-\chapter{I file: l'interfaccia standard ANSI C}
+ \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,
I caratteri che vengono scritti su uno stream normalmente vengono accumulati
in un buffer e poi trasmessi in blocco in maniera asincrona rispetto alla
-scrittura (quello che viene chiamato il \textit{flush} dei dati) tutte le
-volte che il buffer viene riempito. Un comportamento analogo avviene anche in
-lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati, anche se 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.
+scrittura (quello che viene chiamato lo \textsl{scarico}, dall'inglese
+\textit{flush}, dei dati) tutte le volte che il buffer viene riempito. Un
+comportamento analogo avviene anche in lettura (cioè dal file viene letto un
+blocco di dati, anche se 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.
Allo stesso modo, se si sta facendo dell'input/output interattivo bisognerà
-tenere presente le caratteristiche delle operazioni di \textit{flush} dei
-dati, poiché non è detto che ad una scrittura sullo stream corrisponda una
-immediata scrittura sul dispositivo.
+tenere presente le caratteristiche delle operazioni di scarico dei dati,
+poiché non è detto che ad una scrittura sullo stream corrisponda una immediata
+scrittura sul dispositivo.
Per rispondere ad esigenze diverse, lo standard definisce tre distinte modalità
in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali occorre essere ben
accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
alla ricezione di un carattere di a capo; 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 un \textit{flush} dei dati anche prima che sia
-stato inviato un carattere di \textit{newline}.
+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 su uno stream che
comporta l'accesso al kernel\footnote{questo vuol dire sempre se lo stream da
- cui si legge è in modalità \textit{unbuffered}} viene anche eseguito il
-\textit{flush} di tutti i buffer degli stream in scrittura.
+ 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 ed il
-\textit{flush} dei dati.
+opportune funzioni per controllare le modalità di bufferizzazione e lo scarico
+dei dati.
Le funzioni che permettono di aprire uno stream sono tre\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)}
\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 \func{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.
-
-Inoltre 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 settata a quella corrente nel file descriptor, e le
-variabili di errore e di fine del file sono cancellate. Il file non viene
-duplicato e verrà chiuso alla chiusura dello stream.
+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 \func{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.
+
+Inoltre 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 settata a quella
+corrente nel file descriptor, e le variabili di errore e di fine del
+file 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 settati al valore
-\macro{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
-\macro{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
-messo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C richiede che
-ci sia una operazione di posizionamento fra una 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.
+\secref{sec:file_ownership} ed avranno i permessi di accesso settati al
+valore \macro{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH}
+(pari a \macro{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 messo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
+richiede che ci sia una operazione di posizionamento fra una 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
una operazione nominalmente nulla come \func{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
sufficiente a garantire la sincronizzazione.
+Una volta aperto lo stream, si può cambiare la modalità di bufferizzazione
+(vedi \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 \func{fclose} il cui prototipo è:
\begin{prototype}{stdio.h}{int fclose(FILE * stream)}
Chiude lo stream \param{stream}.
funzione che è fallita (\func{close}, \func{write} o \func{fflush}).
\end{prototype}
+La funzione effettua uno 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 essere
+sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare .
+
+Linux supporta, come estensione implementata dalle \acr{glibc}, anche una
+altra funzione, \func{fcloseall}, che serve a chiudere tutti i file, il suo
+prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{int fcloseall(void)}
+ Chiude tutti gli stream.
+
+ Restituisce 0 se non ci sono errori ed \macro{EOF} altrimenti.
+\end{prototype}
+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{Lettura e scrittura su uno stream}
\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{a blocchi} in cui legge/scrive un blocco di dati alla
+ volta, vedi \secref{sec:file_block_io}.
+\item\textsl{di linea} in cui si legge/scrive una linea (terminata dal
+ carattere di newline \verb|\n|) alla volta, vedi
+ \secref{sec:file_line_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}.
+\end{enumerate}
+ed inoltre la modalità di input/output formattato.
+
+A differenza dell'interfaccia dei file descriptor 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 \type{int}) \macro{EOF}\footnote{la
+ costante deve essere negativa, le \acr{glibc} usano -1, altre
+ implementazioni possono avere valori diversi.} definito anch'esso
+nell'header \func{stdlib.h}.
+
+Dato che le funzioni dell'interfaccia degli stream sono funzioni di libreria
+che si appoggiano a delle system call, esse non settano direttamente la
+variabile \var{errno}, che mantiene il valore settato 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 settato 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
+\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 flag possono essere riletti dalle funzioni:
+\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}.
+
+ Entrambe le funzioni ritornano un valore diverso da zero se i relativi
+ flag sono settati.
+\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 \func{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 funziona 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.
-\subsection{Posizionamento su uno stream}
-\label{sec:file_fseek}
+
+\subsection{Input/output a blocchi}
+\label{sec:file_block_io}
+
+La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
+intefaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e
+la lettura dei dati da un buffer verso un file e vicecersa.
+
+
+\subsection{Input/output a caratteri singoli}
+\label{sec:file_char_io}
-\subsection{Input/output binario}
-\label{sec:file_binary_io}
\subsection{Input/output di linea}
\label{sec:file_formatted_io}
+\subsection{Posizionamento su uno stream}
+\label{sec:file_fseek}
+
+
+
\section{Funzioni avanzate}
\label{sec:file_stream_adv_func}
+In questa sezione esamineremo le funzioni che permettono di controllare alcune
+caratteristiche più particolari degli stream, come la lettura degli attributi,
+le modalità di bufferizzazione, etc.
+
+
+\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 la lettura degli
+attributi degli stream; le \acr{glibc} però supportano alcune estensioni
+derivate da Solaris, che permettono di ottenere informazioni utili.
+
+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 un una subroutine, che a questo punto
+necessiterà di informazioni aggiuntive rispetto al semplice puntatore allo
+stream; questo può essere evitato con le due funzioni \func{\_\_freadable} e
+\func{\_\_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}
+
+Altre due funzioni, \func{\_\_freading} e \func{\_\_fwriting} servono ad un
+uso ancora più specialistico, 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 hanno lo scopo 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.
+
+La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno stream aperto in
+lettura/scrittura è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato
+del buffer e del suo contenuto.
+
\subsection{Il controllo della bufferizzazione}
\label{sec:file_buffering_ctrl}
\subsection{Efficienza}
\label{sec:file_stream_efficiency}
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projects / gapil.git / blobdiff