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12 \chapter{L'architettura del sistema}
13 \label{cha:intro_unix}
15 In questo primo capitolo sarà fatta un'introduzione ai concetti generali su
16 cui è basato un sistema operativo di tipo Unix come GNU/Linux, in questo modo
17 potremo fornire una base di comprensione mirata a sottolineare le peculiarità
18 del sistema che sono più rilevanti per quello che riguarda la programmazione.
20 Dopo un'introduzione sulle caratteristiche principali di un sistema di tipo
21 Unix passeremo ad illustrare alcuni dei concetti base dell'architettura di
22 GNU/Linux (che sono comunque comuni a tutti i sistemi \textit{unix-like}) ed
23 introdurremo alcuni degli standard principali a cui viene fatto riferimento.
26 \section{Una panoramica}
27 \label{sec:intro_unix_struct}
29 In questa prima sezione faremo una breve panoramica sull'architettura del
30 sistema. Chi avesse già una conoscenza di questa materia può tranquillamente
31 saltare questa sezione.
34 \subsection{Concetti base}
35 \label{sec:intro_base_concept}
37 Il concetto base di un sistema unix-like è quello di un nucleo del sistema (il
38 cosiddetto \textit{kernel}, nel nostro caso Linux) a cui si demanda la
39 gestione delle risorse essenziali (la CPU, la memoria, le periferiche) mentre
40 tutto il resto, quindi anche la parte che prevede l'interazione con l'utente,
41 dev'essere realizzato tramite programmi eseguiti dal kernel, che accedano
42 alle risorse hardware tramite delle richieste a quest'ultimo.
44 Fin dall'inizio uno Unix si presenta come un sistema operativo
45 \textit{multitasking}, cioè in grado di eseguire contemporaneamente più
46 programmi, e multiutente, in cui è possibile che più utenti siano connessi ad
47 una macchina eseguendo più programmi ``\textsl{in contemporanea}''; in realtà,
48 almeno per macchine a processore singolo, i programmi vengono eseguiti
49 singolarmente a rotazione.
51 % Questa e` una distinzione essenziale da capire,
52 %specie nei confronti dei sistemi operativi successivi, nati per i personal
53 %computer (e quindi per un uso personale), sui quali l'hardware (allora
54 %limitato) non consentiva la realizzazione di un sistema evoluto come uno unix.
56 I kernel Unix più recenti, come Linux, sono realizzati sfruttando alcune
57 caratteristiche dei processori moderni come la gestione hardware della memoria
58 e la modalità protetta. In sostanza con i processori moderni si può
59 disabilitare temporaneamente l'uso di certe istruzioni e l'accesso a certe
60 zone di memoria fisica. Quello che succede è che il kernel è il solo
61 programma ad essere eseguito in modalità privilegiata, con il completo accesso
62 all'hardware, mentre i programmi normali vengono eseguiti in modalità protetta
63 e non possono accedere direttamente alle zone di memoria riservate o alle
64 porte di input/output.
66 Una parte del kernel, lo \itindex{scheduler} \textit{scheduler}, si occupa di
67 stabilire, ad intervalli fissi e sulla base di un opportuno calcolo delle
68 priorità, quale ``\textsl{processo}'' deve essere posto in esecuzione (il
69 cosiddetto \itindex{preemptive~multitasking} \textit{preemptive
70 multitasking}). Questo verrà comunque eseguito in modalità protetta; quando
71 necessario il processo potrà accedere alle risorse hardware soltanto
72 attraverso delle opportune chiamate al sistema che restituiranno il controllo
75 La memoria viene sempre gestita dal kernel attraverso il meccanismo della
76 \index{memoria~virtuale} \textsl{memoria virtuale}, che consente di assegnare
77 a ciascun processo uno spazio di indirizzi ``\textsl{virtuale}'' (vedi
78 sez.~\ref{sec:proc_memory}) che il kernel stesso, con l'ausilio della unità di
79 gestione della memoria, si incaricherà di rimappare automaticamente sulla
80 memoria disponibile, salvando su disco quando necessario (nella cosiddetta
81 area di \textit{swap}) le pagine di memoria in eccedenza.
83 Le periferiche infine vengono viste in genere attraverso un'interfaccia
84 astratta che permette di trattarle come fossero file, secondo il concetto per
85 cui \textit{everything is a file}, su cui torneremo in dettaglio in
86 cap.~\ref{cha:file_intro}. Questo non è vero per le interfacce di rete, che
87 hanno un'interfaccia diversa, ma resta valido il concetto generale che tutto
88 il lavoro di accesso e gestione a basso livello è effettuato dal kernel.
91 \subsection{Il kernel e il sistema}
92 \label{sec:intro_kern_and_sys}
94 Uno dei concetti fondamentali su cui si basa l'architettura dei sistemi Unix è
95 quello della distinzione fra il cosiddetto \textit{user space}, che
96 contraddistingue l'ambiente in cui vengono eseguiti i programmi, e il
97 \textit{kernel space}, che è l'ambiente in cui viene eseguito il kernel. Ogni
98 programma vede sé stesso come se avesse la piena disponibilità della CPU e
99 della memoria ed è, salvo i meccanismi di comunicazione previsti
100 dall'architettura, completamente ignaro del fatto che altri programmi possono
101 essere messi in esecuzione dal kernel.
103 Per questa separazione non è possibile ad un singolo programma disturbare
104 l'azione di un altro programma o del sistema e questo è il principale motivo
105 della stabilità di un sistema unix-like nei confronti di altri sistemi in cui
106 i processi non hanno di questi limiti, o che vengono per vari motivi eseguiti
107 al livello del kernel. Pertanto deve essere chiaro a chi programma in Unix che
108 l'accesso diretto all'hardware non può avvenire se non all'interno del kernel;
109 al di fuori dal kernel il programmatore deve usare le opportune interfacce che
110 quest'ultimo fornisce allo user space.
112 Per capire meglio la distinzione fra kernel space e user space si può prendere
113 in esame la procedura di avvio di un sistema unix-like; all'avvio il BIOS (o
114 in generale il software di avvio posto nelle EPROM) eseguirà la procedura di
115 avvio del sistema (il cosiddetto \textit{bootstrap}\footnote{il nome deriva da
116 un'espressione gergale che significa ``sollevarsi da terra tirandosi per le
117 stringhe delle scarpe'', per indicare il compito, almeno apparentemente
118 impossibile, di far eseguire un programma a partire da un computer appena
119 acceso che appunto non ne contiene nessuno; non è impossibile perché in
120 realtà c'è un programma iniziale, che è il BIOS.}), incaricandosi di
121 caricare il kernel in memoria e di farne partire l'esecuzione; quest'ultimo,
122 dopo aver inizializzato le periferiche, farà partire il primo processo,
123 \cmd{init}, che è quello che a sua volta farà partire tutti i processi
124 successivi. Fra questi ci sarà pure quello che si occupa di dialogare con la
125 tastiera e lo schermo della console, e quello che mette a disposizione
126 dell'utente che si vuole collegare, un terminale e la \textit{shell} da cui
129 E' da rimarcare come tutto ciò, che usualmente viene visto come parte del
130 sistema, non abbia in realtà niente a che fare con il kernel, ma sia
131 effettuato da opportuni programmi che vengono eseguiti, allo stesso modo di un
132 qualunque programma di scrittura o di disegno, in user space.
134 Questo significa, ad esempio, che il sistema di per sé non dispone di
135 primitive per tutta una serie di operazioni (come la copia di un file) che
136 altri sistemi (come Windows) hanno invece al loro interno. Pertanto buona
137 parte delle operazioni di normale amministrazione di un sistema, come quella
138 in esempio, sono implementate come normali programmi.
140 %Una delle caratteristiche base di unix \`e perci\`o che \`e possibile
141 %realizzare un sistema di permessi e controlli che evitano che i programmi
142 %eseguano accessi non autorizzati.
144 Per questo motivo quando ci si riferisce al sistema nella sua interezza è
145 corretto parlare di un sistema GNU/Linux: da solo il kernel è assolutamente
146 inutile; quello che costruisce un sistema operativo utilizzabile è la presenza
147 di tutta una serie di librerie e programmi di utilità (che di norma sono
148 quelli realizzati dal progetto GNU della Free Software Foundation) che
149 permettono di eseguire le normali operazioni che ci si aspetta da un sistema
153 \subsection{Chiamate al sistema e librerie di funzioni}
154 \label{sec:intro_syscall}
156 Come accennato le interfacce con cui i programmi possono accedere all'hardware
157 vanno sotto il nome di chiamate al sistema (le cosiddette \textit{system
158 call}), si tratta di un insieme di funzioni che un programma può chiamare,
159 per le quali viene generata un'interruzione del processo passando il controllo
160 dal programma al kernel. Sarà poi quest'ultimo che (oltre a compiere una serie
161 di operazioni interne come la gestione del multitasking e l'allocazione della
162 memoria) eseguirà la funzione richiesta in \textit{kernel space} restituendo i
163 risultati al chiamante.
165 Ogni versione di Unix ha storicamente sempre avuto un certo numero di queste
166 chiamate, che sono riportate nella seconda sezione del \textsl{Manuale di
167 programmazione di Unix} (quella cui si accede con il comando \cmd{man 2
168 <nome>}) e Linux non fa eccezione. Queste sono poi state codificate da vari
169 standard, che esamineremo brevemente in sez.~\ref{sec:intro_standard}. Uno
170 schema elementare della struttura del sistema è riportato in
171 fig.~\ref{fig:intro_sys_struct}.
175 % \includegraphics[width=10cm]{img/struct_sys}
177 \filldraw[fill=black!20] (0,0) rectangle (7.5,1);
178 \draw (3.75,0.5) node {System Call Interface};
179 \filldraw[fill=black!35] (0,1) rectangle (7.5,4);
180 \draw (3.75,2.5) node {\huge{kernel}};
181 \filldraw[fill=black!20] (0,4) rectangle (2.5,5);
182 \draw (1.25,4.5) node {scheduler};
183 \filldraw[fill=black!20] (2.5,4) rectangle (5,5);
184 \draw (3.75,4.5) node {VM};
185 \filldraw[fill=black!20] (5,4) rectangle (7.5,5);
186 \draw (6.25,4.5) node {driver};
188 \draw (1.25,7) node(cpu) [ellipse,draw] {CPU};
189 \draw (3.75,7) node(mem) [ellipse,draw] {memoria};
190 \draw (6.25,7) node(disk) [ellipse,draw] {disco};
192 \draw[<->] (cpu) -- (1.25,5);
193 \draw[<->] (mem) -- (3.75,5);
194 \draw[<->] (disk) -- (6.25,5);
196 \draw (7.5,0) node [anchor=base west] {kernel space};
197 \draw (7.5,-1) node [anchor=west] {user space};
199 \draw (-1,-0.5) -- (8.5, -0.5);
201 \draw (0,-2) rectangle (7.5,-1);
202 \draw (3.75, -1.5) node {GNU C Library};
203 \draw[->] (1.25,-1) -- (1.25,0);
204 \draw[->] (3.75,-1) -- (3.75,0);
205 \draw[->] (6.25,-1) -- (6.25,0);
207 \draw (1.25,-3) node(proc1) [rectangle,draw] {processo};
208 \draw (3.75,-3) node(proc2) [rectangle,draw] {processo};
209 \draw (6.25,-3) node(proc3) [rectangle,draw] {processo};
211 \draw[->] (1.25,-2) -- (proc1);
212 \draw[->] (3.75,-2) -- (proc2);
213 \draw[->] (6.25,-2) -- (proc3);
215 \caption{Schema di massima della struttura di interazione fra processi,
216 kernel e dispositivi in Linux.}
217 \label{fig:intro_sys_struct}
220 Normalmente ciascuna di queste chiamate al sistema viene rimappata in
221 opportune funzioni con lo stesso nome definite dentro la Libreria Standard del
222 C, che, oltre alle interfacce alle system call, contiene anche tutta la serie
223 delle ulteriori funzioni definite dai vari standard, che sono comunemente
224 usate nella programmazione.
226 Questo è importante da capire perché programmare in Linux significa anzitutto
227 essere in grado di usare le varie interfacce contenute nella Libreria Standard
228 del C, in quanto né il kernel, né il linguaggio C implementano direttamente
229 operazioni comuni come l'allocazione dinamica della memoria, l'input/output
230 bufferizzato o la manipolazione delle stringhe, presenti in qualunque
233 Quanto appena illustrato mette in evidenza il fatto che nella stragrande
234 maggioranza dei casi,\footnote{esistono implementazioni diverse delle librerie
235 Standard del C, come le \textit{libc5} o le \textit{uClib}, che non derivano
236 dal progetto GNU. Le \textit{libc5} oggi sono, tranne casi particolari,
237 completamente soppiantate dalle \acr{glibc}, le \textit{uClib} pur non
238 essendo complete come le \acr{glibc}, restano invece molto diffuse nel mondo
239 embedded per le loro dimensioni ridotte (e soprattutto la possibilità di
240 togliere le parti non necessarie), e pertanto costituiscono un valido
241 rimpiazzo delle \acr{glibc} in tutti quei sistemi specializzati che
242 richiedono una minima occupazione di memoria.} si dovrebbe usare il nome
243 GNU/Linux (piuttosto che soltanto Linux) in quanto una parte essenziale del
244 sistema (senza la quale niente funzionerebbe) è la GNU Standard C Library (in
245 breve \acr{glibc}), ovvero la libreria realizzata dalla Free Software
246 Foundation nella quale sono state implementate tutte le funzioni essenziali
247 definite negli standard POSIX e ANSI C, utilizzabili da qualunque programma.
249 Le funzioni di questa libreria sono quelle riportate dalla terza sezione del
250 \textsl{Manuale di Programmazione di Unix} (cioè accessibili con il comando
251 \cmd{man 3 <nome>}) e sono costruite sulla base delle chiamate al sistema del
252 kernel; è importante avere presente questa distinzione, fondamentale dal punto
253 di vista dell'implementazione, anche se poi, nella realizzazione di normali
254 programmi, non si hanno differenze pratiche fra l'uso di una funzione di
255 libreria e quello di una chiamata al sistema.
258 \subsection{Un sistema multiutente}
259 \label{sec:intro_multiuser}
261 Linux, come gli altri kernel Unix, nasce fin dall'inizio come sistema
262 multiutente, cioè in grado di fare lavorare più persone in contemporanea. Per
263 questo esistono una serie di meccanismi di sicurezza, che non sono previsti in
264 sistemi operativi monoutente, e che occorre tenere presente.
266 Il concetto base è quello di utente (\textit{user}) del sistema, le cui
267 capacità rispetto a quello che può fare sono sottoposte a ben precisi limiti.
268 Sono così previsti una serie di meccanismi per identificare i singoli utenti
269 ed una serie di permessi e protezioni per impedire che utenti diversi possano
270 danneggiarsi a vicenda o danneggiare il sistema.
272 Ogni utente è identificato da un nome (l'\textit{username}), che è quello che
273 viene richiesto all'ingresso nel sistema dalla procedura di \textit{login}
274 (descritta in dettaglio in sez.~\ref{sec:sess_login}). Questa procedura si
275 incarica di verificare l'identità dell'utente, in genere attraverso la
276 richiesta di una parola d'ordine (la \textit{password}), anche se sono
277 possibili meccanismi diversi.\footnote{ad esempio usando la libreria PAM
278 (\textit{Pluggable Autentication Methods}) è possibile astrarre
279 completamente dai meccanismi di autenticazione e sostituire ad esempio l'uso
280 delle password con meccanismi di identificazione biometrica.}
282 Eseguita la procedura di riconoscimento in genere il sistema manda in
283 esecuzione un programma di interfaccia (che può essere la \textit{shell} su
284 terminale o un'interfaccia grafica) che mette a disposizione dell'utente un
285 meccanismo con cui questo può impartire comandi o eseguire altri programmi.
287 Ogni utente appartiene anche ad almeno un gruppo (il cosiddetto
288 \textit{default group}), ma può essere associato ad altri gruppi (i
289 \textit{supplementary group}), questo permette di gestire i permessi di
290 accesso ai file e quindi anche alle periferiche, in maniera più flessibile,
291 definendo gruppi di lavoro, di accesso a determinate risorse, ecc.
293 L'utente e il gruppo sono identificati da due numeri, la cui corrispondenza ad
294 un nome espresso in caratteri è inserita nei due file \conffile{/etc/passwd} e
295 \conffile{/etc/group}.\footnote{in realtà negli sistemi più moderni, come
296 vedremo in sez.~\ref{sec:sys_user_group} queste informazioni possono essere
297 mantenute, con l'uso del \itindex{Name~Service~Switch} \textit{Name Service
298 Switch}, su varie tipologie di supporti, compresi server centralizzati
299 come LDAP.} Questi numeri sono l'\textit{user identifier}, detto in breve
300 \textsl{user-ID}, ed indicato dall'acronimo \acr{uid}, e il \textit{group
301 identifier}, detto in breve \textsl{group-ID}, ed identificato dall'acronimo
302 \acr{gid}, e sono quelli che vengono usati dal kernel per identificare
305 In questo modo il sistema è in grado di tenere traccia dell'utente a cui
306 appartiene ciascun processo ed impedire ad altri utenti di interferire con
307 quest'ultimo. Inoltre con questo sistema viene anche garantita una forma base
308 di sicurezza interna in quanto anche l'accesso ai file (vedi
309 sez.~\ref{sec:file_access_control}) è regolato da questo meccanismo di
312 Infine in ogni Unix è presente un utente speciale privilegiato, il cosiddetto
313 \textit{superuser}, il cui username è di norma \textit{root}, ed il cui
314 \acr{uid} è zero. Esso identifica l'amministratore del sistema, che deve
315 essere in grado di fare qualunque operazione; per l'utente \textit{root}
316 infatti i meccanismi di controllo descritti in precedenza sono
317 disattivati.\footnote{i controlli infatti vengono sempre eseguiti da un codice
318 del tipo: ``\code{if (uid) \{ \textellipsis\ \}}''.}
321 \section{Gli standard}
322 \label{sec:intro_standard}
324 In questa sezione faremo una breve panoramica relativa ai vari standard che
325 nel tempo sono stati formalizzati da enti, associazioni, consorzi e
326 organizzazioni varie al riguardo del sistema o alle caratteristiche che si
327 sono stabilite come standard di fatto in quanto facenti parte di alcune
328 implementazioni molto diffuse come BSD o System V.
330 Ovviamente prenderemo in considerazione solo gli standard riguardanti
331 interfacce di programmazione e le altre caratteristiche di un sistema
332 unix-like (alcuni standardizzano pure i comandi base del sistema e la shell)
333 ed in particolare ci concentreremo sul come ed in che modo essi sono
334 supportati sia per quanto riguarda il kernel che le librerie del C (con una
335 particolare attenzione alle \acr{glibc}).
338 \subsection{Lo standard ANSI C}
339 \label{sec:intro_ansiC}
341 Lo standard ANSI C è stato definito nel 1989 dall'\textit{American National
342 Standard Institute} come prima standardizzazione del linguaggio C e per
343 questo si fa riferimento ad esso anche come C89. L'anno successivo è stato
344 adottato dalla ISO (\textit{International Standard Organisation}) come
345 standard internazionale con la sigla ISO/IEC 9899:1990, e per questo è noto
346 anche sotto il nome di standard ISO C, o ISO C90.
348 Nel 1999 è stata pubblicata una revisione dello standard C89, che viene
349 usualmente indicata come C99, anche questa è stata ratificata dalla ISO con la
350 sigla ISO/IEC 9899:1990, per cui vi si fa riferimento anche come ISO C99.
352 Scopo dello standard è quello di garantire la portabilità dei programmi C fra
353 sistemi operativi diversi, ma oltre alla sintassi ed alla semantica del
354 linguaggio C (operatori, parole chiave, tipi di dati) lo standard prevede
355 anche una libreria di funzioni che devono poter essere implementate su
356 qualunque sistema operativo.
358 Per questo motivo, anche se lo standard non ha alcun riferimento ad un sistema
359 di tipo Unix, GNU/Linux (per essere precisi le \acr{glibc}), come molti Unix
360 moderni, provvede la compatibilità con questo standard, fornendo le funzioni
361 di libreria da esso previste. Queste sono dichiarate in una serie di
362 \textit{header file}\footnote{i file di dichiarazione di variabili, tipi e
363 funzioni, usati normalmente da un compilatore C. Per poter accedere alle
364 funzioni occorre includere con la direttiva \code{\#include} questi file nei
365 propri programmi; per ciascuna funzione che tratteremo in seguito
366 indicheremo anche gli \textit{header file} necessari ad usarla.} (anch'essi
367 provvisti dalla \acr{glibc}), In tab.~\ref{tab:intro_posix_header} si sono
368 riportati i principali \textit{header file} definiti nello standard POSIX ed
369 ANSI C, che sono anche quelli definiti negli altri standard descritti nelle
375 \begin{tabular}[c]{|l|c|c|l|}
377 \multirow{2}{*}{\textbf{Header}}&
378 \multicolumn{2}{|c|}{\textbf{Standard}}&
379 \multirow{2}{*}{\textbf{Contenuto}} \\
384 \file{assert.h}&$\bullet$& & Verifica le asserzioni fatte in un
386 \file{ctype.h} &$\bullet$& & Tipi standard.\\
387 \file{dirent.h}& &$\bullet$& Manipolazione delle directory.\\
388 \file{errno.h} & &$\bullet$& Errori di sistema.\\
389 \file{fcntl.h} & &$\bullet$& Controllo sulle opzioni dei file.\\
390 \file{limits.h}& &$\bullet$& Limiti e parametri del sistema.\\
391 \file{malloc.h}&$\bullet$& & Allocazione della memoria.\\
392 \file{setjmp.h}&$\bullet$& & Salti non locali.\\
393 \file{signal.h}& &$\bullet$& Gestione dei segnali.\\
394 \file{stdarg.h}&$\bullet$& & Gestione di funzioni a argomenti
396 \file{stdio.h} &$\bullet$& & I/O bufferizzato in standard ANSI C.\\
397 \file{stdlib.h}&$\bullet$& & Definizioni della libreria standard.\\
398 \file{string.h}&$\bullet$& & Manipolazione delle stringhe.\\
399 \file{time.h} & &$\bullet$& Gestione dei tempi.\\
400 \file{times.h} &$\bullet$& & Gestione dei tempi.\\
401 \file{unistd.h}& &$\bullet$& Unix standard library.\\
402 \file{utmp.h} & &$\bullet$& Registro connessioni utenti.\\
405 \caption{Elenco dei vari header file definiti dallo standard POSIX.}
406 \label{tab:intro_posix_header}
409 In realtà \acr{glibc} ed i relativi header file definiscono un insieme di
410 funzionalità in cui sono incluse come sottoinsieme anche quelle previste dallo
411 standard ANSI C. È possibile ottenere una conformità stretta allo standard
412 (scartando le funzionalità addizionali) usando il \cmd{gcc} con l'opzione
413 \cmd{-ansi}. Questa opzione istruisce il compilatore a definire nei vari
414 header file soltanto le funzionalità previste dallo standard ANSI C e a non
415 usare le varie estensioni al linguaggio e al preprocessore da esso supportate.
418 \subsection{I tipi di dati primitivi}
419 \label{sec:intro_data_types}
421 Uno dei problemi di portabilità del codice più comune è quello dei tipi di
422 dati utilizzati nei programmi, che spesso variano da sistema a sistema, o
423 anche da una architettura ad un'altra (ad esempio passando da macchine con
424 processori 32 bit a 64). In particolare questo è vero nell'uso dei cosiddetti
425 \index{tipo!elementare} \textit{tipi elementari}del linguaggio C (come
426 \ctyp{int}) la cui dimensione varia a seconda dell'architettura hardware.
428 Storicamente alcuni tipi nativi dello standard ANSI C sono sempre stati
429 associati ad alcune variabili nei sistemi Unix, dando per scontata la
430 dimensione. Ad esempio la posizione corrente all'interno di un file è sempre
431 stata associata ad un intero a 32 bit, mentre il numero di dispositivo è
432 sempre stato associato ad un intero a 16 bit. Storicamente questi erano
433 definiti rispettivamente come \ctyp{int} e \ctyp{short}, ma tutte le volte
434 che, con l'evolversi ed il mutare delle piattaforme hardware, alcuni di questi
435 tipi si sono rivelati inadeguati o sono cambiati, ci si è trovati di fronte ad
436 una infinita serie di problemi di portabilità.
441 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
443 \textbf{Tipo} & \textbf{Contenuto} \\
446 \type{caddr\_t} & Core address.\\
447 \type{clock\_t} & Contatore del tempo di sistema.\\
448 \type{dev\_t} & Numero di dispositivo (vedi sez.~\ref{sec:file_mknod}).\\
449 \type{gid\_t} & Identificatore di un gruppo.\\
450 \type{ino\_t} & Numero di \index{inode} \textit{inode}.\\
451 \type{key\_t} & Chiave per il System V IPC.\\
452 \type{loff\_t} & Posizione corrente in un file.\\
453 \type{mode\_t} & Attributi di un file.\\
454 \type{nlink\_t} & Contatore dei link su un file.\\
455 \type{off\_t} & Posizione corrente in un file.\\
456 \type{pid\_t} & Identificatore di un processo.\\
457 \type{rlim\_t} & Limite sulle risorse.\\
458 \type{sigset\_t}& Insieme di segnali.\\
459 \type{size\_t} & Dimensione di un oggetto.\\
460 \type{ssize\_t} & Dimensione in numero di byte ritornata dalle funzioni.\\
461 \type{ptrdiff\_t}& Differenza fra due puntatori.\\
462 \type{time\_t} & Numero di secondi (in \itindex{calendar~time}
463 \textsl{tempo di calendario}, vedi
464 sez.~\ref{sec:sys_time}).\\
465 \type{uid\_t} & Identificatore di un utente.\\
468 \caption{Elenco dei tipi primitivi, definiti in \file{sys/types.h}.}
469 \label{tab:intro_primitive_types}
472 Per questo motivo tutte le funzioni di libreria di solito non fanno
473 riferimento ai tipi elementari dello standard del linguaggio C, ma ad una
474 serie di \index{tipo!primitivo} \textsl{tipi primitivi} del sistema, riportati
475 in tab.~\ref{tab:intro_primitive_types}, e definiti nell'header file
476 \file{sys/types.h}, in modo da mantenere completamente indipendenti i tipi
477 utilizzati dalle funzioni di sistema dai tipi elementari supportati dal
481 \subsection{Lo standard System V}
482 \label{sec:intro_sysv}
484 Come noto Unix nasce nei laboratori della AT\&T, che ne registrò il nome come
485 marchio depositato, sviluppandone una serie di versioni diverse; nel 1983 la
486 versione supportata ufficialmente venne rilasciata al pubblico con il nome di
487 Unix System V, e si fa rifermento a questa implementazione con la sigla SysV o
490 Negli anni successivi l'AT\&T proseguì lo sviluppo rilasciando varie versioni
491 con aggiunte e integrazioni, ed in particolare la \textit{release 2} nel 1985,
492 a cui si fa riferimento con SVr2 e la \textit{release 3} nel 1986 (denominata
493 SVr3). Le interfacce di programmazione di queste due versioni vennero
494 descritte formalmente in due documenti denominati \textit{System V Interface
495 Definition} (o SVID), pertanto nel 1995 venne rilasciata la specifica SVID 1
496 e nel 1986 la specifica SVID 2.
498 Nel 1989 un accordo fra vari venditori (AT\&T, Sun, HP, ed altri) portò ad una
499 versione di System V che provvedeva un'unificazione delle interfacce
500 comprendente anche Xenix e BSD, questa venne denominata \textit{release 4} o
501 SVr4. Anche le relative interfacce vennero descritte in un documento dal
502 titolo \textit{System V Interface Description}, venendo a costituire lo
503 standard SVID 3, che viene considerato la specifica finale di System V, ed a
504 cui spesso si fa riferimento semplicemente con SVID. Anche SVID costituisce un
505 sovrainsieme delle interfacce definite dallo standard POSIX.
507 Nel 1992 venne rilasciata una seconda versione del sistema, la SVr4.2; l'anno
508 successivo la divisione della AT\&T (già a suo tempo rinominata in Unix System
509 Laboratories) venne acquistata dalla Novell, che poi trasferì il marchio Unix
510 al consorzio X/Open. L'ultima versione di System V fu la SVr4.2MP rilasciata
511 nel Dicembre 93. Infine nel 1995 è stata rilasciata da SCO, che aveva
512 acquisito alcuni diritti sul codice di System V, una ulteriore versione delle
513 \textit{System V Interface Description}, che va sotto la denominazione di SVID
516 Linux e le \acr{glibc} implementano le principali funzionalità richieste dalle
517 specifiche SVID che non sono già incluse negli standard POSIX ed ANSI C, per
518 compatibilità con lo Unix System V e con altri Unix (come SunOS) che le
519 includono. Tuttavia le funzionalità più oscure e meno utilizzate (che non sono
520 presenti neanche in System V) sono state tralasciate.
522 Le funzionalità implementate sono principalmente il meccanismo di
523 intercomunicazione fra i processi e la memoria condivisa (il cosiddetto System
524 V IPC, che vedremo in sez.~\ref{sec:ipc_sysv}) le funzioni della famiglia
525 \func{hsearch} e \func{drand48}, \func{fmtmsg} e svariate funzioni
529 \subsection{Lo ``\textsl{standard}'' BSD}
530 \label{sec:intro_bsd}
532 Lo sviluppo di BSD iniziò quando la fine della collaborazione fra l'Università
533 di Berkeley e la AT\&T generò una delle prime e più importanti fratture del
534 mondo Unix. L'università di Berkeley proseguì nello sviluppo della base di
535 codice di cui disponeva, e che presentava parecchie migliorie rispetto alle
536 versioni allora disponibili, fino ad arrivare al rilascio di una versione
537 completa di Unix, chiamata appunto BSD, del tutto indipendente dal codice
540 Benché BSD non sia mai stato uno standard formalizzato, l'implementazione
541 dello Unix dell'Università di Berkeley nella sua storia ha introdotto una
542 serie di estensioni e interfacce di grandissima rilevanza, come i link
543 simbolici, la funzione \code{select} ed i socket di rete. Per questo motivo si
544 fa spesso riferimento esplicito alle interfacce presenti nelle varie versioni
545 dello Unix di Berkeley con una apposita sigla.
547 Nel 1983, con il rilascio della versione 4.2 di BSD, venne definita una
548 implementazione delle funzioni di interfaccia a cui si fa riferimento con la
549 sigla 4.2BSD. Per fare riferimento alle precedenti versioni si usano poi le
550 sigle 3BSD e 4BSD (per le due versioni pubblicate nel 1980), e 4.1BSD per
551 quella pubblicata nel 1981.
553 Le varie estensioni ideate a Berkeley sono state via via aggiunte al sistema
554 nelle varie versioni succedutesi negli anni, che vanno sotto il nome di
555 4.3BSD, per la versione rilasciata nel 1986 e 4.4BSD, per la versione
556 rilasciata nel 1993, che costituisce l'ultima release ufficiale
557 dell'università di Berkeley. Si tenga presente che molte di queste interfacce
558 sono presenti in derivati commerciali di BSD come SunOS. Il kernel Linux e le
559 \acr{glibc} forniscono tutte queste estensioni che sono state in gran parte
560 incorporate negli standard successivi.
563 \subsection{Gli standard IEEE -- POSIX}
564 \label{sec:intro_posix}
566 Lo standard ufficiale creato da un organismo indipendente più attinente alle
567 interfacce di un sistema unix-like nel suo complesso (e che concerne sia il
568 kernel che le librerie che i comandi) è stato lo standard POSIX. Esso prende
569 origine dallo standard ANSI C, che contiene come sottoinsieme, prevedendo
570 ulteriori capacità per le funzioni in esso definite, ed aggiungendone di
573 In realtà POSIX è una famiglia di standard diversi, il cui nome, suggerito da
574 Richard Stallman, sta per \textit{Portable Operating System Interface}, ma la
575 X finale denuncia la sua stretta relazione con i sistemi Unix. Esso nasce dal
576 lavoro dell'IEEE (\textit{Institute of Electrical and Electronics Engeneers})
577 che ne produsse una prima versione, nota come \textsl{IEEE 1003.1-1988},
578 mirante a standardizzare l'interfaccia con il sistema operativo.
580 Ma gli standard POSIX non si limitano alla standardizzazione delle funzioni di
581 libreria, e in seguito sono stati prodotti anche altri standard per la shell e
582 i comandi di sistema (1003.2), per le estensioni \textit{real-time} e per i
583 \itindex{thread} \textit{thread} (rispettivamente 1003.1d e 1003.1c) per i
584 socket (1003.1g) e vari altri. In tab.~\ref{tab:intro_posix_std} è riportata
585 una classificazione sommaria dei principali documenti prodotti, e di come sono
586 identificati fra IEEE ed ISO; si tenga conto inoltre che molto spesso si usa
587 l'estensione IEEE anche come aggiunta al nome POSIX; ad esempio è più comune
588 parlare di POSIX.4 come di POSIX.1b.
590 Si tenga presente inoltre che nuove specifiche e proposte di standardizzazione
591 si aggiungono continuamente, mentre le versioni precedenti vengono riviste;
592 talvolta poi i riferimenti cambiano nome, per cui anche solo seguire le
593 denominazioni usate diventa particolarmente faticoso; una pagina dove si
594 possono recuperare varie (e di norma piuttosto intricate) informazioni è
595 \href{http://www.pasc.org/standing/sd11.html}
596 {\textsf{http://www.pasc.org/standing/sd11.html}}.
601 \begin{tabular}[c]{|l|l|l|l|}
603 \textbf{Standard} & \textbf{IEEE} & \textbf{ISO} & \textbf{Contenuto} \\
606 POSIX.1 & 1003.1 & 9945-1& Interfacce di base \\
607 POSIX.1a& 1003.1a& 9945-1& Estensioni a POSIX.1 \\
608 POSIX.2 & 1003.2 & 9945-2& Comandi \\
609 POSIX.3 & 2003 &TR13210& Metodi di test \\
610 POSIX.4 & 1003.1b & --- & Estensioni real-time \\
611 POSIX.4a& 1003.1c & --- & \itindex{thread} Thread \\
612 POSIX.4b& 1003.1d &9945-1& Ulteriori estensioni real-time \\
613 POSIX.5 & 1003.5 & 14519& Interfaccia per il linguaggio ADA \\
614 POSIX.6 & 1003.2c,1e& 9945-2& Sicurezza \\
615 POSIX.8 & 1003.1f& 9945-1& Accesso ai file via rete \\
616 POSIX.9 & 1003.9 & --- & Interfaccia per il Fortran-77 \\
617 POSIX.12& 1003.1g& 9945-1& Socket \\
620 \caption{Elenco dei vari standard POSIX e relative denominazioni.}
621 \label{tab:intro_posix_std}
624 Benché l'insieme degli standard POSIX siano basati sui sistemi Unix, essi
625 definiscono comunque un'interfaccia di programmazione generica e non fanno
626 riferimento ad una implementazione specifica (ad esempio esiste
627 un'implementazione di POSIX.1 anche sotto Windows NT).
629 Linux e le \acr{glibc} implementano tutte le funzioni definite nello standard
630 POSIX.1, queste ultime forniscono in più alcune ulteriori capacità (per
631 funzioni di \textit{pattern matching} e per la manipolazione delle
632 \textit{regular expression}), che vengono usate dalla shell e dai comandi di
633 sistema e che sono definite nello standard POSIX.2.
635 Nelle versioni più recenti del kernel e delle librerie sono inoltre supportate
636 ulteriori funzionalità aggiunte dallo standard POSIX.1c per quanto riguarda i
637 \itindex{thread} \textit{thread} (vedi cap.~\ref{cha:threads}), e dallo
638 standard POSIX.1b per quanto riguarda i segnali e lo \itindex{scheduler}
639 scheduling real-time (sez.~\ref{sec:sig_real_time} e
640 sez.~\ref{sec:proc_real_time}), la misura del tempo, i meccanismi di
641 intercomunicazione (sez.~\ref{sec:ipc_posix}) e l'I/O asincrono
642 (sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}).
644 Lo standard principale resta comunque POSIX.1, che continua ad evolversi; la
645 versione più nota, cui gran parte delle implementazioni fanno riferimento, e
646 che costituisce una base per molti altri tentativi di standardizzazione, è
647 stata rilasciata anche come standard internazionale con la sigla
648 \textsl{ISO/IEC 9945-1:1996} ed include i precedenti POSIX.1b e POSIX.1c. In
649 genere si fa riferimento ad essa come POSIX.1-1996.
651 Nel 2001 è stata poi eseguita una sintesi degli standard POSIX.1, POSIX.2 e
652 SUSv3 (vedi sez.~\ref{sec:intro_xopen}) in un unico documento, redatto sotto
653 gli auspici del cosiddetto gruppo Austin che va sotto il nome di POSIX.1-2001.
654 Questo standard definisce due livelli di conformità, quello POSIX, in cui sono
655 presenti solo le interfacce di base, e quello XSI che richiede la presenza di
656 una serie di estensioni opzionali per lo standard POSIX, riprese da SUSv3.
657 Inoltre lo standard è stato allineato allo standard C99, e segue lo stesso
658 nella definizione delle interfacce.
660 A questo standard sono stati aggiunti due documenti di correzione e
661 perfezionamento denominati \textit{Technical Corrigenda}, il TC1 del 2003 ed
662 il TC2 del 2004, e talvolta si fa riferimento agli stessi con le sigle
663 POSIX.1-2003 e POSIX.1-2004.
665 Infine è in corso una ulteriore revisione degli standard POSIX e SUS, che
666 dovrebbe essere completata entro l'anno 2008 e che andrà presumibilmente
667 sotto il nome di POSIX.1-2008. È prevista l'incorporazione di molte interfacce
668 opzionali dentro le specifiche di base, oltre che le solite precisazioni ed
669 aggiornamenti. Anche in questo caso è prevista la suddivisione in una
670 conformità di base, e delle interfacce aggiuntive.
672 % vedi anche man standards
674 \subsection{Gli standard X/Open -- Opengroup -- Unix}
675 \label{sec:intro_xopen}
677 Il consorzio X/Open nacque nel 1984 come consorzio di venditori di sistemi
678 Unix per giungere ad un'armonizzazione delle varie implementazioni. Per far
679 questo iniziò a pubblicare una serie di documentazioni e specifiche sotto il
680 nome di \textit{X/Open Portability Guide} a cui di norma si fa riferimento con
681 l'abbreviazione XPG$n$, con $n$ che indica la versione.
683 Nel 1989 il consorzio produsse una terza versione di questa guida
684 particolarmente voluminosa (la \textit{X/Open Portability Guide, Issue 3}),
685 contenente una dettagliata standardizzazione dell'interfaccia di sistema di
686 Unix, che venne presa come riferimento da vari produttori. Questo standard,
687 detto anche XPG3 dal nome della suddetta guida, è sempre basato sullo standard
688 POSIX.1, ma prevede una serie di funzionalità aggiuntive fra cui le specifiche
689 delle API\footnote{le \textit{Application Programmable Interface}, in sostanze
690 le interfacce di programmazione.} per l'interfaccia grafica (X11).
692 Nel 1992 lo standard venne rivisto con una nuova versione della guida, la
693 Issue 4, da cui la sigla XPG4, che aggiungeva l'interfaccia XTI (\textit{X
694 Transport Interface}) mirante a soppiantare (senza molto successo)
695 l'interfaccia dei socket derivata da BSD. Una seconda versione della guida fu
696 rilasciata nel 1994; questa è nota con il nome di Spec 1170 (dal numero delle
697 interfacce, header e comandi definiti) ma si fa riferimento ad essa anche come
700 Nel 1993 il marchio Unix passò di proprietà dalla Novell (che a sua volta lo
701 aveva comprato dalla AT\&T) al consorzio X/Open che iniziò a pubblicare le sue
702 specifiche sotto il nome di \textit{Single UNIX Specification} o SUS, l'ultima
703 versione di Spec 1170 diventò così la prima versione delle \textit{Single UNIX
704 Specification}, detta SUS o SUSv1, ma più comunemente nota anche come
707 Nel 1996 la fusione del consorzio X/Open con la Open Software Foundation (nata
708 da un gruppo di aziende concorrenti rispetto ai fondatori di X/Open) portò
709 alla costituzione dell'\textit{Open Group}, un consorzio internazionale che
710 raccoglie produttori, utenti industriali, entità accademiche e governative.
711 Attualmente il consorzio è detentore del marchio depositato Unix, e prosegue
712 il lavoro di standardizzazione delle varie implementazioni, rilasciando
713 periodicamente nuove specifiche e strumenti per la verifica della conformità
716 Nel 1997 fu annunciata la seconda versione delle \textit{Single UNIX
717 Specification}, nota con la sigla SUSv2, in questa versione le interfacce
718 specificate salgono a 1434, e addirittura a 3030 se si considerano le stazioni
719 di lavoro grafiche, per le quali sono inserite pure le interfacce usate da CDE
720 che richiede sia X11 che Motif. La conformità a questa versione permette l'uso
721 del nome \textit{Unix 98}, usato spesso anche per riferirsi allo standard. Un
722 altro nome alternativo di queste specifiche, date le origini, è XPG5.
724 Come accennato nel 2001, con il rilascio dello standard POSIX.1-2001, è stato
725 effettuato uno sforzo di sintesi in cui sono state comprese, nella parte di
726 interfacce estese, anche le interfacce definite nelle \textit{Single UNIX
727 Specification}, pertanto si può fare riferimento a detto standard, quando
728 comprensivo del rispetto delle estensioni XSI, come SUSv3, e fregiarsi del
729 marchio UNIX 03 se conformi ad esso.
731 Infine con la prossima revisione dello standard POSIX.1 è previsto che, come
732 avviene per il POSIX.1-2001, la conformità completa a tutte quelle che saranno
733 le nuove estensioni XSI previste dall'aggiornamento andrà a definire la nuova
734 versione delle \textit{Single UNIX Specification} che verranno chiamate SUSv4.
737 \subsection{Il controllo di aderenza agli standard}
738 \label{sec:intro_gcc_glibc_std}
740 In Linux, grazie alle \acr{glibc}, la conformità agli standard appena
741 descritti può essere richiesta sia attraverso l'uso di opportune opzioni del
742 compilatore (il \texttt{gcc}) che definendo delle specifiche costanti prima
743 dell'inclusione dei file di dichiarazione (gli \textit{header file}) che
744 definiscono le funzioni di libreria.
746 Ad esempio se si vuole che i programmi seguano una stretta attinenza allo
747 standard ANSI C si può usare l'opzione \texttt{-ansi} del compilatore, e non
748 potrà essere utilizzata nessuna funzione non riconosciuta dalle specifiche
749 standard ISO per il C. Il \texttt{gcc} possiede inoltre una specifica opzione
750 per richiedere la conformità ad uno standard, nella forma \texttt{-std=nome},
751 dove \texttt{nome} può essere \texttt{c89} per indicare lo standard ANSI C
752 (vedi sez.~\ref{sec:intro_ansiC}) o \texttt{c99} per indicare la conformità
753 allo standard C99.\footnote{che non è al momento completa, esistono anche le
754 possibilità di usare i valori \texttt{gnu89}, l'attuale default, che indica
755 l'uso delle estensioni GNU al C89, riprese poi dal C99, o \texttt{gnu89} che
756 indica il dialetto GNU del C99, che diventerà il default quando la
757 conformità a quest'ultimo sarà completa.}
759 Per attivare le varie opzioni di controllo di aderenza agli standard è poi
760 possibile definire delle macro di preprocessore che controllano le
761 funzionalità che le \acr{glibc} possono mettere a disposizione:\footnote{le
762 macro sono definite nel file di dichiarazione \file{<features.h>}, ma non è
763 necessario includerlo nei propri programmi in quanto viene automaticamente
764 incluso da tutti gli altri file di dichiarazione che utilizzano le macro in
765 esso definite; si tenga conto inoltre che il file definisce anche delle
766 ulteriori macro interne, in genere con un doppio prefisso di \texttt{\_},
767 che non devono assolutamente mai essere usate direttamente. } questo può
768 essere fatto attraverso l'opzione \texttt{-D} del compilatore, ma è buona
769 norma farlo inserendo gli opportuni \code{\#define} prima della inclusione dei
770 propri \textit{header file}.
772 Le macro disponibili per controllare l'aderenza ai vari standard messe a
773 disposizione delle \acr{glibc}, che rendono disponibili soltanto le funzioni
774 in esse definite, sono illustrate nel seguente elenco:
775 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
776 \item[\macro{\_\_STRICT\_ANSI\_\_}] richiede l'aderenza stretta allo standard
777 C ISO; viene automaticamente predefinita qualora si invochi il \texttt{gcc}
778 con le opzione \texttt{-ansi} o \texttt{-std=c99}.
780 \item[\macro{\_POSIX\_SOURCE}] definendo questa macro (considerata obsoleta)
781 si rendono disponibili tutte le funzionalità dello standard POSIX.1 (la
782 versione IEEE Standard 1003.1) insieme a tutte le funzionalità dello
783 standard ISO C. Se viene anche definita con un intero positivo la macro
784 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} lo stato di questa non viene preso in
787 \item[\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE}] definendo questa macro ad un valore intero
788 positivo si controlla quale livello delle funzionalità specificate da POSIX
789 viene messa a disposizione; più alto è il valore maggiori sono le
792 \item un valore uguale a ``\texttt{1}'' rende disponibili le funzionalità
793 specificate nella edizione del 1990 (IEEE Standard 1003.1-1990);
794 \item valori maggiori o uguali a ``\texttt{2}'' rendono disponibili le
795 funzionalità previste dallo standard POSIX.2 specificate nell'edizione del
796 1992 (IEEE Standard 1003.2-1992),
797 \item un valore maggiore o uguale a ``\texttt{199309L}'' rende disponibili
798 le funzionalità previste dallo standard POSIX.1b specificate nell'edizione
799 del 1993 (IEEE Standard 1003.1b-1993);
800 \item un valore maggiore o uguale a ``\texttt{199506L}'' rende disponibili
801 le funzionalità previste dallo standard POSIX.1 specificate nell'edizione
802 del 1996 (\textit{ISO/IEC 9945-1:1996}), ed in particolare le definizioni
803 dello standard POSIX.1c per i \itindex{thread} \textit{thread};
804 \item a partire dalla versione 2.3.3 delle \acr{glibc} un valore maggiore o
805 uguale a ``\texttt{200112L}'' rende disponibili le funzionalità di base
806 previste dallo standard POSIX.1-2001, escludendo le estensioni XSI;
807 \item in futuro valori superiori potranno abilitare ulteriori estensioni.
810 \item[\macro{\_BSD\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili le
811 funzionalità derivate da BSD4.3, insieme a quelle previste dagli standard
812 ISO C, POSIX.1 e POSIX.2; alcune delle funzionalità previste da BSD sono
813 però in conflitto con le corrispondenti definite nello standard POSIX.1, in
814 questo caso se la macro è definita le definizioni previste da BSD4.3 avranno
815 la precedenza rispetto a POSIX.
817 A causa della natura dei conflitti con POSIX per ottenere una piena
818 compatibilità con BSD4.3 può essere necessario anche usare una libreria di
819 compatibilità, dato che alcune funzioni sono definite in modo diverso. In
820 questo caso occorrerà anche usare l'opzione \cmd{-lbsd-compat} con il
821 compilatore per indicargli di utilizzare le versioni nella libreria di
822 compatibilità prima di quelle normali.
824 Si tenga inoltre presente che la preferenza verso le versioni delle funzioni
825 usate da BSD viene mantenuta soltanto se nessuna delle ulteriori macro di
826 specificazione di standard successivi (vale a dire una fra
827 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE}, \macro{\_POSIX\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
828 \macro{\_XOPEN\_SOURCE}, \macro{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED} o
829 \macro{\_GNU\_SOURCE}) è stata a sua volta attivata, nel qual caso queste
830 hanno la precedenza. Se però si definisce \macro{\_BSD\_SOURCE} dopo aver
831 definito una di queste macro, l'effetto sarà quello di dare la precedenza
832 alle funzioni in forma BSD.
834 \item[\macro{\_SVID\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili le
835 funzionalità derivate da SVID. Esse comprendono anche quelle definite negli
836 standard ISO C, POSIX.1, POSIX.2, e X/Open (XPG$n$) illustrati in
839 \item[\macro{\_XOPEN\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
840 le funzionalità descritte nella \textit{X/Open Portability Guide}. Anche
841 queste sono un sovrainsieme di quelle definite negli standard POSIX.1 e
842 POSIX.2 ed in effetti sia \macro{\_POSIX\_SOURCE} che
843 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} vengono automaticamente definite. Sono incluse
844 anche ulteriori funzionalità disponibili in BSD e SVID, più una serie di
845 estensioni a secondo dei seguenti valori:
847 \item la definizione della macro ad un valore qualunque attiva le
848 funzionalità specificate negli standard POSIX.1, POSIX.2 e XPG4;
849 \item un valore di ``\texttt{500}'' o superiore rende disponibili anche le
850 funzionalità introdotte con SUSv2, vale a dire la conformità ad Unix98;
851 \item a partire dalla versione 2.2 delle \acr{glibc} un valore uguale a
852 ``\texttt{600}'' o superiore rende disponibili anche le funzionalità
853 introdotte con SUSv3, corrispondenti allo standard POSIX.1-2001 più le
857 \item[\macro{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED}] definendo questa macro si rendono
858 disponibili le ulteriori funzionalità necessarie ad essere conformi al
859 rilascio del marchio \textit{X/Open Unix} corrispondenti allo standard
860 Unix95, vale a dire quelle specificate da SUSv1/XPG4v2. Questa macro viene
861 definita implicitamente tutte le volte che si imposta
862 \macro{\_XOPEN\_SOURCE} ad un valore maggiore o uguale a 500.
864 \item[\macro{\_ISOC99\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
865 le funzionalità previste per la revisione delle librerie standard del C
866 introdotte con lo standard ISO C99. La macro è definita a partire dalla
867 versione 2.1.3 delle \acr{glibc}.
869 Le precedenti versioni della serie 2.1.x riconoscevano le stesse estensioni
870 con la macro \macro{\_ISOC9X\_SOURCE}, dato che lo standard non era stato
871 finalizzato, ma le \acr{glibc} avevano già un'implementazione completa che
872 poteva essere attivata definendo questa macro. Benché questa sia obsoleta
873 viene tuttora riconosciuta come equivalente di \macro{\_ISOC99\_SOURCE} per
876 \item[\macro{\_GNU\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
877 tutte le funzionalità disponibili nei vari standard oltre a varie estensioni
878 specifiche presenti solo nelle \acr{glibc} ed in Linux. Gli standard coperti
879 sono: ISO C89, ISO C99, POSIX.1, POSIX.2, BSD, SVID, X/Open, SUS.
881 L'uso di \macro{\_GNU\_SOURCE} è equivalente alla definizione contemporanea
882 delle macro: \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
883 \macro{\_POSIX\_SOURCE}, \macro{\_ISOC99\_SOURCE}, inoltre
884 \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} con valore ``\texttt{200112L}'' (o
885 ``\texttt{199506L}'' per le versioni delle \acr{glibc} precedenti la 2.5),
886 \macro{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED} e \macro{\_XOPEN\_SOURCE} con valore 600
887 (o 500 per le versioni delle \acr{glibc} precedenti la 2.2); oltre a queste
888 vengono pure attivate le ulteriori due macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE} e
889 \macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE} che definiscono funzioni previste
890 esclusivamente dalle \acr{glibc}.
894 Benché Linux supporti in maniera estensiva gli standard più diffusi, esistono
895 comunque delle estensioni e funzionalità specifiche, non presenti in altri
896 standard e lo stesso vale per le \acr{glibc} stesse, che definiscono anche
897 delle ulteriori funzioni di libreria. Ovviamente l'uso di queste funzionalità
898 deve essere evitato se si ha a cuore la portabilità, ma qualora questo non sia
899 un requisito esse possono rivelarsi molto utili.
901 Come per l'aderenza ai vari standard, le funzionalità aggiuntive possono
902 essere rese esplicitamente disponibili tramite la definizione di opportune
903 macro di preprocessore, alcune di queste vengono attivate con la definizione
904 di \macro{\_GNU\_SOURCE}, mentre altre devono essere attivate esplicitamente,
905 inoltre alcune estensioni possono essere attivate indipendentemente tramite
906 una opportuna macro; queste estensioni sono illustrate nel seguente elenco:
908 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{3cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
910 \item[\macro{\_LARGEFILE\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono
911 disponibili alcune funzioni che consentono di superare una inconsistenza
912 presente negli standard con i file di grandi dimensioni, ed in particolare
913 definire le due funzioni \func{fseeko} e \func{ftello} che al contrario
914 delle corrispettive \func{fseek} e \func{ftell} usano il tipo di dato
915 specifico \ctyp{off\_t} (vedi sez.~\ref{sec:file_fseek}).
917 \item[\macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono
918 disponibili le funzioni di una interfaccia alternativa al supporto di valori
919 a 64 bit nelle funzioni di gestione dei file (non supportati in certi
920 sistemi), caratterizzate dal suffisso \texttt{64} aggiunto ai vari nomi di
921 tipi di dato e funzioni (come \ctyp{off64\_t} al posto di \ctyp{off\_t} o
922 \func{lseek64} al posto di \func{lseek}).
924 Le funzioni di questa interfaccia alternativa sono state proposte come una
925 estensione ad uso di transizione per le \textit{Single UNIX Specification},
926 per consentire la gestione di file di grandi dimensioni anche nei sistemi a
927 32 bit, in cui la dimensione massima, espressa con un intero, non poteva
928 superare i 2 gigabyte. Nei nuovi programmi queste funzioni devono essere
929 evitate, a favore dell'uso macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, che definita
930 al valore di \texttt{64} consente di usare in maniera trasparente le
931 funzioni dell'interfaccia classica.
933 \item[\macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}] la definizione di questa macro al valore
934 di \texttt{64} consente di attivare la conversione automatica di tutti i
935 riferimenti a dati e funzioni a 32 bit nelle funzioni di interfaccia ai file
936 con le equivalenti a 64 bit, senza dover utilizzare esplicitamente
937 l'interfaccia alternativa appena illustrata. In questo modo diventa
938 possibile usare le ordinarie funzioni per effettuare operazioni a 64 bit sui
939 file anche su sistemi a 32 bit.\footnote{basterà ricompilare il programma
940 dopo averla definita, e saranno usate in modo trasparente le funzioni a 64
943 Se la macro non è definita o è definita con valore \texttt{32} questo
944 comportamento viene disabilitato, e sui sistemi a 32 bit verranno usate le
945 ordinarie funzioni a 32 bit, non avendo più il supporto per file di grandi
946 dimensioni. Su sistemi a 64 bit invece, dove il problema non sussiste, la
947 macro non ha nessun effetto.
949 \item[\macro{\_ATFILE\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
950 le estensioni delle funzioni di creazione, accesso e modifica di file e
951 directory che risolvono i problemi di sicurezza insiti nell'uso di pathname
952 relativi con programmi \itindex{thread} \textit{multi-thread} illustrate in
953 sez.~\ref{sec:file_openat}.
955 \item[\macro{\_REENTRANT}] definendo questa macro, o la equivalente
956 \macro{\_THREAD\_SAFE} (fornita per compatibilità) si rendono disponibili le
957 versioni \index{funzioni!rientranti} rientranti (vedi
958 sez.~\ref{sec:proc_reentrant}) di alcune funzioni, necessarie quando si
959 usano i \itindex{thread} \textit{thread}. Alcune di queste funzioni sono
960 anche previste nello standard POSIX.1c, ma ve ne sono altre che sono
961 disponibili soltanto su alcuni sistemi, o specifiche del \acr{glibc}, e
962 possono essere utilizzate una volta definita la macro.
964 \item[\macro{\_FORTIFY\_SOURCE}] definendo questa macro viene abilitata
965 l'inserimento di alcuni controlli per alcune funzioni di allocazione e
966 manipolazione di memoria e stringhe che consentono di rilevare
967 automaticamente alcuni errori di \textit{buffer overflow} nell'uso delle
968 stesse. La funzionalità è stata introdotta a partire dalla versione 2.3.4
969 delle \acr{glibc} e richiede anche il supporto da parte del compilatore, che
970 è disponibile solo a partire dalla versione 4.0 del \texttt{gcc}.
972 Le funzioni di libreria che vengono messe sotto controllo quando questa
973 funzionalità viene attivata sono, al momento della stesura di queste note,
974 le seguenti: \func{memcpy}, \func{mempcpy}, \func{memmove}, \func{memset},
975 \func{stpcpy}, \func{strcpy}, \func{strncpy}, \func{strcat}, \func{strncat},
976 \func{sprintf}, \func{snprintf}, \func{vsprintf}, \func{vsnprintf}, e
979 La macro prevede due valori, con \texttt{1} vengono eseguiti dei controlli
980 di base che non cambiano il comportamento dei programmi se si richiede una
981 ottimizzazione di livello uno o superiore,\footnote{vale a dire se si usa
982 l'opzione \texttt{-O1} o superiore del \texttt{gcc}.} mentre con il
983 valore \texttt{2} vengono aggiunti maggiori controlli.
987 Se non è stata specificata esplicitamente nessuna di queste macro il default
988 assunto è che siano definite \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
989 \macro{\_POSIX\_SOURCE}, e \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} con valore
990 ``\texttt{200112L}'' (o ``\texttt{199506L}'' per le versioni delle \acr{glibc}
991 precedenti la 2.4). Si ricordi infine che perché queste macro abbiano effetto
992 devono essere sempre definite prima dell'inclusione dei file di dichiarazione.
995 % vedi anche man feature_test_macros
997 % LocalWords: like kernel multitasking scheduler preemptive sez swap is cap VM
998 % LocalWords: everything bootstrap init shell Windows Foundation system call
999 % LocalWords: fig libc uClib glibc embedded Library POSIX username PAM Methods
1000 % LocalWords: Pluggable Autentication group supplementary Name Service Switch
1001 % LocalWords: LDAP identifier uid gid superuser root if BSD SVr dall' American
1002 % LocalWords: National Institute International Organisation IEC header tab gcc
1003 % LocalWords: assert ctype dirent errno fcntl limits malloc setjmp signal utmp
1004 % LocalWords: stdarg stdio stdlib string times unistd library int short caddr
1005 % LocalWords: address clock dev ino inode key IPC loff nlink off pid rlim size
1006 % LocalWords: sigset ssize ptrdiff sys nell'header IEEE Richard Portable of TR
1007 % LocalWords: Operating Interface dell'IEEE Electrical and Electronics thread
1008 % LocalWords: Engeneers Socket NT matching regular expression scheduling l'I
1009 % LocalWords: XPG Portability Issue Application Programmable XTI Transport AT
1010 % LocalWords: socket Spec Novell Specification SUSv CDE Motif Berkley select
1011 % LocalWords: SunOS l'AT Sun HP Xenix Description SVID Laboratories MP hsearch
1012 % LocalWords: drand fmtmsg define SOURCE lbsd compat XOPEN version ISOC Large
1013 % LocalWords: LARGEFILE Support LFS dell' black rectangle node fill cpu draw
1014 % LocalWords: ellipse mem anchor west proc SysV SV Definition SCO Austin XSI
1015 % LocalWords: Technical TC SUS Opengroup features STRICT std ATFILE fseeko
1016 % LocalWords: ftello fseek ftell lseek FORTIFY REENTRANT SAFE overflow memcpy
1017 % LocalWords: mempcpy memmove memset stpcpy strcpy strncpy strcat strncat gets
1018 % LocalWords: sprintf snprintf vsprintf vsnprintf
1020 %%% Local Variables:
1022 %%% TeX-master: "gapil"