\chapter{L'architettura del sistema}
\label{cha:intro_unix}
-In questo primo capitolo sarà fatta un'introduzione ai concetti generali su
-cui è basato un sistema operativo di tipo Unix come GNU/Linux, in questo modo
-potremo fornire una base di comprensione mirata a sottolineare le peculiarità
-del sistema che sono più rilevanti per quello che riguarda la programmazione.
+In questo primo capitolo sarà fatta un'introduzione ai concetti generali su
+cui è basato un sistema operativo di tipo Unix come GNU/Linux, in questo modo
+potremo fornire una base di comprensione mirata a sottolineare le peculiarità
+del sistema che sono più rilevanti per quello che riguarda la programmazione.
Dopo un'introduzione sulle caratteristiche principali di un sistema di tipo
Unix passeremo ad illustrare alcuni dei concetti base dell'architettura di
\section{Una panoramica}
\label{sec:intro_unix_struct}
-In questa prima sezione faremo una breve panoramica sull'architettura del
-sistema. Chi avesse già una conoscenza di questa materia può tranquillamente
-saltare questa sezione.
+In questa prima sezione faremo una breve panoramica sull'architettura di un
+sistema operativo di tipo Unix, come GNU/Linux, e della relazione fra le varie
+parti che lo compongono. Chi avesse già una conoscenza di questa materia può
+tranquillamente saltare questa sezione ad eccezione di
+sez.~\ref{sec:intro_syscall} dove introdotti alcuni concetti fondamentali
+relativi alle funzioni di libreria.
\subsection{Concetti base}
\label{sec:intro_base_concept}
-Il concetto base di un sistema unix-like è quello di un nucleo del sistema (il
-cosiddetto \textit{kernel}, nel nostro caso Linux) a cui si demanda la
-gestione delle risorse essenziali (la CPU, la memoria, le periferiche) mentre
-tutto il resto, quindi anche la parte che prevede l'interazione con l'utente,
-dev'essere realizzato tramite programmi eseguiti dal kernel, che accedano
-alle risorse hardware tramite delle richieste a quest'ultimo.
-
-Fin dall'inizio uno Unix si presenta come un sistema operativo
-\textit{multitasking}, cioè in grado di eseguire contemporaneamente più
-programmi, e multiutente, in cui è possibile che più utenti siano connessi ad
-una macchina eseguendo più programmi ``\textsl{in contemporanea}''; in realtà,
-almeno per macchine a processore singolo, i programmi vengono eseguiti
-singolarmente a rotazione.
+Il concetto principale su cui è basata l'architettura di un sistema unix-like
+è quello di un nucleo del sistema, il cosiddetto \textit{kernel} (nel nostro
+caso Linux) a cui si demanda la gestione delle risorse della propria macchina
+(la CPU, la memoria, le periferiche) mentre tutto il resto, quindi anche la
+parte che prevede l'interazione con l'utente, dev'essere realizzato tramite
+programmi eseguiti dal kernel, che accedano alle risorse tramite opportune
+richieste a quest'ultimo.
+
+Fin dai suoi albori Unix nasce come sistema operativo \textit{multitasking},
+cioè in grado di eseguire contemporaneamente più programmi, e multiutente, in
+cui è possibile che più utenti siano connessi ad una macchina eseguendo più
+programmi ``\textsl{in contemporanea}''. In realtà, almeno per le macchine a
+processore singolo, i programmi vengono semplicemente eseguiti uno alla volta
+in una opportuna \textsl{rotazione}.\footnote{anche se oggi, con la presenza
+ di sistemi multiprocessore, si possono avere più processi eseguiti in
+ contemporanea, il concetto di ``\textsl{rotazione}'' resta comunque valido,
+ dato che in genere il numero di processi da eseguire eccede il numero dei
+ precessori disponibili. }
% Questa e` una distinzione essenziale da capire,
%specie nei confronti dei sistemi operativi successivi, nati per i personal
%computer (e quindi per un uso personale), sui quali l'hardware (allora
%limitato) non consentiva la realizzazione di un sistema evoluto come uno unix.
-I kernel Unix più recenti, come Linux, sono realizzati sfruttando alcune
+I kernel Unix più recenti, come Linux, sono realizzati sfruttando alcune
caratteristiche dei processori moderni come la gestione hardware della memoria
-e la modalità protetta. In sostanza con i processori moderni si può
+e la modalità protetta. In sostanza con i processori moderni si può
disabilitare temporaneamente l'uso di certe istruzioni e l'accesso a certe
-zone di memoria fisica. Quello che succede è che il kernel è il solo
-programma ad essere eseguito in modalità privilegiata, con il completo accesso
-all'hardware, mentre i programmi normali vengono eseguiti in modalità protetta
-e non possono accedere direttamente alle zone di memoria riservate o alle
-porte di input/output.
+zone di memoria fisica. Quello che succede è che il kernel è il solo
+programma ad essere eseguito in modalità privilegiata, con il completo accesso
+a tutte le risorse della macchina, mentre i programmi normali vengono eseguiti
+in modalità protetta senza accesso diretto alle risorse. Uno schema
+elementare della struttura del sistema è riportato in
+fig.~\ref{fig:intro_sys_struct}.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=10cm]{img/struct_sys}
+ % \begin{tikzpicture}
+ % \filldraw[fill=black!20] (0,0) rectangle (7.5,1);
+ % \draw (3.75,0.5) node {\textsl{System Call Interface}};
+ % \filldraw[fill=black!35] (0,1) rectangle (7.5,4);
+ % \draw (3.75,2.5) node {\huge{\textsf{kernel}}};
+ % \filldraw[fill=black!20] (0,4) rectangle (2.5,5);
+ % \draw (1.25,4.5) node {\textsf{scheduler}};
+ % \filldraw[fill=black!20] (2.5,4) rectangle (5,5);
+ % \draw (3.75,4.5) node {\textsf{VM}};
+ % \filldraw[fill=black!20] (5,4) rectangle (7.5,5);
+ % \draw (6.25,4.5) node {\textsf{driver}};
+
+ % \draw (1.25,7) node(cpu) [ellipse,draw] {\textsf{CPU}};
+ % \draw (3.75,7) node(mem) [ellipse,draw] {\textsf{memoria}};
+ % \draw (6.25,7) node(disk) [ellipse,draw] {\textsf{disco}};
+
+ % \draw[<->] (cpu) -- (1.25,5);
+ % \draw[<->] (mem) -- (3.75,5);
+ % \draw[<->] (disk) -- (6.25,5);
+
+ % \draw (7.5,0) node [anchor=base west] {\textit{kernel space}};
+ % \draw (7.5,-1) node [anchor=west] {\textit{user space}};
+
+ % \draw (-1,-0.5) -- (8.5, -0.5);
+
+ % \draw (0,-2) rectangle (7.5,-1);
+ % \draw (3.75, -1.5) node {\textsl{GNU C Library}};
+ % \draw[->] (1.25,-1) -- (1.25,0);
+ % \draw[->] (3.75,-1) -- (3.75,0);
+ % \draw[->] (6.25,-1) -- (6.25,0);
+
+ % \draw (1.25,-3) node(proc1) [rectangle,draw] {\textsf{processo}};
+ % \draw (3.75,-3) node(proc2) [rectangle,draw] {\textsf{processo}};
+ % \draw (6.25,-3) node(proc3) [rectangle,draw] {\textsf{processo}};
+
+ % \draw[->] (1.25,-2) -- (proc1);
+ % \draw[->] (3.75,-2) -- (proc2);
+ % \draw[->] (6.25,-2) -- (proc3);
+ % \end{tikzpicture}
+ \caption{Schema di massima della struttura di interazione fra processi,
+ kernel e dispositivi in Linux.}
+ \label{fig:intro_sys_struct}
+\end{figure}
Una parte del kernel, lo \itindex{scheduler} \textit{scheduler}, si occupa di
-stabilire, ad intervalli fissi e sulla base di un opportuno calcolo delle
-priorità, quale ``\textsl{processo}'' deve essere posto in esecuzione (il
-cosiddetto \itindex{preemptive~multitasking} \textit{preemptive
- multitasking}). Questo verrà comunque eseguito in modalità protetta; quando
-necessario il processo potrà accedere alle risorse hardware soltanto
-attraverso delle opportune chiamate al sistema che restituiranno il controllo
-al kernel.
+stabilire, sulla base di un opportuno calcolo delle priorità e con una
+suddivisione appropriata del tempo di processore, quali fra i vari
+``\textsl{processi}'' presenti nel sistema deve essere eseguito, realizzando
+il cosiddetto \itindex{preemptive~multitasking} \textit{preemptive
+ multitasking}.\footnote{si chiama così quella gestione del
+ \textit{multitasking} in cui è il kernel a decidere a chi assegnare l'uso
+ della CPU, potendo interrompere l'esecuzione di un processo in qualunque
+ momento.} Ogni processo verrà comunque eseguito in modalità protetta;
+quando necessario esso potrà accedere alle risorse della macchina soltanto
+attraverso delle ``\textsl{chiamate al sistema}'' (vedi
+sez.~\ref{sec:intro_syscall}) che restituiranno il controllo al kernel per
+eseguire le operazioni necessarie.
La memoria viene sempre gestita dal kernel attraverso il meccanismo della
\index{memoria~virtuale} \textsl{memoria virtuale}, che consente di assegnare
a ciascun processo uno spazio di indirizzi ``\textsl{virtuale}'' (vedi
-sez.~\ref{sec:proc_memory}) che il kernel stesso, con l'ausilio della unità di
-gestione della memoria, si incaricherà di rimappare automaticamente sulla
-memoria disponibile, salvando su disco quando necessario (nella cosiddetta
-area di \textit{swap}) le pagine di memoria in eccedenza.
-
-Le periferiche infine vengono viste in genere attraverso un'interfaccia
-astratta che permette di trattarle come fossero file, secondo il concetto per
-cui \textit{everything is a file}, su cui torneremo in dettaglio in
-cap.~\ref{cha:file_intro}. Questo non è vero per le interfacce di rete, che
-hanno un'interfaccia diversa, ma resta valido il concetto generale che tutto
-il lavoro di accesso e gestione a basso livello è effettuato dal kernel.
+sez.~\ref{sec:proc_memory}) che il kernel stesso, con l'ausilio della unità di
+gestione della memoria, si incaricherà di rimappare automaticamente sulla
+memoria fisica disponibile, con la possibilità ulteriore di spostare
+temporaneamente su disco (nella cosiddetta area di \textit{swap}) parte di
+detta memoria qualora ci si trovi nella necessità di liberare risorse.
+
+Le periferiche infine vengono normalmente viste attraverso un'interfaccia
+astratta che permette di trattarle come se fossero dei file, secondo uno dei
+concetti base della architettura di Unix, per cui ``\textsl{tutto è in file}''
+(\textit{everything is a file}) su cui torneremo in dettaglio in
+cap.~\ref{cha:file_intro}. In realtà questo non è sempre vero (ad esempio non
+lo è per le interfacce di rete) dato che ci sono periferiche che non
+rispondendo bene a questa astrazione richiedono un'interfaccia diversa. Anche
+in questo caso però resta valido il concetto generale che tutto il lavoro di
+accesso e gestione delle periferiche a basso livello viene effettuato dal
+kernel tramite l'opportuno codice di gestione delle stesse, che in
+fig.~\ref{fig:intro_sys_struct} si è indicato come \textit{driver}.
\subsection{Il kernel e il sistema}
\label{sec:intro_kern_and_sys}
-Uno dei concetti fondamentali su cui si basa l'architettura dei sistemi Unix è
+Uno dei concetti fondamentali su cui si basa l'architettura dei sistemi Unix è
quello della distinzione fra il cosiddetto \textit{user space}, che
contraddistingue l'ambiente in cui vengono eseguiti i programmi, e il
-\textit{kernel space}, che è l'ambiente in cui viene eseguito il kernel. Ogni
-programma vede sé stesso come se avesse la piena disponibilità della CPU e
-della memoria ed è, salvo i meccanismi di comunicazione previsti
-dall'architettura, completamente ignaro del fatto che altri programmi possono
-essere messi in esecuzione dal kernel.
-
-Per questa separazione non è possibile ad un singolo programma disturbare
-l'azione di un altro programma o del sistema e questo è il principale motivo
-della stabilità di un sistema unix-like nei confronti di altri sistemi in cui
-i processi non hanno di questi limiti, o che vengono per vari motivi eseguiti
-al livello del kernel. Pertanto deve essere chiaro a chi programma in Unix che
-l'accesso diretto all'hardware non può avvenire se non all'interno del kernel;
-al di fuori dal kernel il programmatore deve usare le opportune interfacce che
-quest'ultimo fornisce allo user space.
-
-Per capire meglio la distinzione fra kernel space e user space si può prendere
-in esame la procedura di avvio di un sistema unix-like; all'avvio il BIOS (o
-in generale il software di avvio posto nelle EPROM) eseguirà la procedura di
-avvio del sistema (il cosiddetto \textit{bootstrap}\footnote{il nome deriva da
- un'espressione gergale che significa ``sollevarsi da terra tirandosi per le
- stringhe delle scarpe'', per indicare il compito, almeno apparentemente
+\textit{kernel space}, che è l'ambiente in cui viene eseguito il kernel. Ogni
+programma vede sé stesso come se avesse la piena disponibilità della CPU e
+della memoria ed è, salvo i meccanismi di comunicazione previsti dal sistema,
+completamente ignaro del fatto che altri programmi possono essere messi in
+esecuzione dal kernel.
+
+Per questa separazione non è possibile ad un singolo programma disturbare
+l'azione di un altro programma o del kernel stesso, e questo è il principale
+motivo della stabilità di un sistema unix-like nei confronti di altri sistemi
+in cui i processi non hanno di questi limiti o in cui essi vengono eseguiti
+allo stesso livello del kernel. Pertanto deve essere chiaro a chi programma in
+un sistema unix-like che l'accesso diretto all'hardware non può avvenire se
+non all'interno del kernel; al di fuori dal kernel il programmatore deve usare
+le opportune interfacce che quest'ultimo fornisce per i programmi in
+\textit{user space}.
+
+Per capire meglio la distinzione fra \textit{kernel space} e \textit{user
+ space} si può prendere in esame la procedura di avvio di un sistema
+unix-like. All'accensione il \textit{firmware} presente nella EPROM della
+propria macchina (per i PC compatibili il BIOS), eseguirà la procedura di
+avvio del sistema, il cosiddetto \textit{bootstrap},\footnote{il nome deriva
+ da un'espressione gergale che significa ``sollevarsi da terra tirandosi per
+ le stringhe delle scarpe'', per indicare il compito, almeno apparentemente
impossibile, di far eseguire un programma a partire da un computer appena
- acceso che appunto non ne contiene nessuno; non è impossibile perché in
- realtà c'è un programma iniziale, che è il BIOS.}), incaricandosi di
-caricare il kernel in memoria e di farne partire l'esecuzione; quest'ultimo,
-dopo aver inizializzato le periferiche, farà partire il primo processo,
-\cmd{init}, che è quello che a sua volta farà partire tutti i processi
-successivi. Fra questi ci sarà pure quello che si occupa di dialogare con la
-tastiera e lo schermo della console, e quello che mette a disposizione
-dell'utente che si vuole collegare, un terminale e la \textit{shell} da cui
-inviare i comandi.
-
-E' da rimarcare come tutto ciò, che usualmente viene visto come parte del
-sistema, non abbia in realtà niente a che fare con il kernel, ma sia
-effettuato da opportuni programmi che vengono eseguiti, allo stesso modo di un
-qualunque programma di scrittura o di disegno, in user space.
-
-Questo significa, ad esempio, che il sistema di per sé non dispone di
-primitive per tutta una serie di operazioni (come la copia di un file) che
-altri sistemi (come Windows) hanno invece al loro interno. Pertanto buona
-parte delle operazioni di normale amministrazione di un sistema, come quella
-in esempio, sono implementate come normali programmi.
+ acceso che appunto non ne contiene nessuno; non è impossibile perché in
+ realtà c'è un programma iniziale, che è il BIOS.} incaricandosi di caricare
+il kernel in memoria e di farne partire l'esecuzione. A questo punto il
+controllo passerà al kernel, il quale però da parte sua, una volta
+inizializzato opportunamente l'hardware, si limiterà a lanciare un unico
+processo di inizializzazione (che per questo in genere genere si chiama
+\cmd{init}). A questo punto tutto il lavoro verrà eseguito \textit{user space}
+da questo programma, che sua volta si incaricherà di lanciare tutti gli altri,
+fra cui ci sarà quello che si occupa di dialogare con la tastiera e lo schermo
+della console, quello che mette a disposizione un terminale e la
+\textit{shell} da cui inviare i comandi all'utente che si vuole collegare, ed
+in generale tutto quanto necessario ad avere un sistema utilizzabile.
+
+E' da rimarcare come tutto ciò che riguarda l'interazione con l'utente, che
+usualmente viene visto come parte del sistema, non abbia in realtà niente a
+che fare con il kernel, ma sia effettuato da opportuni programmi che vengono
+eseguiti, allo stesso modo di un qualunque programma di scrittura o di disegno
+e della stessa interfaccia grafica, in \textit{user space}.
+
+Questo significa ad esempio che il sistema di per sé non dispone di primitive
+per tutta una serie di operazioni (ad esempio come la copia di un file) che
+altri sistemi (come Windows) hanno invece al loro interno. Questo perché tutte
+le operazioni di normale amministrazione di un sistema, sono effettuata
+attraverso dei normali programmi utilizzando le interfacce di programmazione
+che il kernel mette a disposizione.
%Una delle caratteristiche base di unix \`e perci\`o che \`e possibile
%realizzare un sistema di permessi e controlli che evitano che i programmi
%eseguano accessi non autorizzati.
-Per questo motivo quando ci si riferisce al sistema nella sua interezza è
-corretto parlare di un sistema GNU/Linux: da solo il kernel è assolutamente
-inutile; quello che costruisce un sistema operativo utilizzabile è la presenza
-di tutta una serie di librerie e programmi di utilità (che di norma sono
-quelli realizzati dal progetto GNU della Free Software Foundation) che
-permettono di eseguire le normali operazioni che ci si aspetta da un sistema
-operativo.
+È per questo motivo che quando ci si riferisce al sistema nella sua interezza
+viene spesso sottolineato come sia corretto parlare di ``GNU/Linux'' e non di
+Linux; da solo infatti il kernel non è sufficiente, quello che costruisce un
+sistema operativo utilizzabile è la presenza di tutta una serie di librerie e
+programmi di utilità, ed i più comuni sono appunto quelli realizzati dal
+progetto GNU della Free Software Foundation, grazie ai quali si possono
+eseguire le normali operazioni che ci si aspetta da un sistema operativo.
-\subsection{Chiamate al sistema e librerie di funzioni}
+\subsection{\textit{System call} e funzioni di libreria}
\label{sec:intro_syscall}
-Come accennato le interfacce con cui i programmi possono accedere all'hardware
-vanno sotto il nome di chiamate al sistema (le cosiddette \textit{system
- call}), si tratta di un insieme di funzioni che un programma può chiamare,
-per le quali viene generata un'interruzione del processo passando il controllo
-dal programma al kernel. Sarà poi quest'ultimo che (oltre a compiere una serie
-di operazioni interne come la gestione del multitasking e l'allocazione della
-memoria) eseguirà la funzione richiesta in \textit{kernel space} restituendo i
-risultati al chiamante.
-
-Ogni versione di Unix ha storicamente sempre avuto un certo numero di queste
-chiamate, che sono riportate nella seconda sezione del \textsl{Manuale di
- programmazione di Unix} (quella cui si accede con il comando \cmd{man 2
- <nome>}) e Linux non fa eccezione. Queste sono poi state codificate da vari
-standard, che esamineremo brevemente in sez.~\ref{sec:intro_standard}. Uno
-schema elementare della struttura del sistema è riportato in
-fig.~\ref{fig:intro_sys_struct}.
-
-\begin{figure}[htb]
- \centering
-% \includegraphics[width=10cm]{img/struct_sys}
- \begin{tikzpicture}
- \filldraw[fill=black!20] (0,0) rectangle (7.5,1);
- \draw (3.75,0.5) node {System Call Interface};
- \filldraw[fill=black!35] (0,1) rectangle (7.5,4);
- \draw (3.75,2.5) node {\huge{kernel}};
- \filldraw[fill=black!20] (0,4) rectangle (2.5,5);
- \draw (1.25,4.5) node {scheduler};
- \filldraw[fill=black!20] (2.5,4) rectangle (5,5);
- \draw (3.75,4.5) node {VM};
- \filldraw[fill=black!20] (5,4) rectangle (7.5,5);
- \draw (6.25,4.5) node {driver};
-
- \draw (1.25,7) node(cpu) [ellipse,draw] {CPU};
- \draw (3.75,7) node(mem) [ellipse,draw] {memoria};
- \draw (6.25,7) node(disk) [ellipse,draw] {disco};
-
- \draw[<->] (cpu) -- (1.25,5);
- \draw[<->] (mem) -- (3.75,5);
- \draw[<->] (disk) -- (6.25,5);
-
- \draw (7.5,0) node [anchor=base west] {kernel space};
- \draw (7.5,-1) node [anchor=west] {user space};
-
- \draw (-1,-0.5) -- (8.5, -0.5);
-
- \draw (0,-2) rectangle (7.5,-1);
- \draw (3.75, -1.5) node {GNU C Library};
- \draw[->] (1.25,-1) -- (1.25,0);
- \draw[->] (3.75,-1) -- (3.75,0);
- \draw[->] (6.25,-1) -- (6.25,0);
-
- \draw (1.25,-3) node(proc1) [rectangle,draw] {processo};
- \draw (3.75,-3) node(proc2) [rectangle,draw] {processo};
- \draw (6.25,-3) node(proc3) [rectangle,draw] {processo};
-
- \draw[->] (1.25,-2) -- (proc1);
- \draw[->] (3.75,-2) -- (proc2);
- \draw[->] (6.25,-2) -- (proc3);
- \end{tikzpicture}
- \caption{Schema di massima della struttura di interazione fra processi,
- kernel e dispositivi in Linux.}
- \label{fig:intro_sys_struct}
-\end{figure}
-
-Normalmente ciascuna di queste chiamate al sistema fornite dal kernel viene
-rimappata in opportune funzioni con lo stesso nome definite dentro la Libreria
-Standard del C, che, oltre alle interfacce alle \textit{system call}, contiene
-anche tutta la serie delle ulteriori funzioni definite dai vari standard, che
-sono comunemente usate nella programmazione.
-
-Questo è importante da capire perché programmare in Linux significa anzitutto
-essere in grado di usare le varie interfacce contenute nella Libreria Standard
-del C, in quanto né il kernel, né il linguaggio C implementano direttamente
-operazioni comuni come l'allocazione dinamica della memoria, l'input/output
-bufferizzato sui file o la manipolazione delle stringhe, presenti in qualunque
-programma.
-
-Quanto appena illustrato mette in evidenza il fatto che nella stragrande
-maggioranza dei casi,\footnote{esistono implementazioni diverse delle librerie
- Standard del C, come le \textit{libc5} o le \textit{uClib}, che non derivano
- dal progetto GNU. Le \textit{libc5} oggi sono, tranne casi particolari,
- completamente soppiantate dalle \acr{glibc}, le \textit{uClib} pur non
- essendo complete come le \acr{glibc}, restano invece molto diffuse nel mondo
- embedded per le loro dimensioni ridotte (e soprattutto la possibilità di
- togliere le parti non necessarie), e pertanto costituiscono un valido
- rimpiazzo delle \acr{glibc} in tutti quei sistemi specializzati che
- richiedono una minima occupazione di memoria.} si dovrebbe usare il nome
-GNU/Linux (piuttosto che soltanto Linux) in quanto una parte essenziale del
-sistema (senza la quale niente funzionerebbe) è la \textit{GNU Standard C
- Library} (in breve \acr{glibc}), ovvero la libreria realizzata dalla Free
-Software Foundation nella quale sono state implementate tutte le funzioni
-essenziali definite negli standard POSIX e ANSI C, utilizzate da qualunque
-programma.
-
-Le funzioni di questa libreria sono quelle riportate dalla terza sezione del
-\textsl{Manuale di Programmazione di Unix} (cioè accessibili con il comando
-\cmd{man 3 <nome>}) e sono costruite sulla base delle chiamate al sistema del
-kernel; è importante avere presente questa distinzione, fondamentale dal punto
-di vista dell'implementazione, anche se poi, nella realizzazione di normali
-programmi, non si hanno differenze pratiche fra l'uso di una funzione di
-libreria e quello di una chiamata al sistema.
-
-Le librerie standard del C consentono comunque, nel caso non sia presente una
-specifica funzione di libreria corrispondente, di eseguire una \textit{system
- call} generica tramite la funzione \funcd{syscall}, il cui prototipo,
-accessible se si è definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, (vedi
-sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}) è:
-\begin{functions}
- \headdecl{unistd.h}
- \headdecl{sys/syscall.h}
- \funcdecl{int syscall(int number, ...)}
-
- Esegue la \textit{system call} indicata da \param{number}.
-\end{functions}
+Come illustrato in fig.~\ref{fig:intro_sys_struct} i programmi possono
+accedere ai servizi forniti dal kernel tramite opportune interfacce dette
+\textit{system call} (\textsl{chiamate al sistema}, appunto). Si tratta di un
+insieme di funzioni che un programma può invocare, per le quali viene generata
+un'interruzione nell'esecuzione del codice del processo, passando il controllo
+al kernel. Sarà quest'ultimo che eseguirà in le operazioni relative alla
+funzione richiesta in \textit{kernel space}, restituendo poi i risultati al
+chiamante.
+
+Ogni versione di Unix ha storicamente sempre avuto un certo numero di
+\textit{system call}, che sono documentate nella seconda sezione del
+\textsl{Manuale di programmazione di Unix}, quella cui si accede con il
+comando \cmd{man 2 <nome>}, ed anche Linux non fa eccezione. Queste
+\textit{system call} sono poi state codificate da vari standard, che
+esamineremo brevemente in sez.~\ref{sec:intro_standard}.
+
+Normalmente ciascuna chiamata al sistema fornita dal kernel viene associata ad
+una funzione con lo stesso nome definita all'interno della libreria
+fondamentale del sistema, quella che viene chiamata \textsl{Libreria Standard
+ del C} (\textit{C Standard Library}) in ragione del fatto che il primo
+kernel Unix e tutti i programmi eseguiti su di esso vennero scritti in C,
+usando le librerie di questo linguaggio. Questa libreria, oltre alle
+interfacce delle \textit{system call}, contiene anche tutta una serie di
+ulteriori funzioni di utilità che vengono comunemente usate nella
+programmazione e sono definite nei vari standard che documentano le interfacce
+di programmazione di un sistema unix-like.
+
+Questo concetto è importante da tener presente perché programmare in Linux
+significa anzitutto essere in grado di usare le funzioni fornite dalla
+\textsl{Libreria Standard del C}, in quanto né il kernel, né il linguaggio C
+implementano direttamente operazioni ordinarie come l'allocazione dinamica
+della memoria, l'input/output bufferizzato sui file o la manipolazione delle
+stringhe, che sono comunemente usate da qualunque programma.
+
+Tutto ciò mette nuovamente in evidenza il fatto che nella stragrande
+maggioranza dei casi si dovrebbe usare il nome GNU/Linux in quanto una parte
+essenziale del sistema, senza la quale niente funzionerebbe, è appunto la
+\textit{GNU Standard C Library} (a cui faremo da qui in avanti riferimento
+come \acr{glibc}), ovvero la Libreria Standard del C realizzata dalla Free
+Software Foundation, nella quale sono state implementate tutte le funzioni
+essenziali definite negli standard POSIX e ANSI C (e molte altre), che vengono
+utilizzate da qualunque programma.
+
+Si tenga comunque presente che questo non è sempre vero, dato che esistono
+implementazioni alternative della Libreria Standard del C, come la
+\textit{libc5} o la \textit{uClib}, che non derivano dal progetto GNU. La
+\textit{libc5}, che era usata con le prime versioni del kernel Linux, è oggi
+ormai completamente soppiantata dalla \acr{glibc}. La \textit{uClib} invece,
+pur non essendo completa come la \acr{glibc}, resta molto diffusa nel mondo
+dei dispositivi \textit{embedded} per le sue dimensioni estremamente ridotte,
+e soprattutto per la possibilità di togliere le parti non necessarie. Pertanto
+costituisce un valido rimpiazzo della \acr{glibc} in tutti quei sistemi
+specializzati che richiedono una minima occupazione di memoria. Infine per lo
+sviluppo del sistema Android è stata realizzata da Google un'altra Libreria
+Standard del C, utilizzata principalmente per evitare l'uso della \acr{glibc}.
+
+Tradizionalmente le funzioni specifiche della Libreria Standard del C sono
+riportate nella terza sezione del \textsl{Manuale di Programmazione di Unix}
+(cioè accessibili con il comando \cmd{man 3 <nome>}) e come accennato non sono
+direttamente associate ad una \textit{system call} anche se, ad esempio per la
+gestione dei file o della allocazione dinamica della memoria, possono farne
+uso nella loro implementazione. Nonostante questa questa distinzione,
+fondamentale per capire il funzionamento del sistema, l'uso da parte dei
+programmi di una di queste funzioni resta lo stesso, sia che si tratti di una
+funzione interna della libreria che di una \textit{system call}.
+
+Come accennato in genere ogni \textit{system call} è associata ad una omonima
+funzione di libreria, che è quella che si usa normalmente per invocarla. Le
+\textsl{glibc} consentono comunque, nel caso non sia presente una specifica
+funzione di libreria corrispondente o qualora si voglia eseguire una specifica
+versione,\footnote{alcune \textit{system call} sono state modificate nel corso
+ degli anni per aggiungere ad esempio delle funzionalità, l'interfaccia
+ proposta dalle \textsl{glibc} si cura in genere di mantenere una uniformità
+ chiamando le versioni corrette, ma qualora si voglia lavorare a basso
+ livello ed usare una specifica versione, si può fare ricorso a questa
+ funzione.} di eseguire direttamente una \textit{system call} tramite la
+funzione \funcd{syscall}, il cui prototipo (accessibile se si è definita la
+macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, vedi sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}) è:
+
+\begin{funcproto}{
+ \fhead{unistd.h}
+ \fhead{sys/syscall.h}
+ \fdecl{int syscall(int number, ...)}
+ \fdesc{Esegue la \textit{system call} indicata da \param{number}.}
+}
+{La funzione ritorna un intero dipendente dalla \textit{system call} invocata,
+in generale $0$ indica il successo e un valore negativo un errore.}
+\end{funcproto}
La funzione richiede come primo argomento il numero della \textit{system call}
-da invocare, seguita dagli argomenti da passare alla stessa (che ovviamente
-dipendono da quest'ultima), e restituisce il codice di ritorno della
+da invocare, seguita dagli argomenti da passare alla stessa, che ovviamente
+dipendono da quest'ultima, e restituisce il codice di ritorno della
\textit{system call} invocata. In generale un valore nullo indica il successo
-ed un valore negativo è un codice di errore che poi viene memorizzato nella
+ed un valore negativo è un codice di errore che poi viene memorizzato nella
variabile \var{errno} (sulla gestione degli errori torneremo in dettaglio in
sez.~\ref{sec:sys_errors}).
definite nel file \texttt{sys/syscall.h}, ma si possono anche usare
direttamente valori numerici.
+%
+% TODO:trattare non so se qui o altrove vsyscall e vDSO, vedi
+% http://davisdoesdownunder.blogspot.com/2011/02/linux-syscall-vsyscall-and-vdso-oh-my.html
+% http://www.win.tue.nl/~aeb/linux/lk/lk-4.html
+%
\subsection{Un sistema multiutente}
\label{sec:intro_multiuser}
Linux, come gli altri kernel Unix, nasce fin dall'inizio come sistema
-multiutente, cioè in grado di fare lavorare più persone in contemporanea. Per
+multiutente, cioè in grado di fare lavorare più persone in contemporanea. Per
questo esistono una serie di meccanismi di sicurezza, che non sono previsti in
-sistemi operativi monoutente, e che occorre tenere presenti.
-
-Il concetto base è quello di utente (\textit{user}) del sistema, le cui
-capacità rispetto a quello che può fare sono sottoposte a ben precisi limiti.
-Sono così previsti una serie di meccanismi per identificare i singoli utenti
+sistemi operativi monoutente, e che occorre tenere presenti. In questa sezione
+parleremo brevemente soltanto dei meccanismi di sicurezza tradizionali di un
+sistema unix-like, oggi molti di questi sono stati notevolmente estesi
+rispetto al modello tradizionale, ma per il momento ignoreremo queste
+estensioni.
+
+Il concetto base è quello di utente (\textit{user}) del sistema, le cui
+capacità rispetto a quello che può fare sono sottoposte a ben precisi limiti.
+Sono così previsti una serie di meccanismi per identificare i singoli utenti
ed una serie di permessi e protezioni per impedire che utenti diversi possano
danneggiarsi a vicenda o danneggiare il sistema. Questi meccanismi sono
-realizzati dal kernel stesso ed attengono alle operazioni più varie, e
-torneremo su di essi in dettaglio più avanti.
-
-Ogni utente è identificato da un nome (l'\textit{username}), che è quello che
-viene richiesto all'ingresso nel sistema dalla procedura di \textit{login}
-(descritta in dettaglio in sez.~\ref{sec:sess_login}). Questa procedura si
-incarica di verificare l'identità dell'utente, in genere attraverso la
-richiesta di una parola d'ordine (la \textit{password}), anche se sono
-possibili meccanismi diversi.\footnote{ad esempio usando la libreria PAM
- (\textit{Pluggable Autentication Methods}) è possibile astrarre
- completamente dai meccanismi di autenticazione e sostituire ad esempio l'uso
- delle password con meccanismi di identificazione biometrica.} Eseguita la
+realizzati dal kernel stesso ed attengono alle operazioni più varie, e
+torneremo su di essi in dettaglio più avanti.
+
+Normalmente l'utente è identificato da un nome (il cosiddetto
+\textit{username}), che ad esempio è quello che viene richiesto all'ingresso
+nel sistema dalla procedura di \textit{login} (torneremo su questo in
+sez.~\ref{sec:sess_login}). Questa procedura si incarica di verificare
+l'identità dell'utente, in genere attraverso la richiesta di una parola
+d'ordine (la \textit{password}), anche se sono possibili meccanismi
+diversi.\footnote{ad esempio usando la libreria PAM (\textit{Pluggable
+ Autentication Methods}) è possibile astrarre completamente dai meccanismi
+ di autenticazione e sostituire ad esempio l'uso delle password con
+ meccanismi di identificazione biometrica, per un approfondimento
+ dell'argomento si rimanda alla sez.~4.3 di \cite{AGL}.} Eseguita la
procedura di riconoscimento in genere il sistema manda in esecuzione un
-programma di interfaccia (che può essere la \textit{shell} su terminale o
+programma di interfaccia (che può essere la \textit{shell} su terminale o
un'interfaccia grafica) che mette a disposizione dell'utente un meccanismo con
-cui questo può impartire comandi o eseguire altri programmi.
+cui questo può impartire comandi o eseguire altri programmi.
Ogni utente appartiene anche ad almeno un gruppo (il cosiddetto
-\textit{default group}), ma può essere associato ad altri gruppi (i
+\textit{default group}), ma può essere associato ad altri gruppi (i
\textit{supplementary group}), questo permette di gestire i permessi di
-accesso ai file e quindi anche alle periferiche, in maniera più flessibile,
+accesso ai file e quindi anche alle periferiche, in maniera più flessibile,
definendo gruppi di lavoro, di accesso a determinate risorse, ecc.
-L'utente e il gruppo sono identificati da due numeri, la cui corrispondenza ad
-un nome espresso in caratteri è inserita nei due file \conffile{/etc/passwd} e
-\conffile{/etc/group}.\footnote{in realtà negli sistemi più moderni, come
- vedremo in sez.~\ref{sec:sys_user_group} queste informazioni possono essere
- mantenute, con l'uso del \itindex{Name~Service~Switch} \textit{Name Service
- Switch}, su varie tipologie di supporti, compresi server centralizzati
- come LDAP.} Questi numeri sono l'\textit{user identifier}, detto in breve
+L'utente e il gruppo sono identificati dal kernel un identificativo numerico,
+la cui corrispondenza ad un nome espresso in caratteri è inserita nei due file
+\conffile{/etc/passwd} e \conffile{/etc/group}.\footnote{in realtà negli
+ sistemi più moderni, come vedremo in sez.~\ref{sec:sys_user_group} queste
+ informazioni possono essere mantenute, con l'uso del
+ \itindex{Name~Service~Switch} \textit{Name Service Switch}, su varie
+ tipologie di supporti, compresi server centralizzati come LDAP.} Questi
+identificativi sono l'\textit{user identifier}, detto in breve
\textsl{user-ID}, ed indicato dall'acronimo \acr{uid}, e il \textit{group
identifier}, detto in breve \textsl{group-ID}, ed identificato dall'acronimo
-\acr{gid}, e sono quelli che vengono usati dal kernel per identificare
-l'utente; torneremo in dettaglio su questo argomento in
-sez.~\ref{sec:proc_perms}.
+\acr{gid}, torneremo in dettaglio su questo argomento in
+sez.~\ref{sec:proc_perms}. Il kernel conosce ed utilizza soltanto questi
+valori numerici, i nomi ad essi associati sono interamente gestiti in
+\textit{user space} con opportune funzioni di libreria, torneremo su questo
+argomento in sez.~\ref{sec:sys_user_group}.
-In questo modo il sistema è in grado di tenere traccia dell'utente a cui
-appartiene ciascun processo ed impedire ad altri utenti di interferire con
-quest'ultimo. Inoltre con questo sistema viene anche garantita una forma base
-di sicurezza interna in quanto anche l'accesso ai file (vedi
-sez.~\ref{sec:file_access_control}) è regolato da questo meccanismo di
-identificazione.
-
-Infine in ogni Unix è presente un utente speciale privilegiato, il cosiddetto
-\textit{superuser}, il cui username è di norma \textit{root}, ed il cui
-\acr{uid} è zero. Esso identifica l'amministratore del sistema, che deve
-essere in grado di fare qualunque operazione; per l'utente \textit{root}
-infatti i meccanismi di controllo descritti in precedenza sono
-disattivati.\footnote{i controlli infatti vengono sempre eseguiti da un codice
+Grazie a questi identificativi il sistema è in grado di tenere traccia
+dell'utente a cui appartiene ciascun processo ed impedire ad altri utenti di
+interferire con quest'ultimo. Inoltre con questo sistema viene anche
+garantita una forma base di sicurezza interna in quanto anche l'accesso ai
+file (vedi sez.~\ref{sec:file_access_control}) è regolato da questo meccanismo
+di identificazione.
+
+Infine in ogni sistema unix-like è presente uno speciale utente privilegiato,
+il cosiddetto \textit{superuser}, il cui username è di norma \textit{root}, ed
+il cui \acr{uid} è zero. Esso identifica l'amministratore del sistema, che
+deve essere in grado di fare qualunque operazione; per l'utente \textit{root}
+infatti i meccanismi di controllo cui si è accennato in precedenza sono
+disattivati.\footnote{i controlli infatti vengono eseguiti da uno pseudocodice
del tipo: ``\code{if (uid) \{ \textellipsis\ \}}''.}
In questa sezione faremo una breve panoramica relativa ai vari standard che
nel tempo sono stati formalizzati da enti, associazioni, consorzi e
-organizzazioni varie al riguardo del sistema o alle caratteristiche che si
-sono stabilite come standard di fatto in quanto facenti parte di alcune
-implementazioni molto diffuse come BSD o System V.
+organizzazioni varie al riguardo ai sistemi operativi di tipo Unix o alle
+caratteristiche che si sono stabilite come standard di fatto in quanto facenti
+parte di alcune implementazioni molto diffuse come BSD o System V.
Ovviamente prenderemo in considerazione solo gli standard riguardanti
interfacce di programmazione e le altre caratteristiche di un sistema
unix-like (alcuni standardizzano pure i comandi base del sistema e la shell)
ed in particolare ci concentreremo sul come ed in che modo essi sono
-supportati sia per quanto riguarda il kernel che le librerie del C (con una
-particolare attenzione alle \acr{glibc}).
+supportati sia per quanto riguarda il kernel che la Libreria Standard del C,
+con una particolare attenzione alle \acr{glibc}.
\subsection{Lo standard ANSI C}
\label{sec:intro_ansiC}
-Lo standard ANSI C è stato definito nel 1989 dall'\textit{American National
+Lo standard ANSI C è stato definito nel 1989 dall'\textit{American National
Standard Institute} come prima standardizzazione del linguaggio C e per
-questo si fa riferimento ad esso anche come C89. L'anno successivo è stato
+questo si fa riferimento ad esso anche come C89. L'anno successivo è stato
adottato dalla ISO (\textit{International Standard Organisation}) come
-standard internazionale con la sigla ISO/IEC 9899:1990, e per questo è noto
-anche sotto il nome di standard ISO C, o ISO C90.
+standard internazionale con la sigla ISO/IEC 9899:1990, e per questo è noto
+anche sotto il nome di standard ISO C, o ISO C90. Nel 1999 è stata pubblicata
+una revisione dello standard C89, che viene usualmente indicata come C99,
+anche questa è stata ratificata dalla ISO con la sigla ISO/IEC 9899:1990, per
+cui vi si fa riferimento anche come ISO C99.
-Nel 1999 è stata pubblicata una revisione dello standard C89, che viene
-usualmente indicata come C99, anche questa è stata ratificata dalla ISO con la
-sigla ISO/IEC 9899:1990, per cui vi si fa riferimento anche come ISO C99.
-
-Scopo dello standard è quello di garantire la portabilità dei programmi C fra
+Scopo dello standard è quello di garantire la portabilità dei programmi C fra
sistemi operativi diversi, ma oltre alla sintassi ed alla semantica del
linguaggio C (operatori, parole chiave, tipi di dati) lo standard prevede
anche una libreria di funzioni che devono poter essere implementate su
qualunque sistema operativo.
-Per questo motivo, anche se lo standard non ha alcun riferimento ad un sistema
-di tipo Unix, GNU/Linux (per essere precisi le \acr{glibc}), come molti Unix
-moderni, provvede la compatibilità con questo standard, fornendo le funzioni
-di libreria da esso previste. Queste sono dichiarate in una serie di
-\textit{header file}\footnote{i file di dichiarazione di variabili, tipi e
- funzioni, usati normalmente da un compilatore C. Per poter accedere alle
- funzioni occorre includere con la direttiva \code{\#include} questi file nei
- propri programmi; per ciascuna funzione che tratteremo in seguito
- indicheremo anche gli \textit{header file} necessari ad usarla.} (anch'essi
-provvisti dalla \acr{glibc}), In tab.~\ref{tab:intro_posix_header} si sono
-riportati i principali \textit{header file} definiti nello standard POSIX ed
-ANSI C, che sono anche quelli definiti negli altri standard descritti nelle
-sezioni successive.
-
\begin{table}[htb]
\footnotesize
\centering
& ANSI C& POSIX& \\
\hline
\hline
- \file{assert.h}&$\bullet$& & Verifica le asserzioni fatte in un
+ \file{assert.h}&$\bullet$& -- & Verifica le asserzioni fatte in un
programma.\\
- \file{ctype.h} &$\bullet$& & Tipi standard.\\
- \file{dirent.h}& &$\bullet$& Manipolazione delle directory.\\
- \file{errno.h} & &$\bullet$& Errori di sistema.\\
- \file{fcntl.h} & &$\bullet$& Controllo sulle opzioni dei file.\\
- \file{limits.h}& &$\bullet$& Limiti e parametri del sistema.\\
- \file{malloc.h}&$\bullet$& & Allocazione della memoria.\\
- \file{setjmp.h}&$\bullet$& & Salti non locali.\\
- \file{signal.h}& &$\bullet$& Gestione dei segnali.\\
- \file{stdarg.h}&$\bullet$& & Gestione di funzioni a argomenti
+ \file{ctype.h} &$\bullet$& -- & Tipi standard.\\
+ \file{dirent.h}& -- &$\bullet$& Manipolazione delle directory.\\
+ \file{errno.h} & -- &$\bullet$& Errori di sistema.\\
+ \file{fcntl.h} & -- &$\bullet$& Controllo sulle opzioni dei file.\\
+ \file{limits.h}& -- &$\bullet$& Limiti e parametri del sistema.\\
+ \file{malloc.h}&$\bullet$& -- & Allocazione della memoria.\\
+ \file{setjmp.h}&$\bullet$& -- & Salti non locali.\\
+ \file{signal.h}& -- &$\bullet$& Gestione dei segnali.\\
+ \file{stdarg.h}&$\bullet$& -- & Gestione di funzioni a argomenti
variabili.\\
- \file{stdio.h} &$\bullet$& & I/O bufferizzato in standard ANSI C.\\
- \file{stdlib.h}&$\bullet$& & Definizioni della libreria standard.\\
- \file{string.h}&$\bullet$& & Manipolazione delle stringhe.\\
- \file{time.h} & &$\bullet$& Gestione dei tempi.\\
- \file{times.h} &$\bullet$& & Gestione dei tempi.\\
- \file{unistd.h}& &$\bullet$& Unix standard library.\\
- \file{utmp.h} & &$\bullet$& Registro connessioni utenti.\\
+ \file{stdio.h} &$\bullet$& -- & I/O bufferizzato in standard ANSI C.\\
+ \file{stdlib.h}&$\bullet$& -- & Definizioni della libreria standard.\\
+ \file{string.h}&$\bullet$& -- & Manipolazione delle stringhe.\\
+ \file{time.h} & -- &$\bullet$& Gestione dei tempi.\\
+ \file{times.h} &$\bullet$& -- & Gestione dei tempi.\\
+ \file{unistd.h}& -- &$\bullet$& Unix standard library.\\
+ \file{utmp.h} & -- &$\bullet$& Registro connessioni utenti.\\
\hline
\end{tabular}
\caption{Elenco dei vari header file definiti dallo standard POSIX.}
\label{tab:intro_posix_header}
\end{table}
-In realtà \acr{glibc} ed i relativi header file definiscono un insieme di
-funzionalità in cui sono incluse come sottoinsieme anche quelle previste dallo
-standard ANSI C. È possibile ottenere una conformità stretta allo standard
-(scartando le funzionalità addizionali) usando il \cmd{gcc} con l'opzione
-\cmd{-ansi}. Questa opzione istruisce il compilatore a definire nei vari
-header file soltanto le funzionalità previste dallo standard ANSI C e a non
-usare le varie estensioni al linguaggio e al preprocessore da esso supportate.
+Per questo motivo, anche se lo standard non ha alcun riferimento ad un sistema
+di tipo Unix, GNU/Linux (per essere precisi la \acr{glibc}), come molti Unix
+moderni, provvede la compatibilità con questo standard, fornendo le funzioni
+di libreria da esso previste. Queste sono dichiarate in una serie di
+\textit{header file}\footnote{si chiamano così i file di dichiarazione di
+ variabili, tipi e funzioni, usati normalmente da un compilatore C; per poter
+ accedere alle funzioni occorre includere con la direttiva \code{\#include}
+ questi file nei propri programmi ed in seguito per ciascuna funzione che
+ tratteremo indicheremo anche gli \textit{header file} necessari ad usarla.}
+(anch'essi forniti dalla \acr{glibc}); in tab.~\ref{tab:intro_posix_header} si
+sono riportati i principali \textit{header file} definiti negli standard POSIX
+ed ANSI C, che sono anche quelli definiti negli altri standard descritti nelle
+sezioni successive.
+
+In realtà la \acr{glibc} ed i relativi \textit{header file} definiscono un
+insieme di funzionalità in cui sono incluse come sottoinsieme anche quelle
+previste dallo standard ANSI C. È possibile ottenere una conformità stretta
+allo standard (scartando le funzionalità addizionali) usando il \cmd{gcc} con
+l'opzione \cmd{-ansi}. Questa opzione istruisce il compilatore a definire nei
+vari header file soltanto le funzionalità previste dallo standard ANSI C e a
+non usare le varie estensioni al linguaggio e al preprocessore da esso
+supportate.
\subsection{I tipi di dati primitivi}
\label{sec:intro_data_types}
-Uno dei problemi di portabilità del codice più comune è quello dei tipi di
+Uno dei problemi di portabilità del codice più comune è quello dei tipi di
dati utilizzati nei programmi, che spesso variano da sistema a sistema, o
anche da una architettura ad un'altra (ad esempio passando da macchine con
-processori 32 bit a 64). In particolare questo è vero nell'uso dei cosiddetti
-\index{tipo!elementare} \textit{tipi elementari}del linguaggio C (come
+processori 32 bit a 64). In particolare questo è vero nell'uso dei cosiddetti
+\index{tipo!elementare} \textit{tipi elementari} del linguaggio C (come
\ctyp{int}) la cui dimensione varia a seconda dell'architettura hardware.
Storicamente alcuni tipi nativi dello standard ANSI C sono sempre stati
associati ad alcune variabili nei sistemi Unix, dando per scontata la
-dimensione. Ad esempio la posizione corrente all'interno di un file è sempre
-stata associata ad un intero a 32 bit, mentre il numero di dispositivo è
-sempre stato associato ad un intero a 16 bit. Storicamente questi erano
-definiti rispettivamente come \ctyp{int} e \ctyp{short}, ma tutte le volte
-che, con l'evolversi ed il mutare delle piattaforme hardware, alcuni di questi
-tipi si sono rivelati inadeguati o sono cambiati, ci si è trovati di fronte ad
-una infinita serie di problemi di portabilità.
+dimensione. Ad esempio la posizione corrente all'interno di un file è stata
+associata ad un intero a 32 bit, mentre il numero di dispositivo è stato
+associato ad un intero a 16 bit. Storicamente questi erano definiti
+rispettivamente come \ctyp{int} e \ctyp{short}, ma tutte le volte che, con
+l'evolversi ed il mutare delle piattaforme hardware, alcuni di questi tipi si
+sono rivelati inadeguati o sono cambiati, ci si è trovati di fronte ad una
+infinita serie di problemi di portabilità.
\begin{table}[htb]
\footnotesize
\hline
\hline
\type{caddr\_t} & Core address.\\
- \type{clock\_t} & Contatore del tempo di sistema.\\
+ \type{clock\_t} & Contatore del \textit{process time} (vedi
+ sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}.\\
\type{dev\_t} & Numero di dispositivo (vedi sez.~\ref{sec:file_mknod}).\\
- \type{gid\_t} & Identificatore di un gruppo.\\
+ \type{gid\_t} & Identificatore di un gruppo (vedi
+ sez.~\ref{sec:proc_access_id}).\\
\type{ino\_t} & Numero di \index{inode} \textit{inode}.\\
- \type{key\_t} & Chiave per il System V IPC.\\
+ \type{key\_t} & Chiave per il System V IPC (vedi
+ sez.~\ref{sec:ipc_sysv_generic}).\\
\type{loff\_t} & Posizione corrente in un file.\\
\type{mode\_t} & Attributi di un file.\\
\type{nlink\_t} & Contatore dei link su un file.\\
\type{off\_t} & Posizione corrente in un file.\\
- \type{pid\_t} & Identificatore di un processo.\\
+ \type{pid\_t} & Identificatore di un processo (vedi
+ sez.~\ref{sec:proc_pid}).\\
\type{rlim\_t} & Limite sulle risorse.\\
- \type{sigset\_t}& Insieme di segnali.\\
+ \type{sigset\_t}& Insieme di segnali (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigset}).\\
\type{size\_t} & Dimensione di un oggetto.\\
\type{ssize\_t} & Dimensione in numero di byte ritornata dalle funzioni.\\
\type{ptrdiff\_t}& Differenza fra due puntatori.\\
\type{time\_t} & Numero di secondi (in \itindex{calendar~time}
- \textsl{tempo di calendario}, vedi
+ \textit{calendar time}, vedi
sez.~\ref{sec:sys_time}).\\
- \type{uid\_t} & Identificatore di un utente.\\
+ \type{uid\_t} & Identificatore di un utente (vedi
+ sez.~\ref{sec:proc_access_id}).\\
\hline
\end{tabular}
\caption{Elenco dei tipi primitivi, definiti in \file{sys/types.h}.}
\subsection{Lo standard System V}
\label{sec:intro_sysv}
-Come noto Unix nasce nei laboratori della AT\&T, che ne registrò il nome come
+Come noto Unix nasce nei laboratori della AT\&T, che ne registrò il nome come
marchio depositato, sviluppandone una serie di versioni diverse; nel 1983 la
versione supportata ufficialmente venne rilasciata al pubblico con il nome di
Unix System V, e si fa rifermento a questa implementazione con la sigla SysV o
SV.
-Negli anni successivi l'AT\&T proseguì lo sviluppo rilasciando varie versioni
+Negli anni successivi l'AT\&T proseguì lo sviluppo rilasciando varie versioni
con aggiunte e integrazioni, ed in particolare la \textit{release 2} nel 1985,
a cui si fa riferimento con SVr2 e la \textit{release 3} nel 1986 (denominata
SVr3). Le interfacce di programmazione di queste due versioni vennero
Definition} (o SVID), pertanto nel 1995 venne rilasciata la specifica SVID 1
e nel 1986 la specifica SVID 2.
-Nel 1989 un accordo fra vari venditori (AT\&T, Sun, HP, ed altri) portò ad una
+Nel 1989 un accordo fra vari venditori (AT\&T, Sun, HP, ed altri) portò ad una
versione di System V che provvedeva un'unificazione delle interfacce
comprendente anche Xenix e BSD, questa venne denominata \textit{release 4} o
SVr4. Anche le relative interfacce vennero descritte in un documento dal
sovrainsieme delle interfacce definite dallo standard POSIX.
Nel 1992 venne rilasciata una seconda versione del sistema, la SVr4.2; l'anno
-successivo la divisione della AT\&T (già a suo tempo rinominata in Unix System
-Laboratories) venne acquistata dalla Novell, che poi trasferì il marchio Unix
+successivo la divisione della AT\&T (già a suo tempo rinominata in Unix System
+Laboratories) venne acquistata dalla Novell, che poi trasferì il marchio Unix
al consorzio X/Open. L'ultima versione di System V fu la SVr4.2MP rilasciata
-nel Dicembre 93. Infine nel 1995 è stata rilasciata da SCO, che aveva
+nel Dicembre 93. Infine nel 1995 è stata rilasciata da SCO, che aveva
acquisito alcuni diritti sul codice di System V, una ulteriore versione delle
\textit{System V Interface Description}, che va sotto la denominazione di SVID
4.
-Linux e le \acr{glibc} implementano le principali funzionalità richieste dalle
-specifiche SVID che non sono già incluse negli standard POSIX ed ANSI C, per
-compatibilità con lo Unix System V e con altri Unix (come SunOS) che le
-includono. Tuttavia le funzionalità più oscure e meno utilizzate (che non sono
+Linux e le \acr{glibc} implementano le principali funzionalità richieste dalle
+specifiche SVID che non sono già incluse negli standard POSIX ed ANSI C, per
+compatibilità con lo Unix System V e con altri Unix (come SunOS) che le
+includono. Tuttavia le funzionalità più oscure e meno utilizzate (che non sono
presenti neanche in System V) sono state tralasciate.
-Le funzionalità implementate sono principalmente il meccanismo di
+Le funzionalità implementate sono principalmente il meccanismo di
intercomunicazione fra i processi e la memoria condivisa (il cosiddetto System
V IPC, che vedremo in sez.~\ref{sec:ipc_sysv}) le funzioni della famiglia
\func{hsearch} e \func{drand48}, \func{fmtmsg} e svariate funzioni
\subsection{Lo ``\textsl{standard}'' BSD}
\label{sec:intro_bsd}
-Lo sviluppo di BSD iniziò quando la fine della collaborazione fra l'Università
-di Berkeley e la AT\&T generò una delle prime e più importanti fratture del
-mondo Unix. L'università di Berkeley proseguì nello sviluppo della base di
+Lo sviluppo di BSD iniziò quando la fine della collaborazione fra l'Università
+di Berkeley e la AT\&T generò una delle prime e più importanti fratture del
+mondo Unix. L'università di Berkeley proseguì nello sviluppo della base di
codice di cui disponeva, e che presentava parecchie migliorie rispetto alle
versioni allora disponibili, fino ad arrivare al rilascio di una versione
completa di Unix, chiamata appunto BSD, del tutto indipendente dal codice
della AT\&T.
-Benché BSD non sia mai stato uno standard formalizzato, l'implementazione
-dello Unix dell'Università di Berkeley nella sua storia ha introdotto una
+Benché BSD non sia mai stato uno standard formalizzato, l'implementazione
+dello Unix dell'Università di Berkeley nella sua storia ha introdotto una
serie di estensioni e interfacce di grandissima rilevanza, come i link
simbolici, la funzione \code{select} ed i socket di rete. Per questo motivo si
fa spesso riferimento esplicito alle interfacce presenti nelle varie versioni
nelle varie versioni succedutesi negli anni, che vanno sotto il nome di
4.3BSD, per la versione rilasciata nel 1986 e 4.4BSD, per la versione
rilasciata nel 1993, che costituisce l'ultima release ufficiale
-dell'università di Berkeley. Si tenga presente che molte di queste interfacce
-sono presenti in derivati commerciali di BSD come SunOS. Il kernel Linux e le
+dell'università di Berkeley. Si tenga presente che molte di queste interfacce
+sono presenti in derivati commerciali di BSD come SunOS. Il kernel Linux e la
\acr{glibc} forniscono tutte queste estensioni che sono state in gran parte
incorporate negli standard successivi.
\subsection{Gli standard IEEE -- POSIX}
\label{sec:intro_posix}
-Lo standard ufficiale creato da un organismo indipendente più attinente alle
+Lo standard ufficiale creato da un organismo indipendente più attinente alle
interfacce di un sistema unix-like nel suo complesso (e che concerne sia il
-kernel che le librerie che i comandi) è stato lo standard POSIX. Esso prende
+kernel che le librerie che i comandi) è stato lo standard POSIX. Esso prende
origine dallo standard ANSI C, che contiene come sottoinsieme, prevedendo
-ulteriori capacità per le funzioni in esso definite, ed aggiungendone di
+ulteriori capacità per le funzioni in esso definite, ed aggiungendone di
nuove.
-In realtà POSIX è una famiglia di standard diversi, il cui nome, suggerito da
+In realtà POSIX è una famiglia di standard diversi, il cui nome, suggerito da
Richard Stallman, sta per \textit{Portable Operating System Interface}, ma la
X finale denuncia la sua stretta relazione con i sistemi Unix. Esso nasce dal
lavoro dell'IEEE (\textit{Institute of Electrical and Electronics Engeneers})
libreria, e in seguito sono stati prodotti anche altri standard per la shell e
i comandi di sistema (1003.2), per le estensioni \textit{real-time} e per i
\itindex{thread} \textit{thread} (rispettivamente 1003.1d e 1003.1c) per i
-socket (1003.1g) e vari altri. In tab.~\ref{tab:intro_posix_std} è riportata
+socket (1003.1g) e vari altri. In tab.~\ref{tab:intro_posix_std} è riportata
una classificazione sommaria dei principali documenti prodotti, e di come sono
identificati fra IEEE ed ISO; si tenga conto inoltre che molto spesso si usa
-l'estensione IEEE anche come aggiunta al nome POSIX; ad esempio è più comune
+l'estensione IEEE anche come aggiunta al nome POSIX; ad esempio è più comune
parlare di POSIX.4 come di POSIX.1b.
Si tenga presente inoltre che nuove specifiche e proposte di standardizzazione
si aggiungono continuamente, mentre le versioni precedenti vengono riviste;
talvolta poi i riferimenti cambiano nome, per cui anche solo seguire le
denominazioni usate diventa particolarmente faticoso; una pagina dove si
-possono recuperare varie (e di norma piuttosto intricate) informazioni è
+possono recuperare varie (e di norma piuttosto intricate) informazioni è
\href{http://www.pasc.org/standing/sd11.html}
{\textsf{http://www.pasc.org/standing/sd11.html}}.
\label{tab:intro_posix_std}
\end{table}
-Benché l'insieme degli standard POSIX siano basati sui sistemi Unix, essi
+Benché l'insieme degli standard POSIX siano basati sui sistemi Unix, essi
definiscono comunque un'interfaccia di programmazione generica e non fanno
riferimento ad una implementazione specifica (ad esempio esiste
un'implementazione di POSIX.1 anche sotto Windows NT).
-Linux e le \acr{glibc} implementano tutte le funzioni definite nello standard
-POSIX.1, queste ultime forniscono in più alcune ulteriori capacità (per
+Linux e la \acr{glibc} implementano tutte le funzioni definite nello standard
+POSIX.1, queste ultime forniscono in più alcune ulteriori capacità (per
funzioni di \textit{pattern matching} e per la manipolazione delle
\textit{regular expression}), che vengono usate dalla shell e dai comandi di
sistema e che sono definite nello standard POSIX.2.
-Nelle versioni più recenti del kernel e delle librerie sono inoltre supportate
-ulteriori funzionalità aggiunte dallo standard POSIX.1c per quanto riguarda i
+Nelle versioni più recenti del kernel e delle librerie sono inoltre supportate
+ulteriori funzionalità aggiunte dallo standard POSIX.1c per quanto riguarda i
\itindex{thread} \textit{thread} (vedi cap.~\ref{cha:threads}), e dallo
standard POSIX.1b per quanto riguarda i segnali e lo \itindex{scheduler}
scheduling real-time (sez.~\ref{sec:sig_real_time} e
(sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}).
Lo standard principale resta comunque POSIX.1, che continua ad evolversi; la
-versione più nota, cui gran parte delle implementazioni fanno riferimento, e
-che costituisce una base per molti altri tentativi di standardizzazione, è
+versione più nota, cui gran parte delle implementazioni fanno riferimento, e
+che costituisce una base per molti altri tentativi di standardizzazione, è
stata rilasciata anche come standard internazionale con la sigla
\textsl{ISO/IEC 9945-1:1996} ed include i precedenti POSIX.1b e POSIX.1c. In
genere si fa riferimento ad essa come POSIX.1-1996.
-Nel 2001 è stata poi eseguita una sintesi degli standard POSIX.1, POSIX.2 e
+Nel 2001 è stata poi eseguita una sintesi degli standard POSIX.1, POSIX.2 e
SUSv3 (vedi sez.~\ref{sec:intro_xopen}) in un unico documento, redatto sotto
gli auspici del cosiddetto gruppo Austin che va sotto il nome di POSIX.1-2001.
-Questo standard definisce due livelli di conformità, quello POSIX, in cui sono
+Questo standard definisce due livelli di conformità, quello POSIX, in cui sono
presenti solo le interfacce di base, e quello XSI che richiede la presenza di
una serie di estensioni opzionali per lo standard POSIX, riprese da SUSv3.
-Inoltre lo standard è stato allineato allo standard C99, e segue lo stesso
+Inoltre lo standard è stato allineato allo standard C99, e segue lo stesso
nella definizione delle interfacce.
A questo standard sono stati aggiunti due documenti di correzione e
perfezionamento denominati \textit{Technical Corrigenda}, il TC1 del 2003 ed
il TC2 del 2004, e talvolta si fa riferimento agli stessi con le sigle
-POSIX.1-2003 e POSIX.1-2004.
+POSIX.1-2003 e POSIX.1-2004.
+
+Una ulteriore revisione degli standard POSIX e SUS è stata completata e
+ratificata nel 2008, cosa che ha portato al rilascio di una nuova versione
+sotto il nome di POSIX.1-2008 (e SUSv4), con l'incorporazione di alcune nuove
+interfacce, la obsolescenza di altre, la trasformazione da opzionali a
+richieste di alcune specifiche di base, oltre alle solite precisazioni ed
+aggiornamenti. Anche in questo caso è prevista la suddivisione in una
+conformità di base, e delle interfacce aggiuntive.
-Infine è in corso una ulteriore revisione degli standard POSIX e SUS, che
-dovrebbe essere completata entro l'anno 2008 e che andrà presumibilmente
-sotto il nome di POSIX.1-2008. È prevista l'incorporazione di molte interfacce
-opzionali dentro le specifiche di base, oltre che le solite precisazioni ed
-aggiornamenti. Anche in questo caso è prevista la suddivisione in una
-conformità di base, e delle interfacce aggiuntive.
+Le procedure di aggiornamento dello standard POSIX prevedono comunque un
+percorso continuo, che prevede la possibilità di introduzione di nuove
+interfacce e la definizione di precisazioni ed aggiornamenti, per questo in
+futuro verranno rilasciate nuove versioni. Alla stesura di queste note
+l'ultima revisione approvata resta POSIX.1-2008, uno stato della situazione
+corrente del supporto degli standard è allegato alla documentazione della
+\acr{glibc} e si può ottenere con il comando \texttt{man standards}.
-% vedi anche man standards
\subsection{Gli standard X/Open -- Opengroup -- Unix}
\label{sec:intro_xopen}
Il consorzio X/Open nacque nel 1984 come consorzio di venditori di sistemi
Unix per giungere ad un'armonizzazione delle varie implementazioni. Per far
-questo iniziò a pubblicare una serie di documentazioni e specifiche sotto il
+questo iniziò a pubblicare una serie di documentazioni e specifiche sotto il
nome di \textit{X/Open Portability Guide} a cui di norma si fa riferimento con
l'abbreviazione XPG$n$, con $n$ che indica la versione.
particolarmente voluminosa (la \textit{X/Open Portability Guide, Issue 3}),
contenente una dettagliata standardizzazione dell'interfaccia di sistema di
Unix, che venne presa come riferimento da vari produttori. Questo standard,
-detto anche XPG3 dal nome della suddetta guida, è sempre basato sullo standard
-POSIX.1, ma prevede una serie di funzionalità aggiuntive fra cui le specifiche
+detto anche XPG3 dal nome della suddetta guida, è sempre basato sullo standard
+POSIX.1, ma prevede una serie di funzionalità aggiuntive fra cui le specifiche
delle API\footnote{le \textit{Application Programmable Interface}, in sostanze
le interfacce di programmazione.} per l'interfaccia grafica (X11).
Issue 4, da cui la sigla XPG4, che aggiungeva l'interfaccia XTI (\textit{X
Transport Interface}) mirante a soppiantare (senza molto successo)
l'interfaccia dei socket derivata da BSD. Una seconda versione della guida fu
-rilasciata nel 1994; questa è nota con il nome di Spec 1170 (dal numero delle
+rilasciata nel 1994; questa è nota con il nome di Spec 1170 (dal numero delle
interfacce, header e comandi definiti) ma si fa riferimento ad essa anche come
XPG4v2.
-Nel 1993 il marchio Unix passò di proprietà dalla Novell (che a sua volta lo
-aveva comprato dalla AT\&T) al consorzio X/Open che iniziò a pubblicare le sue
+Nel 1993 il marchio Unix passò di proprietà dalla Novell (che a sua volta lo
+aveva comprato dalla AT\&T) al consorzio X/Open che iniziò a pubblicare le sue
specifiche sotto il nome di \textit{Single UNIX Specification} o SUS, l'ultima
-versione di Spec 1170 diventò così la prima versione delle \textit{Single UNIX
- Specification}, detta SUS o SUSv1, ma più comunemente nota anche come
+versione di Spec 1170 diventò così la prima versione delle \textit{Single UNIX
+ Specification}, detta SUS o SUSv1, ma più comunemente nota anche come
\textit{Unix 95}.
Nel 1996 la fusione del consorzio X/Open con la Open Software Foundation (nata
-da un gruppo di aziende concorrenti rispetto ai fondatori di X/Open) portò
+da un gruppo di aziende concorrenti rispetto ai fondatori di X/Open) portò
alla costituzione dell'\textit{Open Group}, un consorzio internazionale che
-raccoglie produttori, utenti industriali, entità accademiche e governative.
-Attualmente il consorzio è detentore del marchio depositato Unix, e prosegue
+raccoglie produttori, utenti industriali, entità accademiche e governative.
+Attualmente il consorzio è detentore del marchio depositato Unix, e prosegue
il lavoro di standardizzazione delle varie implementazioni, rilasciando
-periodicamente nuove specifiche e strumenti per la verifica della conformità
+periodicamente nuove specifiche e strumenti per la verifica della conformità
alle stesse.
Nel 1997 fu annunciata la seconda versione delle \textit{Single UNIX
Specification}, nota con la sigla SUSv2, in questa versione le interfacce
specificate salgono a 1434, e addirittura a 3030 se si considerano le stazioni
di lavoro grafiche, per le quali sono inserite pure le interfacce usate da CDE
-che richiede sia X11 che Motif. La conformità a questa versione permette l'uso
+che richiede sia X11 che Motif. La conformità a questa versione permette l'uso
del nome \textit{Unix 98}, usato spesso anche per riferirsi allo standard. Un
-altro nome alternativo di queste specifiche, date le origini, è XPG5.
+altro nome alternativo di queste specifiche, date le origini, è XPG5.
-Come accennato nel 2001, con il rilascio dello standard POSIX.1-2001, è stato
+Come accennato nel 2001, con il rilascio dello standard POSIX.1-2001, è stato
effettuato uno sforzo di sintesi in cui sono state comprese, nella parte di
interfacce estese, anche le interfacce definite nelle \textit{Single UNIX
- Specification}, pertanto si può fare riferimento a detto standard, quando
+ Specification}, pertanto si può fare riferimento a detto standard, quando
comprensivo del rispetto delle estensioni XSI, come SUSv3, e fregiarsi del
marchio UNIX 03 se conformi ad esso.
-Infine con la prossima revisione dello standard POSIX.1 è previsto che, come
-avviene per il POSIX.1-2001, la conformità completa a tutte quelle che saranno
-le nuove estensioni XSI previste dall'aggiornamento andrà a definire la nuova
-versione delle \textit{Single UNIX Specification} che verranno chiamate SUSv4.
+Infine, come avvenuto per POSIX.1-2001, anche con la successiva revisione
+dello standard POSIX.1 (la POSIX.1-2008) è stato stabilito che la conformità
+completa a tutte quelle che sono le nuove estensioni XSI previste
+dall'aggiornamento vada a definire la quarta versione delle \textit{Single
+ UNIX Specification}, chiamata appunto SUSv4.
\subsection{Il controllo di aderenza agli standard}
\label{sec:intro_gcc_glibc_std}
-In Linux, grazie alle \acr{glibc}, la conformità agli standard appena
-descritti può essere richiesta sia attraverso l'uso di opportune opzioni del
+In Linux, se si usa la \acr{glibc}, la conformità agli standard appena
+descritti può essere richiesta sia attraverso l'uso di opportune opzioni del
compilatore (il \texttt{gcc}) che definendo delle specifiche costanti prima
dell'inclusione dei file di dichiarazione (gli \textit{header file}) che
definiscono le funzioni di libreria.
Ad esempio se si vuole che i programmi seguano una stretta attinenza allo
-standard ANSI C si può usare l'opzione \texttt{-ansi} del compilatore, e non
-potrà essere utilizzata nessuna funzione non riconosciuta dalle specifiche
+standard ANSI C si può usare l'opzione \texttt{-ansi} del compilatore, e non
+potrà essere utilizzata nessuna funzione non riconosciuta dalle specifiche
standard ISO per il C. Il \texttt{gcc} possiede inoltre una specifica opzione
-per richiedere la conformità ad uno standard, nella forma \texttt{-std=nome},
-dove \texttt{nome} può essere \texttt{c89} per indicare lo standard ANSI C
-(vedi sez.~\ref{sec:intro_ansiC}) o \texttt{c99} per indicare la conformità
-allo standard C99.\footnote{che non è al momento completa, esistono anche le
- possibilità di usare i valori \texttt{gnu89}, l'attuale default, che indica
+per richiedere la conformità ad uno standard, nella forma \texttt{-std=nome},
+dove \texttt{nome} può essere \texttt{c89} per indicare lo standard ANSI C
+(vedi sez.~\ref{sec:intro_ansiC}) o \texttt{c99} per indicare la conformità
+allo standard C99.\footnote{che non è al momento completa, esistono anche le
+ possibilità di usare i valori \texttt{gnu89}, l'attuale default, che indica
l'uso delle estensioni GNU al C89, riprese poi dal C99, o \texttt{gnu89} che
- indica il dialetto GNU del C99, che diventerà il default quando la
- conformità a quest'ultimo sarà completa.}
+ indica il dialetto GNU del C99, che diventerà il default quando la
+ conformità a quest'ultimo sarà completa.}
-Per attivare le varie opzioni di controllo di aderenza agli standard è poi
+Per attivare le varie opzioni di controllo di aderenza agli standard è poi
possibile definire delle macro di preprocessore che controllano le
-funzionalità che le \acr{glibc} possono mettere a disposizione:\footnote{le
- macro sono definite nel file di dichiarazione \file{<features.h>}, ma non è
+funzionalità che la \acr{glibc} può mettere a disposizione:\footnote{le macro
+ sono definite nel file di dichiarazione \file{<features.h>}, ma non è
necessario includerlo nei propri programmi in quanto viene automaticamente
incluso da tutti gli altri file di dichiarazione che utilizzano le macro in
esso definite; si tenga conto inoltre che il file definisce anche delle
ulteriori macro interne, in genere con un doppio prefisso di \texttt{\_},
- che non devono assolutamente mai essere usate direttamente. } questo può
-essere fatto attraverso l'opzione \texttt{-D} del compilatore, ma è buona
+ che non devono assolutamente mai essere usate direttamente. } questo può
+essere fatto attraverso l'opzione \texttt{-D} del compilatore, ma è buona
norma farlo inserendo gli opportuni \code{\#define} prima della inclusione dei
propri \textit{header file}.
-Le macro disponibili per controllare l'aderenza ai vari standard messe a
-disposizione delle \acr{glibc}, che rendono disponibili soltanto le funzioni
-in esse definite, sono illustrate nel seguente elenco:
-\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+Le macro disponibili per controllare l'aderenza ai vari standard messi a
+disposizione della \acr{glibc}, che rendono disponibili soltanto le funzioni
+in essi definite, sono illustrate nel seguente elenco:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.7cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
\item[\macro{\_\_STRICT\_ANSI\_\_}] richiede l'aderenza stretta allo standard
C ISO; viene automaticamente predefinita qualora si invochi il \texttt{gcc}
con le opzione \texttt{-ansi} o \texttt{-std=c99}.
\item[\macro{\_POSIX\_SOURCE}] definendo questa macro (considerata obsoleta)
- si rendono disponibili tutte le funzionalità dello standard POSIX.1 (la
- versione IEEE Standard 1003.1) insieme a tutte le funzionalità dello
+ si rendono disponibili tutte le funzionalità dello standard POSIX.1 (la
+ versione IEEE Standard 1003.1) insieme a tutte le funzionalità dello
standard ISO C. Se viene anche definita con un intero positivo la macro
\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} lo stato di questa non viene preso in
considerazione.
\item[\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE}] definendo questa macro ad un valore intero
- positivo si controlla quale livello delle funzionalità specificate da POSIX
- viene messa a disposizione; più alto è il valore maggiori sono le
- funzionalità:
+ positivo si controlla quale livello delle funzionalità specificate da POSIX
+ viene messa a disposizione; più alto è il valore maggiori sono le
+ funzionalità:
\begin{itemize}
- \item un valore uguale a ``\texttt{1}'' rende disponibili le funzionalità
+ \item un valore uguale a ``\texttt{1}'' rende disponibili le funzionalità
specificate nella edizione del 1990 (IEEE Standard 1003.1-1990);
\item valori maggiori o uguali a ``\texttt{2}'' rendono disponibili le
- funzionalità previste dallo standard POSIX.2 specificate nell'edizione del
+ funzionalità previste dallo standard POSIX.2 specificate nell'edizione del
1992 (IEEE Standard 1003.2-1992),
\item un valore maggiore o uguale a ``\texttt{199309L}'' rende disponibili
- le funzionalità previste dallo standard POSIX.1b specificate nell'edizione
+ le funzionalità previste dallo standard POSIX.1b specificate nell'edizione
del 1993 (IEEE Standard 1003.1b-1993);
\item un valore maggiore o uguale a ``\texttt{199506L}'' rende disponibili
- le funzionalità previste dallo standard POSIX.1 specificate nell'edizione
+ le funzionalità previste dallo standard POSIX.1 specificate nell'edizione
del 1996 (\textit{ISO/IEC 9945-1:1996}), ed in particolare le definizioni
dello standard POSIX.1c per i \itindex{thread} \textit{thread};
- \item a partire dalla versione 2.3.3 delle \acr{glibc} un valore maggiore o
- uguale a ``\texttt{200112L}'' rende disponibili le funzionalità di base
+ \item a partire dalla versione 2.3.3 della \acr{glibc} un valore maggiore o
+ uguale a ``\texttt{200112L}'' rende disponibili le funzionalità di base
previste dallo standard POSIX.1-2001, escludendo le estensioni XSI;
+ \item a partire dalla versione 2.10 della \acr{glibc} un valore maggiore o
+ uguale a ``\texttt{200809L}'' rende disponibili le funzionalità di base
+ previste dallo standard POSIX.1-2008, escludendo le estensioni XSI;
\item in futuro valori superiori potranno abilitare ulteriori estensioni.
\end{itemize}
\item[\macro{\_BSD\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili le
- funzionalità derivate da BSD4.3, insieme a quelle previste dagli standard
- ISO C, POSIX.1 e POSIX.2; alcune delle funzionalità previste da BSD sono
- però in conflitto con le corrispondenti definite nello standard POSIX.1, in
- questo caso se la macro è definita le definizioni previste da BSD4.3 avranno
+ funzionalità derivate da BSD4.3, insieme a quelle previste dagli standard
+ ISO C, POSIX.1 e POSIX.2; alcune delle funzionalità previste da BSD sono
+ però in conflitto con le corrispondenti definite nello standard POSIX.1, in
+ questo caso se la macro è definita le definizioni previste da BSD4.3 avranno
la precedenza rispetto a POSIX.
A causa della natura dei conflitti con POSIX per ottenere una piena
- compatibilità con BSD4.3 può essere necessario anche usare una libreria di
- compatibilità, dato che alcune funzioni sono definite in modo diverso. In
- questo caso occorrerà anche usare l'opzione \cmd{-lbsd-compat} con il
+ compatibilità con BSD4.3 può essere necessario anche usare una libreria di
+ compatibilità, dato che alcune funzioni sono definite in modo diverso. In
+ questo caso occorrerà anche usare l'opzione \cmd{-lbsd-compat} con il
compilatore per indicargli di utilizzare le versioni nella libreria di
- compatibilità prima di quelle normali.
+ compatibilità prima di quelle normali.
Si tenga inoltre presente che la preferenza verso le versioni delle funzioni
usate da BSD viene mantenuta soltanto se nessuna delle ulteriori macro di
specificazione di standard successivi (vale a dire una fra
\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE}, \macro{\_POSIX\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
\macro{\_XOPEN\_SOURCE}, \macro{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED} o
- \macro{\_GNU\_SOURCE}) è stata a sua volta attivata, nel qual caso queste
- hanno la precedenza. Se però si definisce \macro{\_BSD\_SOURCE} dopo aver
- definito una di queste macro, l'effetto sarà quello di dare la precedenza
+ \macro{\_GNU\_SOURCE}) è stata a sua volta attivata, nel qual caso queste
+ hanno la precedenza. Se però si definisce \macro{\_BSD\_SOURCE} dopo aver
+ definito una di queste macro, l'effetto sarà quello di dare la precedenza
alle funzioni in forma BSD.
\item[\macro{\_SVID\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili le
- funzionalità derivate da SVID. Esse comprendono anche quelle definite negli
+ funzionalità derivate da SVID. Esse comprendono anche quelle definite negli
standard ISO C, POSIX.1, POSIX.2, e X/Open (XPG$n$) illustrati in
precedenza.
\item[\macro{\_XOPEN\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
- le funzionalità descritte nella \textit{X/Open Portability Guide}. Anche
+ le funzionalità descritte nella \textit{X/Open Portability Guide}. Anche
queste sono un sovrainsieme di quelle definite negli standard POSIX.1 e
POSIX.2 ed in effetti sia \macro{\_POSIX\_SOURCE} che
\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} vengono automaticamente definite. Sono incluse
- anche ulteriori funzionalità disponibili in BSD e SVID, più una serie di
+ anche ulteriori funzionalità disponibili in BSD e SVID, più una serie di
estensioni a secondo dei seguenti valori:
\begin{itemize}
\item la definizione della macro ad un valore qualunque attiva le
- funzionalità specificate negli standard POSIX.1, POSIX.2 e XPG4;
+ funzionalità specificate negli standard POSIX.1, POSIX.2 e XPG4;
\item un valore di ``\texttt{500}'' o superiore rende disponibili anche le
- funzionalità introdotte con SUSv2, vale a dire la conformità ad Unix98;
- \item a partire dalla versione 2.2 delle \acr{glibc} un valore uguale a
- ``\texttt{600}'' o superiore rende disponibili anche le funzionalità
- introdotte con SUSv3, corrispondenti allo standard POSIX.1-2001 più le
+ funzionalità introdotte con SUSv2, vale a dire la conformità ad Unix98;
+ \item a partire dalla versione 2.2 della \acr{glibc} un valore uguale a
+ ``\texttt{600}'' o superiore rende disponibili anche le funzionalità
+ introdotte con SUSv3, corrispondenti allo standard POSIX.1-2001 più le
+ estensioni XSI.
+ \item a partire dalla versione 2.10 della \acr{glibc} un valore uguale a
+ ``\texttt{700}'' o superiore rende disponibili anche le funzionalità
+ introdotte con SUSv4, corrispondenti allo standard POSIX.1-2008 più le
estensioni XSI.
\end{itemize}
\item[\macro{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED}] definendo questa macro si rendono
- disponibili le ulteriori funzionalità necessarie ad essere conformi al
+ disponibili le ulteriori funzionalità necessarie ad essere conformi al
rilascio del marchio \textit{X/Open Unix} corrispondenti allo standard
Unix95, vale a dire quelle specificate da SUSv1/XPG4v2. Questa macro viene
definita implicitamente tutte le volte che si imposta
\macro{\_XOPEN\_SOURCE} ad un valore maggiore o uguale a 500.
\item[\macro{\_ISOC99\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
- le funzionalità previste per la revisione delle librerie standard del C
- introdotte con lo standard ISO C99. La macro è definita a partire dalla
- versione 2.1.3 delle \acr{glibc}.
-
- Le precedenti versioni della serie 2.1.x riconoscevano le stesse estensioni
- con la macro \macro{\_ISOC9X\_SOURCE}, dato che lo standard non era stato
- finalizzato, ma le \acr{glibc} avevano già un'implementazione completa che
- poteva essere attivata definendo questa macro. Benché questa sia obsoleta
+ le funzionalità previste per la revisione delle librerie standard del C
+ introdotte con lo standard ISO C99. La macro è definita a partire dalla
+ versione 2.1.3 della \acr{glibc}.
+
+ Le versioni precedenti la serie 2.1.x riconoscevano le stesse estensioni con
+ la macro \macro{\_ISOC9X\_SOURCE}, dato che lo standard non era stato
+ finalizzato, ma la \acr{glibc} aveva già un'implementazione completa che
+ poteva essere attivata definendo questa macro. Benché questa sia obsoleta
viene tuttora riconosciuta come equivalente di \macro{\_ISOC99\_SOURCE} per
- compatibilità.
+ compatibilità.
\item[\macro{\_GNU\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
- tutte le funzionalità disponibili nei vari standard oltre a varie estensioni
- specifiche presenti solo nelle \acr{glibc} ed in Linux. Gli standard coperti
+ tutte le funzionalità disponibili nei vari standard oltre a varie estensioni
+ specifiche presenti solo nella \acr{glibc} ed in Linux. Gli standard coperti
sono: ISO C89, ISO C99, POSIX.1, POSIX.2, BSD, SVID, X/Open, SUS.
- L'uso di \macro{\_GNU\_SOURCE} è equivalente alla definizione contemporanea
+ L'uso di \macro{\_GNU\_SOURCE} è equivalente alla definizione contemporanea
delle macro: \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
- \macro{\_POSIX\_SOURCE}, \macro{\_ISOC99\_SOURCE}, inoltre
+ \macro{\_POSIX\_SOURCE}, \macro{\_ISOC99\_SOURCE}, e inoltre di
\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} con valore ``\texttt{200112L}'' (o
- ``\texttt{199506L}'' per le versioni delle \acr{glibc} precedenti la 2.5),
+ ``\texttt{199506L}'' per le versioni della \acr{glibc} precedenti la 2.5),
\macro{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED} e \macro{\_XOPEN\_SOURCE} con valore 600
- (o 500 per le versioni delle \acr{glibc} precedenti la 2.2); oltre a queste
+ (o 500 per le versioni della \acr{glibc} precedenti la 2.2); oltre a queste
vengono pure attivate le ulteriori due macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE} e
\macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE} che definiscono funzioni previste
- esclusivamente dalle \acr{glibc}.
+ esclusivamente dalla \acr{glibc}.
\end{basedescript}
-Benché Linux supporti in maniera estensiva gli standard più diffusi, esistono
-comunque delle estensioni e funzionalità specifiche, non presenti in altri
-standard e lo stesso vale per le \acr{glibc} stesse, che definiscono anche
-delle ulteriori funzioni di libreria. Ovviamente l'uso di queste funzionalità
-deve essere evitato se si ha a cuore la portabilità, ma qualora questo non sia
-un requisito esse possono rivelarsi molto utili.
+Benché Linux supporti in maniera estensiva gli standard più diffusi, esistono
+comunque delle estensioni e funzionalità specifiche, non presenti in altri
+standard e lo stesso vale per la \acr{glibc}, che definisce anche delle
+ulteriori funzioni di libreria. Ovviamente l'uso di queste funzionalità deve
+essere evitato se si ha a cuore la portabilità, ma qualora questo non sia un
+requisito esse possono rivelarsi molto utili.
-Come per l'aderenza ai vari standard, le funzionalità aggiuntive possono
+Come per l'aderenza ai vari standard, le funzionalità aggiuntive possono
essere rese esplicitamente disponibili tramite la definizione di opportune
macro di preprocessore, alcune di queste vengono attivate con la definizione
di \macro{\_GNU\_SOURCE}, mentre altre devono essere attivate esplicitamente,
inoltre alcune estensioni possono essere attivate indipendentemente tramite
una opportuna macro; queste estensioni sono illustrate nel seguente elenco:
-\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.7cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
\item[\macro{\_LARGEFILE\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono
disponibili alcune funzioni che consentono di superare una inconsistenza
estensione ad uso di transizione per le \textit{Single UNIX Specification},
per consentire la gestione di file di grandi dimensioni anche nei sistemi a
32 bit, in cui la dimensione massima, espressa con un intero, non poteva
- superare i 2 gigabyte. Nei nuovi programmi queste funzioni devono essere
- evitate, a favore dell'uso macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, che definita
- al valore di \texttt{64} consente di usare in maniera trasparente le
- funzioni dell'interfaccia classica.
+ superare i 2Gb. Nei nuovi programmi queste funzioni devono essere evitate,
+ a favore dell'uso macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, che definita al valore
+ di \texttt{64} consente di usare in maniera trasparente le funzioni
+ dell'interfaccia classica.
\item[\macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}] la definizione di questa macro al valore
di \texttt{64} consente di attivare la conversione automatica di tutti i
con le equivalenti a 64 bit, senza dover utilizzare esplicitamente
l'interfaccia alternativa appena illustrata. In questo modo diventa
possibile usare le ordinarie funzioni per effettuare operazioni a 64 bit sui
- file anche su sistemi a 32 bit.\footnote{basterà ricompilare il programma
+ file anche su sistemi a 32 bit.\footnote{basterà ricompilare il programma
dopo averla definita, e saranno usate in modo trasparente le funzioni a 64
bit.}
- Se la macro non è definita o è definita con valore \texttt{32} questo
+ Se la macro non è definita o è definita con valore \texttt{32} questo
comportamento viene disabilitato, e sui sistemi a 32 bit verranno usate le
- ordinarie funzioni a 32 bit, non avendo più il supporto per file di grandi
+ ordinarie funzioni a 32 bit, non avendo più il supporto per file di grandi
dimensioni. Su sistemi a 64 bit invece, dove il problema non sussiste, la
macro non ha nessun effetto.
sez.~\ref{sec:file_openat}.
\item[\macro{\_REENTRANT}] definendo questa macro, o la equivalente
- \macro{\_THREAD\_SAFE} (fornita per compatibilità) si rendono disponibili le
+ \macro{\_THREAD\_SAFE} (fornita per compatibilità) si rendono disponibili le
versioni \index{funzioni!rientranti} rientranti (vedi
sez.~\ref{sec:proc_reentrant}) di alcune funzioni, necessarie quando si
usano i \itindex{thread} \textit{thread}. Alcune di queste funzioni sono
anche previste nello standard POSIX.1c, ma ve ne sono altre che sono
- disponibili soltanto su alcuni sistemi, o specifiche del \acr{glibc}, e
+ disponibili soltanto su alcuni sistemi, o specifiche della \acr{glibc}, e
possono essere utilizzate una volta definita la macro.
\item[\macro{\_FORTIFY\_SOURCE}] definendo questa macro viene abilitata
l'inserimento di alcuni controlli per alcune funzioni di allocazione e
manipolazione di memoria e stringhe che consentono di rilevare
automaticamente alcuni errori di \textit{buffer overflow} nell'uso delle
- stesse. La funzionalità è stata introdotta a partire dalla versione 2.3.4
- delle \acr{glibc} e richiede anche il supporto da parte del compilatore, che
- è disponibile solo a partire dalla versione 4.0 del \texttt{gcc}.
+ stesse. La funzionalità è stata introdotta a partire dalla versione 2.3.4
+ della \acr{glibc} e richiede anche il supporto da parte del compilatore, che
+ è disponibile solo a partire dalla versione 4.0 del \texttt{gcc}.
Le funzioni di libreria che vengono messe sotto controllo quando questa
- funzionalità viene attivata sono, al momento della stesura di queste note,
+ funzionalità viene attivata sono, al momento della stesura di queste note,
le seguenti: \func{memcpy}, \func{mempcpy}, \func{memmove}, \func{memset},
\func{stpcpy}, \func{strcpy}, \func{strncpy}, \func{strcat}, \func{strncat},
\func{sprintf}, \func{snprintf}, \func{vsprintf}, \func{vsnprintf}, e
di base che non cambiano il comportamento dei programmi se si richiede una
ottimizzazione di livello uno o superiore,\footnote{vale a dire se si usa
l'opzione \texttt{-O1} o superiore del \texttt{gcc}.} mentre con il
- valore \texttt{2} vengono aggiunti maggiori controlli.
+ valore \texttt{2} vengono aggiunti maggiori controlli. Dato che alcuni dei
+ controlli vengono effettuati in fase di compilazione l'uso di questa macro
+ richiede anche la collaborazione del compilatore, disponibile dalla
+ versione 4.0 del \texttt{gcc}.
\end{basedescript}
-Se non è stata specificata esplicitamente nessuna di queste macro il default
-assunto è che siano definite \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
-\macro{\_POSIX\_SOURCE}, e \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} con valore
-``\texttt{200112L}'' (o ``\texttt{199506L}'' per le versioni delle \acr{glibc}
-precedenti la 2.4). Si ricordi infine che perché queste macro abbiano effetto
-devono essere sempre definite prima dell'inclusione dei file di dichiarazione.
+Se non è stata specificata esplicitamente nessuna di queste macro il default
+assunto è che siano definite \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
+\macro{\_POSIX\_SOURCE} e, con le versioni della \acr{glibc} più recenti, che
+la macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} abbia il valore ``\texttt{200809L}'', per
+versioni precedenti della \acr{glibc} il valore assegnato a
+\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} era di ``\texttt{200112L}'' prima delle 2.10, di
+``\texttt{199506L}'' prima delle 2.4, di ``\texttt{199506L}'' prima delle
+2.1. Si ricordi infine che perché queste macro abbiano effetto devono essere
+sempre definite prima dell'inclusione dei file di dichiarazione.
% vedi anche man feature_test_macros
% LocalWords: Technical TC SUS Opengroup features STRICT std ATFILE fseeko
% LocalWords: ftello fseek ftell lseek FORTIFY REENTRANT SAFE overflow memcpy
% LocalWords: mempcpy memmove memset stpcpy strcpy strncpy strcat strncat gets
-% LocalWords: sprintf snprintf vsprintf vsnprintf
+% LocalWords: sprintf snprintf vsprintf vsnprintf syscall number calendar BITS
+% LocalWords: pathname Google Android standards
%%% Local Variables:
%%% mode: latex
projects / gapil.git / blobdiff