+++ /dev/null
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-
-\chapter{I file: l'interfaccia standard ANSI C}
-\label{cha:files_std_interface}
-
-Esamineremo in questo capitolo l'interfaccia standard ANSI C per i file,
-quella che viene comunemente detta interfaccia dei \textit{file stream} o
-anche più brevemente degli \textit{stream}. Dopo una breve sezione
-introduttiva tratteremo le funzioni base per la gestione dell'input/output,
-mentre tratteremo le caratteristiche più avanzate dell'interfaccia nell'ultima
-sezione.
-
-
-\section{Introduzione}
-\label{sec:file_stream_intro}
-
-Come visto in cap.~\ref{cha:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
-sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
-direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
-
-Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
-ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria,
-queste, insieme alle altre funzioni definite dallo standard, vengono a
-costituire il nucleo\footnote{queste funzioni sono state implementate la prima
- volta da Ritchie nel 1976 e da allora sono rimaste sostanzialmente
- immutate.} delle \acr{glibc}.
-
-
-\subsection{I \textit{file stream}}
-\label{sec:file_stream}
-
-\itindbeg{file~stream}
-
-Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
-basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
-nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
-
-In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
-dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
-\func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
-evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
-del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
-dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
-dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
-
-Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
-dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori. La caratteristica
-principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
-alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
-operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
-all'ottenimento della massima efficienza.
-
-Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
-\textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare
-dei dettagli della comunicazione con il tipo di hardware sottostante
-(come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file
-può essere sempre considerato come composto da un flusso continuo (da
-cui il nome \textit{stream}) di dati.
-
-A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
-scrittura (sia per quel che riguarda la bufferizzazione, che le
-formattazioni), i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai file
-descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere quanto
-visto in sez.~\ref{sec:file_sharing} a proposito dell'accesso condiviso ed in
-sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di accesso.
-
-\itindend{file~stream}
-
-
-\subsection{Gli oggetti \type{FILE}}
-\label{sec:file_FILE}
-
-
-Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
-è stata chiamata \type{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
-libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
-sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
-indicatori di stato e di fine del file.
-
-Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
-queste strutture (che sono dei \index{tipo!opaco} \textsl{tipi opachi}) ma
-usare sempre puntatori del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa
-(tanto che in certi casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo
-di \textit{stream}). Tutte le funzioni della libreria che operano sui file
-accettano come argomenti solo variabili di questo tipo, che diventa
-accessibile includendo l'header file \headfile{stdio.h}.
-
-
-\subsection{Gli \textit{stream standard}}
-\label{sec:file_std_stream}
-
-Ai tre file descriptor standard (vedi sez.~\ref{sec:file_std_descr}) aperti
-per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
-rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
-\textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
-nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
-
-\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
-\item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè il \textit{file
- stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati in
- ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
- prende i caratteri dalla tastiera.
-\item[\var{FILE *stdout}] Lo \textit{standard output} cioè il \textit{file
- stream} su cui il processo invia ordinariamente i dati in
- uscita. Normalmente è associato dalla shell all'output del terminale e
- scrive sullo schermo.
-\item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} cioè il \textit{file
- stream} su cui il processo è supposto inviare i messaggi di
- errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output del
- terminale e scrive sullo schermo.
-\end{basedescript}
-
-Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
-tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
-tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
-programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
-in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
-hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
-usare la funzione \func{freopen}.
-
-
-\subsection{Le modalità di bufferizzazione}
-\label{sec:file_buffering}
-
-La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
-degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
-system call (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
-input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
-ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
-particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
-file.
-
-I caratteri che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
-accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco\footnote{questa operazione
- viene usualmente chiamata \textsl{scaricamento} dei dati, dal termine
- inglese \textit{flush}.} tutte le volte che il buffer viene riempito, in
-maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento analogo avviene
-anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati, anche se ne
-sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha rilevanza
-inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di scrittura
-invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad esempio da
-parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti effettivamente
-scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
-
-Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
-dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
-delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
-scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
-dispositivo (la cosa è particolarmente evidente quando con le operazioni di
-input/output su terminale).
-
-Per rispondere ad esigenze diverse, lo standard definisce tre distinte
-modalità in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali
-occorre essere ben consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da
-dispositivi interattivi:
-\begin{itemize}
-\item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
- caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
- (effettuando immediatamente una \func{write}).
-\item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono
- normalmente trasmessi al file in blocco ogni volta che viene
- incontrato un carattere di \textit{newline} (il carattere ASCII
- \verb|\n|).
-\item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
- trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
-\end{itemize}
-
-Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo standard output e lo
-standard input siano aperti in modalità \textit{fully buffered} quando
-non fanno riferimento ad un dispositivo interattivo, e che lo standard
-error non sia mai aperto in modalità \textit{fully buffered}.
-
-Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
-ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
-\textit{unbuffered} (in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
-rapidamente possibile) e che standard input e standard output siano aperti in
-modalità \textit{line buffered} quando sono associati ad un terminale (od
-altro dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully buffered}
-altrimenti.
-
-Il comportamento specificato per standard input e standard output vale anche
-per tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo; la selezione comunque
-avviene automaticamente, e la libreria apre lo \textit{stream} nella modalità
-più opportuna a seconda del file o del dispositivo scelto.
-
-La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
-chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
-accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
-alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (\textit{newline}); questo
-non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer usato
-dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico dei dati
-anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
-
-Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
-con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
-\textit{stream} che comporta l'accesso al kernel\footnote{questo vuol dire che
- lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità \textit{unbuffered}.} viene
-anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli \textit{stream} in
-scrittura.
-
-In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo come la libreria definisca delle
-opportune funzioni per controllare le modalità di bufferizzazione e lo scarico
-dei dati.
-
-
-
-\section{Funzioni base}
-\label{sec:file_ansi_base_func}
-
-Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli
-\textit{stream}, analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_base_func} per i file
-descriptor. In particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e cambiare
-la posizione corrente in uno \textit{stream}.
-
-
-\subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
-\label{sec:file_fopen}
-
-Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
-\funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
- \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
- dello standard POSIX.1.} i loro prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
- \funcdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
- Apre il file specificato da \param{path}.
- \funcdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
- Associa uno \textit{stream} al file descriptor \param{fildes}.
- \funcdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
- Apre il file specificato da \param{path} associandolo allo \textit{stream}
- specificato da \param{stream}, se questo è già aperto prima lo chiude.
-
- \bodydesc{Le funzioni ritornano un puntatore valido in caso di successo e
- \val{NULL} in caso di errore, in tal caso \var{errno} assumerà il valore
- ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione.
-
- Gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte
- e tre le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di
- \func{fcntl} per \func{fdopen} e quelli di \func{fopen},
- \func{fclose} e \func{fflush} per \func{freopen}.}
-\end{functions}
-
-Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
-\func{fopen}, essa apre il file specificato nella modalità specificata da
-\param{mode}, che è una stringa che deve iniziare con almeno uno dei valori
-indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} (sono possibili varie estensioni
-che vedremo in seguito).
-
-L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file
-standard (vedi sez.~\ref{sec:file_std_stream}): il file \param{path} viene
-associato a \param{stream} e se questo è uno \textit{stream} già aperto viene
-preventivamente chiuso.
-
-Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
-descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
-\func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
-usare gli \textit{stream} con file come le fifo o i socket, che non possono
-essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
-
-\begin{table}[htb]
- \centering
- \footnotesize
- \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
- \hline
- \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
- \hline
- \hline
- \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
- lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
- file.\\
- \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
- scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
- file.\\
-% \hline
- \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
- creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
- scrittura, lo stream\textit{} è posizionato all'inizio del
- file.\\
- \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
- creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
- lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
- file.\\
-% \hline
- \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
- \itindex{append~mode} \textit{append mode}, l'accesso viene
- posto in sola scrittura.\\
- \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
- \itindex{append~mode} \textit{append mode}, l'accesso viene
- posto in lettura e scrittura.\\
- \hline
- \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
- \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già. \\
- \hline
- \end{tabular}
- \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
- che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
- \label{tab:file_fopen_mode}
-\end{table}
-
-In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
-diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
-riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
-il carattere \texttt{b} (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
-le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
-distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
-distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
-compatibilità, ma non ha alcun effetto.
-
-Le \acr{glibc} supportano alcune estensioni, queste devono essere sempre
-indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di
-tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per
-evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso
-dell'opzione \const{O\_EXCL} in \func{open}), se il file specificato già
-esiste e si aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen}
-fallisce.
-
-Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si
-aggiunge a \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| il
-valore \verb|STRING| è considerato il nome di una codifica dei caratteri
-e \func{fopen} marca il file per l'uso dei caratteri estesi e abilita le
-opportune funzioni di conversione in lettura e scrittura.
-
-Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
-essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
-Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
-\textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
-variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
-cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso alla chiusura dello
-\textit{stream}.
-
-I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
-sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
-impostati al valore
-\code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
-\val{0666}) modificato secondo il valore di \itindex{umask} \textit{umask} per
-il processo (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}).
-
-In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
-di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
-richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
-di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
-incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
-il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata.
-
-Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
-una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
-\func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
-voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
-usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
-un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
-sufficiente a garantire la sincronizzazione.
-
-Una volta aperto lo \textit{stream}, si può cambiare la modalità di
-bufferizzazione (si veda sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non
-si è effettuato alcuna operazione di I/O sul file.
-
-Uno \textit{stream} viene chiuso con la funzione \funcd{fclose} il cui
-prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio.h}{int fclose(FILE *stream)}
- Chiude lo \textit{stream} \param{stream}.
-
- \bodydesc{Restituisce 0 in caso di successo e \val{EOF} in caso di errore,
- nel qual caso imposta \var{errno} a \errval{EBADF} se il file descriptor
- indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori specificati
- dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close}, \func{write} o
- \func{fflush}).}
-\end{prototype}
-
-La funzione effettua lo scarico di tutti i dati presenti nei buffer di uscita
-e scarta tutti i dati in ingresso; se era stato allocato un buffer per lo
-\textit{stream} questo verrà rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo
-per i dati presenti nei buffer in user space usati dalle \acr{glibc}; se si
-vuole essere sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà
-effettuare una \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
-
-Linux supporta anche una altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
-GNU implementata dalle \acr{glibc}, accessibile avendo definito
-\macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio.h}{int fcloseall(void)}
- Chiude tutti gli \textit{stream}.
-
- \bodydesc{Restituisce 0 se non ci sono errori ed \val{EOF} altrimenti.}
-\end{prototype}
-\noindent la funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita
-e scarta quelli in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è
-provvista solo per i casi di emergenza, quando si è verificato un errore
-ed il programma deve essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra
-operazione dopo aver chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto
-visto in sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
-
-
-\subsection{Lettura e scrittura su uno \textit{stream}}
-\label{sec:file_io}
-
-Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
-la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
-scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità modalità di
-input/output non formattato:
-\begin{enumerate*}
-\item\textsl{binario} in cui legge/scrive un blocco di dati alla
- volta, vedi sez.~\ref{sec:file_binary_io}.
-\item\textsl{a caratteri} in cui si legge/scrive un carattere alla
- volta (con la bufferizzazione gestita automaticamente dalla libreria),
- vedi sez.~\ref{sec:file_char_io}.
-\item\textsl{di linea} in cui si legge/scrive una linea alla volta (terminata
- dal carattere di newline \verb|'\n'|), vedi sez.~\ref{sec:file_line_io}.
-\end{enumerate*}
-ed inoltre la modalità di input/output formattato.
-
-A differenza dell'interfaccia dei file descriptor, con gli \textit{stream} il
-raggiungimento della fine del file è considerato un errore, e viene
-notificato come tale dai valori di uscita delle varie funzioni. Nella
-maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del valore
-intero (di tipo \ctyp{int}) \val{EOF}\footnote{la costante deve essere
- negativa, le \acr{glibc} usano -1, altre implementazioni possono avere
- valori diversi.} definito anch'esso nell'header \headfile{stdlib.h}.
-
-Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
-libreria che si appoggiano a delle system call, esse non impostano
-direttamente la variabile \var{errno}, che mantiene il valore impostato dalla
-system call che ha riportato l'errore.
-
-Siccome la condizione di end-of-file è anch'essa segnalata come errore, nasce
-il problema di come distinguerla da un errore effettivo; basarsi solo sul
-valore di ritorno della funzione e controllare il valore di \var{errno}
-infatti non basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato impostato in
-una altra occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i dettagli del
-funzionamento di \var{errno}).
-
-Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
-per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
-il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
-file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
-errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
-riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
- \funcdecl{int feof(FILE *stream)}
- Controlla il flag di end-of-file di \param{stream}.
- \funcdecl{int ferror(FILE *stream)}
- Controlla il flag di errore di \param{stream}.
-
- \bodydesc{Entrambe le funzioni ritornano un valore diverso da zero se
- i relativi flag sono impostati.}
-\end{functions}
-\noindent si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala
-soltanto che c'è stato un errore, o che si è raggiunta la fine del file in una
-qualunque operazione sullo \textit{stream}, il controllo quindi deve essere
-effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
-
-Entrambi i flag (di errore e di end-of-file) possono essere cancellati usando
-la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio.h}{void clearerr(FILE *stream)}
- Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di \param{stream}.
-\end{prototype}
-\noindent in genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e
-corretta la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da
-poter rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa
-funzione esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} che non esegue il
-blocco dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
-
-
-\subsection{Input/output binario}
-\label{sec:file_binary_io}
-
-La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
-interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
-lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
-la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
-funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
-i loro prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE
- *stream)}
-
- \funcdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t
- nmemb, FILE *stream)}
-
- Rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di dimensione
- \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}.
-
- \bodydesc{Entrambe le funzioni ritornano il numero di elementi letti o
- scritti, in caso di errore o fine del file viene restituito un numero di
- elementi inferiore al richiesto.}
-\end{functions}
-
-In genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file
-blocchi di dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso
-tipico è quello in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi
-elementi) con una chiamata del tipo:
-\includecodesnip{listati/WriteVect.c}
-in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
-elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
-caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
-si avrà allora una chiamata tipo:
-\includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
-in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
-elemento.
-
-In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
-totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}; la sola
-differenza è che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti,
-ma il numero di elementi.
-
-La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
-incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
-stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
-\textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
-corrispondente alla quantità di dati letti).
-
-In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
-funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
-scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
-avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
-occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
-problema.
-
-Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
-salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
-lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
-usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
-stesso programma che li ha prodotti.
-
-Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
-strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
-scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
-strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
-l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
-altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
-di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
-ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
-
-Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
-le opportune precauzioni (in genere usare un formato di più alto livello che
-permetta di recuperare l'informazione completa), per assicurarsi che versioni
-diverse del programma siano in grado di rileggere i dati tenendo conto delle
-eventuali differenze.
-
-Le \acr{glibc} definiscono altre due funzioni per l'I/O binario,
-\funcd{fread\_unlocked} e \funcd{fwrite\_unlocked} che evitano il lock
-implicito dello \textit{stream}, usato per dalla librerie per la gestione delle
-applicazioni \itindex{thread} \textit{multi-thread} (si veda
-sez.~\ref{sec:file_stream_thread} per i dettagli), i loro prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{size\_t fread\_unlocked(void *ptr, size\_t size, size\_t
- nmemb, FILE *stream)}
-
- \funcdecl{size\_t fwrite\_unlocked(const void *ptr, size\_t size,
- size\_t nmemb, FILE *stream)}
-
- \bodydesc{Le funzioni sono identiche alle analoghe \func{fread} e
- \func{fwrite} ma non acquisiscono il lock implicito sullo \textit{stream}.}
-\end{functions}
-\noindent entrambe le funzioni sono estensioni GNU previste solo dalle
-\acr{glibc}.
-
-
-\subsection{Input/output a caratteri}
-\label{sec:file_char_io}
-
-La seconda modalità di input/output è quella a caratteri, in cui si
-trasferisce un carattere alla volta. Le funzioni per la lettura a
-caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, i
-rispettivi prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{int getc(FILE *stream)} Legge un byte da \param{stream} e lo
- restituisce come intero. In genere è implementata come una macro.
-
- \funcdecl{int fgetc(FILE *stream)} Legge un byte da \param{stream} e lo
- restituisce come intero. È sempre una funzione.
-
- \funcdecl{int getchar(void)} Equivalente a \code{getc(stdin)}.
-
- \bodydesc{Tutte queste funzioni leggono un byte alla volta, che viene
- restituito come intero; in caso di errore o fine del file il valore
- di ritorno è \val{EOF}.}
-\end{functions}
-
-A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
-tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
-differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
-viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
-le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
-più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
-meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
-si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
-
-Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
-la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
-chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
-come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
-precedenza nel tipo di argomento).
-
-Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
-ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
-l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
-positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
-
-Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
-funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
-\funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
-carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
-è:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
- \headdecl{wchar.h}
-
- \funcdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)} Legge un carattere esteso da
- \param{stream}. In genere è implementata come una macro.
-
- \funcdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)} Legge un carattere esteso da
- \param{stream}. È una sempre una funzione.
-
- \funcdecl{wint\_t getwchar(void)} Equivalente a \code{getwc(stdin)}.
-
- \bodydesc{Tutte queste funzioni leggono un carattere alla volta, in
- caso di errore o fine del file il valore di ritorno è \const{WEOF}.}
-\end{functions}
-
-Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
-precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
-loro prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{int putc(int c, FILE *stream)} Scrive il carattere \param{c}
- su \param{stream}. In genere è implementata come una macro.
-
- \funcdecl{int fputc(int c, FILE *stream)} Scrive il carattere \param{c} su
- \param{stream}. È una sempre una funzione.
-
- \funcdecl{int putchar(int c)} Equivalente a \code{putc(stdout)}.
-
- \bodydesc{Le funzioni scrivono sempre un carattere alla volta, il cui
- valore viene restituito in caso di successo; in caso di errore o
- fine del file il valore di ritorno è \val{EOF}.}
-\end{functions}
-
-Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla volta, anche se prendono
-come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve essere ottenuto con un cast da
-un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di ritorno è sempre un intero; in
-caso di errore o fine del file il valore di ritorno è \val{EOF}.
-
-Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} le \acr{glibc}
-provvedono come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
-un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
-\code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
-il lock implicito dello \textit{stream}.
-
-Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
-\funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
-(cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{int getw(FILE *stream)} Legge una parola da \param{stream}.
- \funcdecl{int putw(int w, FILE *stream)} Scrive la parola \param{w} su
- \param{stream}.
-
- \bodydesc{Le funzioni restituiscono la parola \param{w}, o \val{EOF}
- in caso di errore o di fine del file.}
-\end{functions}
-
-Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
-una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
-di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
-valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
-
-Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
-\textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
-poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
-effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
-programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
-viene dopo.
-
-Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
-leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
-disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
-lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio.h}{int ungetc(int c, FILE *stream)}
- Rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a \ctyp{unsigned
- char}, sullo \textit{stream} \param{stream}.
-
- \bodydesc{La funzione ritorna \param{c} in caso di successo e
- \val{EOF} in caso di errore.}
-\end{prototype}
-\noindent benché lo standard ANSI C preveda che l'operazione possa
-essere ripetuta per un numero arbitrario di caratteri, alle
-implementazioni è richiesto di garantire solo un livello; questo è
-quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
-operazione fra due \func{ungetc} successive.
-
-Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che
-si è letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere
-prima di usare \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per
-essere usata per rimandare indietro l'ultimo carattere letto.
-
-Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la funzione non fa nulla, e
-restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare \func{ungetc} anche
-con il risultato di una lettura alla fine del file.
-
-Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un
-carattere, il flag di end-of-file verrà automaticamente cancellato
-perché c'è un nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto
-successivamente.
-
-Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del
-file, ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una
-qualunque delle operazioni di riposizionamento (vedi
-sez.~\ref{sec:file_fseek}) i caratteri rimandati indietro vengono
-scartati.
-
-
-\subsection{Input/output di linea}
-\label{sec:file_line_io}
-
-La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
-in cui si legge o si scrive una riga alla volta; questa è una modalità molto
-usata per l'I/O da terminale, ma è anche quella che presenta le
-caratteristiche più controverse.
-
-Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
-sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
-prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{char *gets(char *string)} Scrive su \param{string} una
- linea letta da \var{stdin}.
-
- \funcdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
- Scrive su \param{string} la linea letta da \param{stream} per un
- massimo di \param{size} byte.
-
- \bodydesc{Le funzioni restituiscono l'indirizzo \param{string} in caso
- di successo o \val{NULL} in caso di errore.}
-\end{functions}
-
-Entrambe le funzioni effettuano la lettura (dal file specificato \func{fgets},
-dallo standard input \func{gets}) di una linea di caratteri (terminata dal
-carattere \textit{newline}, \verb|'\n'|, quello mappato sul tasto di ritorno a
-capo della tastiera), ma \func{gets} sostituisce \verb|'\n'| con uno zero,
-mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il \textit{newline}, che resta
-dentro la stringa. Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore)
-viene restituito un \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato.
-L'uso di \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato; la
-funzione infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la
-stringa letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un
-\itindex{buffer~overflow} \textit{buffer overflow}, con sovrascrittura della
-memoria del processo adiacente al buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata
- in dettaglio e con molta efficacia nell'ormai famoso articolo di Aleph1
- \cite{StS}.}
-
-Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
-autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
-una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
-sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \itindex{stack} \textit{stack}
-(supposto che la \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da
-far ripartire l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa (in genere
-uno \textit{shell code} cioè una sezione di programma che lancia una shell).
-
-La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
-prende in input la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
-ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
-caratteri (newline compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione; questo
-comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1} caratteri. Se
-la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo \code{size-1}
-caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con uno zero
-finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
-successiva.
-
-Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
-funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
-rispettivi prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{int puts(const char *string)} Scrive su \var{stdout} la
- linea \param{string}.
-
- \funcdecl{int fputs(const char *string, FILE *stream)} Scrive su
- \param{stream} la linea \param{string}.
-
- \bodydesc{Le funzioni restituiscono un valore non negativo in caso di
- successo o \val{EOF} in caso di errore.}
-\end{functions}
-
-Dato che in questo caso si scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i
-problemi di \func{gets} ed è in genere la forma più immediata per scrivere
-messaggi sullo standard output; la funzione prende una stringa terminata da
-uno zero ed aggiunge automaticamente il ritorno a capo. La differenza con
-\func{fputs} (a parte la possibilità di specificare un file diverso da
-\var{stdout}) è che quest'ultima non aggiunge il newline, che deve essere
-previsto esplicitamente.
-
-Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
-linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
-estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
-loro prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{wchar.h}
- \funcdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
- Legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal file
- \param{stream} al buffer \param{ws}.
-
- \funcdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)} Scrive la
- linea \param{ws} di caratteri estesi sul file \param{stream}.
-
- \bodydesc{Le funzioni ritornano rispettivamente \param{ws} o un numero
- non negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} in
- caso di errore o fine del file.}
-\end{functions}
-
-Il comportamento di queste due funzioni è identico a quello di \func{fgets} e
-\func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di caratteri massimo,
-terminatore della stringa, newline) è espresso in termini di caratteri estesi
-anziché di normali caratteri ASCII.
-
-Come per l'I/O binario e quello a caratteri, anche per l'I/O di linea le
-\acr{glibc} supportano una serie di altre funzioni, estensioni di tutte quelle
-illustrate finora (eccetto \func{gets} e \func{puts}), che eseguono
-esattamente le stesse operazioni delle loro equivalenti, evitando però il lock
-implicito dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}). Come
-per le altre forma di I/O, dette funzioni hanno lo stesso nome della loro
-analoga normale, con l'aggiunta dell'estensione \code{\_unlocked}.
-
-Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
-previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
-\func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può
-comunque dare risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi
-infatti saranno scritti sul buffer di uscita e la stringa in output
-apparirà come più corta dei byte effettivamente letti. Questa è una
-condizione che è sempre possibile controllare (deve essere presente un
-newline prima della effettiva conclusione della stringa presente nel
-buffer), ma a costo di una complicazione ulteriore della logica del
-programma. Lo stesso dicasi quando si deve gestire il caso di stringa
-che eccede le dimensioni del buffer.
-
-Per questo motivo le \acr{glibc} prevedono, come estensione GNU, due nuove
-funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
-risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
-definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
-\headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
-linea terminata da un newline, esattamente allo stesso modo di \func{fgets},
-il suo prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio.h}
- {ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)} Legge una linea
- dal file \param{stream} copiandola sul buffer indicato da \param{buffer}
- riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer e la sua dimensione
- vengono sempre riscritte).
-
- \bodydesc{La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di
- successo e -1 in caso di errore o di raggiungimento della fine del
- file.}
-\end{prototype}
-
-La funzione permette di eseguire una lettura senza doversi preoccupare della
-eventuale lunghezza eccessiva della stringa da leggere. Essa prende come primo
-argomento l'indirizzo del puntatore al buffer su cui si vuole copiare la
-linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere stato allocato in precedenza con una
-\func{malloc} (non si può passare l'indirizzo di un puntatore ad una variabile
-locale); come secondo argomento la funzione vuole l'indirizzo della variabile
-contenente le dimensioni del buffer suddetto.
-
-Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
-subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
-dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro (si noti infatti
-come per entrambi gli argomenti si siano usati dei
-\itindex{value~result~argument} \textit{value result argument}, passando dei
-puntatori anziché i valori delle variabili, secondo la tecnica spiegata in
-sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
-
-Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
-\var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
-necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
-puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
-essere il seguente:
-\includecodesnip{listati/getline.c}
-e per evitare \itindex{memory~leak} \textit{memory leak} occorre ricordarsi di
-liberare \var{ptr} con una \func{free}.
-
-Il valore di ritorno della funzione indica il numero di caratteri letti
-dallo \textit{stream} (quindi compreso il newline, ma non lo zero di
-terminazione); questo permette anche di distinguere eventuali zeri letti
-dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione per terminare la linea.
-Se si è alla fine del file e non si è potuto leggere nulla o c'è stato
-un errore la funzione restituisce -1.
-
-La seconda estensione GNU è una generalizzazione di \func{getline} per
-poter usare come separatore un carattere qualsiasi, la funzione si
-chiama \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio.h}
-{ssize\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)}
- Identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto del
- carattere di newline come separatore di linea.
-\end{prototype}
-
-Il comportamento di \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline} (che
-può essere implementata da questa passando \verb|'\n'| come valore di
-\param{delim}).
-
-
-\subsection{L'input/output formattato}
-\label{sec:file_formatted_io}
-
-L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
-caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
-è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
-permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
-
-L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
-\func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
-\funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
- \funcdecl{int printf(const char *format, ...)} Stampa su \file{stdout}
- gli argomenti, secondo il formato specificato da \param{format}.
-
- \funcdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)} Stampa
- su \param{stream} gli argomenti, secondo il formato specificato da
- \param{format}.
-
- \funcdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)} Stampa
- sulla stringa \param{str} gli argomenti, secondo il formato
- specificato da \param{format}.
-
- \bodydesc{Le funzioni ritornano il numero di caratteri stampati.}
-\end{functions}
-\noindent le prime due servono per stampare su file (lo standard output o
-quello specificato) la terza permette di stampare su una stringa, in genere
-l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è possibile, se non si ha la
-sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato della stampa, eccedere le
-dimensioni di \param{str}, con conseguente sovrascrittura di altre variabili e
-possibili \itindex{buffer~overflow} \textit{buffer overflow}; per questo
-motivo si consiglia l'uso dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui prototipo
-è:
-\begin{prototype}{stdio.h}
-{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)}
- Identica a \func{sprintf}, ma non scrive su \param{str} più di
- \param{size} caratteri.
-\end{prototype}
-
-La parte più complessa delle funzioni di scrittura formattata è il formato
-della stringa \param{format} che indica le conversioni da fare, e da cui
-deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere passati a seguire
-(si noti come tutte queste funzioni siano \index{funzioni!variadic}
-\textit{variadic}, prendendo un numero di argomenti variabile che dipende
-appunto da quello che si è specificato in \param{format}).
-
-\begin{table}[htb]
- \centering
- \footnotesize
- \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
- \hline
- \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
- \hline
- \hline
- \cmd{\%d} &\ctyp{int} & Stampa un numero intero in formato decimale
- con segno.\\
- \cmd{\%i} &\ctyp{int} & Identico a \cmd{\%i} in output.\\
- \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
- \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
- decimale senza segno.\\
- \cmd{\%x},
- \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
- rispettivamente con lettere minuscole e
- maiuscole.\\
- \cmd{\%f} &\ctyp{double} & Stampa un numero in virgola mobile con la
- notazione a virgola fissa.\\
- \cmd{\%e},
- \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
- notazione esponenziale, rispettivamente con
- lettere minuscole e maiuscole.\\
- \cmd{\%g},
- \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
- notazione più appropriate delle due precedenti,
- rispettivamente con lettere minuscole e
- maiuscole.\\
- \cmd{\%a},
- \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
- notazione esadecimale frazionaria.\\
- \cmd{\%c} &\ctyp{int} & Stampa un carattere singolo.\\
- \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
- \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
- \cmd{\%n} &\ctyp{\&int} & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
- \cmd{\%\%}& & Stampa un \%.\\
- \hline
- \end{tabular}
- \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
- stringa di formato di \func{printf}.}
- \label{tab:file_format_spec}
-\end{table}
-
-La stringa è costituita da caratteri normali (tutti eccetto \texttt{\%}), che
-vengono passati invariati all'output, e da direttive di conversione, in cui
-devono essere sempre presenti il carattere \texttt{\%}, che introduce la
-direttiva, ed uno degli specificatori di conversione (riportati in
-tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
-
-\begin{table}[htb]
- \centering
- \footnotesize
- \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
- \hline
- \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
- \hline
- \hline
- \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa. \\
- \val{0} & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
- \val{-} & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
- \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore
- positivo.\\
- \val{+} & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
- \hline
- \end{tabular}
- \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
- \label{tab:file_format_flag}
-\end{table}
-
-Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
-elementi opzionali oltre al \cmd{\%} e allo specificatore di conversione. In
-generale essa è sempre del tipo:
-\begin{center}
-\begin{verbatim}
-% [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
-\end{verbatim}
-\end{center}
-in cui tutti i valori tranne il \val{\%} e lo specificatore di conversione
-sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre); si possono
-usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere specificati in
-questo ordine:
-\begin{itemize*}
-\item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un \val{\$}),
-\item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
- tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
- conversione,
-\item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
- seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
- (un altro numero decimale),
-\item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
- valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
-\end{itemize*}
-
-
-Dettagli ulteriori sulle varie opzioni possono essere trovati nella pagina di
-manuale di \func{printf} e nella documentazione delle \acr{glibc}.
-
-\begin{table}[htb]
- \centering
- \footnotesize
- \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
- \hline
- \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
- \hline
- \hline
- \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
- segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di
- tipo \ctyp{char}.\\
- \cmd{h} & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o
- senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
- è di tipo \ctyp{short}.\\
- \cmd{l} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o
- senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
- è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
- sono in formato esteso.\\
- \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o
- senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
- è di tipo \ctyp{long long}.\\
- \cmd{L} & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
- \ctyp{double}.\\
- \cmd{q} & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
- \cmd{j} & Una conversione intera corrisponde a un \type{intmax\_t} o
- \type{uintmax\_t}.\\
- \cmd{z} & Una conversione intera corrisponde a un \type{size\_t} o
- \type{ssize\_t}.\\
- \cmd{t} & Una conversione intera corrisponde a un \type{ptrdiff\_t}.\\
- \hline
- \end{tabular}
- \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
- \label{tab:file_format_type}
-\end{table}
-
-Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
-di usare il puntatore ad una lista variabile \index{funzioni!variadic} di
-argomenti (vedi sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf},
-\funcd{vfprintf} e \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)} Stampa su
- \var{stdout} gli argomenti della lista \param{ap}, secondo il formato
- specificato da \param{format}.
-
- \funcdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
- Stampa su \param{stream} gli argomenti della lista \param{ap}, secondo il
- formato specificato da \param{format}.
-
- \funcdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)} Stampa
- sulla stringa \param{str} gli argomenti della lista \param{ap}, secondo il
- formato specificato da \param{format}.
-
- \bodydesc{Le funzioni ritornano il numero di caratteri stampati.}
-\end{functions}
-\noindent con queste funzioni diventa possibile selezionare gli argomenti che
-si vogliono passare ad una funzione di stampa, passando direttamente la lista
-tramite l'argomento \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista
-variabile\index{funzioni!variadic} degli argomenti dovrà essere opportunamente
-trattata (l'argomento è esaminato in sez.~\ref{sec:proc_variadic}), e dopo
-l'esecuzione della funzione l'argomento
-\param{ap} non sarà più utilizzabile (in generale dovrebbe essere eseguito un
-\code{va\_end(ap)} ma in Linux questo non è necessario).
-
-Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
-\funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
-scritti sulla stringa di destinazione:
-\begin{prototype}{stdio.h}
-{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
- Identica a \func{vsprintf}, ma non scrive su \param{str} più di
- \param{size} caratteri.
-\end{prototype}
-\noindent in modo da evitare possibili \itindex{buffer~overflow} buffer
-overflow.
-
-
-Per eliminare alla radice questi problemi, le \acr{glibc} supportano una
-specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
-l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
-funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
-sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)} Stampa gli
- argomenti specificati secondo il formato specificato da \param{format} su
- una stringa allocata automaticamente all'indirizzo \param{*strptr}.
-
- \funcdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
- Stampa gli argomenti della lista \param{ap} secondo il formato specificato
- da \param{format} su una stringa allocata automaticamente all'indirizzo
- \param{*strptr}.
-
- \bodydesc{Le funzioni ritornano il numero di caratteri stampati.}
-\end{functions}
-
-Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
-l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
-restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
-proposito dei \itindex{value~result~argument} \textit{value result argument})
-l'indirizzo della stringa allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre
-inoltre ricordarsi di invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando
-la stringa non serve più, onde evitare \itindex{memory~leak} \textit{memory
- leak}.
-
-% TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
-
-Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
-\funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
-\textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
-estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
-funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
-dettaglio nella documentazione delle \acr{glibc}.
-
-In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
-l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
-famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
-\funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h} \funcdecl{int scanf(const char *format, ...)} Esegue una
- scansione di \file{stdin} cercando una corrispondenza di quanto letto con il
- formato dei dati specificato da \param{format}, ed effettua le relative
- conversione memorizzando il risultato negli argomenti seguenti.
-
- \funcdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)} Analoga alla
- precedente, ma effettua la scansione su \param{stream}.
-
- \funcdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)} Analoga alle
- precedenti, ma effettua la scansione dalla stringa \param{str}.
-
- \bodydesc{Le funzioni ritornano il numero di elementi assegnati. Questi
- possono essere in numero inferiore a quelli specificati, ed anche zero.
- Quest'ultimo valore significa che non si è trovata corrispondenza. In caso
- di errore o fine del file viene invece restituito \val{EOF}.}
-\end{functions}
-\noindent e come per le analoghe funzioni di scrittura esistono le relative
-\funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un puntatore ad
-una lista di argomenti.
-
-Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
-puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
-primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
-caratteristica.
-
-Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
-input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
-sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
-\func{printf}, ma ci sono varie differenze. Le funzioni di input infatti sono
-più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
-in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
-qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
-virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
-esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
-si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale delle
-\acr{glibc}.
-
-Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
-eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
-conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
-sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
-interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
-\textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
-
-Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
-cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
-soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
-recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
-è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
-relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
-scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
-conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
-facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
- \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
- analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
- \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o il
-\cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
- parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
- manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
-
-
-\subsection{Posizionamento su uno \textit{stream}}
-\label{sec:file_fseek}
-
-Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
-all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
-punto prestabilito; sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
-dal file sottostante lo \textit{stream}, quando cioè si ha a che fare con
-quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}.\footnote{dato che
- in un sistema Unix esistono vari tipi di file, come le fifo ed i
- \index{file!di~dispositivo} file di dispositivo, non è scontato che questo
- sia sempre vero.}
-
-In GNU/Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file è
-espressa da un intero positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}, il
-problema è che alcune delle funzioni usate per il riposizionamento sugli
-\textit{stream} originano dalle prime versioni di Unix, in cui questo tipo non
-era ancora stato definito, e che in altri sistemi non è detto che la posizione
-su un file venga sempre rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio
-(ad esempio in VMS può essere rappresentata come numero di record, più
-l'offset rispetto al record corrente).
-
-Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
-sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
-funzioni tradizionali usate per il riposizionamento della posizione in uno
-\textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind} i cui prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)} Sposta la
- posizione nello \textit{stream} secondo quanto specificato
- tramite \param{offset} e \param{whence}.
-
- \funcdecl{void rewind(FILE *stream)} Riporta la posizione nello
- \textit{stream} all'inizio del file.
-\end{functions}
-
-L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
-descriptor, e gli argomenti, a parte il tipo, hanno lo stesso significato; in
-particolare \param{whence} assume gli stessi valori già visti in
-sez.~\ref{sec:file_lseek}. La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1
-in caso di errore. La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la
-posizione corrente all'inizio dello \textit{stream}, ma non esattamente
-equivalente ad una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)} in quanto vengono
-cancellati anche i flag di errore e fine del file.
-
-Per ottenere la posizione corrente si usa invece la funzione \funcd{ftell}, il
-cui prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio.h}{long ftell(FILE *stream)}
- Legge la posizione attuale nello \textit{stream} \param{stream}.
-
- \bodydesc{La funzione restituisce la posizione corrente, o -1 in caso
- di fallimento, che può esser dovuto sia al fatto che il file non
- supporta il riposizionamento che al fatto che la posizione non può
- essere espressa con un \ctyp{long int}}
-\end{prototype}
-\noindent la funzione restituisce la posizione come numero di byte
-dall'inizio dello \textit{stream}.
-
-Queste funzioni esprimono tutte la posizione nel file come un \ctyp{long int}.
-Dato che (ad esempio quando si usa un filesystem indicizzato a 64 bit) questo
-può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove funzioni
-\funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
-\type{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)} Imposta la posizione
- corrente nello \textit{stream} \param{stream} al valore specificato
- da \param{pos}.
-
- \funcdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)} Legge la posizione
- corrente nello \textit{stream} \param{stream} e la scrive in \param{pos}.
-
- \bodydesc{Le funzioni ritornano 0 in caso di successo e -1 in caso di
- errore.}
-\end{functions}
-
-In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
-\func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
-precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
-\type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
-gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
-posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
-sistemi più moderni.
-
-% TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
-
-
-\section{Funzioni avanzate}
-\label{sec:file_stream_adv_func}
-
-In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
-eseguire operazioni particolari sugli \textit{stream}, come leggerne gli
-attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione, gestire direttamente i
-lock impliciti per la programmazione \itindex{thread} \textit{multi-thread}.
-
-
-\subsection{Le funzioni di controllo}
-\label{sec:file_stream_cntrl}
-
-Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
-C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
-attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
-descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere quest'ultimo,
-il prototipo della funzione è:
-\begin{prototype}{stdio.h}{int fileno(FILE *stream)}
- Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream} \param{stream}.
-
- \bodydesc{Restituisce il numero del file descriptor in caso di successo, e
- -1 qualora \param{stream} non sia valido, nel qual caso imposta
- \var{errno} a \errval{EBADF}.}
-\end{prototype}
-\noindent ed in questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl}.
-
-Questo permette di accedere agli attributi del file descriptor sottostante lo
-\textit{stream}, ma non ci dà nessuna informazione riguardo alle proprietà
-dello \textit{stream} medesimo. Le \acr{glibc} però supportano alcune
-estensioni derivate da Solaris, che permettono di ottenere informazioni utili.
-
-Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
-\textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
-informazione non è disponibile, e si deve ricordare come il file è stato
-aperto. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in
-una subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive
-rispetto al semplice puntatore allo \textit{stream}; questo può essere evitato
-con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
-prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio\_ext.h}
- \funcdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
- Restituisce un valore diverso da zero se \param{stream} consente la lettura.
-
- \funcdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
- Restituisce un valore diverso da zero se \param{stream} consente la
- scrittura.
-\end{functions}
-\noindent che permettono di ottenere questa informazione.
-
-La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
-è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
-suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
-servono a tale scopo, il loro prototipo è:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio\_ext.h}
- \funcdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
- Restituisce un valore diverso da zero se \param{stream} è aperto in sola
- lettura o se l'ultima operazione è stata di lettura.
-
- \funcdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
- Restituisce un valore diverso da zero se \param{stream} è aperto in sola
- scrittura o se l'ultima operazione è stata di scrittura.
-\end{functions}
-
-Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
-operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
-ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
-la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
-quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
-rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
-
-
-\subsection{Il controllo della bufferizzazione}
-\label{sec:file_buffering_ctrl}
-
-Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
-serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
-\textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
-decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
-vengono allocati automaticamente.
-
-Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
-operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
-funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
-suo prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio.h}{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode,
- size\_t size)}
-
- Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream} nella
- modalità indicata da \param{mode}, usando \param{buf} come buffer di
- lunghezza
- \param{size}.
-
- \bodydesc{Restituisce zero in caso di successo, ed un valore qualunque in
- caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene impostata opportunamente.}
-\end{prototype}
-
-La funzione permette di controllare tutti gli aspetti della bufferizzazione;
-l'utente può specificare un buffer da usare al posto di quello allocato dal
-sistema passandone alla funzione l'indirizzo in \param{buf} e la dimensione in
-\param{size}.
-
-Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
-stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
-\textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
-dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
-funzione, può anche essere usata una \index{variabili!automatiche} variabile
-automatica. In \headfile{stdio.h} è definita la macro \const{BUFSIZ}, che
-indica le dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}; queste
-vengono usate dalla funzione \func{setbuf}. Non è detto però che tale
-dimensione corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda
-del dispositivo).
-
-Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei rischi
-(come delle scritture accidentali sul buffer) e non assicura la scelta delle
-dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle funzioni
-di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e trasparente
-all'utente (in quanto la deallocazione avviene automaticamente). Inoltre
-siccome alcune implementazioni usano parte del buffer per mantenere delle
-informazioni di controllo, non è detto che le dimensioni dello stesso
-coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
-
-\begin{table}[htb]
- \centering
- \footnotesize
- \begin{tabular}[c]{|l|l|}
- \hline
- \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
- \hline
- \hline
- \const{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
- \const{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
- \const{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
- \hline
- \end{tabular}
- \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf}
- per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
- \label{tab:file_stream_buf_mode}
-\end{table}
-
-Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
-\val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
-usando il buffer allocato automaticamente dal sistema. Si potrà comunque
-modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
-opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
-specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
-vengono sempre ignorati.
-
-Oltre a \func{setvbuf} le \acr{glibc} definiscono altre tre funzioni per la
-gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
-\funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}; i loro prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)} Disabilita la
- bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf}
- come buffer di dimensione \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}.
-
- \funcdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)} Disabilita
- la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf}
- come buffer di dimensione \param{size} in modalità \textit{fully buffered}.
-
- \funcdecl{void setlinebuf(FILE *stream)} Pone lo \textit{stream} in modalità
- \textit{line buffered}.
-\end{functions}
-\noindent tutte queste funzioni sono realizzate con opportune chiamate a
-\func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le vecchie librerie
-BSD. Infine le \acr{glibc} provvedono le funzioni non standard\footnote{anche
- queste funzioni sono originarie di Solaris.} \funcd{\_\_flbf} e
-\funcd{\_\_fbufsize} che permettono di leggere le proprietà di bufferizzazione
-di uno \textit{stream}; i cui prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio\_ext.h}
-
- \funcdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)} Restituisce un valore diverso da zero
- se \param{stream} è in modalità \textit{line buffered}.
-
- \funcdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)} Restituisce le dimensioni del
- buffer di \param{stream}.
-\end{functions}
-
-Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
-scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
-\funcd{fflush}, il suo prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio.h}{int fflush(FILE *stream)}
-
- Forza la scrittura di tutti i dati bufferizzati dello
- \textit{stream} \param{stream}.
-
- \bodydesc{Restituisce zero in caso di successo, ed \val{EOF} in caso di
- errore, impostando \var{errno} a \errval{EBADF} se \param{stream} non è
- aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
- \func{write}.}
-\end{prototype}
-\noindent anche di questa funzione esiste una analoga
-\func{fflush\_unlocked}\footnote{accessibile definendo \macro{\_BSD\_SOURCE} o
- \macro{\_SVID\_SOURCE} o \macro{\_GNU\_SOURCE}.} che non effettua il blocco
-dello stream.
-
-% TODO aggiungere prototipo \func{fflush\_unlocked}?
-
-Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
-\textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
-essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
-poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
-line buffered; per questo motivo le \acr{glibc} supportano una estensione di
-Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio-ext.h}{void \_flushlbf(void)}
- Forza la scrittura di tutti i dati bufferizzati degli \textit{stream} in
- modalità line buffered.
-\end{prototype}
-
-Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
-funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
-kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
-usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
-
-Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
-pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio.h}{int fpurge(FILE *stream)}
-
- Cancella i buffer di input e di output dello \textit{stream} \param{stream}.
-
- \bodydesc{Restituisce zero in caso di successo, ed \val{EOF} in caso di
- errore.}
-\end{prototype}
-
-La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
-scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
-compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
-
-
-\subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
-\label{sec:file_stream_thread}
-
-\itindbeg{thread}
-
-Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
-allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
-essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
-\textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
-pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
-\textit{thread}.
-
-Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
-ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
-funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
-devono essere opportunamente protette (in quanto il sistema assicura
-l'atomicità solo per le system call). Questo viene fatto associando ad ogni
-\textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente acquisito
-prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
-
-Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
-\textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
-\textit{stream} atomicamente, per questo motivo le librerie provvedono anche
-delle funzioni \funcd{flockfile}, \funcd{ftrylockfile} e \funcd{funlockfile},
-che permettono la gestione esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}; esse
-sono disponibili definendo \macro{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro
-prototipi sono:
-\begin{functions}
- \headdecl{stdio.h}
-
- \funcdecl{void flockfile(FILE *stream)} Esegue l'acquisizione del lock dello
- \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se il lock non è disponibile.
-
- \funcdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)} Tenta l'acquisizione del lock
- dello \textit{stream} \param{stream}, senza bloccarsi se il lock non è
- disponibile. Ritorna zero in caso di acquisizione del lock, diverso da zero
- altrimenti.
-
- \funcdecl{void funlockfile(FILE *stream)} Rilascia il lock dello
- \textit{stream} \param{stream}.
-\end{functions}
-\noindent con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed
-eseguire tutte le operazioni volute, per poi rilasciarlo.
-
-Ma, vista la complessità delle strutture di dati coinvolte, le operazioni di
-blocco non sono del tutto indolori, e quando il locking dello \textit{stream}
-non è necessario (come in tutti i programmi che non usano i \textit{thread}),
-tutta la procedura può comportare dei costi pesanti in termini di
-prestazioni. Per questo motivo abbiamo visto come alle usuali funzioni di I/O
-non formattato siano associate delle versioni \code{\_unlocked} (alcune
-previste dallo stesso standard POSIX, altre aggiunte come estensioni dalle
-\acr{glibc}) che possono essere usate quando il locking non serve\footnote{in
- certi casi dette funzioni possono essere usate, visto che sono molto più
- efficienti, anche in caso di necessità di locking, una volta che questo sia
- stato acquisito manualmente.} con prestazioni molto più elevate, dato che
-spesso queste versioni (come accade per \func{getc} e \func{putc}) sono
-realizzate come macro.
-
-La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
-\code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
-lavoro abbastanza noioso; per questo motivo le \acr{glibc} forniscono al
-programmatore pigro un'altra via\footnote{anche questa mutuata da estensioni
- introdotte in Solaris.} da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
-locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
-il cui prototipo è:
-\begin{prototype}{stdio\_ext.h}{int \_\_fsetlocking (FILE *stream, int type)}
- Specifica o richiede a seconda del valore di \param{type} la modalità in cui
- le operazioni di I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto
- all'acquisizione implicita del blocco sullo \textit{stream}.
-
- \bodydesc{Restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream} con
- uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
- \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.}
-\end{prototype}
-
-La funzione imposta o legge lo stato della modalità di operazione di uno
-\textit{stream} nei confronti del locking a seconda del valore specificato
-con \param{type}, che può essere uno dei seguenti:
-\begin{basedescript}{\desclabelwidth{4.0cm}}
-\item[\const{FSETLOCKING\_INTERNAL}] Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
- blocco implicito predefinito.
-\item[\const{FSETLOCKING\_BYCALLER}] Al ritorno della funzione sarà l'utente a
- dover gestire da solo il locking dello \textit{stream}.
-\item[\const{FSETLOCKING\_QUERY}] Restituisce lo stato corrente della modalità
- di blocco dello \textit{stream}.
-\end{basedescript}
-
-% TODO trattare \func{clearerr\_unlocked}
-
-
-\itindend{thread}
-
-
-
-%%% Local Variables:
-%%% mode: latex
-%%% TeX-master: "gapil"
-%%% End:
-
-% LocalWords: stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
-% LocalWords: buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
-% LocalWords: nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
-% LocalWords: unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
-% LocalWords: char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
-% LocalWords: dup fifo socket append EXCL ccs STRING IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP
-% LocalWords: IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
-% LocalWords: sync fcloseall SOURCE void stdlib of feof ferror clearerr l'I ws
-% LocalWords: unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
-% LocalWords: lock thread fgetc getc getchar dell'overhead altresì unsigned ap
-% LocalWords: getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar dell'I
-% LocalWords: SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
-% LocalWords: overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
-% LocalWords: realloc value result argument memory getdelim delim printf short
-% LocalWords: fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
-% LocalWords: uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
-% LocalWords: vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
-% LocalWords: vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
-% LocalWords: lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
-% LocalWords: fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
-% LocalWords: IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
-% LocalWords: fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile SAFE FUNCTIONS
-% LocalWords: locking fsetlocking type BYCALLER QUERY ll
projects / gapil.git / blobdiff