-\chapter{I files: l'interfaccia standard ANSI C}
+%% filestd.tex
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+\chapter{I file: l'interfaccia standard ANSI C}
\label{cha:files_std_interface}
-%
-% Questa va per ultima. Va bene che e` la più usata, ma è basata sulle altre
-%
-\section{I file stream e gli oggetti \texttt{FILE}}
-\label{sec:filestd_stream}
+Esamineremo in questo capitolo l'interfaccia standard ANSI C per i file,
+quella che viene comunemente detta interfaccia 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.
-Esamineremo in questa sezione l'interfaccia per i file stream, le modalità per
-crearli, e le funzioni disponibili per leggere, scrivere e compiere le varie
-operazioni connesse all'uso dei file. L'interfaccia è accessibile includendo
-l'header file \texttt{stdio.h}.
-Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta un stream è stata
-chiamata \texttt{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di libreria
-e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni sugli
+\section{Introduzione}
+\label{sec:file_stream_intro}
+
+Come visto in \capref{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 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}
+
+\index{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 (il parametro \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 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 file stream restano del tutto equivalenti ai file descriptor
+(sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere quanto visto in
+\secref{sec:file_sharing} a proposito dell'accesso condiviso ed in
+\secref{sec:file_access_control} per il controllo di accesso.
+\index{file!stream|)}
+
+
+\subsection{Gli oggetti \ctyp{FILE}}
+\label{sec:file_FILE}
+
+Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno stream è stata
+chiamata \ctyp{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di libreria e
+contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni sugli
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, ma usare sempre puntatori
-del tipo \texttt{FILE *} (tanto che in certi caso il termine di puntatore a
-file è diventato sinonimo di stream).
+stato e di fine del file.
+
+Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
+queste strutture (che sono dei \textsl{tipi opachi}\index{tipo!opaco}) ma
+usare sempre puntatori del tipo \ctyp{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa
+(tanto che in certi casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo
+di stream). Tutte le funzioni della libreria che operano sui file accettano
+come parametri solo variabili di questo tipo, che diventa accessibile
+includendo l'header file \file{stdio.h}.
+
\subsection{Gli stream standard}
-\label{sec:filestd_stdfiles}
+\label{sec:file_std_stream}
+
+Ai tre file descriptor standard (vedi \secref{sec:file_std_descr})
+aperti per ogni processo, corrispondono altrettanti stream, che
+rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche
+questi tre stream sono identificabili attraverso dei nomi simbolici
+definiti nell'header \file{stdio.h} che sono:
+
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
+\item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè lo 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 lo 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 lo 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}
+
+Nelle \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono
+effettivamente tre variabili di tipo \ctyp{FILE *} 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 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 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.
-Quando un programma viene lanciato il processo ha sempre tre stream
-predefiniti aperti, che rappresentano i canali standard di input/output
-prestabiliti per il processo; anche questi tre stream sono definiti
-nell'header \texttt{stdio.h} e sono:
+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 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 \texttt{FILE * stdin} Lo \textit{standard input} cioè lo 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 \texttt{FILE * stdout} Lo \textit{standard input} cioè lo 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 \texttt{FILE * stderr} Lo \textit{standard input} cioè lo 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.
+\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 stream aperti da un processo; la selezione comunque avviene
+automaticamente, e la libreria apre lo 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 stream che
+comporta l'accesso al kernel\footnote{questo vuol dire che lo stream da cui si
+ legge è in modalità \textit{unbuffered}.} viene anche eseguito lo scarico di
+tutti i buffer degli stream in scrittura.
+
+In \secref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo come la libreria definisca delle
+opportune funzioni per controllare le modalità di bufferizzazione e lo scarico
+dei dati.
+
-\subsection{La bufferizzazione}
-\label{sec:filestd_buffering}
\section{Funzioni base}
-\label{sec:filestd_base_func}
+\label{sec:file_ansi_base_func}
+
+Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli stream,
+analoghe a quelle di \secref{sec:file_base_func} per i file descriptor. In
+particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e cambiare la posizione
+corrente in uno stream.
+
+
+\subsection{Apertura e chiusura di uno stream}
+\label{sec:file_fopen}
+
+Le funzioni che si possono usare per aprire uno 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 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 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 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 \tabref{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 \secref{sec:file_std_stream}): il file \param{path} viene
+associato a \param{stream} e se questo è uno stream già aperto viene
+preventivamente chiuso.
+
+Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno 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 stream con file come le fifo o i socket\index{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 stream è posizionato all'inizio del file.\\
+ \texttt{r+} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
+ scrittura, lo 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 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 stream è posizionato all'inizio del file.\\
+% \hline
+ \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
+ \textit{append mode}, l'accesso viene posto in sola scrittura. \\
+ \texttt{a+} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
+ \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 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 \tabref{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
+\tabref{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
+stream viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le variabili di
+errore e di fine del file (vedi \secref{sec:file_io}) sono cancellate. Il file
+non viene duplicato e verrà chiuso alla chiusura dello stream.
+
+I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
+\secref{sec:file_ownership} 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 \acr{umask} per il processo (si
+veda \secref{sec:file_umask}).
+
+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 stream, si può cambiare la modalità di bufferizzazione
+(si veda \secref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non si è effettuato
+alcuna operazione di I/O sul file.
+
+Uno stream viene chiuso con la funzione \funcd{fclose} il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{int fclose(FILE *stream)}
+ Chiude lo 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
+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 \secref{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 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 \secref{sec:proc_exit}).
-\subsection{Apertura di uno stream}
-\label{sec:filestd_open}
\subsection{Lettura e scrittura su uno stream}
-\label{sec:filestd_io}
+\label{sec:file_io}
+
+Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli 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 \secref{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 \secref{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 \secref{sec:file_line_io}.
+\end{enumerate*}
+ed inoltre la modalità di input/output formattato.
+
+A differenza dell'interfaccia dei file descriptor, con gli 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 \file{stdlib.h}.
+
+Dato che le funzioni dell'interfaccia degli 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 \secref{sec:sys_errno} per i dettagli del
+funzionamento di \var{errno}).
+
+Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard
+mantengono per ogni stream almeno due flag all'interno dell'oggetto
+\ctyp{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 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 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 \func{clearerr\_unlocked} che non esegue il blocco
+dello stream (vedi \secref{sec:file_stream_thread}).
-\subsection{Posizionamento su uno stream}
-\label{sec:filestd_seek}
\subsection{Input/output binario}
-\label{sec:filestd_binary_io}
+\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
+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 stream, usato per dalla librerie per la gestione delle
+applicazioni multi-thread (si veda \secref{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 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 \secref{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 parametro 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(FILE *stream)} Scrive il carattere \param{c} su
+ \param{stream}. È una sempre una funzione.
+
+ \funcdecl{int putchar(void)} Equivalente a \code{putc(stdin)}.
+
+ \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 parametro 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 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 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 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
+\secref{sec:file_fseek}) i caratteri rimandati indietro vengono
+scartati.
+
\subsection{Input/output di linea}
-\label{sec:filestd_line_io}
+\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 \textit{buffer
+ overflow}\index{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 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 stream (vedi \secref{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 \file{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
+parametro 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 parametro 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
+passata indietro (si noti infatti come per entrambi i parametri si siano
+usati dei \textit{value result argument}, passando dei puntatori anziché
+i valori delle variabili, secondo la tecnica spiegata in
+\secref{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 memory leak\index{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 stream (quindi compreso il newline, ma non lo zero di
+terminazione); questo permette anche di distinguere eventuali zeri letti
+dallo 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 \textit{buffer overflow}\index{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 dei parametri che dovranno essere passati a seguire (si
+noti come tutte queste funzioni siano \textit{variadic}\index{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
+\tabref{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
+ \tabref{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 \tabref{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 di argomenti (vedi
+\secref{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 routine di stampa, passando direttamente la lista
+tramite il parametro \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista dei
+parametri dovrà essere opportunamente trattata (l'argomento è esaminato in
+\secref{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 buffer overflow\index{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 parametro \param{strptr} che deve essere
+l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
+restituito (si ricordi quanto detto in \secref{sec:proc_var_passing} a
+proposito dei \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 memory leak\index{memory leak}.
+
+Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \func{dprintf} e
+\func{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello 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 nei parametri 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
+\func{vscanf}, \func{vfscanf} \func{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 stream (o dalla stringa) di input ed
+eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la sintassi di
+questo parametro 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 etc.), 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
+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 stream}
+\label{sec:file_fseek}
+
+Come per i file descriptor anche per gli 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 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 file di
+ dispositivo\index{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
+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 parametri di tipo diverso. Le
+funzioni tradizionali usate per il riposizionamento della posizione in uno
+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 stream secondo quanto specificato tramite \param{offset}
+ e \param{whence}.
+
+ \funcdecl{void rewind(FILE *stream)} Riporta la posizione nello 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, ed i parametri, a parte il tipo, hanno lo stesso significato; in
+particolare \param{whence} assume gli stessi valori già visti in
+\secref{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 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 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 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 stream \param{stream} al valore specificato da \param{pos}.
+
+ \funcdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)} Legge la posizione
+ corrente nello 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}.
-\subsection{Input/output formattato}
-\label{sec:filestd_formatted_io}
-\subsection{Chiusura di uno stream}
-\label{sec:filestd_close}
\section{Funzioni avanzate}
-\label{sec:filestd_adv_func}
+\label{sec:file_stream_adv_func}
+
+In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
+eseguire operazioni particolari sugli stream, come leggerne gli attributi,
+controllarne le modalità di bufferizzazione, gestire direttamente i lock
+impliciti per la programmazione 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 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 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
+stream, ma non ci dà nessuna informazione riguardo alle proprietà dello 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 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 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 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 stream aperto in lettura/scrittura; ovviamente se
+uno 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 \secref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
+serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli 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 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 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
+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 variabile automatica. In \file{stdio.h} è
+definita la macro \const{BUFSIZ}, che indica le dimensioni generiche del
+buffer di uno 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 disallocazione 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 del parametro \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 il parametro \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 \tabref{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 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 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 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 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.
+
+Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
+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 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 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~\secref{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 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{Dettagli dell'implementazione}
-\label{sec:filestd_details}
-\subsection{File temporanei}
-\label{sec:filestd_details}
+\subsection{Gli stream e i thread}
+\label{sec:file_stream_thread}
-\subsection{Efficienza}
-\label{sec:filestd_details}
+Gli stream possono essere usati in applicazioni 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
+thread, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
+pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i thread.
+Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
+ai thread, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle funzioni di
+libreria durante la lettura e la scrittura di uno stream devono essere
+opportunamente protette (in quanto il sistema assicura l'atomicità solo per le
+system call). Questo viene fatto associando ad ogni 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 thread
+necessita di compiere più di una operazione sullo 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 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
+ stream \param{stream}, bloccandosi se il lock non è disponibile.
+
+ \funcdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)} Tenta l'acquisizione del lock
+ dello 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
+ 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 stream non è
+necessario (come in tutti i programmi che non usano i 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 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 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 stream.
+ \bodydesc{Restituisce lo stato di locking interno dello 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 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 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 stream.
+\item[\const{FSETLOCKING\_QUERY}] Restituisce lo stato corrente della modalità
+ di blocco dello stream.
+\end{basedescript}
+%%% Local Variables:
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End:
projects / gapil.git / blobdiff