Registra la funzione \param{function} per la chiamata all'uscita dal
programma.
- \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ \bodydesc{La funzione restituisce $0$ in caso di successo e $-1$ in caso di
fallimento, \var{errno} non viene modificata.}
\end{prototype}
\noindent la funzione richiede come argomento l'indirizzo di una opportuna
Registra la funzione \param{function} per la chiamata all'uscita dal
programma.
- \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
fallimento, \var{errno} non viene modificata.}
\end{prototype}
probabile impossibilità di proseguire l'esecuzione del programma).
Il problema è che l'esaurimento della memoria può avvenire in qualunque
-momento, in corrispondenza ad una qualunque chiamata di \func{malloc}, che può
+momento, in corrispondenza ad una qualunque chiamata di \func{malloc} che può
essere in una sezione del codice che non ha alcuna relazione con la subroutine
che contiene l'errore. Per questo motivo è sempre molto difficile trovare un
\itindex{memory~leak} \textit{memory leak}.
ricompilare il programma,\footnote{esempi sono \textit{Dmalloc}
\href{http://dmalloc.com/}{\textsf{http://dmalloc.com/}} di Gray Watson ed
\textit{Electric Fence} di Bruce Perens.} di eseguire diagnostiche anche
-molto complesse riguardo l'allocazione della memoria.
+molto complesse riguardo l'allocazione della memoria. Vedremo alcune delle
+funzionalità di ausilio presenti nelle \acr{glibc} in
+sez.~\ref{sec:proc_memory_adv_management}.
Una possibile alternativa all'uso di \func{malloc}, che non soffre dei
problemi di \itindex{memory~leak} \textit{memory leak} descritti in
\begin{prototype}{unistd.h}{int brk(void *end\_data\_segment)}
Sposta la fine del segmento dei dati.
- \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
fallimento, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{ENOMEM}.}
\end{prototype}
crittografia richiedono il blocco di alcune pagine di memoria.
\end{itemize}
+Per ottenere informazioni sulle modalità in cui un programma sta usando la
+memoria virtuale è disponibile una apposita funzione, \funcd{mincore}, che
+però non è standardizzata da POSIX e pertanto non è disponibile su tutte le
+versioni di kernel unix-like;\footnote{nel caso di Linux devono essere
+ comunque definite le macro \macro{\_BSD\_SOURCE} e \macro{\_SVID\_SOURCE}.}
+il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \headdecl{sys/mman.h}
+
+ \funcdecl{int mincore(void *addr, size\_t length, unsigned char *vec)}
+ Ritorna lo stato delle pagine di memoria occupate da un processo.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori seguenti:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ENOMEM}] o \param{addr} + \param{lenght} eccede la dimensione
+ della memoria usata dal processo o l'intervallo di indirizzi specificato
+ non è mappato.
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{addr} non è un multiplo delle dimensioni di
+ una pagina.
+ \item[\errcode{EFAULT}] \param{vec} punta ad un indirizzo non valido.
+ \item[\errcode{EAGAIN}] il kernel è temporaneamente non in grado di fornire
+ una risposta.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+La funzione permette di ottenere le informazioni sullo stato della mappatura
+della memoria per il processo chiamante, specificando l'intervallo da
+esaminare con l'indirizzo iniziale (indicato con l'argomento \param{addr}) e
+la lunghezza (indicata con l'argomento \param{length}). L'indirizzo iniziale
+deve essere un multiplo delle dimensioni di una pagina, mentre la lunghezza
+può essere qualunque, fintanto che si resta nello spazio di indirizzi del
+processo,\footnote{in caso contrario si avrà un errore di \errcode{ENOMEM};
+ fino al kernel 2.6.11 in questo caso veniva invece restituito
+ \errcode{EINVAL}, in considerazione che il caso più comune in cui si
+ verifica questo errore è quando si usa per sbaglio un valore negativo
+ di \param{length}, che nel caso verrebbe interpretato come un intero
+ positivo di grandi dimensioni.} ma il risultato verrà comunque fornito per
+l'intervallo compreso fino al multiplo successivo.
+
+I risultati della funzione vengono forniti nel vettore puntato da \param{vec},
+che deve essere allocato preventivamente e deve essere di dimensione
+sufficiente a contenere tanti byte quante sono le pagine contenute
+nell'intervallo di indirizzi specificato.\footnote{la dimensione cioè deve
+ essere almeno pari a \code{(length+PAGE\_SIZE-1)/PAGE\_SIZE}. } Al ritorno
+della funzione il bit meno significativo di ciascun byte del vettore sarà
+acceso se la pagina di memoria corrispondente è al momento residente in
+memoria, o cancellato altrimenti. Il comportamento sugli altri bit è
+indefinito, essendo questi al momento riservati per usi futuri. Per questo
+motivo in genere è comunque opportuno inizializzare a zero il contenuto del
+vettore, così che le pagine attualmente residenti in memoria saranno indicata
+da un valore non nullo del byte corrispondente.
+
+Dato che lo stato della memoria di un processo può cambiare continuamente, il
+risultato di \func{mincore} è assolutamente provvisorio e lo stato delle
+pagine potrebbe essere già cambiato al ritorno stesso della funzione, a meno
+che, come vedremo ora, non si sia attivato il meccanismo che forza il
+mantenimento di una pagina sulla memoria.
+
\itindbeg{memory~locking}
Il meccanismo che previene la \index{paginazione} paginazione di parte della
in byte.\footnote{con Linux questo non avviene e si deve ricorrere alla
funzione \func{getpagesize}, vedi sez.~\ref{sec:sys_memory_res}.}
-
A partire dal kernel 2.6.9 anche un processo normale può bloccare la propria
memoria\footnote{la funzionalità è stata introdotta per non essere costretti a
dare privilegi eccessivi a programmi di crittografia, che necessitano di
\funcdecl{int munlock(const void *addr, size\_t len)}
Rimuove il blocco della paginazione su un intervallo di memoria.
- \bodydesc{Entrambe le funzioni ritornano 0 in caso di successo e -1 in
+ \bodydesc{Entrambe le funzioni ritornano 0 in caso di successo e $-1$ in
caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
valori seguenti:
\begin{errlist}
\itindend{memory~locking}
+\index{memoria~virtuale|)}
-% TODO documentare \func{madvise}
-% TODO documentare \func{mincore}
+\subsection{Gestione avanzata dell'allocazione della memoria}
+\label{sec:proc_memory_adv_management}
+
+La trattazione delle funzioni di allocazione di sez.~\ref{sec:proc_mem_alloc}
+si è limitata a coprire le esigenze generiche di un programma, in cui non si
+hanno dei requisiti specifici e si lascia il controllo delle modalità di
+allocazione alle funzioni di libreria. Tuttavia esistono una serie di casi in
+cui può essere necessario avere un controllo più dettagliato delle modalità
+con cui la memoria viene allocata; nel qual caso potranno venire in aiuto le
+funzioni trattate in questa sezione.
+
+Le prime funzioni che tratteremo sono quelle che consentono di richiedere di
+allocare un blocco di memoria ``\textsl{allineato}'' ad un multiplo una certa
+dimensione. Questo tipo di esigenza emerge usualmente quando si devono
+allocare dei buffer da utilizzare per eseguire dell'I/O diretto su dispositivi
+a blocchi. In questo caso infatti il trasferimento di dati viene eseguito per
+blocchi di dimensione fissa, ed è richiesto che l'indirizzo di partenza del
+buffer sia un multiplo intero di questa dimensione, usualmente 512 byte. In
+tal caso l'uso di \func{malloc} non è sufficiente, ed occorre utilizzare una
+funzione specifica.
+
+Tradizionalmente per rispondere a questa esigenza sono state crate due
+funzioni diverse, \funcd{memalign} e \funcd{valloc}, oggi obsolete; i
+rispettivi prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{malloc.h}
-\index{memoria~virtuale|)}
+ \funcdecl{void *valloc(size\_t size)} Alloca un blocco di memoria allineato
+ alla dimensione di una pagina di memoria.
+
+ \funcdecl{void *memalign(size\_t boundary, size\_t size)}
+ Alloca un blocco di memoria allineato ad un multiplo di \param{boundary}.
+
+ \bodydesc{Entrambe le funzioni ritornano un puntatore al blocco di memoria
+ allocato in caso di successo e \val{NULL} in caso di errore, nel qual
+ caso \var{errno} assumerà uno dei valori seguenti:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ENOMEM}] non c'è memoria sufficiente per l'allocazione.
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{boundary} non è multiplo di due.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+Le funzioni restituiscono il puntatore al buffer di memoria allocata, che per
+\func{memalign} sarà un multiplo di \param{boundary} mentre per \func{valloc}
+un multiplo della dimensione di una pagina di memoria. Nel caso della versione
+fornita dalle \acr{glibc} la memoria allocata con queste funzioni deve essere
+liberata con \func{free}, cosa che non è detto accada con altre
+implementazioni.
+
+Nessuna delle due funzioni ha una chiara standardizzazione (nessuna delle due
+compare in POSIX.1), ed inoltre ci sono indicazioni discordi sui file che ne
+contengono la definizione;\footnote{secondo SUSv2 \func{valloc} è definita in
+ \texttt{stdlib.h}, mentre sia le \acr{glibc} che le precedenti \acr{libc4} e
+ \acr{lic5} la dichiarano in \texttt{malloc.h}, lo stesso vale per
+ \func{memalign} che in alcuni sistemi è dichiarata in \texttt{stdlib.h}.}
+per questo motivo il loro uso è sconsigliato, essendo state sostituite dalla
+nuova \funcd{posix\_memalign}, che è stata standardizzata in POSIX.1d; il suo
+prototipo è:
+\begin{prototype}{stdlib.h}{posix\_memalign(void **memptr, size\_t alignment,
+ size\_t size) }
+ Alloca un buffer di memoria allineato ad un multiplo di \param{alignment}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e \val{NULL} in caso
+ di fallimento, o uno dei due codici di errore \errcode{ENOMEM} o
+ \errcode{EINVAL}; \var{errno} non viene impostata.}
+\end{prototype}
-% \subsection{Gestione avanzata dell'allocazione della memoria}
-% \label{sec:proc_mem_malloc_custom}
+La funzione restituisce il puntatore al buffer allocato all'indirizzo indicato
+da \param{memptr}. La funzione fallisce nelle stesse condizioni delle due
+funzioni precedenti, ma a differenza di \func{memalign} restituisce un codice
+di errore \errcode{EINVAL} anche se \param{alignment} non è un multiplo della
+la dimensione di \code{sizeof(void *)}. Come per le precedenti la memoria
+allocata con \func{posix\_memalign} può essere disallocata con
+\func{free}.\footnote{che in questo caso è quanto richiesto dallo standard.}
+
+Un secondo caso in cui risulta estremamente utile poter avere un maggior
+controllo delle modalità di allocazione della memoria è quello in cui cercano
+errori di programmazione. Esempi di questi errori sono chiamate doppie alla
+funzione \func{free} con lo stesso puntatore, o i cosiddetti
+\itindex{buffer~overrun} \textit{buffer overrun}, cioè le scritture su un buffer
+oltre le dimensioni della sua allocazione,\footnote{entrambe queste operazioni
+ causano in genere la corruzione dei dati di controllo delle funzioni di
+ allocazione, che vengono anch'essi mantenuti nello \itindex{heap}
+ \textit{heap} per tenere traccia delle zone di memoria allocata.} o i
+classici \itindex{memory~leak} \textit{memory leak}.
+
+Una prima funzionalità di ausilio nella ricerca di questi errori viene fornita
+dalla \acr{glibc} tramite l'uso della variabile di ambiente (vedi
+sez.~\ref{sec:proc_environ}) \var{MALLOC\_CHECK\_}. Quando questa viene
+definita al posto della versione ordinaria delle funzioni di allocazione
+(\func{malloc}, \func{calloc}, \func{realloc}, e \func{free}) viene usata una
+versione meno efficiente ma in grado di rilevare (e tollerare) alcuni degli
+errori più semplici, come le doppie chiamate a \func{free} o i
+\itindex{buffer~overrun} \textit{buffer overrun} di un byte.\footnote{uno
+ degli errori più comuni, causato ad esempio dalla scrittura di una stringa
+ di dimensione pari a quella del buffer, in cui ci si dimentica dello zero di
+ terminazione finale.}
+
+In questo caso a seconda del valore assegnato a \var{MALLOC\_CHECK\_} si
+avranno diversi comportamenti: con 0 l'errore sarà ignorato, con 1 verrà
+stampato un messaggio sullo \textit{standard error} (vedi
+sez.~\ref{sec:file_std_stream}), con 2 verrà invocata la funzione \func{abort}
+(vedi sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort}) che termina il programma, con 3 viene
+sia stampato il messaggio d'errore che abortito il programma. In genere è
+opportuno definire la variabile ad un valore diverso da zero che consente di
+rilevare un errore nel momento in cui avviene.
+
+Una modalità alternativa per effettuare dei controlli di consistenza sullo
+stato delle allocazioni di memoria eseguite con \func{malloc}, anche questa
+fornita come estensione specifica (e non standard) delle \acr{glibc}, è quella
+di utilizzare la funzione \funcd{mcheck}, che deve essere chiamata prima di
+eseguire qualunque allocazione con \func{malloc}; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{mcheck.h}{mcheck(void (*abortfn) (enum mcheck\_status
+ status))}
+ Attiva i controlli di consistenza delle allocazioni eseguite da \func{malloc}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ fallimento; \var{errno} non viene impostata.}
+\end{prototype}
-% TODO: trattare le funzionalità avanzate di \func{malloc}
-% TODO: trattare \func{memalign}
-% TODO: trattare \func{valloc}
-% TODO: trattare \func{posix\_memalign}
+La funzione consente di registrare una funzione di emergenza, da passare come
+argomento, che verrà eseguita tutte le volte che, in una successiva esecuzione
+di \func{malloc}, venissero trovate delle inconsistenze, come delle operazioni
+di scrittura oltre i limiti dei buffer allocati. Per questo motivo la funzione
+deve essere chiamata prima di qualunque allocazione di memoria, altrimenti
+fallirà con un valore di ritorno pari a $-1$.
+
+Se come argomento di \func{mcheck} si passa \var{NULL} verrà utilizzata una
+funzione predefinita che stampa un messaggio di errore ed invoca la funzione
+\func{abort} (vedi sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort}), altrimenti si dovrà create
+una funzione personalizzata che verrà eseguita ricevendo un unico argomento di
+tipo \type{mcheck\_status},\footnote{trattasi in sostanza di un codice di
+ errore che la funzione di emergenza potrà utilizzare per prendere le
+ opportune azioni.} un tipo enumerato che può assumere soltanto i valori di
+tab.~\ref{tab:mcheck_status_value}.
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{7cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{MCHECK\_OK} & riportato (a \func{mprobe}) se nessuna
+ inconsistenza è presente.\\
+ \macro{MCHECK\_DISABLED}& riportato (a \func{mprobe}) se si è chiamata
+ \func{mcheck} dopo aver già usato
+ \func{malloc}.\\
+ \macro{MCHECK\_HEAD} & i dati immediatamente precedenti il buffer sono
+ stati modificati, avviene in genere quando si
+ decrementa eccessivamente il valore di un
+ puntatore scrivendo poi prima dell'inizio del
+ buffer.\\
+ \macro{MCHECK\_TAIL} & i dati immediatamente seguenti il buffer sono
+ stati modificati, succede quando si va scrivere
+ oltre la dimensione correttta del buffer.\\
+ \macro{MCHECK\_FREE} & il buffer è già stato disallocato.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori dello stato dell'allocazione di memoria ottenibili dalla
+ funzione di teminazione installata con \func{mcheck}.}
+ \label{tab:mcheck_status_value}
+\end{table}
+Una volta che si sia chiamata \func{mcheck} con successo si può anche
+controllare esplicitamente lo stato delle allocazioni (senza aspettare un
+errore nelle relative funzioni) utilizzando la funzione \funcd{mprobe}, il cui
+prototipo è:
+\begin{prototype}{mcheck.h}{enum mcheck\_status mprobe(ptr)}
+ Esegue un controllo di consistenza delle allocazioni.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce un codice fra quelli riportati in
+ tab.\ref{tab:mcheck_status_value}.}
+\end{prototype}
+
+La funzione richiede che si passi come argomento un puntatore ad un blocco di
+memoria precedentemente allocato con \func{malloc} o \func{realloc}, e
+restituisce lo stesso codice di errore che si avrebbe per la funzione di
+emergenza ad una successiva chiamata di una funzione di allocazione, e poi i
+primi due codici che indicano rispettivamente quando tutto è a posto o il
+controllo non è possibile per non aver chiamato \func{mcheck} in tempo.
+
+% TODO: trattare le altre funzionalità avanzate di \func{malloc}, mallopt,
+% mtrace, muntrace, mallinfo e gli hook con le glibc 2.10 c'è pure malloc_info
+% a sostituire mallinfo, vedi http://udrepper.livejournal.com/20948.html
\section{Argomenti, opzioni ed ambiente di un processo}
\label{sec:proc_options}
\subsection{Il formato degli argomenti}
\label{sec:proc_par_format}
-In genere il passaggio degli argomenti al programma viene effettuato dalla
+In genere il passaggio degli argomenti ad un programma viene effettuato dalla
shell, che si incarica di leggere la linea di comando e di effettuarne la
scansione (il cosiddetto \textit{parsing}) per individuare le parole che la
compongono, ciascuna delle quali viene considerata un argomento. Di norma per
-individuare le parole viene usato come carattere di separazione lo spazio o il
-tabulatore, ma il comportamento è modificabile attraverso l'impostazione della
-variabile di ambiente \cmd{IFS}.
+individuare le parole che andranno a costituire la lista degli argomenti viene
+usato come carattere di separazione lo spazio o il tabulatore, ma la cosa
+dipende ovviamente dalle modalità con cui si effettua il lancio.
\begin{figure}[htb]
\centering
\label{fig:proc_argv_argc}
\end{figure}
-Nella scansione viene costruito il vettore di puntatori \param{argv} inserendo
-in successione il puntatore alla stringa costituente l'$n$-simo argomento; la
-variabile \param{argc} viene inizializzata al numero di argomenti trovati, in
-questo modo il primo argomento è sempre il nome del programma; un esempio di
-questo meccanismo è mostrato in fig.~\ref{fig:proc_argv_argc}.
+Indipendentemente da come viene eseguita, il risultato della scansione deve
+essere la costruzione del vettore di puntatori \param{argv} in cui si devono
+inserire in successione i puntatori alle stringhe costituenti i vari
+argomenti, e della variabile \param{argc} che deve essere inizializzata al
+numero di argomenti trovati. Nel caso della shell questo comporta che il primo
+argomento sia sempre il nome del programma; un esempio di questo meccanismo è
+mostrato in fig.~\ref{fig:proc_argv_argc}.
\subsection{La gestione delle opzioni}
riconoscendo le possibili opzioni segnalate con \param{optstring}.
\bodydesc{Ritorna il carattere che segue l'opzione, \cmd{':'} se manca un
- parametro all'opzione, \cmd{'?'} se l'opzione è sconosciuta, e -1 se non
+ parametro all'opzione, \cmd{'?'} se l'opzione è sconosciuta, e $-1$ se non
esistono altre opzioni.}
\end{prototype}
stringa di opzioni avrebbe dovuto contenere \texttt{"r:m"}.
La modalità di uso di \func{getopt} è pertanto quella di chiamare più volte la
-funzione all'interno di un ciclo, fintanto che essa non ritorna il valore -1
+funzione all'interno di un ciclo, fintanto che essa non ritorna il valore $-1$
che indica che non ci sono più opzioni. Nel caso si incontri un'opzione non
dichiarata in \param{optstring} viene ritornato il carattere \texttt{'?'}
mentre se un'opzione che lo richiede non è seguita da un parametro viene
\funcdecl{int putenv(char *string)} Aggiunge la stringa \param{string}
all'ambiente.
- \bodydesc{Entrambe le funzioni ritornano 0 in caso di successo e -1 per un
+ \bodydesc{Entrambe le funzioni ritornano 0 in caso di successo e $-1$ per un
errore, che è sempre \errval{ENOMEM}.}
\end{functions}
\noindent la terza, \funcd{unsetenv}, serve a cancellare una variabile di
``\textsl{sicura}'' da zero.
-\subsection{Opzioni in formato esteso}
-\label{sec:proc_opt_extended}
-
-Oltre alla modalità ordinaria di gestione delle opzioni trattata in
-sez.~\ref{sec:proc_opt_handling} le \acr{glibc} forniscono una modalità
-alternativa costituita dalle cosiddette \textit{long-options}, che consente di
-esprimere le opzioni in una forma più descrittiva che nel caso più generale è
-qualcosa del tipo di ``\texttt{-{}-option-name=parameter}''.
-
-(NdA: questa parte verrà inserita in seguito).
+%\subsection{Opzioni in formato esteso}
+%\label{sec:proc_opt_extended}
-% TODO opzioni in formato esteso
+%Oltre alla modalità ordinaria di gestione delle opzioni trattata in
+%sez.~\ref{sec:proc_opt_handling} le \acr{glibc} forniscono una modalità
+%alternativa costituita dalle cosiddette \textit{long-options}, che consente di
+%esprimere le opzioni in una forma più descrittiva che nel caso più generale è
+%qualcosa del tipo di ``\texttt{-{}-option-name=parameter}''.
+%(NdA: questa parte verrà inserita in seguito).
+% TODO opzioni in formato esteso
\section{Problematiche di programmazione generica}
\label{sec:proc_gen_prog}
projects / gapil.git / blobdiff