ID} e non un \textit{Process ID}. Questo
2052 consente di inviare il segnale impostato con \const{F\_SETSIG} ad uno
2053 specifico \textit{thread}. In genere questo non comporta differenze
2054 significative per il processi ordinari, in cui non esistono altri
2055 \textit{thread}, dato che su Linux il \textit{thread} principale, che in tal
2056 caso è anche l'unico, mantiene un valore del \textit{Thread ID} uguale al
2057 \ids{PID} del processo. Il problema è però che questo comportamento non si
2058 applica a \signal{SIGURG}, per il quale \param{arg} viene sempre
2059 interpretato come l'identificatore di un processo o di un
2060 \itindex{process~group} \textit{process group}.
2062 \item[\const{F\_GETOWN\_EX}] legge nella struttura puntata
2063 dal'argomento \param{owner} l'identificatore del processo, \textit{thread} o
2064 \itindex{process~group} \textit{process group} (vedi
2065 sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) che è preposto alla ricezione dei segnali
2066 \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2067 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$
2068 in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF} e da
2069 \errval{EFAULT} se \param{owner} non è un puntatore valido.
2071 Il comando, che è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.32, effettua lo
2072 stesso compito di \const{F\_GETOWN} di cui costituisce una evoluzione che
2073 consente di superare i limiti e le ambiguità relative ai valori restituiti
2074 come identificativo. A partire dalla versione 2.11 della \acr{glibc} esso
2075 viene usato dalla libreria per realizzare una versione di \func{fcntl} che
2076 non presenti i problemi illustrati in precedenza per la versione precedente
2077 di \const{F\_GETOWN}. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo
2078 se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2080 \item[\const{F\_SETOWN\_EX}] imposta con il valore della struttura
2081 \struct{f\_owner\_ex} puntata \param{owner}, l'identificatore del processo o
2082 del \itindex{process~group} \textit{process group} che riceverà i segnali
2083 \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli eventi associati al file
2084 descriptor \param{fd}. Ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2085 caso di errore, con gli stessi errori di \const{F\_SETOWN} più
2086 \errcode{EINVAL} se il campo \var{type} di \struct{f\_owner\_ex} non indica
2087 un tipo di identificatore valido.
2089 \begin{figure}[!htb]
2090 \footnotesize \centering
2091 \begin{varwidth}[c]{0.5\textwidth}
2092 \includestruct{listati/f_owner_ex.h}
2095 \caption{La struttura \structd{f\_owner\_ex}.}
2096 \label{fig:f_owner_ex}
2099 Come \const{F\_GETOWN\_EX} il comando richiede come terzo argomento il
2100 puntatore ad una struttura \struct{f\_owner\_ex} la cui definizione è
2101 riportata in fig.~\ref{fig:f_owner_ex}, in cui il primo campo indica il tipo
2102 di indentificatore il cui valore è specificato nel secondo campo, che assume
2103 lo stesso significato di \param{arg} per \const{F\_SETOWN}. Per il campo
2104 \var{type} i soli valori validi sono \const{F\_OWNER\_TID},
2105 \const{F\_OWNER\_PID} e \const{F\_OWNER\_PGRP}, che indicano rispettivamente
2106 che si intedende specificare con \var{pid} un \textit{Tread ID}, un
2107 \textit{Process ID} o un \textit{Process Group ID}. A differenza di
2108 \const{F\_SETOWN} se si specifica un \textit{Tread ID} questo riceverà sia
2109 \signal{SIGIO} (o il segnale impostato con \const{F\_SETSIG}) che
2110 \signal{SIGURG}. Il comando è specifico di Linux, è disponibile solo a
2111 partire dal kernel 2.6.32, ed è utilizzabile solo se si è definita la macro
2112 \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2114 \item[\const{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale inviato dai vari
2115 meccanismi di I/O asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli
2116 trattati in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) in caso di successo o
2117 $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene ignorato. Non sono previsti
2118 errori diversi da \errval{EBADF}. Un valore nullo indica che si sta usando
2119 il segnale predefinito, che è \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero
2120 indica il segnale che è stato impostato con \const{F\_SETSIG}, che può
2121 essere anche lo stesso \signal{SIGIO}. Il comando è specifico di Linux ed
2122 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2124 \item[\const{F\_SETSIG}] imposta il segnale inviato dai vari meccanismi di I/O
2125 asincrono associati al file descriptor \param{fd} (quelli trattati in
2126 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) al valore indicato
2127 da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
2128 di errore. Oltre a \errval{EBADF} gli errori possibili sono
2129 \errcode{EINVAL} se \param{arg} indica un numero di segnale non valido. Un
2130 valore nullo di \param{arg} indica di usare il segnale predefinito, cioè
2131 \signal{SIGIO}. Un valore diverso da zero, compreso lo stesso
2132 \signal{SIGIO}, specifica il segnale voluto. Il comando è specifico di
2133 Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2135 L'impostazione di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
2136 installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
2137 \const{SA\_SIGINFO}, (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
2138 disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
2139 generato il segnale attraverso i valori restituiti in
2140 \struct{siginfo\_t}. Se inoltre si imposta un segnale \textit{real-time} si
2141 potranno sfruttare le caratteristiche di avanzate di questi ultimi (vedi
2142 sez.~\ref{sec:sig_real_time}), ed in particolare la capacità di essere
2143 accumulati in una coda prima della notifica.
2145 \item[\const{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \itindex{file~lease}
2146 \textit{file lease} che il processo detiene nei confronti del file
2147 descriptor \var{fd} o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
2148 ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}. Il comando è
2149 specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è definita la macro
2150 \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
2151 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2153 \item[\const{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove a seconda del valore
2154 di \param{arg} un \itindex{file~lease} \textit{file lease} sul file
2155 descriptor \var{fd} a seconda del valore indicato da \param{arg}. Ritorna un
2156 valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a
2157 \errval{EBADF} si otterrà \errcode{EINVAL} se si è specificato un valore non
2158 valido per \param{arg} (deve essere usato uno dei valori di
2159 tab.~\ref{tab:file_lease_fctnl}), \errcode{ENOMEM} se non c'è memoria
2160 sufficiente per creare il \textit{file lease}, \errcode{EACCESS} se non si è
2161 il proprietario del file e non si hanno i privilegi di
2162 amministratore.\footnote{per la precisione occorre la capacità
2163 \itindex{capabilities} \const{CAP\_LEASE}.}
2165 Il supporto il supporto per i \textit{file lease}, che consente ad un
2166 processo che detiene un \textit{lease} su un file di riceve una notifica
2167 qualora un altro processo cerchi di eseguire una \func{open} o una
2168 \func{truncate} su di esso è stato introdotto a partire dai kernel della
2169 serie 2.4 Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2170 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità è trattata in
2171 dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2173 \item[\const{F\_NOTIFY}] attiva il meccanismo di notifica asincrona per cui
2174 viene riportato al processo chiamante, tramite il segnale \signal{SIGIO} (o
2175 altro segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
2176 direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
2177 in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in
2178 caso di errore. Il comando è specifico di Linux ed utilizzabile solo se si è
2179 definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. Questa funzionalità, disponibile
2180 dai kernel della serie 2.4.x, è trattata in dettaglio in
2181 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
2183 \item[\const{F\_GETPIPE\_SZ}] restituisce in caso di successo la dimensione
2184 del buffer associato alla \textit{pipe} \param{fd} (vedi
2185 sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) o $-1$ in caso di errore, il terzo argomento viene
2186 ignorato. Non sono previsti errori diversi da \errval{EBADF}, che viene
2187 restituito anche se il file descriptor non è una pipe. Il comando è
2188 specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è
2189 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2191 \item[\const{F\_SETPIPE\_SZ}] imposta la dimensione del buffer associato alla
2192 \textit{pipe} \param{fd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_unix}) ad un valore uguale
2193 o superiore a quello indicato dall'argomento \param{arg}. Ritorna un valore
2194 nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Oltre a \errval{EBADF}
2195 gli errori possibili sono \errcode{EBUSY} se si cerca di ridurre la
2196 dimensione del buffer al di sotto della quantità di dati effettivamente
2197 presenti su di esso ed \errcode{EPERM} se un processo non priviligiato cerca
2198 di impostare un valore troppo alto. La dimensione minima del buffer è pari
2199 ad una pagina di memoria, a cui verrà comunque arrotondata ogni dimensione
2200 inferiore, il valore specificato viene in genere arrotondato per eccesso al
2201 valore ritenuto più opportuno dal sistema, pertanto una volta eseguita la
2202 modifica è opportuno rileggere la nuova dimensione con
2203 \const{F\_GETPIPE\_SZ}. I processi non privilegiati\footnote{{per la
2204 precisione occorre la capacità \itindex{capabilities}
2205 \const{CAP\_SYS\_RESOURCE}.}} non possono impostare un valore valore
2206 superiore a quello indicato da \sysctlfile{fs/pipe-size-max}. Il comando è
2207 specifico di Linux, è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.35, ed è
2208 utilizzabile solo se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.
2212 La maggior parte delle funzionalità controllate dai comandi di \func{fcntl}
2213 sono avanzate e richiedono degli approfondimenti ulteriori, saranno pertanto
2214 riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative. In
2215 particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari meccanismi di
2216 notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
2217 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation} mentre quelle relative al
2218 \itindex{file~locking} \textit{file locking} saranno esaminate in
2219 sez.~\ref{sec:file_locking}). L'uso di questa funzione con i socket verrà
2220 trattato in sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2222 La gran parte dei comandi di \func{fcntl} (\const{F\_DUPFD}, \const{F\_GETFD},
2223 \const{F\_SETFD}, \const{F\_GETFL}, \const{F\_SETFL}, \const{F\_GETLK},
2224 \const{F\_SETLK} e \const{F\_SETLKW}) sono previsti da SVr4 e 4.3BSD e
2225 standardizzati in POSIX.1-2001 che inoltre prevede gli ulteriori
2226 \const{F\_GETOWN} e \const{F\_SETOWN}. Pertanto nell'elenco si sono indicate
2227 esplicitamente soltanto le ulteriori richieste in termini delle macro di
2228 funzionalità di sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std} soltanto per le
2229 funzionalità inserite in standard successivi o specifiche di Linux.
2232 % \subsection{La funzione \func{ioctl}}
2233 % \label{sec:file_ioctl}
2235 Benché l'interfaccia di gestione dell'I/O sui file di cui abbiamo parlato
2236 finora si sia dimostrata valida anche per l'interazione diretta con le
2237 periferiche attraverso i loro file di dispositivo, consentendo di usare le
2238 stesse funzioni utilizzate per i normali file di dati, esistono però
2239 caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e delle funzionalità che
2240 ciascun dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
2241 interfaccia astratta come ad esempio l'impostazione della velocità di una
2242 porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer.
2244 Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
2245 di una apposita funzione di sistema, \funcd{ioctl}, come meccanismo generico
2246 per compiere operazioni specializzate; il suo prototipo è:
2250 \fdecl{int ioctl(int fd, int request, ...)}
2251 \fdesc{Esegue una operazione speciale.}
2254 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo nella maggior parte dei casi, ma
2255 alcune operazioni possono restituire un valore positivo, mentre ritorna
2256 sempre $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
2259 \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
2260 dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
2261 riferimento \param{fd}.
2262 \item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
2265 ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT} nel loro significato generico.}
2269 La funzione richiede che si passi come primo argomento un file
2270 descriptor \param{fd} regolarmente aperto, mentre l'operazione da compiere
2271 deve essere incata dal valore dell'argomento \param{request}. Il terzo
2272 argomento dipende dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato
2273 come \code{char * argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
2274 generica (all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora non era
2275 stato introdotto il tipo \ctyp{void}) ma per certe operazioni può essere
2276 omesso, e per altre è un semplice intero.
2278 Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
2279 errore, ma per alcune operazioni il valore di ritorno, che nel caso viene
2280 impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come indicazione del
2281 risultato della stessa. È più comune comunque restituire i risultati
2282 all'indirizzo puntato dal terzo argomento.
2284 Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
2285 sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
2286 elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
2288 \item il cambiamento dei font di un terminale.
2289 \item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
2290 \item i comandi di avanti veloce e di riavvolgimento di un nastro.
2291 \item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
2292 \item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
2293 \item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
2295 \item l'impostazione degli attributi dei file su un filesystem
2296 ext2.\footnote{i comandi \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con
2297 delle \func{ioctl} dedicate, usabili solo su questo filesystem e derivati
2298 successivi (come ext3).}
2301 In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
2302 effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
2303 file \headfile{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui
2304 fanno riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
2305 opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
2306 un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
2307 definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
2308 sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
2309 causi al più un errore. Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
2310 una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
2311 operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
2312 funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
2313 assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
2314 potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
2315 imprevedibili o indesiderati.
2317 Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
2318 dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
2319 sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in seguito quelle
2320 relative ad alcuni casi specifici, ad esempio la gestione dei terminali è
2321 effettuata attraverso \func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix,
2322 mentre per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
2323 sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
2325 Riportiamo qui solo l'elenco delle operazioni che sono predefinite per
2326 qualunque file, caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}. Queste operazioni
2327 sono definite nel kernel a livello generale, e vengono sempre interpretate per
2328 prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri}, eventuali operazioni
2329 specifiche che usino lo stesso valore verrebbero ignorate:
2330 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
2331 \item[\const{FIOCLEX}] imposta il flag di \itindex{close-on-exec}
2332 \textit{close-on-exec} sul file, in questo caso, essendo usata come
2333 operazione logica, \func{ioctl} non richiede un terzo argomento, il cui
2334 eventuale valore viene ignorato.
2335 \item[\const{FIONCLEX}] cancella il flag di \itindex{close-on-exec}
2336 \textit{close-on-exec} sul file, in questo caso, essendo usata come
2337 operazione logica, \func{ioctl} non richiede un terzo argomento, il cui
2338 eventuale valore viene ignorato.
2339 \item[\const{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
2340 file (vedi sez.~\ref{sec:signal_driven_io}); il terzo argomento
2341 deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
2342 che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
2344 \item[\const{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
2345 bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
2346 tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
2347 disabilita, un valore non nullo abilita).
2348 \item[\const{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
2349 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2350 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
2351 valore specifica il PID del processo.
2352 \item[\const{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
2353 \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
2354 essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
2355 scritto il PID del processo.
2356 \item[\const{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
2357 file descriptor;\footnote{questa operazione è disponibile solo su alcuni
2358 file descriptor, in particolare sui socket (vedi
2359 sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o sui file descriptor di \textit{epoll}
2360 (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}).} il terzo argomento deve essere un
2361 puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito
2363 \item[\const{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
2364 directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
2365 \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
2366 (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
2369 % TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260795/,
2370 % http://lwn.net/Articles/429345/
2372 Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
2373 essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
2374 generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
2375 molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
2376 al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
2377 necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
2378 modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
2379 \func{ioctl} per i secondi, all'epoca tra l'altro i dispositivi che usavano
2380 \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega l'uso
2381 comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore. Oggi non è più così ma le
2382 due funzioni sono rimaste.
2384 % TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
2385 % (bassa/bassissima priorità)
2386 % EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
2391 \section{L'interfaccia standard ANSI C}
2392 \label{sec:files_std_interface}
2395 Come visto in sez.~\ref{sec:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
2396 sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
2397 direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
2399 Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
2400 ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria,
2401 queste, insieme alle altre funzioni definite dallo standard, vengono a
2402 costituire il nucleo\footnote{queste funzioni sono state implementate la prima
2403 volta da Ritchie nel 1976 e da allora sono rimaste sostanzialmente
2404 immutate.} delle \acr{glibc}.
2407 Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli
2408 \textit{stream}, analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_unix_interface} per i
2409 file descriptor. In particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e
2410 cambiare la posizione corrente in uno \textit{stream}.
2413 \subsection{I \textit{file stream}}
2414 \label{sec:file_stream}
2416 \itindbeg{file~stream}
2418 Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
2419 basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
2420 nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
2422 In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
2423 dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
2424 \func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
2425 evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
2426 del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
2427 dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
2428 dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
2430 Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
2431 dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori. La caratteristica
2432 principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
2433 alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
2434 operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
2435 all'ottenimento della massima efficienza.
2437 Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
2438 \textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare
2439 dei dettagli della comunicazione con il tipo di hardware sottostante
2440 (come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file
2441 può essere sempre considerato come composto da un flusso continuo (da
2442 cui il nome \textit{stream}) di dati.
2444 A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
2445 scrittura (sia per quel che riguarda la bufferizzazione, che le
2446 formattazioni), i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai file
2447 descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere quanto
2448 visto in sez.~\ref{sec:file_shared_access} a proposito dell'accesso
2449 concorrente ed in sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di
2452 \itindend{file~stream}
2455 Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
2456 è stata chiamata \type{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
2457 libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
2458 sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
2459 indicatori di stato e di fine del file.
2461 Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
2462 queste strutture (che sono dei \index{tipo!opaco} \textsl{tipi opachi}) ma
2463 usare sempre puntatori del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa
2464 (tanto che in certi casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo
2465 di \textit{stream}). Tutte le funzioni della libreria che operano sui file
2466 accettano come argomenti solo variabili di questo tipo, che diventa
2467 accessibile includendo l'header file \headfile{stdio.h}.
2469 Ai tre file descriptor standard (vedi tab.~\ref{tab:file_std_files}) aperti
2470 per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
2471 rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
2472 \textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
2473 nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
2475 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
2476 \item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè il \textit{file
2477 stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati in
2478 ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
2479 prende i caratteri dalla tastiera.
2480 \item[\var{FILE *stdout}] Lo \textit{standard output} cioè il \textit{file
2481 stream} su cui il processo invia ordinariamente i dati in
2482 uscita. Normalmente è associato dalla shell all'output del terminale e
2483 scrive sullo schermo.
2484 \item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} cioè il \textit{file
2485 stream} su cui il processo è supposto inviare i messaggi di
2486 errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output del
2487 terminale e scrive sullo schermo.
2490 Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
2491 tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
2492 tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
2493 programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
2494 in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
2495 hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
2496 usare la funzione \func{freopen}.
2499 \subsection{Le modalità di bufferizzazione}
2500 \label{sec:file_buffering}
2502 La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
2503 degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
2504 \textit{system call} (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
2505 input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
2506 ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
2507 particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
2510 I caratteri che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
2511 accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco\footnote{questa operazione
2512 viene usualmente chiamata \textsl{scaricamento} dei dati, dal termine
2513 inglese \textit{flush}.} tutte le volte che il buffer viene riempito, in
2514 maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento analogo avviene
2515 anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati, anche se ne
2516 sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha rilevanza
2517 inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di scrittura
2518 invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad esempio da
2519 parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti effettivamente
2520 scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
2522 Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
2523 dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
2524 delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
2525 scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
2526 dispositivo (la cosa è particolarmente evidente quando con le operazioni di
2527 input/output su terminale).
2529 Per rispondere ad esigenze diverse, lo standard definisce tre distinte
2530 modalità in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali
2531 occorre essere ben consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da
2532 dispositivi interattivi:
2534 \item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
2535 caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
2536 (effettuando immediatamente una \func{write}).
2537 \item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono
2538 normalmente trasmessi al file in blocco ogni volta che viene
2539 incontrato un carattere di \textit{newline} (il carattere ASCII
2541 \item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
2542 trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
2545 Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo standard output e lo
2546 standard input siano aperti in modalità \textit{fully buffered} quando
2547 non fanno riferimento ad un dispositivo interattivo, e che lo standard
2548 error non sia mai aperto in modalità \textit{fully buffered}.
2550 Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
2551 ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
2552 \textit{unbuffered} (in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
2553 rapidamente possibile) e che standard input e standard output siano aperti in
2554 modalità \textit{line buffered} quando sono associati ad un terminale (od
2555 altro dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully buffered}
2558 Il comportamento specificato per standard input e standard output vale anche
2559 per tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo; la selezione comunque
2560 avviene automaticamente, e la libreria apre lo \textit{stream} nella modalità
2561 più opportuna a seconda del file o del dispositivo scelto.
2563 La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
2564 chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
2565 accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
2566 alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (\textit{newline}); questo
2567 non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer usato
2568 dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico dei dati
2569 anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
2571 Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
2572 con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
2573 \textit{stream} che comporta l'accesso al kernel\footnote{questo vuol dire che
2574 lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità \textit{unbuffered}.} viene
2575 anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli \textit{stream} in
2578 In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo come la libreria definisca delle
2579 opportune funzioni per controllare le modalità di bufferizzazione e lo scarico
2585 \subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
2586 \label{sec:file_fopen}
2588 Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
2589 \funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
2590 \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
2591 dello standard POSIX.1.} i loro prototipi sono:
2595 \fdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
2596 \fdesc{Apre uno \textit{stream} da un \texttt{pathname}.}
2597 \fdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
2598 \fdesc{Associa uno \textit{stream} a un file descriptor.}
2599 \fdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
2600 \fdesc{Chiude uno \textit{stream} e lo riapre su un file diverso.}
2603 {Le funzioni ritornano un puntatore ad un oggetto \type{FILE} in caso di
2604 successo e \val{NULL} per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il
2605 valore ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione,
2606 gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte e tre
2607 le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di \func{fcntl} per
2608 \func{fdopen} e quelli di \func{fopen}, \func{fclose} e \func{fflush} per
2613 Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
2614 \func{fopen}, essa apre il file specificato dal \textit{pathname} \param{path}
2615 nella modalità specificata da \param{mode}, che è una stringa che deve
2616 iniziare con almeno uno dei valori indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}
2617 (sono possibili varie estensioni che vedremo in seguito).
2619 L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file standard
2620 (vedi sez.~\ref{sec:file_stream}): il file \param{path} viene aperto nella
2621 modalità indicata da \param{mode} ed associato allo \textit{stream}
2622 a \param{stream}, e se questo era uno \textit{stream} già aperto viene
2623 preventivamente chiuso.
2625 Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
2626 descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
2627 \func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
2628 usare gli \textit{stream} con file come le fifo o i socket, che non possono
2629 essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
2634 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2636 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
2639 \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
2640 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2642 \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
2643 scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2646 \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2647 creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
2648 scrittura, lo stream\textit{} è posizionato all'inizio del
2650 \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
2651 creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
2652 lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
2655 \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2656 \itindex{append~mode} \textit{append mode}, l'accesso viene
2657 posto in sola scrittura.\\
2658 \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
2659 \itindex{append~mode} \textit{append mode}, l'accesso viene
2660 posto in lettura e scrittura.\\
2662 \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
2663 \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già. \\
2666 \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
2667 che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
2668 \label{tab:file_fopen_mode}
2671 In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
2672 diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
2673 riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
2674 il carattere \texttt{b} (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
2675 le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
2676 distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
2677 distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
2678 compatibilità, ma non ha alcun effetto.
2680 Le \acr{glibc} supportano alcune estensioni, queste devono essere sempre
2681 indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di
2682 tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per
2683 evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso
2684 dell'opzione \const{O\_EXCL} in \func{open}), se il file specificato già
2685 esiste e si aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen}
2688 Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si
2689 aggiunge a \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| il
2690 valore \verb|STRING| è considerato il nome di una codifica dei caratteri
2691 e \func{fopen} marca il file per l'uso dei caratteri estesi e abilita le
2692 opportune funzioni di conversione in lettura e scrittura.
2694 Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
2695 essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
2696 Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
2697 \textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
2698 variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
2699 cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso alla chiusura dello
2702 I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
2703 sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
2705 \code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
2706 \val{0666}) modificato secondo il valore di \itindex{umask} \textit{umask} per
2707 il processo (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}).
2709 In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
2710 di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
2711 richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
2712 di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
2713 incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
2714 il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata.
2716 Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
2717 una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
2718 \func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
2719 voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
2720 usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
2721 un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
2722 sufficiente a garantire la sincronizzazione.
2724 Una volta aperto lo \textit{stream}, si può cambiare la modalità di
2725 bufferizzazione (si veda sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non
2726 si è effettuato alcuna operazione di I/O sul file.
2728 Uno \textit{stream} viene chiuso con la funzione \funcd{fclose} il cui
2733 \fdecl{int fclose(FILE *stream)}
2734 \fdesc{Chiude uno \textit{stream}.}
2737 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
2738 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se il file
2739 descriptor indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori
2740 specificati dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close},
2741 \func{write} o \func{fflush}).
2745 La funzione chiude lo \textit{stream} \param{stream} ed effettua lo scarico di
2746 tutti i dati presenti nei buffer di uscita e scarta tutti i dati in ingresso;
2747 se era stato allocato un buffer per lo \textit{stream} questo verrà
2748 rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo per i dati presenti nei
2749 buffer in \textit{user space} usati dalle \acr{glibc}; se si vuole essere
2750 sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare una
2751 \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
2753 Linux supporta anche una altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
2754 GNU implementata dalle \acr{glibc}, accessibile avendo definito
2755 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
2759 \fdecl{int fcloseall(void)}
2760 \fdesc{Chiude tutti gli \textit{stream}.}
2763 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
2764 qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{fclose}.}
2767 La funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita
2768 e scarta quelli in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è
2769 provvista solo per i casi di emergenza, quando si è verificato un errore
2770 ed il programma deve essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra
2771 operazione dopo aver chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto
2772 visto in sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
2775 \subsection{Lettura e scrittura su uno \textit{stream}}
2778 Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
2779 la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
2780 scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità modalità di
2781 input/output non formattato:
2783 \item\textsl{binario} in cui legge/scrive un blocco di dati alla
2784 volta, vedi sez.~\ref{sec:file_binary_io}.
2785 \item\textsl{a caratteri} in cui si legge/scrive un carattere alla
2786 volta (con la bufferizzazione gestita automaticamente dalla libreria),
2787 vedi sez.~\ref{sec:file_char_io}.
2788 \item\textsl{di linea} in cui si legge/scrive una linea alla volta (terminata
2789 dal carattere di newline \verb|'\n'|), vedi sez.~\ref{sec:file_line_io}.
2791 ed inoltre la modalità di input/output formattato.
2793 A differenza dell'interfaccia dei file descriptor, con gli \textit{stream} il
2794 raggiungimento della fine del file è considerato un errore, e viene
2795 notificato come tale dai valori di uscita delle varie funzioni. Nella
2796 maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del valore
2797 intero (di tipo \ctyp{int}) \val{EOF}\footnote{la costante deve essere
2798 negativa, le \acr{glibc} usano -1, altre implementazioni possono avere
2799 valori diversi.} definito anch'esso nell'header \headfile{stdlib.h}.
2801 Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
2802 libreria che si appoggiano a delle \textit{system call}, esse non impostano
2803 direttamente la variabile \var{errno}, che mantiene il valore impostato dalla
2804 \textit{system call} che ha riportato l'errore.
2806 Siccome la condizione di end-of-file è anch'essa segnalata come errore, nasce
2807 il problema di come distinguerla da un errore effettivo; basarsi solo sul
2808 valore di ritorno della funzione e controllare il valore di \var{errno}
2809 infatti non basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato impostato in
2810 una altra occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i dettagli del
2811 funzionamento di \var{errno}).
2813 Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
2814 per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
2815 il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
2816 file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
2817 errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
2818 riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
2822 \fdecl{int feof(FILE *stream)}
2823 \fdesc{Controlla il flag di \textit{end-of-file} di uno \textit{stream}.}
2824 \fdecl{int ferror(FILE *stream)}
2825 \fdesc{Controlla il flag di errore di uno \textit{stream}.}
2828 {Le funzioni ritornano un valore diverso da zero se i relativi flag sono
2829 impostati, e non prevedono condizioni di errore.}
2832 \noindent si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala
2833 soltanto che c'è stato un errore, o che si è raggiunta la fine del file in una
2834 qualunque operazione sullo \textit{stream}, il controllo quindi deve essere
2835 effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
2837 Entrambi i flag (di errore e di \textit{end-of-file}) possono essere
2838 cancellati usando la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
2842 \fdecl{void clearerr(FILE *stream)}
2843 \fdesc{Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di uno
2847 {La funzione non ritorna nulla e prevede condizioni di errore.}
2850 \noindent in genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e
2851 corretta la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da
2852 poter rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa
2853 funzione esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} che non esegue il
2854 blocco dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
2857 \subsection{Input/output binario}
2858 \label{sec:file_binary_io}
2860 La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
2861 interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
2862 lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
2863 la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
2864 funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
2865 i loro prototipi sono:
2869 \fdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE *stream)}
2870 \fdesc{Legge i dati da uno \textit{stream}.}
2871 \fdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb,
2873 \fdesc{Scrive i dati su uno \textit{stream}.}
2876 {Le funzioni ritornano il numero di elementi letti o scritti, in caso di
2877 errore o fine del file viene restituito un numero di elementi inferiore al
2881 Le funzioni rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di
2882 dimensione \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}. In
2883 genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file blocchi di
2884 dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso tipico è quello
2885 in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi elementi) con una
2887 \includecodesnip{listati/WriteVect.c}
2888 in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
2889 elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
2890 caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
2891 si avrà allora una chiamata tipo:
2892 \includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
2893 in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
2896 In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
2897 totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}; la sola
2898 differenza è che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti,
2899 ma il numero di elementi.
2901 La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
2902 incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
2903 stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
2904 \textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
2905 corrispondente alla quantità di dati letti).
2907 In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
2908 funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
2909 scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
2910 avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
2911 occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
2914 Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
2915 salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
2916 lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
2917 usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
2918 stesso programma che li ha prodotti.
2920 Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
2921 strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
2922 scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
2923 strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
2924 l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
2925 altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
2926 di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
2927 ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
2929 Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
2930 le opportune precauzioni (in genere usare un formato di più alto livello che
2931 permetta di recuperare l'informazione completa), per assicurarsi che versioni
2932 diverse del programma siano in grado di rileggere i dati tenendo conto delle
2933 eventuali differenze.
2935 Le \acr{glibc} definiscono altre due funzioni per l'I/O binario,
2936 \funcd{fread\_unlocked} e \funcd{fwrite\_unlocked} che evitano il lock
2937 implicito dello \textit{stream}, usato per dalla librerie per la gestione delle
2938 applicazioni \itindex{thread} \textit{multi-thread} (si veda
2939 sez.~\ref{sec:file_stream_thread} per i dettagli), i loro prototipi sono:
2943 \fdecl{size\_t fread\_unlocked(void *ptr, size\_t size, size\_t
2944 nmemb, FILE *stream)}
2945 \fdecl{size\_t fwrite\_unlocked(const void *ptr, size\_t size,
2946 size\_t nmemb, FILE *stream)}
2947 \fdesc{Leggono o scrivono dati su uno \textit{stream} senza acquisire il lock
2948 implicito sullo stesso.}
2951 {Le funzioni ritornano gli stessi valori delle precedenti \func{fread} e
2955 % TODO: trattare in generale le varie *_unlocked
2958 \subsection{Input/output a caratteri}
2959 \label{sec:file_char_io}
2961 La seconda modalità di input/output è quella a caratteri, in cui si
2962 trasferisce un carattere alla volta. Le funzioni per la lettura a
2963 caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, i
2964 rispettivi prototipi sono:
2968 \fdecl{int getc(FILE *stream)}
2969 \fdecl{int fgetc(FILE *stream)}
2970 \fdesc{Leggono un singolo byte da uno \textit{stream}.}
2971 \fdecl{int getchar(void)}
2972 \fdesc{Legge un byte dallo \textit{standard input}.}
2975 {Le funzioni ritornano il byte letto in caso di successo e \val{EOF} per un
2976 errore o se si arriva alla fine del file.}
2979 La funzione \func{getc} legge un byte da \param{stream} e lo restituisce come
2980 intero, ed in genere è implementata come una macro per cui può avere
2981 \itindex{side~effects} \textit{side effects}, mentre \func{fgetc} è assicurato
2982 essere sempre una funzione. Infine \func{getchar} è equivalente a
2985 A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
2986 tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
2987 differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
2988 viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
2989 le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
2990 più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
2991 meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
2992 si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
2994 Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
2995 la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
2996 chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
2997 come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
2998 precedenza nel tipo di argomento).
3000 Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
3001 ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
3002 l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
3003 positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
3005 Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
3006 funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
3007 \funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
3008 carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
3014 \fdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)}
3015 \fdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)}
3016 \fdesc{Leggono un carattere da uno \textit{stream}.}
3017 \fdecl{wint\_t getwchar(void)}
3018 \fdesc{Legge un carattere dallo \textit{standard input}.}
3021 {Le funzioni ritornano il carattere letto in caso di successo e \val{WEOF} per
3022 un errore o se si arriva alla fine del file.}
3025 La funzione \func{getwc} legge un carattere esteso da \param{stream} e lo
3026 restituisce come intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre
3027 \func{fgetwc} è assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{getwchar}
3028 è equivalente a \code{getwc(stdin)}.
3031 Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
3032 precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
3033 loro prototipi sono:
3037 \fdecl{int putc(int c, FILE *stream)}
3038 \fdecl{int fputc(int c, FILE *stream)}
3039 \fdesc{Scrive un byte su uno \textit{stream}.}
3040 \fdecl{int putchar(int c)}
3041 \fdesc{Scrive un byte sullo \textit{standard output}.}
3044 {Le funzioni ritornano il valore del byte scritto in caso di successo e
3045 \val{EOF} per un errore.}
3048 La funzione \func{putc} scrive un byte su \param{stream} e lo restituisce come
3049 intero, ed in genere è implementata come una macro, mentre \func{fputc} è
3050 assicurata essere sempre una funzione. Infine \func{putchar} è equivalente a
3051 \code{putc(stdout)}. Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla
3052 volta, anche se prendono come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve
3053 essere ottenuto con un cast da un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di
3054 ritorno è sempre un intero; in caso di errore o fine del file il valore di
3055 ritorno è \val{EOF}.
3057 Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} le \acr{glibc}
3058 provvedono come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
3059 un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
3060 \code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
3061 il lock implicito dello \textit{stream}.
3063 Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
3064 \funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
3065 (cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
3069 \fdecl{getw(FILE *stream)}
3070 \fdesc{Legge una parola da uno \textit{stream}.}
3071 \fdecl{int putw(int w, FILE *stream)}
3072 \fdesc{Scrive una parola su uno \textit{stream}.}
3075 {Le funzioni ritornano la parola letta o scritta in caso di successo e
3076 \val{EOF} per un errore.}
3079 Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
3080 una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
3081 di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
3082 valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
3084 Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
3085 \textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
3086 poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
3087 effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
3088 programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
3091 Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
3092 leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
3093 disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
3094 lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
3098 \fdecl{int ungetc(int c, FILE *stream)}
3099 \fdesc{Manda indietro un byte su uno \textit{stream}.}
3102 {La funzione ritorna il byte inviato in caso di successo e \val{EOF} per un
3106 La funzione rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a
3107 \ctyp{unsigned char}, sullo \textit{stream} \param{stream}. Benché lo standard
3108 ANSI C preveda che l'operazione possa essere ripetuta per un numero arbitrario
3109 di caratteri, alle implementazioni è richiesto di garantire solo un livello;
3110 questo è quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
3111 operazione fra due \func{ungetc} successive.
3113 Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che
3114 si è letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere
3115 prima di usare \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per
3116 essere usata per rimandare indietro l'ultimo carattere letto.
3118 Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la funzione non fa nulla, e
3119 restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare \func{ungetc} anche
3120 con il risultato di una lettura alla fine del file.
3122 Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un
3123 carattere, il flag di end-of-file verrà automaticamente cancellato
3124 perché c'è un nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto
3127 Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del
3128 file, ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una
3129 qualunque delle operazioni di riposizionamento (vedi
3130 sez.~\ref{sec:file_fseek}) i caratteri rimandati indietro vengono
3134 \subsection{Input/output di linea}
3135 \label{sec:file_line_io}
3137 La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
3138 in cui si legge o si scrive una riga alla volta; questa è una modalità molto
3139 usata per l'I/O da terminale, ma è anche quella che presenta le
3140 caratteristiche più controverse.
3142 Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
3143 sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
3148 \fdecl{char *gets(char *string)}
3149 \fdesc{Legge una linea di testo dallo \textit{standard input}.}
3150 \fdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
3151 \fdesc{Legge una linea di testo da uno \textit{stream}.}
3154 {Le funzioni ritornano l'indirizzo della stringa con la linea di testo letta o
3155 scritta in caso di successo e \val{NULL} per un errore.}
3158 Entrambe le funzioni effettuano la lettura (dal file specificato \func{fgets},
3159 dallo standard input \func{gets}) di una linea di caratteri (terminata dal
3160 carattere \textit{newline}, \verb|'\n'|, quello mappato sul tasto di ritorno a
3161 capo della tastiera), ma \func{gets} sostituisce \verb|'\n'| con uno zero,
3162 mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il \textit{newline}, che resta
3163 dentro la stringa. Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore)
3164 viene restituito un \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato.
3165 L'uso di \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato; la
3166 funzione infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la
3167 stringa letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un
3168 \itindex{buffer~overflow} \textit{buffer overflow}, con sovrascrittura della
3169 memoria del processo adiacente al buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata
3170 in dettaglio e con molta efficacia nell'ormai famoso articolo di Aleph1
3173 Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
3174 autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
3175 una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
3176 sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \itindex{stack} \textit{stack}
3177 (supposto che la \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da
3178 far ripartire l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa (in genere
3179 uno \textit{shell code} cioè una sezione di programma che lancia una shell).
3181 La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
3182 prende in input la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
3183 ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
3184 caratteri (newline compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione; questo
3185 comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1} caratteri. Se
3186 la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo \code{size-1}
3187 caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con uno zero
3188 finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
3191 Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
3192 funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
3193 rispettivi prototipi sono:
3197 \fdecl{int puts(char *string)}
3198 \fdesc{Scrive una linea di testo sullo \textit{standard output}.}
3199 \fdecl{int fputs(char *string, int size, FILE *stream)}
3200 \fdesc{Scrive una linea di testo su uno \textit{stream}.}
3203 {Le funzioni ritornano un valore non negativo in caso di successo e \val{EOF}
3207 La funzione \func{puts} scrive una linea di testo mantenuta
3208 all'indirizzo \param{string} sullo \textit{standard output} mentre \func{puts}
3209 la scrive sul file indicato da \param{stream}.
3211 Dato che in questo caso si scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i
3212 problemi di \func{gets} ed è in genere la forma più immediata per scrivere
3213 messaggi sullo standard output; la funzione prende una stringa terminata da
3214 uno zero ed aggiunge automaticamente il ritorno a capo. La differenza con
3215 \func{fputs} (a parte la possibilità di specificare un file diverso da
3216 \var{stdout}) è che quest'ultima non aggiunge il newline, che deve essere
3217 previsto esplicitamente.
3219 Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
3220 linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
3221 estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
3222 loro prototipi sono:
3226 \fdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
3227 \fdesc{Legge una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3228 \fdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)}
3229 \fdesc{Scrive una stringa di carattere estesi da uno \textit{stream}.}
3232 {Le funzioni ritornano rispettivamente l'indirizzo della stringa o un non
3233 negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} per un errore o per la
3238 La funzione \func{fgetws} legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal
3239 file \param{stream} al buffer \param{ws}, mentre la funzione \func{fputws}
3240 scrive la linea \param{ws} di caratteri estesi sul file \param{stream}. Il
3241 comportamento di queste due funzioni è identico a quello di \func{fgets} e
3242 \func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di caratteri massimo,
3243 terminatore della stringa, newline) è espresso in termini di caratteri estesi
3244 anziché di normali caratteri ASCII.
3246 Come per l'I/O binario e quello a caratteri, anche per l'I/O di linea le
3247 \acr{glibc} supportano una serie di altre funzioni, estensioni di tutte quelle
3248 illustrate finora (eccetto \func{gets} e \func{puts}), che eseguono
3249 esattamente le stesse operazioni delle loro equivalenti, evitando però il lock
3250 implicito dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}). Come
3251 per le altre forma di I/O, dette funzioni hanno lo stesso nome della loro
3252 analoga normale, con l'aggiunta dell'estensione \code{\_unlocked}.
3254 Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
3255 previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
3256 \func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può
3257 comunque dare risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi
3258 infatti saranno scritti sul buffer di uscita e la stringa in output
3259 apparirà come più corta dei byte effettivamente letti. Questa è una
3260 condizione che è sempre possibile controllare (deve essere presente un
3261 newline prima della effettiva conclusione della stringa presente nel
3262 buffer), ma a costo di una complicazione ulteriore della logica del
3263 programma. Lo stesso dicasi quando si deve gestire il caso di stringa
3264 che eccede le dimensioni del buffer.
3266 Per questo motivo le \acr{glibc} prevedono, come estensione GNU, due nuove
3267 funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
3268 risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
3269 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
3270 \headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
3271 linea terminata da un newline, esattamente allo stesso modo di \func{fgets},
3276 \fdecl{ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)}
3277 \fdesc{Legge una riga da uno \textit{stream}.}
3280 {La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di successo e $-1$
3281 per un errore o per il raggiungimento della fine del file.}
3284 La funzione legge una linea dal file \param{stream} copiandola sul buffer
3285 indicato da \param{buffer} riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer
3286 e la sua dimensione vengono sempre riscritte). Permette così di eseguire una
3287 lettura senza doversi preoccupare della eventuale lunghezza eccessiva della
3288 stringa da leggere. Essa prende come primo argomento l'indirizzo del puntatore
3289 al buffer su cui si vuole copiare la linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere
3290 stato allocato in precedenza con una \func{malloc} (non si può passare
3291 l'indirizzo di un puntatore ad una variabile locale); come secondo argomento
3292 la funzione vuole l'indirizzo della variabile contenente le dimensioni del
3295 Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
3296 subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
3297 dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro (si noti infatti
3298 come per entrambi gli argomenti si siano usati dei
3299 \itindex{value~result~argument} \textit{value result argument}, passando dei
3300 puntatori anziché i valori delle variabili, secondo la tecnica spiegata in
3301 sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
3303 Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
3304 \var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
3305 necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
3306 puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
3308 \includecodesnip{listati/getline.c}
3309 e per evitare \itindex{memory~leak} \textit{memory leak} occorre ricordarsi di
3310 liberare \var{ptr} con una \func{free}.
3312 Il valore di ritorno della funzione indica il numero di caratteri letti
3313 dallo \textit{stream} (quindi compreso il newline, ma non lo zero di
3314 terminazione); questo permette anche di distinguere eventuali zeri letti
3315 dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione per terminare la linea.
3316 Se si è alla fine del file e non si è potuto leggere nulla o c'è stato
3317 un errore la funzione restituisce -1.
3319 La seconda estensione GNU è una generalizzazione di \func{getline} per
3320 poter usare come separatore un carattere qualsiasi, la funzione si
3321 chiama \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
3325 \fdecl{size\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)}
3326 \fdesc{Legge da uno \textit{stream} una riga delimitata da un carattere
3330 {La funzione ha gli stessi valori di ritorno e gli stessi errori di
3334 La funzione è identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto
3335 del carattere di newline come separatore di linea. Il comportamento di
3336 \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline} (che può essere
3337 implementata da questa passando \verb|'\n'| come valore di
3341 \subsection{L'input/output formattato}
3342 \label{sec:file_formatted_io}
3344 L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
3345 caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
3346 è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
3347 permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
3349 L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
3350 \func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
3351 \funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
3355 \fdecl{int printf(const char *format, ...)}
3356 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3357 \fdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3358 \fdesc{Scrive una stringa formattata su uno \textit{stream}.}
3359 \fdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)}
3360 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3363 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3364 valore negativo per un errore.}
3368 Le funzioni usano la stringa \param{format} come indicatore del formato con
3369 cui dovrà essere scritto il contenuto degli argomenti, il cui numero
3370 \index{funzioni!variadic} è variabile e dipende dal formato stesso.
3372 Le prime due servono per scrivere su file (lo \textit{standard output} o
3373 quello specificato) la terza permette di scrivere su una stringa, in genere
3374 l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è possibile, se non si ha la
3375 sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato della stampa, eccedere le
3376 dimensioni di \param{str}, con conseguente sovrascrittura di altre variabili e
3377 possibili \itindex{buffer~overflow} \textit{buffer overflow}; per questo
3378 motivo si consiglia l'uso dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui prototipo
3383 \fdecl{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)}
3384 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3387 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3391 La funzione è identica a \func{sprintf}, ma non scrive su \param{str} più di
3392 \param{size} caratteri. La parte più complessa delle funzioni di scrittura
3393 formattata è il formato della stringa \param{format} che indica le conversioni
3394 da fare, e da cui deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere
3395 passati a seguire (si noti come tutte queste funzioni siano
3396 \index{funzioni!variadic} \textit{variadic}, prendendo un numero di argomenti
3397 variabile che dipende appunto da quello che si è specificato
3403 \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
3405 \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
3408 \cmd{\%d} &\ctyp{int} & Stampa un numero intero in formato decimale
3410 \cmd{\%i} &\ctyp{int} & Identico a \cmd{\%i} in output.\\
3411 \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
3412 \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
3413 decimale senza segno.\\
3415 \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
3416 rispettivamente con lettere minuscole e
3418 \cmd{\%f} &\ctyp{double} & Stampa un numero in virgola mobile con la
3419 notazione a virgola fissa.\\
3421 \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3422 notazione esponenziale, rispettivamente con
3423 lettere minuscole e maiuscole.\\
3425 \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
3426 notazione più appropriate delle due precedenti,
3427 rispettivamente con lettere minuscole e
3430 \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
3431 notazione esadecimale frazionaria.\\
3432 \cmd{\%c} &\ctyp{int} & Stampa un carattere singolo.\\
3433 \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
3434 \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
3435 \cmd{\%n} &\ctyp{\&int} & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
3436 \cmd{\%\%}& & Stampa un \%.\\
3439 \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
3440 stringa di formato di \func{printf}.}
3441 \label{tab:file_format_spec}
3444 La stringa è costituita da caratteri normali (tutti eccetto \texttt{\%}), che
3445 vengono passati invariati all'output, e da direttive di conversione, in cui
3446 devono essere sempre presenti il carattere \texttt{\%}, che introduce la
3447 direttiva, ed uno degli specificatori di conversione (riportati in
3448 tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
3453 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3455 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
3458 \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa. \\
3459 \val{0} & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
3460 \val{-} & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
3461 \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore
3463 \val{+} & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
3466 \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
3467 \label{tab:file_format_flag}
3470 Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
3471 elementi opzionali oltre al \cmd{\%} e allo specificatore di conversione. In
3472 generale essa è sempre del tipo:
3475 % [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
3478 in cui tutti i valori tranne il \val{\%} e lo specificatore di conversione
3479 sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre); si possono
3480 usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere specificati in
3483 \item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un \val{\$}),
3484 \item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
3485 tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
3487 \item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
3488 seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
3489 (un altro numero decimale),
3490 \item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
3491 valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
3495 Dettagli ulteriori sulle varie opzioni possono essere trovati nella pagina di
3496 manuale di \func{printf} e nella documentazione delle \acr{glibc}.
3501 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3503 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3506 \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
3507 segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di
3509 \cmd{h} & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o
3510 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3511 è di tipo \ctyp{short}.\\
3512 \cmd{l} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o
3513 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3514 è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
3515 sono in formato esteso.\\
3516 \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o
3517 senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
3518 è di tipo \ctyp{long long}.\\
3519 \cmd{L} & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
3521 \cmd{q} & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
3522 \cmd{j} & Una conversione intera corrisponde a un \type{intmax\_t} o
3523 \type{uintmax\_t}.\\
3524 \cmd{z} & Una conversione intera corrisponde a un \type{size\_t} o
3526 \cmd{t} & Una conversione intera corrisponde a un \type{ptrdiff\_t}.\\
3529 \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
3530 \label{tab:file_format_type}
3533 Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
3534 di usare il puntatore ad una lista variabile di argomenti (vedi
3535 sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf}, \funcd{vfprintf} e
3536 \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
3540 \fdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)}
3541 \fdesc{Scrive una stringa formattata sullo \textit{standard output}.}
3542 \fdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
3543 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un \textit{stream}.}
3544 \fdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)}
3545 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3548 {Le funzioni ritornano il numero di caratteri scritti in caso di successo e un
3549 valore negativo per un errore.}
3552 Con queste funzioni diventa possibile selezionare gli argomenti che si
3553 vogliono passare ad una funzione di stampa, passando direttamente la lista
3554 tramite l'argomento \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista
3555 variabile\index{funzioni!variadic} degli argomenti dovrà essere opportunamente
3556 trattata (l'argomento è esaminato in sez.~\ref{sec:proc_variadic}), e dopo
3557 l'esecuzione della funzione l'argomento
3558 \param{ap} non sarà più utilizzabile (in generale dovrebbe essere eseguito un
3559 \code{va\_end(ap)} ma in Linux questo non è necessario).
3561 Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
3562 \funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
3563 scritti sulla stringa di destinazione:
3567 \fdecl{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
3568 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3571 {La funzione ha lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3575 \noindent in modo da evitare possibili \itindex{buffer~overflow} buffer
3579 Per eliminare alla radice questi problemi, la \acr{glibc} supporta una
3580 specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
3581 l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
3582 funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
3587 \fdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)}
3588 \fdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
3589 \fdesc{Scrive una stringa formattata su un buffer.}
3592 {Le funzioni hanno lo stesso valore di ritorno e gli stessi errori di
3597 Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
3598 l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
3599 restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
3600 proposito dei \itindex{value~result~argument} \textit{value result argument})
3601 l'indirizzo della stringa allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre
3602 inoltre ricordarsi di invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando
3603 la stringa non serve più, onde evitare \itindex{memory~leak} \textit{memory
3606 % TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
3608 Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
3609 \funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
3610 \textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
3611 estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
3612 funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
3613 dettaglio nella documentazione delle \acr{glibc}.
3615 In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
3616 l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
3617 famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
3618 \funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
3622 \fdecl{int scanf(const char *format, ...)}
3623 \fdesc{Esegue la scansione di dati dallo \textit{standard input}.}
3624 \fdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)}
3625 \fdesc{Esegue la scansione di dati da uno \textit{stream}. }
3626 \fdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)}
3627 \fdesc{Esegue la scansione di dati da un buffer.}
3630 {La funzione ritorna il numero di elementi assegnati in caso di successo e
3631 \val{EOF} per un errore o se si raggiunta la fine del file.}
3634 Le funzioni eseguono una scansione della rispettiva fonte di input cercando
3635 una corrispondenza di quanto letto con il formato dei dati specificato
3636 da \param{format}, ed effettua le relative conversione memorizzando il
3637 risultato negli argomenti seguenti, il cui numero è variabile e dipende dal
3638 valore di \param{format}. Come per le analoghe funzioni di scrittura esistono
3639 le relative \funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un
3640 puntatore ad una lista di argomenti. Le funzioni ritornano il numero di
3641 elementi assegnati. Questi possono essere in numero inferiore a quelli
3642 specificati, ed anche zero. Quest'ultimo valore significa che non si è trovata
3645 Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
3646 puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
3647 primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
3650 Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
3651 input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
3652 sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
3653 \func{printf}, ma ci sono varie differenze. Le funzioni di input infatti sono
3654 più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
3655 in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
3656 qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
3657 virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
3658 esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
3659 si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale delle
3662 Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
3663 eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
3664 conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
3665 sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
3666 interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
3667 \textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
3669 Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
3670 cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
3671 soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
3672 recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
3673 è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
3674 relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
3675 scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
3676 conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
3677 facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
3678 \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
3679 analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
3680 \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o il
3681 \cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
3682 parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
3683 manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
3686 \subsection{Posizionamento su uno \textit{stream}}
3687 \label{sec:file_fseek}
3689 Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
3690 all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
3691 punto prestabilito; sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
3692 dal file sottostante lo \textit{stream}, quando cioè si ha a che fare con
3693 quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}.\footnote{dato che
3694 in un sistema Unix esistono vari tipi di file, come le fifo ed i
3695 \index{file!di~dispositivo} file di dispositivo, non è scontato che questo
3698 In GNU/Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file è
3699 espressa da un intero positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}, il
3700 problema è che alcune delle funzioni usate per il riposizionamento sugli
3701 \textit{stream} originano dalle prime versioni di Unix, in cui questo tipo non
3702 era ancora stato definito, e che in altri sistemi non è detto che la posizione
3703 su un file venga sempre rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio
3704 (ad esempio in VMS può essere rappresentata come numero di record, più
3705 l'offset rispetto al record corrente).
3707 Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
3708 sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
3709 funzioni tradizionali usate per il riposizionamento della posizione in uno
3710 \textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind} i cui prototipi sono:
3714 \fdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)}
3715 \fdesc{Sposta la posizione nello \textit{stream}.}
3716 \fdecl{void rewind(FILE *stream)}
3717 \fdesc{Riporta la posizione nello \textit{stream} all'inizio del file.}
3720 {La funzione \func{fseek} ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un
3721 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek},
3722 \func{rewind} non ritorna nulla e non ha condizioni di errore.}
3725 L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
3726 descriptor, e gli argomenti, a parte il tipo, hanno lo stesso significato; in
3727 particolare \param{whence} assume gli stessi valori già visti in
3728 sez.~\ref{sec:file_lseek}. La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1
3729 in caso di errore. La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la
3730 posizione corrente all'inizio dello \textit{stream}, ma non è esattamente
3731 equivalente ad una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)} in quanto vengono
3732 cancellati anche i flag di errore e fine del file.
3734 Per ottenere la posizione corrente si usa invece la funzione \funcd{ftell}, il
3739 \fdecl{long ftell(FILE *stream)}
3740 \fdesc{Legge la posizione attuale nello \textit{stream}.}
3743 {La funzione ritorna la posizione corrente in caso di successo e $-1$ per un
3744 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3748 La funzione restituisce la posizione come numero di byte dall'inizio dello
3751 Queste funzioni esprimono tutte la posizione nel file come un \ctyp{long int}.
3752 Dato che (ad esempio quando si usa un filesystem indicizzato a 64 bit) questo
3753 può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove funzioni
3754 \funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
3755 \type{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
3759 \fdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3761 \fdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)}
3765 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3766 caso \var{errno} assumerà i valori di \func{lseek}.}
3769 In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
3770 \func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
3771 precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
3772 \type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
3773 gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
3774 posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
3775 sistemi più moderni.
3777 % TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
3780 \section{Funzioni avanzate}
3781 \label{sec:file_stream_adv_func}
3783 In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
3784 eseguire operazioni particolari sugli \textit{stream}, come leggerne gli
3785 attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione, gestire direttamente i
3786 lock impliciti per la programmazione \itindex{thread} \textit{multi-thread}.
3789 \subsection{Le funzioni di controllo}
3790 \label{sec:file_stream_cntrl}
3792 Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
3793 C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
3794 attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
3795 descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere quest'ultimo,
3796 il prototipo della funzione è:
3800 \fdecl{int fileno(FILE *stream)}
3801 \fdesc{Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream}.}
3804 {La funzione ritorna il numero del file descriptor in caso di successo e $-1$
3805 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF}
3806 se \param{stream} non è valido.}
3809 \noindent ed in questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl}.
3811 Questo permette di accedere agli attributi del file descriptor sottostante lo
3812 \textit{stream}, ma non ci dà nessuna informazione riguardo alle proprietà
3813 dello \textit{stream} medesimo. Le \acr{glibc} però supportano alcune
3814 estensioni derivate da Solaris, che permettono di ottenere informazioni utili.
3816 Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
3817 \textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
3818 informazione non è disponibile, e si deve ricordare come il file è stato
3819 aperto. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in
3820 una subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive
3821 rispetto al semplice puntatore allo \textit{stream}; questo può essere evitato
3822 con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
3826 \fhead{stdio\_ext.h}
3827 \fdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
3828 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la lettura.}
3829 \fdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
3830 \fdesc{Controlla se uno \textit{stream} consente la scrittura.}
3833 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
3834 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
3837 \noindent che permettono di ottenere questa informazione.
3839 La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
3840 è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
3841 suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
3842 servono a tale scopo, il loro prototipo è:
3845 \fhead{stdio\_ext.h}
3846 \fdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
3847 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di lettura.}
3848 \fdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
3849 \fdesc{Controlla l'ultima operazione di scrittura.}
3852 {Le funzioni ritornano un valore diverso da $0$ se l'operazione richiesta è
3853 consentita, non sono previste condizioni di errore.}
3856 La funzione \func{\_\_freading} restituisce un valore diverso da zero
3857 se \param{stream} è aperto in sola lettura o se l'ultima operazione è stata di
3858 lettura mentre \func{\_\_fwriting} restituisce un valore diverso da zero
3859 se \param{stream} è aperto in sola scrittura o se l'ultima operazione è stata
3862 Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
3863 operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
3864 ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
3865 la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
3866 quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
3867 rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
3870 \subsection{Il controllo della bufferizzazione}
3871 \label{sec:file_buffering_ctrl}
3873 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
3874 serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
3875 \textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
3876 decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
3877 vengono allocati automaticamente.
3879 Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
3880 operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
3881 funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
3886 \fdecl{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size\_t size)}
3887 \fdesc{Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream}.}
3890 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e un altro valore qualunque per
3891 un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà un valore appropriato.}
3895 La funzione imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream}
3896 nella modalità indicata da \param{mode}, usando \param{buf} come buffer di
3897 lunghezza \param{size} e permette di controllare tutti gli aspetti della
3898 bufferizzazione; l'utente può specificare un buffer da usare al posto di
3899 quello allocato dal sistema passandone alla funzione l'indirizzo
3900 in \param{buf} e la dimensione in \param{size}.
3902 Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
3903 stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
3904 \textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
3905 dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
3906 funzione, può anche essere usata una \index{variabili!automatiche} variabile
3907 automatica. In \headfile{stdio.h} è definita la macro \const{BUFSIZ}, che
3908 indica le dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}; queste
3909 vengono usate dalla funzione \func{setbuf}. Non è detto però che tale
3910 dimensione corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda
3913 Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei rischi
3914 (come delle scritture accidentali sul buffer) e non assicura la scelta delle
3915 dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle funzioni
3916 di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e trasparente
3917 all'utente (in quanto la deallocazione avviene automaticamente). Inoltre
3918 siccome alcune implementazioni usano parte del buffer per mantenere delle
3919 informazioni di controllo, non è detto che le dimensioni dello stesso
3920 coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
3925 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
3927 \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
3930 \const{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
3931 \const{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
3932 \const{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
3935 \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf}
3936 per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
3937 \label{tab:file_stream_buf_mode}
3940 Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
3941 \val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
3942 usando il buffer allocato automaticamente dal sistema. Si potrà comunque
3943 modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
3944 opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
3945 specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
3946 vengono sempre ignorati.
3948 Oltre a \func{setvbuf} le \acr{glibc} definiscono altre tre funzioni per la
3949 gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
3950 \funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}; i loro prototipi sono:
3954 \fdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)}
3955 \fdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)}
3956 \fdesc{Impostano il buffer per uno \textit{stream}.}
3957 \fdecl{void setlinebuf(FILE *stream)}
3958 \fdesc{Porta uno \textit{stream} in modalità \textit{line buffered}.}
3961 {Le funzioni non ritornano niente e non hanno condizioni di errore.}
3965 La funzione \func{setbuf} disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è
3966 \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf} come buffer di dimensione
3967 \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}, mentre \func{setbuffer}
3968 disabilita la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti
3969 usa \param{buf} come buffer di dimensione \param{size} in modalità
3970 \textit{fully buffered}. Tutte queste funzioni sono realizzate con opportune
3971 chiamate a \func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le
3972 vecchie librerie BSD.
3974 Infine le \acr{glibc} provvedono le funzioni non standard\footnote{anche
3975 queste funzioni sono originarie di Solaris.} \funcd{\_\_flbf} e
3976 \funcd{\_\_fbufsize} che permettono di leggere le proprietà di bufferizzazione
3977 di uno \textit{stream}; i cui prototipi sono:
3980 \fhead{stdio\_ext.h}
3981 \fdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)}
3982 \fdesc{Restituisce le dimensioni del buffer di uno \textit{stream}.}
3983 \fdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)}
3984 \fdesc{Controlla la modalità di bufferizzazione di uno \textit{stream}.}
3987 {Le funzioni ritornano rispettivamente la dimensione del buffer o un valore
3988 non nullo se lo \textit{stream} è in modalità \textit{line-buffered}, non
3989 sono previste condizioni di errore.}
3992 Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
3993 scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
3994 \funcd{fflush}, il suo prototipo è:
3998 \fdecl{int fflush(FILE *stream)}
3999 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati di uno \textit{stream}.}
4002 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore, nel
4003 qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EBADF} se \param{stream}
4004 non è aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
4008 \noindent anche di questa funzione esiste una analoga
4009 \func{fflush\_unlocked}\footnote{accessibile definendo \macro{\_BSD\_SOURCE} o
4010 \macro{\_SVID\_SOURCE} o \macro{\_GNU\_SOURCE}.} che non effettua il blocco
4013 % TODO aggiungere prototipo \func{fflush\_unlocked}?
4015 Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
4016 \textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
4017 essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
4018 poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
4019 line buffered; per questo motivo le \acr{glibc} supportano una estensione di
4020 Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
4024 \fdecl{void \_flushlbf(void)}
4025 \fdesc{Forza la scrittura dei dati bufferizzati degli \textit{stream} in
4026 modalità \textit{line buffered}.}
4029 {La funzione non ritorna nulla e non presenta condizioni di errore.}
4032 Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
4033 funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
4034 kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
4035 usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
4037 Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
4038 pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
4042 \fdecl{int fpurge(FILE *stream)}
4043 \fdesc{Cancella i buffer di uno \textit{stream}.}
4046 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e \val{EOF} per un errore.}
4049 La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
4050 scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
4051 compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
4054 \subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
4055 \label{sec:file_stream_thread}
4059 Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
4060 allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
4061 essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
4062 \textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
4063 pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
4066 Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
4067 ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
4068 funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
4069 devono essere opportunamente protette (in quanto il sistema assicura
4070 l'atomicità solo per le \textit{system call}). Questo viene fatto associando
4071 ad ogni \textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente
4072 acquisito prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
4074 Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
4075 \textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
4076 \textit{stream} atomicamente, per questo motivo le librerie provvedono anche
4077 delle funzioni \funcd{flockfile} e \funcd{funlockfile}, che permettono la
4078 gestione esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}; esse sono disponibili
4079 definendo \macro{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro prototipi sono:
4083 \fdecl{void flockfile(FILE *stream)}
4084 \fdesc{Acquisisce il lock su uno \textit{stream}.}
4085 \fdecl{void funlockfile(FILE *stream)}
4086 \fdesc{Rilascia il lock su uno \textit{stream}.}
4088 {Le funzioni non ritornano nulla e non sono previste condizioni di errore.}
4091 La funzione \func{flockfile} esegue l'acquisizione del lock dello
4092 \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se il lock non è disponibile,
4093 mentre \func{funlockfile} rilascia il lock.
4095 Si può poi provare ad acquisire un lock senza bloccarsi con
4096 \funcd{ftrylockfile}, il cui prototipo è:
4100 \fdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)}
4101 \fdesc{Tenta l'acquisizione del lock di uno \textit{stream}.}
4104 {La funzione ritorna $0$ in caso di acquisizione del lock ed un altro valore
4105 qualunque altrimenti, non sono previste condizioni di errore.}
4108 Con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed eseguire tutte le
4109 operazioni volute, per poi rilasciarlo. Ma, vista la complessità delle
4110 strutture di dati coinvolte, le operazioni di blocco non sono del tutto
4111 indolori, e quando il locking dello \textit{stream} non è necessario (come in
4112 tutti i programmi che non usano i \textit{thread}), tutta la procedura può
4113 comportare dei costi pesanti in termini di prestazioni. Per questo motivo
4114 abbiamo visto come alle usuali funzioni di I/O non formattato siano associate
4115 delle versioni \code{\_unlocked} (alcune previste dallo stesso standard POSIX,
4116 altre aggiunte come estensioni dalle \acr{glibc}) che possono essere usate
4117 quando il locking non serve\footnote{in certi casi dette funzioni possono
4118 essere usate, visto che sono molto più efficienti, anche in caso di
4119 necessità di locking, una volta che questo sia stato acquisito manualmente.}
4120 con prestazioni molto più elevate, dato che spesso queste versioni (come
4121 accade per \func{getc} e \func{putc}) sono realizzate come macro.
4123 La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
4124 \code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
4125 lavoro abbastanza noioso; per questo motivo le \acr{glibc} forniscono al
4126 programmatore pigro un'altra via\footnote{anche questa mutuata da estensioni
4127 introdotte in Solaris.} da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
4128 locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
4132 \fhead{stdio\_ext.h}
4133 \fdecl{int \_\_fsetlocking (FILE *stream, int type)}
4134 \fdesc{Specifica se abilitare il locking su uno \textit{stream}.}
4137 {La funzione ritorna stato di locking interno dello \textit{stream}, non sono
4138 previste condizioni di errore.}
4141 La funzione imposta o legge lo stato della modalità in cui le operazioni di
4142 I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto all'acquisizione implicita
4143 del locking a seconda del valore specificato con \param{type}, che può essere
4145 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{4.0cm}}
4146 \item[\const{FSETLOCKING\_INTERNAL}] Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
4147 blocco implicito predefinito.
4148 \item[\const{FSETLOCKING\_BYCALLER}] Al ritorno della funzione sarà l'utente a
4149 dover gestire da solo il locking dello \textit{stream}.
4150 \item[\const{FSETLOCKING\_QUERY}] Restituisce lo stato corrente della modalità
4151 di blocco dello \textit{stream}.
4154 La funzione, se usata con \const{FSETLOCKING\_QUERY}, non modifica la modalità
4155 di operazione ma restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream}
4156 con uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
4157 \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.
4160 % TODO trattare \func{clearerr\_unlocked}
4167 %%% Local Variables:
4169 %%% TeX-master: "gapil"
4172 % LocalWords: stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
4173 % LocalWords: buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
4174 % LocalWords: nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
4175 % LocalWords: unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
4176 % LocalWords: char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
4177 % LocalWords: dup fifo socket append EXCL ccs IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP inode fd
4178 % LocalWords: IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
4179 % LocalWords: sync fcloseall void stdlib of feof ferror clearerr ws VFS table
4180 % LocalWords: unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
4181 % LocalWords: lock thread fgetc getc getchar dell'overhead unsigned ap process
4182 % LocalWords: getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar struct
4183 % LocalWords: SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
4184 % LocalWords: overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
4185 % LocalWords: realloc value result argument memory getdelim delim printf short
4186 % LocalWords: fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
4187 % LocalWords: uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
4188 % LocalWords: vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
4189 % LocalWords: vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
4190 % LocalWords: lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
4191 % LocalWords: fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
4192 % LocalWords: IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
4193 % LocalWords: fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile files fig flags
4194 % LocalWords: locking fsetlocking type virtual operation dentry unistd sys AT
4195 % LocalWords: modification hole functions pathname EEXIST CREAT EINTR
4196 % LocalWords: EISDIR EFBIG EOVERFLOW ELOOP NOFOLLOW ENODEV ENOENT ENOTDIR fork
4197 % LocalWords: EMFILE ENAMETOOLONG ENFILE ENOMEM ENOSPC EROFS exec access RDWR
4198 % LocalWords: RDONLY ioctl AND ACCMODE creation Denial Service DoS opendir NFS
4199 % LocalWords: SOURCE LARGEFILE BITS NOCTTY TRUNC SHLOCK shared EXLOCK race SGI
4200 % LocalWords: exclusive condition change ASYNC SIGIO CLOEXEC DIRECT NDELAY EIO
4201 % LocalWords: DSYNC FASYNC IRIX FreeBSD EINVAL client RSYNC creat filedes INCR
4202 % LocalWords: behind shutdown ESPIPE XTND truncate fallocate count EAGAIN log
4203 % LocalWords: timerfd Specification pwrite pread define XOPEN EPIPE SIGPIPE at
4204 % LocalWords: caching cache update bdflush fdatasync fstat oldfd newfd DUPFD
4205 % LocalWords: openat mkdirat mkdir proc ATFILE dirfd FDCWD utimes lutimes uid
4206 % LocalWords: utimensat faccessat fchmodat chmod fchownat chown lchown fstatat
4207 % LocalWords: lstat linkat mknodat mknod readlinkat readlink renameat rename
4208 % LocalWords: symlinkat symlink unlinkat unlink rmdir mkfifoat mkfifo owner is
4209 % LocalWords: gid group FOLLOW REMOVEDIR cmd arg flock SETFD GETFD GETFL SETFL
4210 % LocalWords: GETLK SETLK SETLKW GETOWN PID Signal SIGURG SETOWN GETSIG SETSIG
4211 % LocalWords: sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease GETLEASE NOTIFY request
4212 % LocalWords: everything framebuffer ENOTTY argp CDROM lsattr chattr magic
4213 % LocalWords: number FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO FIOSETOWN FIOGETOWN
4214 % LocalWords: FIONREAD epoll FIOQSIZE side effects SAFE BYCALLER QUERY EACCES
4215 % LocalWords: EBUSY OpenBSD syncfs
4216 % LocalWords: ENXIO NONBLOCK WRONLY EPERM NOATIME ETXTBSY EWOULDBLOCK
4217 % LocalWords: EFAULT
4219 %%% Local Variables:
4221 %%% TeX-master: "gapil"