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+%%
+
+\chapter{La gestione dei contenuti dei file}
+\label{cha:file_IO_interface}
+
+
+Esamineremo in questo capitolo le due interfacce di programmazione che
+consentono di gestire i dati mantenuti nei file. Cominceremo con quella nativa
+del sistema, detta dei \itindex{file~descriptor} \textit{file descriptor}, che
+viene fornita direttamente dalle \textit{system call} e che non prevede
+funzionalità evolute come la bufferizzazione o funzioni di lettura o scrittura
+formattata. Esamineremo poi anche l'interfaccia definita dallo standard ANSI
+C, che viene chiamata dei \textit{file stream} o anche più brevemente degli
+\textit{stream}. Per entrambe dopo una introduzione alle caratteristiche
+generali tratteremo le funzioni base per la gestione dell'I/O, lasciando per
+ultime le caratteristiche più avanzate.
+
+
+\section{L'interfaccia dei \textit{file descriptor}}
+\label{sec:file_unix_interface}
+
+
+Come visto in sez.~\ref{sec:file_vfs_work} il kernel mette a disposione
+tramite il \itindex{Virtual~File~System} \textit{Virtual File System} una
+serie di \textit{system call} che consentono di operare sui file in maniera
+generale. Abbiamo trattato quelle relative alla gestione delle proprietà dei
+file nel precedente capitolo, vedremo quelle che si applicano al contenuto dei
+file in questa sezione, iniziando con una breve introduzione sull'architettura
+dei \textit{file descriptor} per poi trattare le funzioni di base e le
+modalità con cui consentono di gestire i dati memorizzati sui file.
+
+
+\subsection{I \textit{file descriptor}}
+\label{sec:file_fd}
+
+\itindbeg{file~descriptor}
+
+L'accesso al contenuto dei file viene effettuato, sia pure con differenze
+nella realizzazione pratica, in maniera sostanzialmente identica in tutte le
+implementazioni di un sistema unix-like, ricorrendo a quella che viene
+chiamata l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.
+
+Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
+comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso. Questo si
+fa aprendo il file con la funzione \func{open} (vedi sez.~\ref{sec:file_open})
+che provvederà a localizzare \itindex{inode} l'inode del file e inizializzare
+i puntatori che rendono disponibili le funzioni che il
+\itindex{Virtual~File~System} VFS mette a disposizione (quelle di
+tab.~\ref{tab:file_file_operations}). Una volta terminate le operazioni, il
+file dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il canale di comunicazione
+impedendo ogni ulteriore operazione.
+
+All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un numero
+intero non negativo, che viene chiamato \textit{file descriptor}. Quando un
+file viene aperto la funzione \func{open} restituisce questo numero, tutte le
+ulteriori operazioni dovranno essere compiute specificando questo stesso
+numero come argomento alle varie funzioni dell'interfaccia.
+
+Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come il
+kernel gestisce l'interazione fra processi e file. Abbiamo già accennato in
+sez.~\ref{sec:proc_hierarchy} come il kernel mantenga un elenco di tutti
+processi nella cosiddetta \itindex{process~table} \textit{process table}. Lo
+stesso, come accennato in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}, vale anche per tutti i
+file che sono stati aperti, il cui elenco viene mantenuto nella cosiddetta
+\itindex{file~table} \textit{file table}.
+
+La \itindex{process~table} \textit{process table} è una tabella che contiene
+una voce per ciascun processo attivo nel sistema. Ciascuna voce è costituita
+da una struttura di tipo \kstruct{task\_struct} nella quale sono raccolte
+tutte le informazioni relative al processo, fra queste informazioni c'è anche
+il puntatore ad una ulteriore struttura di tipo
+\kstruct{files\_struct},\footnote{la definizione corrente di questa struttura
+ si trova nel file \texttt{include/linux/fdtable.h} dei sorgenti del kernel,
+ quella mostrata in fig.~\ref{fig:file_proc_file} è una versione pesantemente
+ semplificata.} in cui sono contenute le informazioni relative ai file che il
+processo ha aperto.
+
+La \itindex{file~table} \textit{file table} è invece una tabella che contiene
+una voce per ciascun file che è stato aperto nel sistema. Come accennato in
+sez.~\ref{sec:file_vfs_work} per ogni file aperto viene allocata una struttura
+\kstruct{file} e la \textit{file table} è costituita da un elenco di puntatori
+a ciascuna di queste strutture, che come illustrato in
+fig.~\ref{fig:kstruct_file}, contengono le informazioni necessario per la
+gestione dei contenuti del file, fra cui:
+\begin{itemize*}
+\item lo stato del file nel campo \var{f\_flags}.
+\item la posizione corrente nel file, il cosiddetto \textit{offset}, nel campo
+ \var{f\_pos}.
+\item un puntatore alla struttura \kstruct{inode} che identifica
+ \itindex{inode} l'\textit{inode} del file.\footnote{nel kernel 2.4.x si è in
+ realtà passati ad un puntatore ad una struttura \kstruct{dentry} che punta
+ a sua volta \itindex{inode} all'\textit{inode} passando per la nuova
+ struttura del VFS.}
+\item un puntatore \var{f\_op} alla tabella delle funzioni che si possono
+ usare sul file.\footnote{quelle della struttura \kstruct{file\_operation},
+ descritte sommariamente in tab.~\ref{tab:file_file_operations}.}
+\end{itemize*}
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=13cm]{img/procfile}
+ \caption{Schema della architettura dell'accesso ai file attraverso
+ l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.}
+ \label{fig:file_proc_file}
+\end{figure}
+
+In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema semplificato in cui
+è illustrata questa architettura, ed in cui si sono evidenziate le
+interrelazioni fra la \itindex{file~table} \textit{file table}, la
+\itindex{process~table} \textit{process table} e le varie strutture di dati
+che il kernel mantiene per ciascun file e ciascun processo.
+
+Come si può notare alla fine il collegamento che consente di porre in
+relazione i file ed i processi è effettuato attraverso i dati mantenuti nella
+struttura \kstruct{files\_struct}, essa infatti contiene alcune informazioni
+essenziali come:
+\begin{itemize*}
+\item i flag relativi ai file aperti dal processo.
+\item il numero di file aperti dal processo.
+\item una tabella di puntatori alla relativa voce nella \itindex{file~table}
+ \textit{file table} per ciascun file aperto.
+\end{itemize*}
+
+In questa infrastruttura un \textit{file descriptor} non è altro che l'intero
+positivo che indicizza quest'ultima tabella, grazie al quale si può recuperare
+il puntatore alla struttura \kstruct{file} nella \itindex{file~table}
+\textit{file table} corrispondente al file che è stato aperto dal processo e a
+cui era stato assegnato questo indice. Ma una volta indicato col \textit{file
+ descriptor} qual'è la struttura \kstruct{file} nella \textit{file table}
+corrispondente al file voluto, il kernel potrà usare le funzioni messe
+disposizione dal VFS per eseguire sul file tutte le operazioni necessarie.
+
+Il meccanismo dell'apertura dei file prevede che venga sempre fornito il primo
+\textit{file descriptor} libero nella tabella, e per questo motivo essi
+vengono assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file,
+posto che non ne sia stato chiuso nessuno in precedenza.
+
+In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
+processo viene lanciato dalla shell con almeno tre file aperti. Questi, per
+quanto appena detto, avranno come \itindex{file~descriptor} \textit{file
+ descriptor} i valori 0, 1 e 2. Benché questa sia soltanto una convenzione,
+essa è seguita dalla gran parte delle applicazioni, e non aderirvi potrebbe
+portare a gravi problemi di interoperabilità.
+
+Il primo file è sempre associato al cosiddetto \textit{standard input}; è cioè
+il file da cui un processo si aspetta di ricevere i dati in ingresso. Il
+secondo file è il cosiddetto \textit{standard output}, cioè quello su cui ci
+si aspetta debbano essere inviati i dati in uscita. Il terzo è lo
+\textit{standard error}, su cui viene inviata l'uscita relativa agli errori.
+Nel caso della shell tutti questi file sono associati al terminale di
+controllo, e corrispondono quindi alla lettura della tastiera per l'ingresso e
+alla scrittura sul terminale per l'uscita. Lo standard POSIX.1 provvede, al
+posto dei valori numerici, tre costanti simboliche, definite in
+tab.~\ref{tab:file_std_files}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|}
+ \hline
+ \textbf{File} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \const{STDIN\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
+ input} \\
+ \const{STDOUT\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
+ output} \\
+ \const{STDERR\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
+ error}\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Costanti definite in \headfile{unistd.h} per i file standard aperti
+ alla creazione di ogni processo.}
+ \label{tab:file_std_files}
+\end{table}
+
+In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è rappresentata una situazione diversa
+rispetto a quella usuale della shell, in cui tutti e tre questi file fanno
+riferimento al terminale su cui si opera. Nell'esempio invece viene illustrata
+la situazione di un programma in cui lo \textit{standard input} è associato ad
+un certo file mentre lo \textit{standard output} e lo \textit{standard error}
+sono entrambi associati ad un altro file.
+
+Si noti come questi ultimi, pur utilizzando strutture \kstruct{file} diverse,
+essendo il file che è stato aperto lo stesso, fanno a loro volta riferimento
+allo stesso \itindex{inode} \textit{inode}. Questo è quello che avviene
+normalmente quando si apre più volte lo stesso file.
+
+Si ritrova quindi anche con le voci della \itindex{file~table} \textit{file
+ table} una situazione analoga di quella delle voci di una directory, con la
+possibilità di avere più voci che fanno riferimento allo stesso
+\itindex{inode} \textit{inode}. L'analogia è in realtà molto stretta perché
+quando si cancella un file, il kernel verifica anche che non resti nessun
+riferimento in una una qualunque voce della \itindex{file~table} \textit{file
+ table} prima di liberare le risorse ad esso associate e disallocare il
+relativo \itindex{inode} \textit{inode}.
+
+Nelle vecchie versioni di Unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
+numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
+dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
+descriptor dentro \kstruct{files\_struct}; questo limite intrinseco nei kernel
+più recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una
+lista, ma restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi
+sez.~\ref{sec:sys_limits}).
+
+
+
+\subsection{Apertura e creazione di un file}
+\label{sec:file_open}
+
+La funzione di sistema \funcd{open} è la funzione fondamentale
+dell'interfaccia di gestione dei file su Unix, ed è quella che dato un
+\textit{pathname} consente di ottenere un file descriptor ``\textsl{aprendo}''
+il file corrispondente,\footnote{è questa funzione che alloca la struttura
+ \kstruct{file}, la inserisce nella \itindex{file~table} \textit{file table}
+ e crea il riferimento nella \kstruct{files\_struct} del processo.} il suo
+prototipo è:
+
+\begin{funcproto}{
+\fhead{sys/types.h}
+\fhead{sys/stat.h}
+\fhead{fcntl.h}
+\fdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
+\fdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
+
+\fdesc{Apre un file.}
+}
+
+{La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e $-1$ per un
+ errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste e si è specificato
+ \const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
+ \item[\errcode{EISDIR}] \param{pathname} indica una directory e si è tentato
+ l'accesso in scrittura.
+ \item[\errcode{ENOTDIR}] si è specificato \const{O\_DIRECTORY} e
+ \param{pathname} non è una directory.
+ \item[\errcode{ENXIO}] si sono impostati \const{O\_NOBLOCK} o
+ \const{O\_WRONLY} ed il file è una fifo che non viene letta da nessun
+ processo o \param{pathname} è un file di dispositivo ma il dispositivo è
+ assente.
+ \item[\errcode{ENODEV}] \param{pathname} si riferisce a un file di
+ dispositivo che non esiste.
+ \item[\errcode{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine
+ di un programma in esecuzione.
+ \item[\errcode{ELOOP}] si sono incontrati troppi link simbolici nel
+ risolvere il \textit{pathname} o si è indicato \const{O\_NOFOLLOW} e
+ \param{pathname} è un link simbolico.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT},
+ \errval{EROFS}, \errval{EFAULT}, \errval{ENOSPC}, \errval{ENOMEM},
+ \errval{EMFILE} e \errval{ENFILE} nel loro significato generico.}
+\end{funcproto}
+
+La funzione apre il file indicato da \param{pathname} nella modalità indicata da
+\param{flags}. Essa può essere invocata in due modi diversi, specificando
+opzionalmente un terzo argomento \param{mode}. Qualora il file non esista e
+venga creato, questo argomento consente di indicare quali permessi dovranno
+essergli assegnati. La funzione restituisce il primo file descriptor libero.
+
+Quest'ultima caratteristica permette di prevedere sempre qual è il valore del
+file descriptor che si otterrà al ritorno di \func{open}, e viene talvolta
+usata da alcune applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file
+standard visti in tab.~\ref{tab:file_std_files}. Se ad esempio si chiude lo
+standard input e si apre subito dopo un nuovo file questo diventerà il nuovo
+standard input (avrà cioè il file descriptor 0).
+
+Al momento dell'apertura il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun
+altro processo (torneremo sulla condivisione dei file, in genere accessibile
+dopo una \func{fork}, in sez.~\ref{sec:file_sharing}) ed è impostato per
+restare aperto attraverso una \func{exec} (come accennato in
+sez.~\ref{sec:proc_exec}). L'\textit{offset} è impostato all'inizio del file.
+
+L'argomento opzionale \param{mode} indica i permessi con cui il file viene
+creato ed i valori possibili sono gli stessi già visti in
+sez.~\ref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
+delle costanti descritte in tab.~\ref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono
+filtrati dal valore di \itindex{umask} \textit{umask} (vedi
+sez.~\ref{sec:file_perm_management}) per il processo.
+
+La funzione prevede diverse opzioni, che vengono specificate usando vari bit
+dell'argomento \param{flags}. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire
+il cosiddetto flag di stato del file (o \textit{file status flag}), che è
+mantenuto nel campo \var{f\_flags} della struttura \kstruct{file} (al solito
+si veda lo schema di fig.~\ref{fig:file_proc_file}). Essi sono divisi in tre
+categorie principali:
+\begin{itemize*}
+\item \textsl{i bit delle modalità di accesso}: specificano con quale modalità
+ si accederà al file: i valori possibili sono lettura, scrittura o
+ lettura/scrittura. Uno di questi bit deve essere sempre specificato quando
+ si apre un file. Vengono impostati alla chiamata da \func{open}, e possono
+ essere riletti con \func{fcntl} (fanno parte del \textit{file status flag}),
+ ma non possono essere modificati.
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\item[\const{O\_RDONLY}] Apre il file in sola lettura, le \acr{glibc}
+ definiscono anche \const{O\_READ} come sinonimo.
+\item[\const{O\_WRONLY}] Apre il file in sola scrittura, le \acr{glibc}
+ definiscono anche \const{O\_WRITE} come sinonimo.
+\item[\const{O\_RDWR}] Apre il file sia in lettura che in scrittura.
+\end{basedescript}
+\item \textsl{i bit delle modalità di operazione}: permettono di specificare
+ alcune caratteristiche del comportamento delle future operazioni sul file
+ (come \func{read} o \func{write}). Anch'essi fan parte del \textit{file
+ status flag}. Il loro valore è impostato alla chiamata di \func{open}, ma
+ possono essere riletti e modificati (insieme alle caratteristiche operative
+ che controllano) con una \func{fcntl}.
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+
+\item[\const{O\_CREAT}] Se il file non esiste verrà creato, con le regole di
+ titolarità del file viste in sez.~\ref{sec:file_ownership_management}. Con
+ questa opzione l'argomento \param{mode} deve essere specificato.
+
+\item[\const{O\_EXCL}] Usato in congiunzione con \const{O\_CREAT} fa sì che la
+ precedente esistenza del file diventi un errore\footnote{la pagina di
+ manuale di \func{open} segnala che questa opzione è difettosa su NFS, e
+ che i programmi che la usano per stabilire un \index{file!di lock}
+ \textsl{file di lock} possono incorrere in una \itindex{race~condition}
+ \textit{race condition}. Si consiglia come alternativa di usare un file
+ con un nome univoco e la funzione \func{link} per verificarne l'esistenza
+ (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).} che fa fallire \func{open} con
+ \errcode{EEXIST}.
+
+\item[\const{O\_NONBLOCK}] Apre il file in modalità non bloccante, e comporta
+ che \func{open} ritorni immediatamente anche quando dovrebbe bloccarsi
+ (l'opzione ha senso solo per le fifo, vedi sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}).
+
+\item[\const{O\_NOCTTY}] Se \param{pathname} si riferisce ad un dispositivo di
+ terminale, questo non diventerà il terminale di controllo, anche se il
+ processo non ne ha ancora uno (si veda sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}).
+
+\item[\const{O\_SHLOCK}] Apre il file con uno shared lock (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_locking}). Specifica di BSD, assente in Linux.
+
+\item[\const{O\_EXLOCK}] Apre il file con un lock esclusivo (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_locking}). Specifica di BSD, assente in Linux.
+
+\item[\const{O\_TRUNC}] Se usato su un file di dati aperto in scrittura, ne
+ tronca la lunghezza a zero; con un terminale o una fifo viene ignorato,
+ negli altri casi il comportamento non è specificato.
+
+\item[\const{O\_NOFOLLOW}] Se \param{pathname} è un link simbolico la chiamata
+ fallisce. Questa è un'estensione BSD aggiunta in Linux dal kernel
+ 2.1.126. Nelle versioni precedenti i link simbolici sono sempre seguiti, e
+ questa opzione è ignorata.
+
+\item[\const{O\_DIRECTORY}] Se \param{pathname} non è una directory la
+ chiamata fallisce. Questo flag è specifico di Linux ed è stato introdotto
+ con il kernel 2.1.126 per evitare dei \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
+ \textit{DoS}\footnote{acronimo di \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
+ \textit{Denial of Service}, si chiamano così attacchi miranti ad impedire
+ un servizio causando una qualche forma di carico eccessivo per il sistema,
+ che resta bloccato nelle risposte all'attacco.} quando \func{opendir}
+ viene chiamata su una fifo o su un dispositivo associato ad una unità a
+ nastri, non deve dispositivo a nastri; non deve essere utilizzato
+ al di fuori dell'implementazione di \func{opendir}.
+
+\item[\const{O\_LARGEFILE}] Nel caso di sistemi a 32 bit che supportano file
+ di grandi dimensioni consente di aprire file le cui dimensioni non possono
+ essere rappresentate da numeri a 31 bit.
+\end{basedescript}
+\item \textsl{i bit delle modalità di apertura}: permettono di specificare
+ alcune delle caratteristiche del comportamento di \func{open} quando viene
+ eseguita. Hanno effetto solo al momento della chiamata della funzione e non
+ sono memorizzati né possono essere riletti.
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+
+\item[\const{O\_APPEND}] Il file viene aperto in \itindex{append~mode}
+ \textit{append mode}. Prima di ciascuna scrittura la posizione corrente
+ viene sempre impostata alla fine del file. Con NFS si può avere una
+ corruzione del file se più di un processo scrive allo stesso
+ tempo.\footnote{il problema è che NFS non supporta la scrittura in
+ \itindex{append~mode} \textit{append}, ed il kernel deve simularla, ma
+ questo comporta la possibilità di una \itindex{race~condition}
+ \textit{race condition}, vedi sez.~\ref{sec:file_atomic}.}
+
+\item[\const{O\_NONBLOCK}] Il file viene aperto in modalità non bloccante per
+ le operazioni di I/O (che tratteremo in sez.~\ref{sec:file_noblocking}):
+ questo significa il fallimento di \func{read} in assenza di dati da leggere
+ e quello di \func{write} in caso di impossibilità di scrivere
+ immediatamente. Questa modalità ha senso solo per le fifo e per alcuni file
+ di dispositivo.
+
+\item[\const{O\_NDELAY}] In Linux è sinonimo di
+ \const{O\_NONBLOCK}.\footnote{l'opzione origina da SVr4, dove però causava
+ il ritorno da una \func{read} con un valore nullo e non con un errore,
+ questo introduce un'ambiguità, dato che come vedremo in
+ sez.~\ref{sec:file_read} il ritorno di zero da parte di \func{read} ha il
+ significato di una \textit{end-of-file}.}
+
+\item[\const{O\_ASYNC}] Apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}). Quando è impostato viene generato il
+ segnale \signal{SIGIO} tutte le volte che sono disponibili dati in input sul
+ file.
+
+\item[\const{O\_SYNC}] Apre il file per l'input/output sincrono: ogni
+ \func{write} bloccherà fino al completamento della scrittura di tutti i dati
+ sull'hardware sottostante.
+
+\item[\const{O\_FSYNC}] Sinonimo di \const{O\_SYNC}, usato da BSD.
+
+\item[\const{O\_DSYNC}] Variante di I/O sincrono definita da POSIX; presente
+ dal kernel 2.1.130 come sinonimo di \const{O\_SYNC}.
+
+\item[\const{O\_RSYNC}] Variante analoga alla precedente, trattata allo stesso
+ modo.
+
+\item[\const{O\_NOATIME}] Blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei file
+ (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per molti filesystem questa
+ funzionalità non è disponibile per il singolo file ma come opzione generale
+ da specificare in fase di montaggio.
+
+\item[\const{O\_DIRECT}] Esegue l'I/O direttamente dai buffer in user space in
+ maniera sincrona, in modo da scavalcare i meccanismi di caching del
+ kernel. In genere questo peggiora le prestazioni tranne quando le
+ applicazioni ottimizzano il proprio caching.\footnote{l'opzione è stata
+ introdotta dalla SGI in IRIX, e serve sostanzialmente a permettere ad
+ alcuni programmi (in genere database) la gestione diretta della
+ bufferizzazione dell'I/O in quanto essi sono in grado di ottimizzarla al
+ meglio per le loro prestazioni; l'opzione è presente anche in FreeBSD,
+ senza limiti di allineamento dei buffer. In Linux è stata introdotta con
+ il kernel 2.4.10, le versioni precedenti la ignorano.} Per i kernel della
+ serie 2.4 si deve garantire che i buffer in user space siano allineati alle
+ dimensioni dei blocchi del filesystem; per il kernel 2.6 basta che siano
+ allineati a multipli di 512 byte.
+
+\item[\const{O\_CLOEXEC}] Attiva la modalità di \itindex{close-on-exec}
+ \textit{close-on-exec} (vedi sez.~\ref{sec:file_sharing} e
+ \ref{sec:file_fcntl}).\footnote{introdotto con il kernel 2.6.23, per evitare
+ una \itindex{race~condition} \textit{race condition} che si può verificare
+ con i \itindex{thread} \textit{thread}, fra l'apertura del file e
+ l'impostazione della suddetta modalità con \func{fcntl}.}
+\end{basedescript}
+\end{itemize*}
+
+
+%TODO trattare le differenze fra O_DSYNC, O_SYNC e O_RSYNC introdotte nella
+% nello sviluppo del kernel 2.6.33, vedi http://lwn.net/Articles/350219/
+
+
+In tab.~\ref{tab:file_open_flags} sono riportate, ordinate e divise fra loro
+secondo le tre modalità appena elencate, le costanti mnemoniche associate a
+ciascuno di questi bit. Dette costanti possono essere combinate fra loro con
+un OR aritmetico per costruire il valore (in forma di maschera binaria)
+dell'argomento \param{flags} da passare alla \func{open}. I due flag
+\const{O\_NOFOLLOW} e \const{O\_DIRECTORY} sono estensioni specifiche di
+Linux, e deve essere definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} per poterli
+usare.
+
+Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
+\func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file. Per
+questo motivo per creare un nuovo file c'era una system call apposita,
+\funcd{creat}, il cui prototipo è:
+
+\begin{funcproto}{
+\fhead{fcntl.h}
+\fdecl{int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
+\fdesc{Crea un nuovo file vuoto.}
+}
+
+{La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
+ caso \var{errno} assumerà gli stessi valori che si otterebbero con
+ \func{open}.}
+\end{funcproto}
+
+
+La funzione crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati
+dall'argomento \param{mode}. È del tutto equivalente a \code{open(filedes,
+ O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)} e resta solo per compatibilità con i
+vecchi programmi.
+
+
+\subsection{La funzione \func{close}}
+\label{sec:file_close}
+
+La funzione \funcd{close} permette di chiudere un file, in questo modo il file
+descriptor ritorna disponibile; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}{int close(int fd)}
+ Chiude il descrittore \param{fd}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore, con \var{errno} che assume i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \errval{EIO}.}
+\end{prototype}
+
+La chiusura di un file rilascia ogni blocco (il \textit{file locking}
+\itindex{file~locking} è trattato in sez.~\ref{sec:file_locking}) che il
+processo poteva avere acquisito su di esso; se \param{fd} è l'ultimo
+riferimento (di eventuali copie) ad un file aperto, tutte le risorse nella
+\itindex{file~table} \textit{file table} vengono rilasciate. Infine se il file
+descriptor era l'ultimo riferimento ad un file su disco quest'ultimo viene
+cancellato.
+
+Si ricordi che quando un processo termina anche tutti i suoi file descriptor
+vengono chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non usano
+esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
+controllarne lo stato di uscita è errore; infatti molti filesystem
+implementano la tecnica del \textit{write-behind}, per cui una \func{write}
+può avere successo anche se i dati non sono stati scritti, un eventuale errore
+di I/O allora può sfuggire, ma verrà riportato alla chiusura del file: per
+questo motivo non effettuare il controllo può portare ad una perdita di dati
+inavvertita.\footnote{in Linux questo comportamento è stato osservato con NFS
+ e le quote su disco.}
+
+In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
+siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
+ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
+\func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente il
+\emph{flush} dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al
+comportamento dell'hardware (che a sua volta può introdurre ottimizzazioni
+dell'accesso al disco che ritardano la scrittura dei dati, da cui l'abitudine
+di ripetere tre volte il comando prima di eseguire lo shutdown).
+
+
+\subsection{La gestione della posizione nel file}
+\label{sec:file_lseek}
+
+Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
+una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
+mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \kstruct{file}) espressa da un numero intero
+positivo come numero di byte dall'inizio del file. Tutte le operazioni di
+lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che viene
+automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
+
+In genere (a meno di non avere richiesto la modalità \itindex{append~mode}
+\const{O\_APPEND}) questa posizione viene impostata a zero all'apertura del
+file. È possibile impostarla ad un valore qualsiasi con la funzione
+\funcd{lseek}, il cui prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \funcdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
+ Imposta la posizione attuale nel file.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna il valore della posizione corrente in caso di
+ successo e $-1$ in caso di errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno
+ dei valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una pipe, un socket o una fifo.
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
+ \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} non può essere rappresentato nel
+ tipo \type{off\_t}.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \errval{EBADF}.}
+\end{functions}
+
+La nuova posizione è impostata usando il valore specificato da \param{offset},
+sommato al riferimento dato da \param{whence}; quest'ultimo può assumere i
+seguenti valori\footnote{per compatibilità con alcune vecchie notazioni
+ questi valori possono essere rimpiazzati rispettivamente con 0, 1 e 2 o con
+ \const{L\_SET}, \const{L\_INCR} e \const{L\_XTND}.}:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
+\item[\const{SEEK\_SET}] si fa riferimento all'inizio del file: il valore
+ (sempre positivo) di \param{offset} indica direttamente la nuova posizione
+ corrente.
+\item[\const{SEEK\_CUR}] si fa riferimento alla posizione corrente del file:
+ ad essa viene sommato \param{offset} (che può essere negativo e positivo)
+ per ottenere la nuova posizione corrente.
+\item[\const{SEEK\_END}] si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
+ del file viene sommato \param{offset} (che può essere negativo e positivo)
+ per ottenere la nuova posizione corrente.
+\end{basedescript}
+
+% TODO, trattare, SEEK_HOLE e SEEK_DATA, inclusi nel kernel 3.1, vedi
+% http://lwn.net/Articles/439623/
+
+
+Si tenga presente che la chiamata a \func{lseek} non causa nessun accesso al
+file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il valore
+\var{f\_pos} in \param{file}, vedi fig.~\ref{fig:file_proc_file}). Dato che
+la funzione ritorna la nuova posizione, usando il valore zero
+per \param{offset} si può riottenere la posizione corrente nel file chiamando
+la funzione con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
+
+Si tenga presente inoltre che usare \const{SEEK\_END} non assicura affatto che
+la successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
+aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
+essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza
+(questa è una potenziale sorgente di \itindex{race~condition} \textit{race
+ condition}, vedi sez.~\ref{sec:file_atomic}).
+
+Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
+questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{ESPIPE}. Questo, oltre che
+per i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che
+non supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
+terminale.\footnote{altri sistemi, usando \const{SEEK\_SET}, in questo caso
+ ritornano il numero di caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard
+POSIX però non specifica niente in proposito. Inoltre alcuni
+\index{file!speciali} file speciali, ad esempio \file{/dev/null}, non causano
+un errore ma restituiscono un valore indefinito.
+
+\itindbeg{sparse~file}
+
+Infine si tenga presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size},
+con \func{lseek} è possibile impostare una posizione anche oltre la corrente
+fine del file; ed in tal caso alla successiva scrittura il file sarà esteso a
+partire da detta posizione. In questo caso si ha quella che viene chiamata la
+creazione di un \index{file!\textit{hole}} \textsl{buco} nel file, accade cioè
+che nonostante la dimensione del file sia cresciuta in seguito alla scrittura
+effettuata, lo spazio vuoto fra la precedente fine del file ed la nuova parte
+scritta dopo lo spostamento, non corrisponda ad una allocazione effettiva di
+spazio su disco, che sarebbe inutile dato che quella zona è effettivamente
+vuota.
+
+Questa è una delle caratteristiche spcifiche della gestione dei file di un
+sistema unix-like, ed in questo caso si ha appunto quello che in gergo si
+chiama un \index{file!\textit{hole}} \textit{hole} nel file e si dice che il
+file in questione è uno \textit{sparse file}. In sostanza, se si ricorda la
+struttura di un filesystem illustrata in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail},
+quello che accade è che nell'\textit{inode} del file viene segnata
+l'allocazione di un blocco di dati a partire dalla nuova posizione, ma non
+viene allocato nulla per le posizioni intermedie; in caso di lettura
+sequenziale del contenuto del file il kernel si accorgerà della presenza del
+buco, e restituirà degli zeri come contenuto di quella parte del file.
+
+Questa funzionalità comporta una delle caratteristiche della gestione dei file
+su Unix che spesso genera più confusione in chi non la conosce, per cui
+sommando le dimensioni dei file si può ottenere, se si hanno molti
+\textit{sparse file}, un totale anche maggiore della capacità del proprio
+disco e comunque maggiore della dimensione che riporta un comando come
+\cmd{du}, che calcola lo spazio disco occupato in base al numero dei blocchi
+effettivamente allocati per il file.
+
+Questo avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un file
+è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio disco
+effettivamente allocato, e viene registrata sull'\textit{inode} come le altre
+proprietà del file. La dimensione viene aggiornata automaticamente quando si
+estende un file scrivendoci, e viene riportata dal campo \var{st\_size} di una
+struttura \struct{stat} quando si effettua chiamata ad una delle funzioni
+\texttt{*stat} viste in sez.~\ref{sec:file_stat}.
+
+Questo comporta che in generale, fintanto che lo si è scritto sequenzialmente,
+la dimensione di un file sarà più o meno corrispondente alla quantità di
+spazio disco da esso occupato, ma esistono dei casi, come questo in cui ci si
+sposta in una posizione oltre la fine corrente del file, o come quello
+accennato in in sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione
+di un file con una \func{truncate}, in cui in sostanza di modifica il valore
+della dimensione di \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Questo
+consente di creare inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza
+dover occupare da subito dello spazio disco che in realtà sarebbe
+inutilizzato.
+
+\itindend{sparse~file}
+
+
+\subsection{Le funzioni per la lettura}
+\label{sec:file_read}
+
+Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
+leggere i dati che contiene utilizzando la funzione \funcd{read}, il cui
+prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
+
+ Cerca di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} al buffer
+ \param{buf}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e
+ $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
+ aver potuto leggere qualsiasi dato.
+ \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non aveva nessun dato da restituire e si
+ era aperto il file in modalità \const{O\_NONBLOCK}.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EIO}, \errval{EISDIR}, \errval{EBADF},
+ \errval{EINVAL} e \errval{EFAULT} ed eventuali altri errori dipendenti dalla
+ natura dell'oggetto connesso a \param{fd}.}
+\end{prototype}
+
+La funzione tenta di leggere \param{count} byte a partire dalla posizione
+corrente nel file. Dopo la lettura la posizione sul file è spostata
+automaticamente in avanti del numero di byte letti. Se \param{count} è zero la
+funzione restituisce zero senza nessun altro risultato. Si deve sempre tener
+presente che non è detto che la funzione \func{read} restituisca sempre il
+numero di byte richiesto, ci sono infatti varie ragioni per cui la funzione
+può restituire un numero di byte inferiore; questo è un comportamento normale,
+e non un errore, che bisogna sempre tenere presente.
+
+La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
+di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
+sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
+effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
+di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La
+condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
+segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
+ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
+continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
+
+Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
+un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
+quando si legge da un terminale, da una fifo o da una pipe. In tal caso
+infatti, se non ci sono dati in ingresso, la \func{read} si blocca (a meno di
+non aver selezionato la modalità non bloccante, vedi
+sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne arrivano; se il numero
+di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione ritorna comunque, ma
+con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
+
+Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
+come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
+di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
+singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
+dati ricevuti fino al momento della lettura.
+
+Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
+\errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
+quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
+interrotta da un segnale; in tal caso l'azione da intraprendere è quella di
+rieseguire la funzione. Torneremo in dettaglio sull'argomento in
+sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}. La seconda si verifica quando il file è aperto
+in modalità non bloccante (vedi sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e non ci sono
+dati in ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
+\errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
+ \errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con le \acr{glibc}, questa è sinonima di
+ \errcode{EAGAIN}.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
+disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo.
+
+La funzione \func{read} è una delle system call fondamentali, esistenti fin
+dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle \textit{Single Unix
+ Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga \func{pwrite} sono
+ state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nelle \acr{glibc}, compresa
+ l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la system call, è stato
+ aggiunto con la versione 2.1, in versioni precedenti sia del kernel che
+ delle librerie la funzione non è disponibile.} (quello che viene chiamato
+normalmente Unix98, vedi sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la
+definizione di un'altra funzione di lettura, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}
+{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
+
+Cerca di leggere \param{count} byte dal file \param{fd}, a partire dalla
+posizione \param{offset}, nel buffer \param{buf}.
+
+\bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e
+ $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già
+ visti per \func{read} e \func{lseek}.}
+\end{prototype}
+
+La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
+stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \param{offset} che indica
+una posizione sul file. Identico è il comportamento ed il valore di
+ritorno. La funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza
+modificare la posizione corrente.
+
+L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \func{read} seguita
+da una \func{lseek} che riporti al valore precedente la posizione corrente sul
+file, ma permette di eseguire l'operazione atomicamente. Questo può essere
+importante quando la posizione sul file viene condivisa da processi diversi
+(vedi sez.~\ref{sec:file_sharing}). Il valore di
+\param{offset} fa sempre riferimento all'inizio del file.
+
+La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
+accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
+\textit{Single Unix Specification} con la definizione della macro:
+\begin{verbatim}
+#define _XOPEN_SOURCE 500
+\end{verbatim}
+e si ricordi di definire questa macro prima dell'inclusione del file di
+dichiarazioni \headfile{unistd.h}.
+
+
+
+\subsection{Le funzioni per la scrittura}
+\label{sec:file_write}
+
+Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
+scrivere su di esso utilizzando la funzione \funcd{write}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
+
+ Scrive \param{count} byte dal buffer \param{buf} sul file \param{fd}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo
+ e $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
+ valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
+ la scrittura.
+ \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
+ consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
+ processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
+ \item[\errcode{EPIPE}] \param{fd} è connesso ad una pipe il cui altro capo è
+ chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il segnale
+ \signal{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato) la
+ funzione ritorna questo errore.
+ \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
+ potuto scrivere qualsiasi dato.
+ \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
+ modalità \const{O\_NONBLOCK}.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EIO}, \errval{EISDIR}, \errval{EBADF},
+ \errval{ENOSPC}, \errval{EINVAL} e \errval{EFAULT} ed eventuali altri errori
+ dipendenti dalla natura dell'oggetto connesso a \param{fd}.}
+\end{prototype}
+
+Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \param{count} byte
+a partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
+posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
+modalità \itindex{append~mode} \const{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti
+alla fine del file. Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano
+immediatamente disponibili ad una \func{read} chiamata dopo che la
+\func{write} che li ha scritti è ritornata; ma dati i meccanismi di caching
+non è detto che tutti i filesystem supportino questa capacità.
+
+Se \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro.
+Per i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello
+indicato da \param{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo
+stesso comportamento di \func{read}.
+
+Anche per \func{write} lo standard Unix98 definisce un'analoga \funcd{pwrite}
+per scrivere alla posizione indicata senza modificare la posizione corrente
+nel file, il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}
+{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
+
+Cerca di scrivere sul file \param{fd}, a partire dalla posizione
+\param{offset}, \param{count} byte dal buffer \param{buf}.
+
+\bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e
+ $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già
+ visti per \func{write} e \func{lseek}.}
+\end{prototype}
+\noindent e per essa valgono le stesse considerazioni fatte per \func{pread}.
+
+
+\section{Caratteristiche avanzate}
+\label{sec:file_adv_func}
+
+In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
+della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
+comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
+permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
+dell'argomento sarà comunque affrontato in cap.~\ref{cha:file_advanced}).
+
+
+\subsection{La condivisione dei files}
+\label{sec:file_sharing}
+
+In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
+dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
+fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
+esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
+confronti dell'accesso allo stesso file da parte di processi diversi.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=15cm]{img/filemultacc}
+ \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
+ diversi}
+ \label{fig:file_mult_acc}
+\end{figure}
+
+Il primo caso è quello in cui due processi diversi aprono lo stesso file su
+disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
+situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
+processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
+diverso file descriptor nella sua \kstruct{file\_struct}. Entrambe le voci
+nella \itindex{file~table} \textit{file table} faranno però riferimento allo
+stesso \itindex{inode} inode su disco.
+
+Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
+la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
+vengono mantenute nella sua voce della \itindex{file~table} \textit{file
+ table}. Questo ha conseguenze specifiche sugli effetti della possibile
+azione simultanea sullo stesso file, in particolare occorre tenere presente
+che:
+\begin{itemize}
+\item ciascun processo può scrivere indipendentemente; dopo ciascuna
+ \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo. Se la
+ scrittura eccede la dimensione corrente del file questo verrà esteso
+ automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size} \itindex{inode}
+ nell'inode.
+\item se un file è in modalità \itindex{append~mode} \const{O\_APPEND} tutte
+ le volte che viene effettuata una scrittura la posizione corrente viene
+ prima impostata alla dimensione corrente del file letta \itindex{inode}
+ dall'inode. Dopo la scrittura il file viene automaticamente esteso.
+\item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo
+ \var{f\_pos} nella struttura \kstruct{file} della \itindex{file~table}
+ \textit{file table}, non c'è nessuna operazione sul file su disco. Quando la
+ si usa per porsi alla fine del file la posizione viene impostata leggendo la
+ dimensione corrente \itindex{inode} dall'inode.
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=15cm]{img/fileshar}
+ \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
+ \label{fig:file_acc_child}
+\end{figure}
+
+Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
+puntino alla stessa voce nella \itindex{file~table} \textit{file table};
+questo è ad esempio il caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo
+figlio all'esecuzione di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in
+sez.~\ref{sec:proc_fork}). La situazione è illustrata in
+fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo figlio riceve una copia
+dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche una copia di
+\kstruct{file\_struct} e relativa tabella dei file aperti.
+
+In questo modo padre e figlio avranno gli stessi file descriptor che faranno
+riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}, condividendo così la
+posizione corrente sul file. Questo ha le conseguenze descritte a suo tempo in
+sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di scrittura contemporanea la posizione
+corrente nel file varierà per entrambi i processi (in quanto verrà modificato
+\var{f\_pos} che è lo stesso per entrambi).
+
+Si noti inoltre che anche i flag di stato del file (quelli impostati
+dall'argomento \param{flag} di \func{open}) essendo tenuti nella voce della
+\textit{file table}\footnote{per la precisione nel campo \var{f\_flags} di
+ \kstruct{file}.}, vengono in questo caso condivisi. Ai file però sono
+associati anche altri flag, dei quali l'unico usato al momento è
+\const{FD\_CLOEXEC}, detti \textit{file descriptor flags}. Questi ultimi sono
+tenuti invece in \kstruct{file\_struct}, e perciò sono specifici di ciascun
+processo e non vengono modificati dalle azioni degli altri anche in caso di
+condivisione della stessa voce della \textit{file table}.
+
+
+
+\subsection{Operazioni atomiche con i file}
+\label{sec:file_atomic}
+
+Come si è visto in un sistema unix-like è sempre possibile per più processi
+accedere in contemporanea allo stesso file, e che le operazioni di lettura e
+scrittura possono essere fatte da ogni processo in maniera autonoma in base
+ad una posizione corrente nel file che è locale a ciascuno di essi.
+
+Se dal punto di vista della lettura dei dati questo non comporta nessun
+problema, quando si andrà a scrivere le operazioni potranno mescolarsi in
+maniera imprevedibile. Il sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità
+di eseguire alcune operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza
+utilizzare meccanismi di sincronizzazione più complessi (come il
+\itindex{file~locking} \textit{file locking}, che esamineremo in
+sez.~\ref{sec:file_locking}).
+
+Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
+vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
+log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
+fine del file e poi scrivere può condurre ad una \itindex{race~condition}
+\textit{race condition}: infatti può succedere che un secondo processo scriva
+alla fine del file fra la \func{lseek} e la \func{write}; in questo caso, come
+abbiamo appena visto, il file sarà esteso, ma il nostro primo processo avrà
+ancora la posizione corrente impostata con la \func{lseek} che non corrisponde
+più alla fine del file, e la successiva \func{write} sovrascriverà i dati del
+secondo processo.
+
+Il problema è che usare due system call in successione non è un'operazione
+atomica; il problema è stato risolto introducendo la modalità
+\itindex{append~mode} \const{O\_APPEND}. In questo caso infatti, come abbiamo
+descritto in precedenza, è il kernel che aggiorna automaticamente la posizione
+alla fine del file prima di effettuare la scrittura, e poi estende il file.
+Tutto questo avviene all'interno di una singola system call (la \func{write})
+che non essendo interrompibile da un altro processo costituisce un'operazione
+atomica.
+
+Un altro caso tipico in cui è necessaria l'atomicità è quello in cui si vuole
+creare un \textsl{file di lock} \index{file!di lock}, bloccandosi se il file
+esiste. In questo caso la sequenza logica porterebbe a verificare prima
+l'esistenza del file con una \func{stat} per poi crearlo con una \func{creat};
+di nuovo avremmo la possibilità di una \itindex{race~condition} \textit{race
+ condition} da parte di un altro processo che crea lo stesso file fra il
+controllo e la creazione.
+
+Per questo motivo sono stati introdotti per \func{open} i due flag
+\const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}. In questo modo l'operazione di controllo
+dell'esistenza del file (con relativa uscita dalla funzione con un errore) e
+creazione in caso di assenza, diventa atomica essendo svolta tutta all'interno
+di una singola system call (per i dettagli sull'uso di questa caratteristica
+si veda sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
+
+
+\subsection{Le funzioni \func{sync} e \func{fsync}}
+\label{sec:file_sync}
+
+% TODO, aggiungere syncfs, introdotta con il 2.6.39
+
+Come accennato in sez.~\ref{sec:file_close} tutte le operazioni di scrittura
+sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle in maniera
+asincrona (ad esempio accorpando gli accessi alla stessa zona del disco) in un
+secondo tempo rispetto al momento della esecuzione della \func{write}.
+
+Per questo motivo, quando è necessaria una sincronizzazione dei dati, il
+sistema mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo
+scarico dei dati dai buffer del kernel.\footnote{come già accennato neanche
+ questo dà la garanzia assoluta che i dati siano integri dopo la chiamata,
+ l'hardware dei dischi è in genere dotato di un suo meccanismo interno di
+ ottimizzazione per l'accesso al disco che può ritardare ulteriormente la
+ scrittura effettiva.} La prima di queste funzioni è \funcd{sync} il cui
+prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}{int sync(void)}
+
+ Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna sempre zero.}
+\end{prototype}
+\noindent i vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire
+le operazioni, ritornando immediatamente; in Linux (dal kernel 1.3.20) invece
+la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione del
+kernel.
+
+La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
+esplicitamente lo scarico dei dati su disco, o dal demone di sistema
+\cmd{update} che esegue lo scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi: il
+valore tradizionale, usato da BSD, per l'update dei dati è ogni 30 secondi, ma
+in Linux il valore utilizzato è di 5 secondi; con le nuove versioni\footnote{a
+ partire dal kernel 2.2.8} poi, è il kernel che si occupa direttamente di
+tutto quanto attraverso il demone interno \cmd{bdflush}, il cui comportamento
+può essere controllato attraverso il file \sysctlfile{vm/bdflush} (per
+il significato dei valori si può leggere la documentazione allegata al kernel
+in \file{Documentation/sysctl/vm.txt}).
+
+Quando si vogliono scaricare soltanto i dati di un file (ad esempio essere
+sicuri che i dati di un database sono stati registrati su disco) si possono
+usare le due funzioni \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \funcdecl{int fsync(int fd)}
+ Sincronizza dati e meta-dati del file \param{fd}
+ \funcdecl{int fdatasync(int fd)}
+ Sincronizza i dati del file \param{fd}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} assume i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un \index{file!speciali} file speciale
+ che non supporta la sincronizzazione.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EROFS} e \errval{EIO}.}
+\end{functions}
+
+Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
+file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni;
+\func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file (che
+riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che gli
+altri dati contenuti \itindex{inode} nell'inode che si leggono con \func{fstat},
+come i tempi del file).
+
+Si tenga presente che questo non comporta la sincronizzazione della
+directory che contiene il file (e scrittura della relativa voce su
+disco) che deve essere effettuata esplicitamente.\footnote{in realtà per
+ il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta con l'opzione \cmd{sync},
+ il kernel provvede anche alla sincronizzazione automatica delle voci
+ delle directory.}
+
+
+\subsection{Le funzioni \func{dup} e \func{dup2}}
+\label{sec:file_dup}
+
+Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_sharing} come un processo figlio
+condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
+comportamento analogo all'interno di uno stesso processo \textit{duplicando}
+un file descriptor. Per far questo si usa la funzione \funcd{dup} il cui
+prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}{int dup(int oldfd)}
+ Crea una copia del file descriptor \param{oldfd}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e
+ $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
+ valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
+ \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
+ descriptor aperti.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
+file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
+interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
+può fare riferimento a fig.~\ref{fig:file_dup}: l'effetto della funzione è
+semplicemente quello di copiare il valore nella struttura
+\kstruct{file\_struct}, cosicché anche il nuovo file descriptor fa riferimento
+alla stessa voce nella \textit{file table}; per questo si dice che il nuovo
+file descriptor è \textsl{duplicato}, da cui il nome della funzione.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering \includegraphics[width=14cm]{img/filedup}
+ \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
+ \label{fig:file_dup}
+\end{figure}
+
+Si noti che per quanto illustrato in fig.~\ref{fig:file_dup} i file descriptor
+duplicati condivideranno eventuali lock, \textit{file status flag}, e
+posizione corrente. Se ad esempio si esegue una \func{lseek} per modificare la
+posizione su uno dei due file descriptor, essa risulterà modificata anche
+sull'altro (dato che quello che viene modificato è lo stesso campo nella voce
+della \textit{file table} a cui entrambi fanno riferimento). L'unica
+differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà il suo
+\textit{file descriptor flag}; a questo proposito va specificato che nel caso
+di \func{dup} il flag di \textit{close-on-exec} \itindex{close-on-exec} (vedi
+sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_fcntl}) viene sempre cancellato
+nella copia.
+
+L'uso principale di questa funzione è per la redirezione dell'input e
+dell'output fra l'esecuzione di una \func{fork} e la successiva \func{exec};
+diventa così possibile associare un file (o una pipe) allo standard input o
+allo standard output (torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:ipc_pipe_use},
+quando tratteremo le pipe). Per fare questo in genere occorre prima chiudere
+il file che si vuole sostituire, cosicché il suo file descriptor possa esser
+restituito alla chiamata di \func{dup}, come primo file descriptor
+disponibile.
+
+Dato che questa è l'operazione più comune, è prevista una diversa versione
+della funzione, \funcd{dup2}, che permette di specificare esplicitamente
+qual è il valore di file descriptor che si vuole avere come duplicato; il suo
+prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}{int dup2(int oldfd, int newfd)}
+
+ Rende \param{newfd} una copia del file descriptor \param{oldfd}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e
+ $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
+ un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
+ \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
+ descriptor aperti.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+\noindent e qualora il file descriptor \param{newfd} sia già aperto (come
+avviene ad esempio nel caso della duplicazione di uno dei file standard) esso
+sarà prima chiuso e poi duplicato (così che il file duplicato sarà connesso
+allo stesso valore per il file descriptor).
+
+La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
+funzione di controllo dei file \func{fcntl} (che esamineremo in
+sez.~\ref{sec:file_fcntl}) con il parametro \const{F\_DUPFD}. L'operazione ha
+la sintassi \code{fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0 come valore per
+\param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}.
+
+La sola differenza fra le due funzioni\footnote{a parte la sintassi ed i
+ diversi codici di errore.} è che \func{dup2} chiude il file descriptor
+\param{newfd} se questo è già aperto, garantendo che la duplicazione sia
+effettuata esattamente su di esso, invece \func{fcntl} restituisce il primo
+file descriptor libero di valore uguale o maggiore di \param{newfd} (e se
+\param{newfd} è aperto la duplicazione avverrà su un altro file descriptor).
+
+
+
+\subsection{Le funzioni \func{openat}, \func{mkdirat} e affini}
+\label{sec:file_openat}
+
+\itindbeg{at-functions}
+
+Un problema che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così come per
+molte altre funzioni che accettano come argomenti dei
+\itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname} relativi, è che, quando un
+\textit{pathname} relativo non fa riferimento alla \index{directory~di~lavoro}
+directory di lavoro corrente, è possibile che alcuni dei suoi componenti
+vengano modificati in parallelo alla chiamata a \func{open}, e questo lascia
+aperta la possibilità di una \itindex{race~condition} \textit{race condition}.
+
+Inoltre come già accennato, la \index{directory~di~lavoro} directory di lavoro
+corrente è una proprietà del singolo processo; questo significa che quando si
+lavora con i \itindex{thread} \textit{thread} essa sarà la stessa per tutti,
+ma esistono molti casi in cui sarebbe invece utile che ogni singolo
+\itindex{thread} \textit{thread} avesse la sua \index{directory~di~lavoro}
+directory di lavoro.
+
+Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
+Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
+\func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
+funzioni, dette anche funzioni ``\textit{at}'' in quanto contraddistinte dal
+suffisso \texttt{at}, che permettono l'apertura di un file (o le rispettive
+altre operazioni) usando un \itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname}
+relativo ad una directory specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su
+ proposta dello sviluppatore principale delle \acr{glibc} Urlich Drepper; le
+ corrispondenti system call sono state inserite nel kernel ufficiale a
+ partire dalla versione 2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione
+ che, sia pure con prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso
+ del filesystem \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il
+ riferimento a \textit{pathname} del tipo di
+ \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.} Benché queste funzioni non
+siano presenti negli standard tradizionali esse sono state adottate da vari
+Unix\footnote{oltre a Linux e Solaris sono presenti in vari BSD.} fino ad
+essere incluse nella recente revisione (la POSIX.1-2008) dello standard
+POSIX.1; con le \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
+definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE}.
+
+L'uso di queste funzioni prevede una apertura iniziale della directory che
+sarà la base della risoluzione dei \itindsub{pathname}{relativo}
+\textit{pathname} relativi che verranno usati in seguito, dopo di che si dovrà
+passare il relativo file descriptor alle varie funzioni che useranno quella
+directory come punto di partenza per la risoluzione.\footnote{in questo modo,
+ anche quando si lavora con i \itindex{thread} \textit{thread}, si può
+ mantenere una \index{directory~di~lavoro} directory di lavoro diversa per
+ ciascuno di essi.}
+
+Questo metodo, oltre a risolvere i problemi di \itindex{race~condition}
+\textit{race condition}, consente anche di ottenere aumenti di prestazioni
+significativi quando si devono eseguire molte operazioni su sezioni
+dell'albero dei file che prevedono delle gerarchie di sottodirectory molto
+profonde; infatti in questo caso basta eseguire la risoluzione del
+\textit{pathname} della directory di partenza una sola volta (nell'apertura
+iniziale) e non tutte le volte che si deve accedere a ciascun file che essa
+contiene.
+
+La sintassi generale di queste nuove funzioni è che esse prevedono come primo
+argomento il file descriptor della directory da usare come base, mentre gli
+argomenti successivi restano identici a quelli della corrispondente funzione
+ordinaria; ad esempio nel caso di \funcd{openat} avremo che essa è definita
+come:
+\begin{functions}
+ \headdecl{fcntl.h}
+ \funcdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
+ \funcdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t
+ mode))}
+
+ Apre un file usando come directory di \index{directory~di~lavoro} lavoro
+ corrente \param{dirfd}.
+
+ \bodydesc{la funzione restituisce gli stessi valori e gli stessi codici di
+ errore di \func{open}, ed in più:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
+ \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
+ \textit{pathname} relativo, ma
+ \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+Il comportamento delle nuove funzioni è del tutto analogo a quello delle
+corrispettive classiche, con la sola eccezione del fatto che se fra i loro
+argomenti si utilizza un \itindsub{pathname}{relativo} \textit{pathname}
+relativo questo sarà risolto rispetto alla directory indicata
+da \param{dirfd}; qualora invece si usi un \itindsub{pathname}{assoluto}
+\textit{pathname} assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine
+se per
+\param{dirfd} si usa il valore speciale \const{AT\_FDCWD},\footnote{questa,
+ come le altre costanti \texttt{AT\_*}, è definita in \headfile{fcntl.h},
+ pertanto se la si vuole usare occorrerà includere comunque questo file,
+ anche per le funzioni che non sono definite in esso.} la risoluzione sarà
+effettuata rispetto alla directory di \index{directory~di~lavoro} lavoro
+corrente del processo.
+
+Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
+errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
+errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
+particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
+descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa
+riferimento ad una directory.\footnote{tranne il caso in cui si sia
+ specificato un \itindsub{pathname}{assoluto} \textit{pathname} assoluto, nel
+ qual caso, come detto, il valore di \param{dirfd} sarà completamente
+ ignorato.}
+
+In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
+con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
+classica.\footnote{in realtà, come visto in sez.~\ref{sec:file_temp_file}, le
+ funzioni \func{utimes} e \func{lutimes} non sono propriamente le
+ corrispondenti di \func{utimensat}, dato che questa ha una maggiore
+ precisione nella indicazione dei tempi dei file.} La gran parte di queste
+seguono la convenzione appena vista per \func{openat}, in cui agli argomenti
+della corrispondente funzione classica viene anteposto
+l'argomento \param{dirfd}.\footnote{non staremo pertanto a riportarle una per
+ una.} Per una parte di queste, indicate dal contenuto della omonima colonna
+di tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è
+prevista anche l'aggiunta di un ulteriore argomento finale, \param{flags}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
+ \hline
+ \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
+ \hline
+ \hline
+ \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access} \\
+ \func{fchmodat} &$\bullet$&\func{chmod} \\
+ \func{fchownat} &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
+ \func{fstatat} &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat} \\
+ \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
+ \func{linkat} &$\bullet$\footnotemark&\func{link} \\
+ \funcm{mkdirat} & -- &\func{mkdir} \\
+ \funcm{mknodat} & -- &\func{mknod} \\
+ \func{openat} & -- &\func{open} \\
+ \funcm{readlinkat}& -- &\func{readlink}\\
+ \funcm{renameat} & -- &\func{rename} \\
+ \funcm{symlinkat}& -- &\func{symlink} \\
+ \func{unlinkat} &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir} \\
+ \funcm{mkfifoat} & -- &\func{mkfifo} \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
+ corrispettive funzioni classiche.}
+ \label{tab:file_atfunc_corr}
+\end{table}
+
+\footnotetext{in questo caso l'argomento \param{flags} è disponibile ed
+ utilizzabile solo a partire dal kernel 2.6.18.}
+
+% TODO manca prototipo di fchmodat, verificare se metterlo o metter menzione
+% TODO manca prototipo di fstatat, verificare se metterlo o metter menzione
+% TODO manca prototipo di linkat, verificare se metterlo o metter menzione
+% TODO manca prototipo di utimensat, verificare se metterlo o metter menzione
+
+Per tutte le funzioni che lo prevedono, a parte \func{unlinkat} e
+\funcd{faccessat}, l'ulteriore argomento è stato introdotto solo per fornire
+un meccanismo con cui modificarne il comportamento nel caso si stia operando
+su un link simbolico, così da poter scegliere se far agire la funzione
+direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Dato che in certi
+casi esso può fornire ulteriori indicazioni per modificare il comportamento
+delle funzioni, \param{flags} deve comunque essere passato come maschera
+binaria, ed impostato usando i valori delle appropriate costanti
+\texttt{AT\_*}, definite in \headfile{fcntl.h}.
+
+Come esempio di questo secondo tipo di funzioni possiamo considerare
+\funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia \func{chown}
+che \func{lchown}; il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h} \headdecl{fcntl.h}
+
+ \funcdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
+ group, int flags)}
+
+ Modifica la proprietà di un file.
+
+ \bodydesc{la funzione restituisce gli stessi valori e gli stessi codici di
+ errore di \func{chown}, ed in più:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
+ \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
+ \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+In questo caso il valore di \param{flags} stabilisce il comportamento della
+funzione quando la si applica ad un link simbolico, e l'unico valore
+utilizzabile è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}\footnote{in \headfile{fcntl.h} è
+ definito anche \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}, che richiede di dereferenziare i
+ link simbolici, essendo questo però il comportamento adottato per un valore
+ nullo di \param{flags} questo valore non viene mai usato.} che se impostato
+indica alla funzione di non eseguire la dereferenziazione di un eventuale link
+simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come \func{lchown} invece che
+come \func{chown}.
+
+Come accennato fra tutte quelle marcate in tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}
+solo due funzioni possono usare l'argomento \param{flags} con valori diversi
+da \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, la prima di queste è \funcd{faccessat}, ed
+il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \funcdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
+
+ Controlla i permessi di accesso.
+
+ \bodydesc{la funzione restituisce gli stessi valori e gli stessi codici di
+ errore di \func{access}, ed in più:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
+ \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
+ \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+La funzione esegue lo stesso controllo di accesso effettuabile con
+\func{access}, ma si può utilizzare l'argomento \param{flags} per modificarne
+il comportamento rispetto a quello ordinario di \func{access}. In questo caso
+esso può essere specificato come maschera binaria di due valori:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
+\item[\const{AT\_EACCES}] se impostato \funcd{faccessat} esegue il controllo
+ dei permessi usando l'\ids{UID} effettivo invece di quello reale (il
+ comportamento di default, che riprende quello di \func{access}).
+\item[\const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}] se impostato \funcd{faccessat} non esegue
+ la dereferenziazione dei link simbolici, effettuando il controllo dei
+ permessi direttamente sugli stessi.
+\end{basedescript}
+
+La seconda eccezione è \func{unlinkat}, in questo caso l'ulteriore
+argomento \param{flags} viene utilizzato perché tramite esso la funzione possa
+comportarsi sia come analogo di \func{unlink} che di \func{rmdir}; il suo
+prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{fcntl.h}
+ \funcdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
+
+ Rimuove una voce da una directory.
+
+ \bodydesc{la funzione restituisce gli stessi valori e gli stessi codici di
+ errore di \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di
+ \param{flags}, ed in più:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
+ \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un \itindsub{pathname}{relativo}
+ \textit{pathname} relativo, ma \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
+avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
+in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
+\const{AT\_REMOVEDIR},\footnote{anche se \param{flags} è una maschera binaria,
+ essendo questo l'unico flag disponibile per questa funzione, lo si può
+ assegnare direttamente.} essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal
+caso \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora
+risulti vuota.
+
+\itindend{at-functions}
+
+
+% TODO manca prototipo e motivazione di fexecve, da trattare qui in quanto
+% inserita nello stesso standard e da usare con openat, vedi
+% http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699939699/toc.pdf
+
+
+
+
+\subsection{La funzione \func{fcntl}}
+\label{sec:file_fcntl}
+
+Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}
+esistono tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su
+un file descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati,
+ma la gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
+funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.\footnote{ad esempio si
+ gestiscono con questa funzione varie modalità di I/O asincrono (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e il \itindex{file~locking}
+ \textit{file locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}).}
+
+Per queste operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
+caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione \funcd{fcntl},
+il cui prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \headdecl{fcntl.h}
+ \funcdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
+ \funcdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
+ \funcdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
+ Esegue una delle possibili operazioni specificate da \param{cmd}
+ sul file \param{fd}.
+
+ \bodydesc{La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda
+ dell'operazione. In caso di errore il valore di ritorno è sempre $-1$ ed
+ il codice dell'errore è restituito nella variabile \var{errno}; i codici
+ possibili dipendono dal tipo di operazione, l'unico valido in generale è:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+
+Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
+\var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
+numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
+sono determinati dal valore dell'argomento \param{cmd} che in sostanza
+corrisponde all'esecuzione di un determinato \textsl{comando}; in
+sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di \func{fcntl}
+per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i possibili valori
+per \var{cmd} è riportata di seguito:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
+\item[\const{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
+ maggiore o uguale ad \param{arg} e ne fa una copia di \param{fd}. Ritorna il
+ nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ in caso di errore. Gli
+ errori possibili sono \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore
+ del massimo consentito o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il
+ massimo numero di descrittori consentito.
+\item[\const{F\_SETFD}] imposta il valore del \textit{file descriptor flag} al
+ valore specificato con \param{arg}. Al momento l'unico bit usato è quello di
+ \itindex{close-on-exec} \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante
+ \const{FD\_CLOEXEC}, che serve a richiedere che il file venga chiuso nella
+ esecuzione di una \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Ritorna un
+ valore nullo in caso di successo e $-1$ in caso di errore.
+\item[\const{F\_GETFD}] ritorna il valore del \textit{file descriptor flag} di
+ \param{fd} o $-1$ in caso di errore; se \const{FD\_CLOEXEC} è impostato i
+ file descriptor aperti vengono chiusi attraverso una \func{exec} altrimenti
+ (il comportamento predefinito) restano aperti.
+\item[\const{F\_GETFL}] ritorna il valore del \textit{file status flag} in
+ caso di successo o $-1$ in caso di errore; permette cioè di rileggere quei
+ bit impostati da \func{open} all'apertura del file che vengono memorizzati
+ (quelli riportati nella prima e terza sezione di
+ tab.~\ref{tab:file_open_flags}).
+% TODO toglire riferimeto a tabella flag e mettere altro
+
+\item[\const{F\_SETFL}] imposta il \textit{file status flag} al valore
+ specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o
+ $-1$ in caso di errore. Possono essere impostati solo i bit riportati nella
+ terza sezione di tab.~\ref{tab:file_open_flags}.\footnote{la pagina di
+ manuale riporta come impostabili solo \const{O\_APPEND},
+ \const{O\_NONBLOCK} e \const{O\_ASYNC}.}
+% TODO toglire riferimeto a tabella flag e mettere altro
+
+\item[\const{F\_GETLK}] richiede un controllo sul file lock specificato da
+ \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato;
+ ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Questa
+ funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
+\item[\const{F\_SETLK}] richiede o rilascia un file lock a seconda di quanto
+ specificato nella struttura puntata da \param{lock}. Se il lock è tenuto da
+ qualcun altro ritorna immediatamente restituendo $-1$ e imposta \var{errno} a
+ \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}, in caso di successo ritorna un valore
+ nullo. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
+ sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
+\item[\const{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
+ la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato. Se
+ l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
+ imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}, in caso di successo ritorna un valore
+ nullo. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
+ sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
+\item[\const{F\_GETOWN}] restituisce il \ids{PID} del processo o
+ l'identificatore del \itindex{process~group} \textit{process
+ group}\footnote{i \itindex{process~group} \textit{process group} sono
+ (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) raggruppamenti di processi usati nel
+ controllo di sessione; a ciascuno di essi è associato un identificatore
+ (un numero positivo analogo al \ids{PID}).} che è preposto alla ricezione
+ dei segnali \signal{SIGIO}\footnote{o qualunque altro segnale alternativo
+ impostato con \const{F\_FSETSIG}.} per gli eventi associati al file
+ descriptor \param{fd}\footnote{il segnale viene usato sia per il
+ \textit{Signal Drive I/O}, che tratteremo in
+ sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}, e dai vari meccanismi di
+ notifica asincrona, che tratteremo in
+ sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.} e \signal{SIGURG} per la notifica
+ dei dati urgenti di un socket.\footnote{vedi
+ sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}.} Nel caso di un \textit{process group}
+ viene restituito un valore negativo il cui valore assoluto corrisponde
+ all'identificatore del \itindex{process~group} \textit{process group}. In
+ caso di errore viene restituito $-1$.
+\item[\const{F\_SETOWN}] imposta, con il valore dell'argomento \param{arg},
+ l'identificatore del processo o del \itindex{process~group} \textit{process
+ group} che riceverà i segnali \signal{SIGIO} e \signal{SIGURG} per gli
+ eventi associati al file descriptor \param{fd}, ritorna un valore nullo in
+ caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come per \const{F\_GETOWN}, per
+ impostare un \itindex{process~group} \textit{process group} si deve usare
+ per \param{arg} un valore negativo, il cui valore assoluto corrisponde
+ all'identificatore del \itindex{process~group} \textit{process group}.
+\item[\const{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale inviato quando ci
+ sono dati disponibili in ingresso su un file descriptor aperto ed impostato
+ per l'I/O asincrono (si veda sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}). Il valore 0
+ indica il valore predefinito (che è \signal{SIGIO}), un valore diverso da
+ zero indica il segnale richiesto, (che può essere anche lo stesso
+ \signal{SIGIO}). In caso di errore ritorna $-1$.
+\item[\const{F\_SETSIG}] imposta il segnale da inviare quando diventa
+ possibile effettuare I/O sul file descriptor in caso di I/O asincrono,
+ ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Il
+ valore zero indica di usare il segnale predefinito, \signal{SIGIO}. Un altro
+ valore diverso da zero (compreso lo stesso \signal{SIGIO}) specifica il
+ segnale voluto; l'uso di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
+ installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
+ \const{SA\_SIGINFO}, (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
+ disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
+ generato il segnale attraverso i valori restituiti in \struct{siginfo\_t}
+ (come vedremo in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}).\footnote{i due comandi
+ \const{F\_SETSIG} e \const{F\_GETSIG} sono una estensione specifica di
+ Linux.}
+\item[\const{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove un \itindex{file~lease}
+ \textit{file lease}\footnote{questa è una nuova funzionalità, specifica di
+ Linux, e presente solo a partire dai kernel della serie 2.4.x, in cui il
+ processo che detiene un \textit{lease} su un file riceve una notifica
+ qualora un altro processo cerca di eseguire una \func{open} o una
+ \func{truncate} su di esso.} sul file descriptor \var{fd} a seconda del
+ valore del terzo argomento, che in questo caso è un \ctyp{int}, ritorna un
+ valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Questa
+ funzionalità avanzata è trattata in dettaglio in
+ sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
+\item[\const{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \itindex{file~lease}
+ \textit{file lease} che il processo detiene nei confronti del file
+ descriptor \var{fd} o $-1$ in caso di errore. Con questo comando il terzo
+ argomento può essere omesso. Questa funzionalità avanzata è trattata in
+ dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
+\item[\const{F\_NOTIFY}] attiva un meccanismo di notifica per cui viene
+ riportata al processo chiamante, tramite il segnale \signal{SIGIO} (o altro
+ segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
+ direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
+ in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
+ di errore. Questa funzionalità avanzata, disponibile dai kernel della serie
+ 2.4.x, è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
+\end{basedescript}
+
+La maggior parte delle funzionalità di \func{fcntl} sono troppo avanzate per
+poter essere affrontate in tutti i loro aspetti a questo punto; saranno
+pertanto riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse
+relative. In particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari
+meccanismi di notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
+sez.~\ref{sec:file_asyncronous_access} mentre quelle relative al
+\itindex{file~locking} \textit{file locking} saranno esaminate in
+sez.~\ref{sec:file_locking}). L'uso di questa funzione con i socket verrà
+trattato in sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
+
+Si tenga presente infine che quando si usa la funzione per determinare le
+modalità di accesso con cui è stato aperto il file (attraverso l'uso del
+comando \const{F\_GETFL}) è necessario estrarre i bit corrispondenti nel
+\textit{file status flag} che si è ottenuto. Infatti la definizione corrente
+di quest'ultimo non assegna bit separati alle tre diverse modalità
+\const{O\_RDONLY}, \const{O\_WRONLY} e \const{O\_RDWR}.\footnote{in Linux
+ queste costanti sono poste rispettivamente ai valori 0, 1 e 2.} Per questo
+motivo il valore della modalità di accesso corrente si ottiene eseguendo un
+AND binario del valore di ritorno di \func{fcntl} con la maschera
+\const{O\_ACCMODE} (anch'essa definita in \headfile{fcntl.h}), che estrae i
+bit di accesso dal \textit{file status flag}.
+
+
+
+\subsection{La funzione \func{ioctl}}
+\label{sec:file_ioctl}
+
+Benché il concetto di \textit{everything is a file} si sia dimostrato molto
+valido anche per l'interazione con i dispositivi più vari, fornendo una
+interfaccia che permette di interagire con essi tramite le stesse funzioni
+usate per i normali file di dati, esisteranno sempre caratteristiche
+peculiari, specifiche dell'hardware e della funzionalità che ciascun
+dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
+interfaccia astratta (un caso tipico è l'impostazione della velocità di una
+porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer).
+
+Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
+di una funzione apposita, \funcd{ioctl}, con cui poter compiere le operazioni
+specifiche di ogni dispositivo particolare, usando come riferimento il solito
+file descriptor. Il prototipo di questa funzione è:
+\begin{prototype}{sys/ioctl.h}{int ioctl(int fd, int request, ...)}
+
+ Esegue l'operazione di controllo specificata da \param{request} sul file
+ descriptor \param{fd}.
+
+ \bodydesc{La funzione nella maggior parte dei casi ritorna 0, alcune
+ operazioni usano però il valore di ritorno per restituire informazioni. In
+ caso di errore viene sempre restituito $-1$ ed \var{errno} assumerà uno dei
+ valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
+ dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
+ riferimento \param{fd}.
+ \item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
+ validi.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT}.}
+\end{prototype}
+
+La funzione serve in sostanza come meccanismo generico per fare tutte quelle
+operazioni che non rientrano nell'interfaccia ordinaria della gestione dei
+file e che non è possibile effettuare con le funzioni esaminate finora. La
+funzione richiede che si passi come primo argomento un file descriptor
+regolarmente aperto, e l'operazione da compiere viene selezionata attraverso
+il valore dell'argomento \param{request}. Il terzo argomento dipende
+dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato come \code{char *
+ argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
+generica,\footnote{all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora
+ non era stato introdotto il tipo \ctyp{void}.} ma per certe operazioni può
+essere omesso, e per altre è un semplice intero.
+
+Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
+errore, ma per alcune operazione il valore di ritorno, che nel caso viene
+impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come parametro di
+uscita. È più comune comunque restituire i risultati all'indirizzo puntato dal
+terzo argomento.
+
+Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
+sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
+elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
+\begin{itemize*}
+\item il cambiamento dei font di un terminale.
+\item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
+\item i comandi di avanti veloce e riavvolgimento di un nastro.
+\item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
+\item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
+\item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
+ speaker.
+\item l'impostazione degli attributi dei file su un filesystem
+ ext2.\footnote{i comandi \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con
+ delle \func{ioctl} dedicate, usabili solo su questo filesystem e derivati
+ successivi (come ext3).}
+\end{itemize*}
+
+In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
+effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
+file \headfile{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui
+fanno riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
+opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
+ un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
+ definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
+ sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
+ causi al più un errore. Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
+ una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
+operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
+funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
+assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
+potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
+imprevedibili o indesiderati.
+
+Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
+dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
+sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in
+seguito\footnote{per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
+ sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.} quelle relative ad alcuni casi specifici (ad
+esempio la gestione dei terminali è effettuata attraverso \func{ioctl} in
+quasi tutte le implementazioni di Unix), qui riportiamo solo l'elenco delle
+operazioni che sono predefinite per qualunque file,\footnote{in particolare
+ queste operazioni sono definite nel kernel a livello generale, e vengono
+ sempre interpretate per prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri},
+ eventuali operazioni specifiche che usino lo stesso valore verrebbero
+ ignorate.} caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
+\item[\const{FIOCLEX}] imposta il flag di \itindex{close-on-exec}
+ \textit{close-on-exec} sul file, in questo caso, essendo usata come
+ operazione logica, \func{ioctl} non richiede un terzo argomento, il cui
+ eventuale valore viene ignorato.
+\item[\const{FIONCLEX}] cancella il flag di \itindex{close-on-exec}
+ \textit{close-on-exec} sul file, in questo caso, essendo usata come
+ operazione logica, \func{ioctl} non richiede un terzo argomento, il cui
+ eventuale valore viene ignorato.
+\item[\const{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
+ file (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}); il terzo argomento
+ deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
+ che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
+ nullo abilita).
+\item[\const{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
+ bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
+ tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
+ disabilita, un valore non nullo abilita).
+\item[\const{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
+ \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
+ essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
+ valore specifica il PID del processo.
+\item[\const{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
+ \signal{SIGURG} e \signal{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
+ essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
+ scritto il PID del processo.
+\item[\const{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
+ file descriptor;\footnote{questa operazione è disponibile solo su alcuni
+ file descriptor, in particolare sui socket (vedi
+ sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o sui file descriptor di \textit{epoll}
+ (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}).} il terzo argomento deve essere un
+ puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito
+ il valore.
+\item[\const{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
+ directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
+ \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
+ (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
+\end{basedescript}
+
+% TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260832
+
+Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
+essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
+generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
+molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
+al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
+necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
+modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
+\func{ioctl} per i secondi;\footnote{all'epoca tra l'altro i dispositivi che
+ usavano \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega
+ l'uso comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore.} oggi non è più così
+ma le due funzioni sono rimaste.
+
+% TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
+% (bassa/bassissima priorità)
+% EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
+
+
+
+
+% \chapter{}
+
+\section{L'interfaccia standard ANSI C}
+\label{sec:files_std_interface}
+
+
+Come visto in sez.~\ref{sec:file_unix_interface} le operazioni di I/O sui file
+sono gestibili a basso livello con l'interfaccia standard unix, che ricorre
+direttamente alle \textit{system call} messe a disposizione dal kernel.
+
+Questa interfaccia però non provvede le funzionalità previste dallo standard
+ANSI C, che invece sono realizzate attraverso opportune funzioni di libreria,
+queste, insieme alle altre funzioni definite dallo standard, vengono a
+costituire il nucleo\footnote{queste funzioni sono state implementate la prima
+ volta da Ritchie nel 1976 e da allora sono rimaste sostanzialmente
+ immutate.} delle \acr{glibc}.
+
+
+Esamineremo in questa sezione le funzioni base dell'interfaccia degli
+\textit{stream}, analoghe a quelle di sez.~\ref{sec:file_unix_interface} per i
+file descriptor. In particolare vedremo come aprire, leggere, scrivere e
+cambiare la posizione corrente in uno \textit{stream}.
+
+
+\subsection{I \textit{file stream}}
+\label{sec:file_stream}
+
+\itindbeg{file~stream}
+
+Come più volte ribadito, l'interfaccia dei file descriptor è un'interfaccia di
+basso livello, che non provvede nessuna forma di formattazione dei dati e
+nessuna forma di bufferizzazione per ottimizzare le operazioni di I/O.
+
+In \cite{APUE} Stevens descrive una serie di test sull'influenza delle
+dimensioni del blocco di dati (l'argomento \param{buf} di \func{read} e
+\func{write}) nell'efficienza nelle operazioni di I/O con i file descriptor,
+evidenziando come le prestazioni ottimali si ottengano a partire da dimensioni
+del buffer dei dati pari a quelle dei blocchi del filesystem (il valore dato
+dal campo \var{st\_blksize} di \struct{stat}), che di norma corrispondono alle
+dimensioni dei settori fisici in cui è suddiviso il disco.
+
+Se il programmatore non si cura di effettuare le operazioni in blocchi di
+dimensioni adeguate, le prestazioni sono inferiori. La caratteristica
+principale dell'interfaccia degli \textit{stream} è che essa provvede da sola
+alla gestione dei dettagli della bufferizzazione e all'esecuzione delle
+operazioni di lettura e scrittura in blocchi di dimensioni appropriate
+all'ottenimento della massima efficienza.
+
+Per questo motivo l'interfaccia viene chiamata anche interfaccia dei
+\textit{file stream}, dato che non è più necessario doversi preoccupare
+dei dettagli della comunicazione con il tipo di hardware sottostante
+(come nel caso della dimensione dei blocchi del filesystem), ed un file
+può essere sempre considerato come composto da un flusso continuo (da
+cui il nome \textit{stream}) di dati.
+
+A parte i dettagli legati alla gestione delle operazioni di lettura e
+scrittura (sia per quel che riguarda la bufferizzazione, che le
+formattazioni), i \textit{file stream} restano del tutto equivalenti ai file
+descriptor (sui quali sono basati), ed in particolare continua a valere quanto
+visto in sez.~\ref{sec:file_sharing} a proposito dell'accesso condiviso ed in
+sez.~\ref{sec:file_access_control} per il controllo di accesso.
+
+\itindend{file~stream}
+
+
+\subsection{Gli oggetti \type{FILE}}
+\label{sec:file_FILE}
+
+
+Per ragioni storiche la struttura di dati che rappresenta uno \textit{stream}
+è stata chiamata \type{FILE}, questi oggetti sono creati dalle funzioni di
+libreria e contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni
+sugli \textit{stream}, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli
+indicatori di stato e di fine del file.
+
+Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare
+queste strutture (che sono dei \index{tipo!opaco} \textsl{tipi opachi}) ma
+usare sempre puntatori del tipo \texttt{FILE *} ottenuti dalla libreria stessa
+(tanto che in certi casi il termine di puntatore a file è diventato sinonimo
+di \textit{stream}). Tutte le funzioni della libreria che operano sui file
+accettano come argomenti solo variabili di questo tipo, che diventa
+accessibile includendo l'header file \headfile{stdio.h}.
+
+
+\subsection{Gli \textit{stream standard}}
+\label{sec:file_std_stream}
+
+Ai tre file descriptor standard (vedi tab.~\ref{tab:file_std_files}) aperti
+per ogni processo, corrispondono altrettanti \textit{stream}, che
+rappresentano i canali standard di input/output prestabiliti; anche questi tre
+\textit{stream} sono identificabili attraverso dei nomi simbolici definiti
+nell'header \headfile{stdio.h} che sono:
+
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
+\item[\var{FILE *stdin}] Lo \textit{standard input} cioè il \textit{file
+ stream} da cui il processo riceve ordinariamente i dati in
+ ingresso. Normalmente è associato dalla shell all'input del terminale e
+ prende i caratteri dalla tastiera.
+\item[\var{FILE *stdout}] Lo \textit{standard output} cioè il \textit{file
+ stream} su cui il processo invia ordinariamente i dati in
+ uscita. Normalmente è associato dalla shell all'output del terminale e
+ scrive sullo schermo.
+\item[\var{FILE *stderr}] Lo \textit{standard error} cioè il \textit{file
+ stream} su cui il processo è supposto inviare i messaggi di
+ errore. Normalmente anch'esso è associato dalla shell all'output del
+ terminale e scrive sullo schermo.
+\end{basedescript}
+
+Nella \acr{glibc} \var{stdin}, \var{stdout} e \var{stderr} sono effettivamente
+tre variabili di tipo \type{FILE}\texttt{ *} che possono essere usate come
+tutte le altre, ad esempio si può effettuare una redirezione dell'output di un
+programma con il semplice codice: \includecodesnip{listati/redir_stdout.c} ma
+in altri sistemi queste variabili possono essere definite da macro, e se si
+hanno problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno
+usare la funzione \func{freopen}.
+
+
+\subsection{Le modalità di bufferizzazione}
+\label{sec:file_buffering}
+
+La bufferizzazione è una delle caratteristiche principali dell'interfaccia
+degli \textit{stream}; lo scopo è quello di ridurre al minimo il numero di
+system call (\func{read} o \func{write}) eseguite nelle operazioni di
+input/output. Questa funzionalità è assicurata automaticamente dalla libreria,
+ma costituisce anche uno degli aspetti più comunemente fraintesi, in
+particolare per quello che riguarda l'aspetto della scrittura dei dati sul
+file.
+
+I caratteri che vengono scritti su di uno \textit{stream} normalmente vengono
+accumulati in un buffer e poi trasmessi in blocco\footnote{questa operazione
+ viene usualmente chiamata \textsl{scaricamento} dei dati, dal termine
+ inglese \textit{flush}.} tutte le volte che il buffer viene riempito, in
+maniera asincrona rispetto alla scrittura. Un comportamento analogo avviene
+anche in lettura (cioè dal file viene letto un blocco di dati, anche se ne
+sono richiesti una quantità inferiore), ma la cosa ovviamente ha rilevanza
+inferiore, dato che i dati letti sono sempre gli stessi. In caso di scrittura
+invece, quando si ha un accesso contemporaneo allo stesso file (ad esempio da
+parte di un altro processo) si potranno vedere solo le parti effettivamente
+scritte, e non quelle ancora presenti nel buffer.
+
+Per lo stesso motivo, in tutte le situazioni in cui si sta facendo
+dell'input/output interattivo, bisognerà tenere presente le caratteristiche
+delle operazioni di scaricamento dei dati, poiché non è detto che ad una
+scrittura sullo \textit{stream} corrisponda una immediata scrittura sul
+dispositivo (la cosa è particolarmente evidente quando con le operazioni di
+input/output su terminale).
+
+Per rispondere ad esigenze diverse, lo standard definisce tre distinte
+modalità in cui può essere eseguita la bufferizzazione, delle quali
+occorre essere ben consapevoli, specie in caso di lettura e scrittura da
+dispositivi interattivi:
+\begin{itemize}
+\item \textit{unbuffered}: in questo caso non c'è bufferizzazione ed i
+ caratteri vengono trasmessi direttamente al file non appena possibile
+ (effettuando immediatamente una \func{write}).
+\item \textit{line buffered}: in questo caso i caratteri vengono
+ normalmente trasmessi al file in blocco ogni volta che viene
+ incontrato un carattere di \textit{newline} (il carattere ASCII
+ \verb|\n|).
+\item \textit{fully buffered}: in questo caso i caratteri vengono
+ trasmessi da e verso il file in blocchi di dimensione opportuna.
+\end{itemize}
+
+Lo standard ANSI C specifica inoltre che lo standard output e lo
+standard input siano aperti in modalità \textit{fully buffered} quando
+non fanno riferimento ad un dispositivo interattivo, e che lo standard
+error non sia mai aperto in modalità \textit{fully buffered}.
+
+Linux, come BSD e SVr4, specifica il comportamento predefinito in maniera
+ancora più precisa, e cioè impone che lo standard error sia sempre
+\textit{unbuffered} (in modo che i messaggi di errore siano mostrati il più
+rapidamente possibile) e che standard input e standard output siano aperti in
+modalità \textit{line buffered} quando sono associati ad un terminale (od
+altro dispositivo interattivo) ed in modalità \textit{fully buffered}
+altrimenti.
+
+Il comportamento specificato per standard input e standard output vale anche
+per tutti i nuovi \textit{stream} aperti da un processo; la selezione comunque
+avviene automaticamente, e la libreria apre lo \textit{stream} nella modalità
+più opportuna a seconda del file o del dispositivo scelto.
+
+La modalità \textit{line buffered} è quella che necessita di maggiori
+chiarimenti e attenzioni per quel che concerne il suo funzionamento. Come già
+accennato nella descrizione, \emph{di norma} i dati vengono inviati al kernel
+alla ricezione di un carattere di \textsl{a capo} (\textit{newline}); questo
+non è vero in tutti i casi, infatti, dato che le dimensioni del buffer usato
+dalle librerie sono fisse, se le si eccedono si può avere uno scarico dei dati
+anche prima che sia stato inviato un carattere di \textit{newline}.
+
+Un secondo punto da tenere presente, particolarmente quando si ha a che fare
+con I/O interattivo, è che quando si effettua una lettura da uno
+\textit{stream} che comporta l'accesso al kernel\footnote{questo vuol dire che
+ lo \textit{stream} da cui si legge è in modalità \textit{unbuffered}.} viene
+anche eseguito lo scarico di tutti i buffer degli \textit{stream} in
+scrittura.
+
+In sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl} vedremo come la libreria definisca delle
+opportune funzioni per controllare le modalità di bufferizzazione e lo scarico
+dei dati.
+
+
+
+
+\subsection{Apertura e chiusura di uno \textit{stream}}
+\label{sec:file_fopen}
+
+Le funzioni che si possono usare per aprire uno \textit{stream} sono solo tre:
+\funcd{fopen}, \funcd{fdopen} e \funcd{freopen},\footnote{\func{fopen} e
+ \func{freopen} fanno parte dello standard ANSI C, \func{fdopen} è parte
+ dello standard POSIX.1.} i loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+ \funcdecl{FILE *fopen(const char *path, const char *mode)}
+ Apre il file specificato da \param{path}.
+ \funcdecl{FILE *fdopen(int fildes, const char *mode)}
+ Associa uno \textit{stream} al file descriptor \param{fildes}.
+ \funcdecl{FILE *freopen(const char *path, const char *mode, FILE *stream)}
+ Apre il file specificato da \param{path} associandolo allo \textit{stream}
+ specificato da \param{stream}, se questo è già aperto prima lo chiude.
+
+ \bodydesc{Le funzioni ritornano un puntatore valido in caso di successo e
+ \val{NULL} in caso di errore, in tal caso \var{errno} assumerà il valore
+ ricevuto dalla funzione sottostante di cui è fallita l'esecuzione.
+
+ Gli errori pertanto possono essere quelli di \func{malloc} per tutte
+ e tre le funzioni, quelli \func{open} per \func{fopen}, quelli di
+ \func{fcntl} per \func{fdopen} e quelli di \func{fopen},
+ \func{fclose} e \func{fflush} per \func{freopen}.}
+\end{functions}
+
+Normalmente la funzione che si usa per aprire uno \textit{stream} è
+\func{fopen}, essa apre il file specificato nella modalità specificata da
+\param{mode}, che è una stringa che deve iniziare con almeno uno dei valori
+indicati in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} (sono possibili varie estensioni
+che vedremo in seguito).
+
+L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file
+standard (vedi sez.~\ref{sec:file_std_stream}): il file \param{path} viene
+associato a \param{stream} e se questo è uno \textit{stream} già aperto viene
+preventivamente chiuso.
+
+Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno \textit{stream} ad un file
+descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con una
+\func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si vogliono
+usare gli \textit{stream} con file come le fifo o i socket, che non possono
+essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola
+ lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
+ file.\\
+ \texttt{r+}& Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e
+ scrittura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
+ file.\\
+% \hline
+ \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
+ creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola
+ scrittura, lo stream\textit{} è posizionato all'inizio del
+ file.\\
+ \texttt{w+}& Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o
+ creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e
+ lettura, lo \textit{stream} è posizionato all'inizio del
+ file.\\
+% \hline
+ \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
+ \itindex{append~mode} \textit{append mode}, l'accesso viene
+ posto in sola scrittura.\\
+ \texttt{a+}& Il file viene aperto (o creato se non esiste) in
+ \itindex{append~mode} \textit{append mode}, l'accesso viene
+ posto in lettura e scrittura.\\
+ \hline
+ \texttt{b} & Specifica che il file è binario, non ha alcun effetto. \\
+ \texttt{x} & L'apertura fallisce se il file esiste già. \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Modalità di apertura di uno \textit{stream} dello standard ANSI C
+ che sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX.}
+ \label{tab:file_fopen_mode}
+\end{table}
+
+In realtà lo standard ANSI C prevede un totale di 15 possibili valori
+diversi per \param{mode}, ma in tab.~\ref{tab:file_fopen_mode} si sono
+riportati solo i sei valori effettivi, ad essi può essere aggiunto pure
+il carattere \texttt{b} (come ultimo carattere o nel mezzo agli altri per
+le stringhe di due caratteri) che in altri sistemi operativi serve a
+distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa
+distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per
+compatibilità, ma non ha alcun effetto.
+
+Le \acr{glibc} supportano alcune estensioni, queste devono essere sempre
+indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di
+tab.~\ref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per
+evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso
+dell'opzione \const{O\_EXCL} in \func{open}), se il file specificato già
+esiste e si aggiunge questo carattere a \param{mode} la \func{fopen}
+fallisce.
+
+Un'altra estensione serve a supportare la localizzazione, quando si
+aggiunge a \param{mode} una stringa della forma \verb|",ccs=STRING"| il
+valore \verb|STRING| è considerato il nome di una codifica dei caratteri
+e \func{fopen} marca il file per l'uso dei caratteri estesi e abilita le
+opportune funzioni di conversione in lettura e scrittura.
+
+Nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono
+essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto.
+Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello
+\textit{stream} viene impostata a quella corrente nel file descriptor, e le
+variabili di errore e di fine del file (vedi sez.~\ref{sec:file_io}) sono
+cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso alla chiusura dello
+\textit{stream}.
+
+I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in
+sez.~\ref{sec:file_ownership_management} ed avranno i permessi di accesso
+impostati al valore
+\code{S\_IRUSR|S\_IWUSR|S\_IRGRP|S\_IWGRP|S\_IROTH|S\_IWOTH} (pari a
+\val{0666}) modificato secondo il valore di \itindex{umask} \textit{umask} per
+il processo (si veda sez.~\ref{sec:file_perm_management}).
+
+In caso di file aperti in lettura e scrittura occorre ricordarsi che c'è
+di mezzo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C
+richiede che ci sia un'operazione di posizionamento fra un'operazione
+di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha
+incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche
+il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata.
+
+Per questo motivo è una buona pratica (e talvolta necessario) far seguire ad
+una scrittura una delle funzioni \func{fflush}, \func{fseek}, \func{fsetpos} o
+\func{rewind} prima di eseguire una rilettura; viceversa nel caso in cui si
+voglia fare una scrittura subito dopo aver eseguito una lettura occorre prima
+usare una delle funzioni \func{fseek}, \func{fsetpos} o \func{rewind}. Anche
+un'operazione nominalmente nulla come \code{fseek(file, 0, SEEK\_CUR)} è
+sufficiente a garantire la sincronizzazione.
+
+Una volta aperto lo \textit{stream}, si può cambiare la modalità di
+bufferizzazione (si veda sez.~\ref{sec:file_buffering_ctrl}) fintanto che non
+si è effettuato alcuna operazione di I/O sul file.
+
+Uno \textit{stream} viene chiuso con la funzione \funcd{fclose} il cui
+prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{int fclose(FILE *stream)}
+ Chiude lo \textit{stream} \param{stream}.
+
+ \bodydesc{Restituisce 0 in caso di successo e \val{EOF} in caso di errore,
+ nel qual caso imposta \var{errno} a \errval{EBADF} se il file descriptor
+ indicato da \param{stream} non è valido, o uno dei valori specificati
+ dalla sottostante funzione che è fallita (\func{close}, \func{write} o
+ \func{fflush}).}
+\end{prototype}
+
+La funzione effettua lo scarico di tutti i dati presenti nei buffer di uscita
+e scarta tutti i dati in ingresso; se era stato allocato un buffer per lo
+\textit{stream} questo verrà rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo
+per i dati presenti nei buffer in user space usati dalle \acr{glibc}; se si
+vuole essere sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà
+effettuare una \func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}).
+
+Linux supporta anche una altra funzione, \funcd{fcloseall}, come estensione
+GNU implementata dalle \acr{glibc}, accessibile avendo definito
+\macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{int fcloseall(void)}
+ Chiude tutti gli \textit{stream}.
+
+ \bodydesc{Restituisce 0 se non ci sono errori ed \val{EOF} altrimenti.}
+\end{prototype}
+\noindent la funzione esegue lo scarico dei dati bufferizzati in uscita
+e scarta quelli in ingresso, chiudendo tutti i file. Questa funzione è
+provvista solo per i casi di emergenza, quando si è verificato un errore
+ed il programma deve essere abortito, ma si vuole compiere qualche altra
+operazione dopo aver chiuso i file e prima di uscire (si ricordi quanto
+visto in sez.~\ref{sec:proc_conclusion}).
+
+
+\subsection{Lettura e scrittura su uno \textit{stream}}
+\label{sec:file_io}
+
+Una delle caratteristiche più utili dell'interfaccia degli \textit{stream} è
+la ricchezza delle funzioni disponibili per le operazioni di lettura e
+scrittura sui file. Sono infatti previste ben tre diverse modalità modalità di
+input/output non formattato:
+\begin{enumerate*}
+\item\textsl{binario} in cui legge/scrive un blocco di dati alla
+ volta, vedi sez.~\ref{sec:file_binary_io}.
+\item\textsl{a caratteri} in cui si legge/scrive un carattere alla
+ volta (con la bufferizzazione gestita automaticamente dalla libreria),
+ vedi sez.~\ref{sec:file_char_io}.
+\item\textsl{di linea} in cui si legge/scrive una linea alla volta (terminata
+ dal carattere di newline \verb|'\n'|), vedi sez.~\ref{sec:file_line_io}.
+\end{enumerate*}
+ed inoltre la modalità di input/output formattato.
+
+A differenza dell'interfaccia dei file descriptor, con gli \textit{stream} il
+raggiungimento della fine del file è considerato un errore, e viene
+notificato come tale dai valori di uscita delle varie funzioni. Nella
+maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del valore
+intero (di tipo \ctyp{int}) \val{EOF}\footnote{la costante deve essere
+ negativa, le \acr{glibc} usano -1, altre implementazioni possono avere
+ valori diversi.} definito anch'esso nell'header \headfile{stdlib.h}.
+
+Dato che le funzioni dell'interfaccia degli \textit{stream} sono funzioni di
+libreria che si appoggiano a delle system call, esse non impostano
+direttamente la variabile \var{errno}, che mantiene il valore impostato dalla
+system call che ha riportato l'errore.
+
+Siccome la condizione di end-of-file è anch'essa segnalata come errore, nasce
+il problema di come distinguerla da un errore effettivo; basarsi solo sul
+valore di ritorno della funzione e controllare il valore di \var{errno}
+infatti non basta, dato che quest'ultimo potrebbe essere stato impostato in
+una altra occasione, (si veda sez.~\ref{sec:sys_errno} per i dettagli del
+funzionamento di \var{errno}).
+
+Per questo motivo tutte le implementazioni delle librerie standard mantengono
+per ogni \textit{stream} almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE},
+il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del
+file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche
+errore nelle operazioni di input/output; questi due flag possono essere
+riletti dalle funzioni \funcd{feof} e \funcd{ferror}, i cui prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+ \funcdecl{int feof(FILE *stream)}
+ Controlla il flag di end-of-file di \param{stream}.
+ \funcdecl{int ferror(FILE *stream)}
+ Controlla il flag di errore di \param{stream}.
+
+ \bodydesc{Entrambe le funzioni ritornano un valore diverso da zero se
+ i relativi flag sono impostati.}
+\end{functions}
+\noindent si tenga presente comunque che la lettura di questi flag segnala
+soltanto che c'è stato un errore, o che si è raggiunta la fine del file in una
+qualunque operazione sullo \textit{stream}, il controllo quindi deve essere
+effettuato ogni volta che si chiama una funzione di libreria.
+
+Entrambi i flag (di errore e di end-of-file) possono essere cancellati usando
+la funzione \funcd{clearerr}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{void clearerr(FILE *stream)}
+ Cancella i flag di errore ed \textit{end-of-file} di \param{stream}.
+\end{prototype}
+\noindent in genere si usa questa funzione una volta che si sia identificata e
+corretta la causa di un errore per evitare di mantenere i flag attivi, così da
+poter rilevare una successiva ulteriore condizione di errore. Di questa
+funzione esiste una analoga \funcm{clearerr\_unlocked} che non esegue il
+blocco dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}).
+
+
+\subsection{Input/output binario}
+\label{sec:file_binary_io}
+
+La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della
+interfaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e la
+lettura dei dati da un buffer verso un file e viceversa. In generale questa è
+la modalità che si usa quando si ha a che fare con dati non formattati. Le due
+funzioni che si usano per l'I/O binario sono \funcd{fread} ed \funcd{fwrite};
+i loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{size\_t fread(void *ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE
+ *stream)}
+
+ \funcdecl{size\_t fwrite(const void *ptr, size\_t size, size\_t
+ nmemb, FILE *stream)}
+
+ Rispettivamente leggono e scrivono \param{nmemb} elementi di dimensione
+ \param{size} dal buffer \param{ptr} al file \param{stream}.
+
+ \bodydesc{Entrambe le funzioni ritornano il numero di elementi letti o
+ scritti, in caso di errore o fine del file viene restituito un numero di
+ elementi inferiore al richiesto.}
+\end{functions}
+
+In genere si usano queste funzioni quando si devono trasferire su file
+blocchi di dati binari in maniera compatta e veloce; un primo caso di uso
+tipico è quello in cui si salva un vettore (o un certo numero dei suoi
+elementi) con una chiamata del tipo:
+\includecodesnip{listati/WriteVect.c}
+in questo caso devono essere specificate le dimensioni di ciascun
+elemento ed il numero di quelli che si vogliono scrivere. Un secondo
+caso è invece quello in cui si vuole trasferire su file una struttura;
+si avrà allora una chiamata tipo:
+\includecodesnip{listati/WriteStruct.c}
+in cui si specifica la dimensione dell'intera struttura ed un solo
+elemento.
+
+In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni
+totali, che sono sempre pari al prodotto \code{size * nelem}; la sola
+differenza è che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti,
+ma il numero di elementi.
+
+La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se
+incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato (lo
+stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello
+\textit{stream} viene impostata alla fine del file (e non a quella
+corrispondente alla quantità di dati letti).
+
+In caso di errore (o fine del file per \func{fread}) entrambe le
+funzioni restituiscono il numero di oggetti effettivamente letti o
+scritti, che sarà inferiore a quello richiesto. Contrariamente a quanto
+avviene per i file descriptor, questo segnala una condizione di errore e
+occorrerà usare \func{feof} e \func{ferror} per stabilire la natura del
+problema.
+
+Benché queste funzioni assicurino la massima efficienza per il
+salvataggio dei dati, i dati memorizzati attraverso di esse presentano
+lo svantaggio di dipendere strettamente dalla piattaforma di sviluppo
+usata ed in genere possono essere riletti senza problemi solo dallo
+stesso programma che li ha prodotti.
+
+Infatti diversi compilatori possono eseguire ottimizzazioni diverse delle
+strutture dati e alcuni compilatori (come il \cmd{gcc}) possono anche
+scegliere se ottimizzare l'occupazione di spazio, impacchettando più
+strettamente i dati, o la velocità inserendo opportuni \textit{padding} per
+l'allineamento dei medesimi generando quindi output binari diversi. Inoltre
+altre incompatibilità si possono presentare quando entrano in gioco differenze
+di architettura hardware, come la dimensione del bus o la modalità di
+ordinamento dei bit o il formato delle variabili in floating point.
+
+Per questo motivo quando si usa l'input/output binario occorre sempre prendere
+le opportune precauzioni (in genere usare un formato di più alto livello che
+permetta di recuperare l'informazione completa), per assicurarsi che versioni
+diverse del programma siano in grado di rileggere i dati tenendo conto delle
+eventuali differenze.
+
+Le \acr{glibc} definiscono altre due funzioni per l'I/O binario,
+\funcd{fread\_unlocked} e \funcd{fwrite\_unlocked} che evitano il lock
+implicito dello \textit{stream}, usato per dalla librerie per la gestione delle
+applicazioni \itindex{thread} \textit{multi-thread} (si veda
+sez.~\ref{sec:file_stream_thread} per i dettagli), i loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{size\_t fread\_unlocked(void *ptr, size\_t size, size\_t
+ nmemb, FILE *stream)}
+
+ \funcdecl{size\_t fwrite\_unlocked(const void *ptr, size\_t size,
+ size\_t nmemb, FILE *stream)}
+
+ \bodydesc{Le funzioni sono identiche alle analoghe \func{fread} e
+ \func{fwrite} ma non acquisiscono il lock implicito sullo \textit{stream}.}
+\end{functions}
+\noindent entrambe le funzioni sono estensioni GNU previste solo dalle
+\acr{glibc}.
+
+
+\subsection{Input/output a caratteri}
+\label{sec:file_char_io}
+
+La seconda modalità di input/output è quella a caratteri, in cui si
+trasferisce un carattere alla volta. Le funzioni per la lettura a
+caratteri sono tre, \funcd{fgetc}, \funcd{getc} e \funcd{getchar}, i
+rispettivi prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{int getc(FILE *stream)} Legge un byte da \param{stream} e lo
+ restituisce come intero. In genere è implementata come una macro.
+
+ \funcdecl{int fgetc(FILE *stream)} Legge un byte da \param{stream} e lo
+ restituisce come intero. È sempre una funzione.
+
+ \funcdecl{int getchar(void)} Equivalente a \code{getc(stdin)}.
+
+ \bodydesc{Tutte queste funzioni leggono un byte alla volta, che viene
+ restituito come intero; in caso di errore o fine del file il valore
+ di ritorno è \val{EOF}.}
+\end{functions}
+
+A parte \func{getchar}, che si usa in genere per leggere un carattere da
+tastiera, le altre due funzioni sono sostanzialmente equivalenti. La
+differenza è che \func{getc} è ottimizzata al massimo e normalmente
+viene implementata con una macro, per cui occorre stare attenti a cosa
+le si passa come argomento, infatti \param{stream} può essere valutato
+più volte nell'esecuzione, e non viene passato in copia con il
+meccanismo visto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing}; per questo motivo se
+si passa un'espressione si possono avere effetti indesiderati.
+
+Invece \func{fgetc} è assicurata essere sempre una funzione, per questo motivo
+la sua esecuzione normalmente è più lenta per via dell'overhead della
+chiamata, ma è altresì possibile ricavarne l'indirizzo, che può essere passato
+come argomento ad un altra funzione (e non si hanno i problemi accennati in
+precedenza nel tipo di argomento).
+
+Le tre funzioni restituiscono tutte un \ctyp{unsigned char} convertito
+ad \ctyp{int} (si usa \ctyp{unsigned char} in modo da evitare
+l'espansione del segno). In questo modo il valore di ritorno è sempre
+positivo, tranne in caso di errore o fine del file.
+
+Nelle estensioni GNU che provvedono la localizzazione sono definite tre
+funzioni equivalenti alle precedenti, \funcd{getwc}, \funcd{fgetwc} e
+\funcd{getwchar}, che invece di un carattere di un byte restituiscono un
+carattere in formato esteso (cioè di tipo \ctyp{wint\_t}), il loro prototipo
+è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+ \headdecl{wchar.h}
+
+ \funcdecl{wint\_t getwc(FILE *stream)} Legge un carattere esteso da
+ \param{stream}. In genere è implementata come una macro.
+
+ \funcdecl{wint\_t fgetwc(FILE *stream)} Legge un carattere esteso da
+ \param{stream}. È una sempre una funzione.
+
+ \funcdecl{wint\_t getwchar(void)} Equivalente a \code{getwc(stdin)}.
+
+ \bodydesc{Tutte queste funzioni leggono un carattere alla volta, in
+ caso di errore o fine del file il valore di ritorno è \const{WEOF}.}
+\end{functions}
+
+Per scrivere un carattere si possono usare tre funzioni, analoghe alle
+precedenti usate per leggere: \funcd{putc}, \funcd{fputc} e \funcd{putchar}; i
+loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{int putc(int c, FILE *stream)} Scrive il carattere \param{c}
+ su \param{stream}. In genere è implementata come una macro.
+
+ \funcdecl{int fputc(int c, FILE *stream)} Scrive il carattere \param{c} su
+ \param{stream}. È una sempre una funzione.
+
+ \funcdecl{int putchar(int c)} Equivalente a \code{putc(stdout)}.
+
+ \bodydesc{Le funzioni scrivono sempre un carattere alla volta, il cui
+ valore viene restituito in caso di successo; in caso di errore o
+ fine del file il valore di ritorno è \val{EOF}.}
+\end{functions}
+
+Tutte queste funzioni scrivono sempre un byte alla volta, anche se prendono
+come argomento un \ctyp{int} (che pertanto deve essere ottenuto con un cast da
+un \ctyp{unsigned char}). Anche il valore di ritorno è sempre un intero; in
+caso di errore o fine del file il valore di ritorno è \val{EOF}.
+
+Come nel caso dell'I/O binario con \func{fread} e \func{fwrite} le \acr{glibc}
+provvedono come estensione, per ciascuna delle funzioni precedenti,
+un'ulteriore funzione, il cui nome è ottenuto aggiungendo un
+\code{\_unlocked}, che esegue esattamente le stesse operazioni, evitando però
+il lock implicito dello \textit{stream}.
+
+Per compatibilità con SVID sono inoltre provviste anche due funzioni,
+\funcd{getw} e \funcd{putw}, da usare per leggere e scrivere una \textit{word}
+(cioè due byte in una volta); i loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{int getw(FILE *stream)} Legge una parola da \param{stream}.
+ \funcdecl{int putw(int w, FILE *stream)} Scrive la parola \param{w} su
+ \param{stream}.
+
+ \bodydesc{Le funzioni restituiscono la parola \param{w}, o \val{EOF}
+ in caso di errore o di fine del file.}
+\end{functions}
+
+Le funzioni leggono e scrivono una \textit{word} di due byte, usando comunque
+una variabile di tipo \ctyp{int}; il loro uso è deprecato in favore dell'uso
+di \func{fread} e \func{fwrite}, in quanto non è possibile distinguere il
+valore -1 da una condizione di errore che restituisce \val{EOF}.
+
+Uno degli usi più frequenti dell'input/output a caratteri è nei programmi di
+\textit{parsing} in cui si analizza il testo; in questo contesto diventa utile
+poter analizzare il carattere successivo da uno \textit{stream} senza estrarlo
+effettivamente (la tecnica è detta \textit{peeking ahead}) in modo che il
+programma possa regolarsi avendo dato una \textsl{sbirciatina} a quello che
+viene dopo.
+
+Nel nostro caso questo tipo di comportamento può essere realizzato prima
+leggendo il carattere, e poi rimandandolo indietro, cosicché ridiventi
+disponibile per una lettura successiva; la funzione che inverte la
+lettura si chiama \funcd{ungetc} ed il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{int ungetc(int c, FILE *stream)}
+ Rimanda indietro il carattere \param{c}, con un cast a \ctyp{unsigned
+ char}, sullo \textit{stream} \param{stream}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna \param{c} in caso di successo e
+ \val{EOF} in caso di errore.}
+\end{prototype}
+\noindent benché lo standard ANSI C preveda che l'operazione possa
+essere ripetuta per un numero arbitrario di caratteri, alle
+implementazioni è richiesto di garantire solo un livello; questo è
+quello che fa la \acr{glibc}, che richiede che avvenga un'altra
+operazione fra due \func{ungetc} successive.
+
+Non è necessario che il carattere che si manda indietro sia l'ultimo che
+si è letto, e non è necessario neanche avere letto nessun carattere
+prima di usare \func{ungetc}, ma di norma la funzione è intesa per
+essere usata per rimandare indietro l'ultimo carattere letto.
+
+Nel caso \param{c} sia un \val{EOF} la funzione non fa nulla, e
+restituisce sempre \val{EOF}; così si può usare \func{ungetc} anche
+con il risultato di una lettura alla fine del file.
+
+Se si è alla fine del file si può comunque rimandare indietro un
+carattere, il flag di end-of-file verrà automaticamente cancellato
+perché c'è un nuovo carattere disponibile che potrà essere riletto
+successivamente.
+
+Infine si tenga presente che \func{ungetc} non altera il contenuto del
+file, ma opera esclusivamente sul buffer interno. Se si esegue una
+qualunque delle operazioni di riposizionamento (vedi
+sez.~\ref{sec:file_fseek}) i caratteri rimandati indietro vengono
+scartati.
+
+
+\subsection{Input/output di linea}
+\label{sec:file_line_io}
+
+La terza ed ultima modalità di input/output non formattato è quella di linea,
+in cui si legge o si scrive una riga alla volta; questa è una modalità molto
+usata per l'I/O da terminale, ma è anche quella che presenta le
+caratteristiche più controverse.
+
+Le funzioni previste dallo standard ANSI C per leggere una linea sono
+sostanzialmente due, \funcd{gets} e \funcd{fgets}, i cui rispettivi
+prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{char *gets(char *string)} Scrive su \param{string} una
+ linea letta da \var{stdin}.
+
+ \funcdecl{char *fgets(char *string, int size, FILE *stream)}
+ Scrive su \param{string} la linea letta da \param{stream} per un
+ massimo di \param{size} byte.
+
+ \bodydesc{Le funzioni restituiscono l'indirizzo \param{string} in caso
+ di successo o \val{NULL} in caso di errore.}
+\end{functions}
+
+Entrambe le funzioni effettuano la lettura (dal file specificato \func{fgets},
+dallo standard input \func{gets}) di una linea di caratteri (terminata dal
+carattere \textit{newline}, \verb|'\n'|, quello mappato sul tasto di ritorno a
+capo della tastiera), ma \func{gets} sostituisce \verb|'\n'| con uno zero,
+mentre \func{fgets} aggiunge uno zero dopo il \textit{newline}, che resta
+dentro la stringa. Se la lettura incontra la fine del file (o c'è un errore)
+viene restituito un \val{NULL}, ed il buffer \param{buf} non viene toccato.
+L'uso di \func{gets} è deprecato e deve essere assolutamente evitato; la
+funzione infatti non controlla il numero di byte letti, per cui nel caso la
+stringa letta superi le dimensioni del buffer, si avrà un
+\itindex{buffer~overflow} \textit{buffer overflow}, con sovrascrittura della
+memoria del processo adiacente al buffer.\footnote{questa tecnica è spiegata
+ in dettaglio e con molta efficacia nell'ormai famoso articolo di Aleph1
+ \cite{StS}.}
+
+Questa è una delle vulnerabilità più sfruttate per guadagnare accessi non
+autorizzati al sistema (i cosiddetti \textit{exploit}), basta infatti inviare
+una stringa sufficientemente lunga ed opportunamente forgiata per
+sovrascrivere gli indirizzi di ritorno nello \itindex{stack} \textit{stack}
+(supposto che la \func{gets} sia stata chiamata da una subroutine), in modo da
+far ripartire l'esecuzione nel codice inviato nella stringa stessa (in genere
+uno \textit{shell code} cioè una sezione di programma che lancia una shell).
+
+La funzione \func{fgets} non ha i precedenti problemi di \func{gets} in quanto
+prende in input la dimensione del buffer \param{size}, che non verrà mai
+ecceduta in lettura. La funzione legge fino ad un massimo di \param{size}
+caratteri (newline compreso), ed aggiunge uno zero di terminazione; questo
+comporta che la stringa possa essere al massimo di \code{size-1} caratteri. Se
+la linea eccede la dimensione del buffer verranno letti solo \code{size-1}
+caratteri, ma la stringa sarà sempre terminata correttamente con uno zero
+finale; sarà possibile leggere i rimanenti caratteri in una chiamata
+successiva.
+
+Per la scrittura di una linea lo standard ANSI C prevede altre due
+funzioni, \funcd{fputs} e \funcd{puts}, analoghe a quelle di lettura, i
+rispettivi prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{int puts(const char *string)} Scrive su \var{stdout} la
+ linea \param{string}.
+
+ \funcdecl{int fputs(const char *string, FILE *stream)} Scrive su
+ \param{stream} la linea \param{string}.
+
+ \bodydesc{Le funzioni restituiscono un valore non negativo in caso di
+ successo o \val{EOF} in caso di errore.}
+\end{functions}
+
+Dato che in questo caso si scrivono i dati in uscita \func{puts} non ha i
+problemi di \func{gets} ed è in genere la forma più immediata per scrivere
+messaggi sullo standard output; la funzione prende una stringa terminata da
+uno zero ed aggiunge automaticamente il ritorno a capo. La differenza con
+\func{fputs} (a parte la possibilità di specificare un file diverso da
+\var{stdout}) è che quest'ultima non aggiunge il newline, che deve essere
+previsto esplicitamente.
+
+Come per le analoghe funzioni di input/output a caratteri, anche per l'I/O di
+linea esistono delle estensioni per leggere e scrivere linee di caratteri
+estesi, le funzioni in questione sono \funcd{fgetws} e \funcd{fputws} ed i
+loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{wchar.h}
+ \funcdecl{wchar\_t *fgetws(wchar\_t *ws, int n, FILE *stream)}
+ Legge un massimo di \param{n} caratteri estesi dal file
+ \param{stream} al buffer \param{ws}.
+
+ \funcdecl{int fputws(const wchar\_t *ws, FILE *stream)} Scrive la
+ linea \param{ws} di caratteri estesi sul file \param{stream}.
+
+ \bodydesc{Le funzioni ritornano rispettivamente \param{ws} o un numero
+ non negativo in caso di successo e \val{NULL} o \val{EOF} in
+ caso di errore o fine del file.}
+\end{functions}
+
+Il comportamento di queste due funzioni è identico a quello di \func{fgets} e
+\func{fputs}, a parte il fatto che tutto (numero di caratteri massimo,
+terminatore della stringa, newline) è espresso in termini di caratteri estesi
+anziché di normali caratteri ASCII.
+
+Come per l'I/O binario e quello a caratteri, anche per l'I/O di linea le
+\acr{glibc} supportano una serie di altre funzioni, estensioni di tutte quelle
+illustrate finora (eccetto \func{gets} e \func{puts}), che eseguono
+esattamente le stesse operazioni delle loro equivalenti, evitando però il lock
+implicito dello \textit{stream} (vedi sez.~\ref{sec:file_stream_thread}). Come
+per le altre forma di I/O, dette funzioni hanno lo stesso nome della loro
+analoga normale, con l'aggiunta dell'estensione \code{\_unlocked}.
+
+Come abbiamo visto, le funzioni di lettura per l'input/output di linea
+previste dallo standard ANSI C presentano svariati inconvenienti. Benché
+\func{fgets} non abbia i gravissimi problemi di \func{gets}, può
+comunque dare risultati ambigui se l'input contiene degli zeri; questi
+infatti saranno scritti sul buffer di uscita e la stringa in output
+apparirà come più corta dei byte effettivamente letti. Questa è una
+condizione che è sempre possibile controllare (deve essere presente un
+newline prima della effettiva conclusione della stringa presente nel
+buffer), ma a costo di una complicazione ulteriore della logica del
+programma. Lo stesso dicasi quando si deve gestire il caso di stringa
+che eccede le dimensioni del buffer.
+
+Per questo motivo le \acr{glibc} prevedono, come estensione GNU, due nuove
+funzioni per la gestione dell'input/output di linea, il cui uso permette di
+risolvere questi problemi. L'uso di queste funzioni deve essere attivato
+definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} prima di includere
+\headfile{stdio.h}. La prima delle due, \funcd{getline}, serve per leggere una
+linea terminata da un newline, esattamente allo stesso modo di \func{fgets},
+il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}
+ {ssize\_t getline(char **buffer, size\_t *n, FILE *stream)} Legge una linea
+ dal file \param{stream} copiandola sul buffer indicato da \param{buffer}
+ riallocandolo se necessario (l'indirizzo del buffer e la sua dimensione
+ vengono sempre riscritte).
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna il numero di caratteri letti in caso di
+ successo e -1 in caso di errore o di raggiungimento della fine del
+ file.}
+\end{prototype}
+
+La funzione permette di eseguire una lettura senza doversi preoccupare della
+eventuale lunghezza eccessiva della stringa da leggere. Essa prende come primo
+argomento l'indirizzo del puntatore al buffer su cui si vuole copiare la
+linea. Quest'ultimo \emph{deve} essere stato allocato in precedenza con una
+\func{malloc} (non si può passare l'indirizzo di un puntatore ad una variabile
+locale); come secondo argomento la funzione vuole l'indirizzo della variabile
+contenente le dimensioni del buffer suddetto.
+
+Se il buffer di destinazione è sufficientemente ampio la stringa viene scritta
+subito, altrimenti il buffer viene allargato usando \func{realloc} e la nuova
+dimensione ed il nuovo puntatore vengono restituiti indietro (si noti infatti
+come per entrambi gli argomenti si siano usati dei
+\itindex{value~result~argument} \textit{value result argument}, passando dei
+puntatori anziché i valori delle variabili, secondo la tecnica spiegata in
+sez.~\ref{sec:proc_var_passing}).
+
+Se si passa alla funzione l'indirizzo di un puntatore impostato a \val{NULL} e
+\var{*n} è zero, la funzione provvede da sola all'allocazione della memoria
+necessaria a contenere la linea. In tutti i casi si ottiene dalla funzione un
+puntatore all'inizio del testo della linea letta. Un esempio di codice può
+essere il seguente:
+\includecodesnip{listati/getline.c}
+e per evitare \itindex{memory~leak} \textit{memory leak} occorre ricordarsi di
+liberare \var{ptr} con una \func{free}.
+
+Il valore di ritorno della funzione indica il numero di caratteri letti
+dallo \textit{stream} (quindi compreso il newline, ma non lo zero di
+terminazione); questo permette anche di distinguere eventuali zeri letti
+dallo \textit{stream} da quello inserito dalla funzione per terminare la linea.
+Se si è alla fine del file e non si è potuto leggere nulla o c'è stato
+un errore la funzione restituisce -1.
+
+La seconda estensione GNU è una generalizzazione di \func{getline} per
+poter usare come separatore un carattere qualsiasi, la funzione si
+chiama \funcd{getdelim} ed il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}
+{ssize\_t getdelim(char **buffer, size\_t *n, int delim, FILE *stream)}
+ Identica a \func{getline} solo che usa \param{delim} al posto del
+ carattere di newline come separatore di linea.
+\end{prototype}
+
+Il comportamento di \func{getdelim} è identico a quello di \func{getline} (che
+può essere implementata da questa passando \verb|'\n'| come valore di
+\param{delim}).
+
+
+\subsection{L'input/output formattato}
+\label{sec:file_formatted_io}
+
+L'ultima modalità di input/output è quella formattata, che è una delle
+caratteristiche più utilizzate delle librerie standard del C; in genere questa
+è la modalità in cui si esegue normalmente l'output su terminale poiché
+permette di stampare in maniera facile e veloce dati, tabelle e messaggi.
+
+L'output formattato viene eseguito con una delle 13 funzioni della famiglia
+\func{printf}; le tre più usate sono \funcd{printf}, \funcd{fprintf} e
+\funcd{sprintf}, i cui prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+ \funcdecl{int printf(const char *format, ...)} Stampa su \file{stdout}
+ gli argomenti, secondo il formato specificato da \param{format}.
+
+ \funcdecl{int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)} Stampa
+ su \param{stream} gli argomenti, secondo il formato specificato da
+ \param{format}.
+
+ \funcdecl{int sprintf(char *str, const char *format, ...)} Stampa
+ sulla stringa \param{str} gli argomenti, secondo il formato
+ specificato da \param{format}.
+
+ \bodydesc{Le funzioni ritornano il numero di caratteri stampati.}
+\end{functions}
+\noindent le prime due servono per stampare su file (lo standard output o
+quello specificato) la terza permette di stampare su una stringa, in genere
+l'uso di \func{sprintf} è sconsigliato in quanto è possibile, se non si ha la
+sicurezza assoluta sulle dimensioni del risultato della stampa, eccedere le
+dimensioni di \param{str}, con conseguente sovrascrittura di altre variabili e
+possibili \itindex{buffer~overflow} \textit{buffer overflow}; per questo
+motivo si consiglia l'uso dell'alternativa \funcd{snprintf}, il cui prototipo
+è:
+\begin{prototype}{stdio.h}
+{snprintf(char *str, size\_t size, const char *format, ...)}
+ Identica a \func{sprintf}, ma non scrive su \param{str} più di
+ \param{size} caratteri.
+\end{prototype}
+
+La parte più complessa delle funzioni di scrittura formattata è il formato
+della stringa \param{format} che indica le conversioni da fare, e da cui
+deriva anche il numero degli argomenti che dovranno essere passati a seguire
+(si noti come tutte queste funzioni siano \index{funzioni!variadic}
+\textit{variadic}, prendendo un numero di argomenti variabile che dipende
+appunto da quello che si è specificato in \param{format}).
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|p{10cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Tipo} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \cmd{\%d} &\ctyp{int} & Stampa un numero intero in formato decimale
+ con segno.\\
+ \cmd{\%i} &\ctyp{int} & Identico a \cmd{\%i} in output.\\
+ \cmd{\%o} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero come ottale.\\
+ \cmd{\%u} &\ctyp{unsigned int}& Stampa un numero intero in formato
+ decimale senza segno.\\
+ \cmd{\%x},
+ \cmd{\%X} &\ctyp{unsigned int}& Stampano un intero in formato esadecimale,
+ rispettivamente con lettere minuscole e
+ maiuscole.\\
+ \cmd{\%f} &\ctyp{double} & Stampa un numero in virgola mobile con la
+ notazione a virgola fissa.\\
+ \cmd{\%e},
+ \cmd{\%E} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
+ notazione esponenziale, rispettivamente con
+ lettere minuscole e maiuscole.\\
+ \cmd{\%g},
+ \cmd{\%G} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile con la
+ notazione più appropriate delle due precedenti,
+ rispettivamente con lettere minuscole e
+ maiuscole.\\
+ \cmd{\%a},
+ \cmd{\%A} &\ctyp{double} & Stampano un numero in virgola mobile in
+ notazione esadecimale frazionaria.\\
+ \cmd{\%c} &\ctyp{int} & Stampa un carattere singolo.\\
+ \cmd{\%s} &\ctyp{char *} & Stampa una stringa.\\
+ \cmd{\%p} &\ctyp{void *} & Stampa il valore di un puntatore.\\
+ \cmd{\%n} &\ctyp{\&int} & Prende il numero di caratteri stampati finora.\\
+ \cmd{\%\%}& & Stampa un \%.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori possibili per gli specificatori di conversione in una
+ stringa di formato di \func{printf}.}
+ \label{tab:file_format_spec}
+\end{table}
+
+La stringa è costituita da caratteri normali (tutti eccetto \texttt{\%}), che
+vengono passati invariati all'output, e da direttive di conversione, in cui
+devono essere sempre presenti il carattere \texttt{\%}, che introduce la
+direttiva, ed uno degli specificatori di conversione (riportati in
+tab.~\ref{tab:file_format_spec}) che la conclude.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \val{\#} & Chiede la conversione in forma alternativa. \\
+ \val{0} & La conversione è riempita con zeri alla sinistra del valore.\\
+ \val{-} & La conversione viene allineata a sinistra sul bordo del campo.\\
+ \val{' '}& Mette uno spazio prima di un numero con segno di valore
+ positivo.\\
+ \val{+} & Mette sempre il segno ($+$ o $-$) prima di un numero.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{I valori dei flag per il formato di \func{printf}}
+ \label{tab:file_format_flag}
+\end{table}
+
+Il formato di una direttiva di conversione prevede una serie di possibili
+elementi opzionali oltre al \cmd{\%} e allo specificatore di conversione. In
+generale essa è sempre del tipo:
+\begin{center}
+\begin{verbatim}
+% [n. parametro $] [flag] [[larghezza] [. precisione]] [tipo] conversione
+\end{verbatim}
+\end{center}
+in cui tutti i valori tranne il \val{\%} e lo specificatore di conversione
+sono opzionali (e per questo sono indicati fra parentesi quadre); si possono
+usare più elementi opzionali, nel qual caso devono essere specificati in
+questo ordine:
+\begin{itemize*}
+\item uno specificatore del parametro da usare (terminato da un \val{\$}),
+\item uno o più flag (i cui valori possibili sono riassunti in
+ tab.~\ref{tab:file_format_flag}) che controllano il formato di stampa della
+ conversione,
+\item uno specificatore di larghezza (un numero decimale), eventualmente
+ seguito (per i numeri in virgola mobile) da un specificatore di precisione
+ (un altro numero decimale),
+\item uno specificatore del tipo di dato, che ne indica la dimensione (i cui
+ valori possibili sono riassunti in tab.~\ref{tab:file_format_type}).
+\end{itemize*}
+
+
+Dettagli ulteriori sulle varie opzioni possono essere trovati nella pagina di
+manuale di \func{printf} e nella documentazione delle \acr{glibc}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \cmd{hh} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{char} con o senza
+ segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n} è di
+ tipo \ctyp{char}.\\
+ \cmd{h} & Una conversione intera corrisponde a uno \ctyp{short} con o
+ senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
+ è di tipo \ctyp{short}.\\
+ \cmd{l} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long} con o
+ senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
+ è di tipo \ctyp{long}, o il carattere o la stringa seguenti
+ sono in formato esteso.\\
+ \cmd{ll} & Una conversione intera corrisponde a un \ctyp{long long} con o
+ senza segno, o il puntatore per il numero dei parametri \cmd{n}
+ è di tipo \ctyp{long long}.\\
+ \cmd{L} & Una conversione in virgola mobile corrisponde a un
+ \ctyp{double}.\\
+ \cmd{q} & Sinonimo di \cmd{ll}.\\
+ \cmd{j} & Una conversione intera corrisponde a un \type{intmax\_t} o
+ \type{uintmax\_t}.\\
+ \cmd{z} & Una conversione intera corrisponde a un \type{size\_t} o
+ \type{ssize\_t}.\\
+ \cmd{t} & Una conversione intera corrisponde a un \type{ptrdiff\_t}.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Il modificatore di tipo di dato per il formato di \func{printf}}
+ \label{tab:file_format_type}
+\end{table}
+
+Una versione alternativa delle funzioni di output formattato, che permettono
+di usare il puntatore ad una lista variabile \index{funzioni!variadic} di
+argomenti (vedi sez.~\ref{sec:proc_variadic}), sono \funcd{vprintf},
+\funcd{vfprintf} e \funcd{vsprintf}, i cui prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{int vprintf(const char *format, va\_list ap)} Stampa su
+ \var{stdout} gli argomenti della lista \param{ap}, secondo il formato
+ specificato da \param{format}.
+
+ \funcdecl{int vfprintf(FILE *stream, const char *format, va\_list ap)}
+ Stampa su \param{stream} gli argomenti della lista \param{ap}, secondo il
+ formato specificato da \param{format}.
+
+ \funcdecl{int vsprintf(char *str, const char *format, va\_list ap)} Stampa
+ sulla stringa \param{str} gli argomenti della lista \param{ap}, secondo il
+ formato specificato da \param{format}.
+
+ \bodydesc{Le funzioni ritornano il numero di caratteri stampati.}
+\end{functions}
+\noindent con queste funzioni diventa possibile selezionare gli argomenti che
+si vogliono passare ad una funzione di stampa, passando direttamente la lista
+tramite l'argomento \param{ap}. Per poter far questo ovviamente la lista
+variabile\index{funzioni!variadic} degli argomenti dovrà essere opportunamente
+trattata (l'argomento è esaminato in sez.~\ref{sec:proc_variadic}), e dopo
+l'esecuzione della funzione l'argomento
+\param{ap} non sarà più utilizzabile (in generale dovrebbe essere eseguito un
+\code{va\_end(ap)} ma in Linux questo non è necessario).
+
+Come per \func{sprintf} anche per \func{vsprintf} esiste una analoga
+\funcd{vsnprintf} che pone un limite sul numero di caratteri che vengono
+scritti sulla stringa di destinazione:
+\begin{prototype}{stdio.h}
+{vsnprintf(char *str, size\_t size, const char *format, va\_list ap)}
+ Identica a \func{vsprintf}, ma non scrive su \param{str} più di
+ \param{size} caratteri.
+\end{prototype}
+\noindent in modo da evitare possibili \itindex{buffer~overflow} buffer
+overflow.
+
+
+Per eliminare alla radice questi problemi, le \acr{glibc} supportano una
+specifica estensione GNU che alloca dinamicamente tutto lo spazio necessario;
+l'estensione si attiva al solito definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}, le due
+funzioni sono \funcd{asprintf} e \funcd{vasprintf}, ed i rispettivi prototipi
+sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{int asprintf(char **strptr, const char *format, ...)} Stampa gli
+ argomenti specificati secondo il formato specificato da \param{format} su
+ una stringa allocata automaticamente all'indirizzo \param{*strptr}.
+
+ \funcdecl{int vasprintf(char **strptr, const char *format, va\_list ap)}
+ Stampa gli argomenti della lista \param{ap} secondo il formato specificato
+ da \param{format} su una stringa allocata automaticamente all'indirizzo
+ \param{*strptr}.
+
+ \bodydesc{Le funzioni ritornano il numero di caratteri stampati.}
+\end{functions}
+
+Entrambe le funzioni prendono come argomento \param{strptr} che deve essere
+l'indirizzo di un puntatore ad una stringa di caratteri, in cui verrà
+restituito (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_var_passing} a
+proposito dei \itindex{value~result~argument} \textit{value result argument})
+l'indirizzo della stringa allocata automaticamente dalle funzioni. Occorre
+inoltre ricordarsi di invocare \func{free} per liberare detto puntatore quando
+la stringa non serve più, onde evitare \itindex{memory~leak} \textit{memory
+ leak}.
+
+% TODO verificare se mettere prototipi di \func{dprintf} e \func{vdprintf}
+
+Infine una ulteriore estensione GNU definisce le due funzioni \funcm{dprintf} e
+\funcm{vdprintf}, che prendono un file descriptor al posto dello
+\textit{stream}. Altre estensioni permettono di scrivere con caratteri
+estesi. Anche queste funzioni, il cui nome è generato dalle precedenti
+funzioni aggiungendo una \texttt{w} davanti a \texttt{print}, sono trattate in
+dettaglio nella documentazione delle \acr{glibc}.
+
+In corrispondenza alla famiglia di funzioni \func{printf} che si usano per
+l'output formattato, l'input formattato viene eseguito con le funzioni della
+famiglia \func{scanf}; fra queste le tre più importanti sono \funcd{scanf},
+\funcd{fscanf} e \funcd{sscanf}, i cui prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h} \funcdecl{int scanf(const char *format, ...)} Esegue una
+ scansione di \file{stdin} cercando una corrispondenza di quanto letto con il
+ formato dei dati specificato da \param{format}, ed effettua le relative
+ conversione memorizzando il risultato negli argomenti seguenti.
+
+ \funcdecl{int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)} Analoga alla
+ precedente, ma effettua la scansione su \param{stream}.
+
+ \funcdecl{int sscanf(char *str, const char *format, ...)} Analoga alle
+ precedenti, ma effettua la scansione dalla stringa \param{str}.
+
+ \bodydesc{Le funzioni ritornano il numero di elementi assegnati. Questi
+ possono essere in numero inferiore a quelli specificati, ed anche zero.
+ Quest'ultimo valore significa che non si è trovata corrispondenza. In caso
+ di errore o fine del file viene invece restituito \val{EOF}.}
+\end{functions}
+\noindent e come per le analoghe funzioni di scrittura esistono le relative
+\funcm{vscanf}, \funcm{vfscanf} e \funcm{vsscanf} che usano un puntatore ad
+una lista di argomenti.
+
+Tutte le funzioni della famiglia delle \func{scanf} vogliono come argomenti i
+puntatori alle variabili che dovranno contenere le conversioni; questo è un
+primo elemento di disagio in quanto è molto facile dimenticarsi di questa
+caratteristica.
+
+Le funzioni leggono i caratteri dallo \textit{stream} (o dalla stringa) di
+input ed eseguono un confronto con quanto indicato in \param{format}, la
+sintassi di questo argomento è simile a quella usata per l'analogo di
+\func{printf}, ma ci sono varie differenze. Le funzioni di input infatti sono
+più orientate verso la lettura di testo libero che verso un input formattato
+in campi fissi. Uno spazio in \param{format} corrisponde con un numero
+qualunque di caratteri di separazione (che possono essere spazi, tabulatori,
+virgole ecc.), mentre caratteri diversi richiedono una corrispondenza
+esatta. Le direttive di conversione sono analoghe a quelle di \func{printf} e
+si trovano descritte in dettaglio nelle pagine di manuale e nel manuale delle
+\acr{glibc}.
+
+Le funzioni eseguono la lettura dall'input, scartano i separatori (e gli
+eventuali caratteri diversi indicati dalla stringa di formato) effettuando le
+conversioni richieste; in caso la corrispondenza fallisca (o la funzione non
+sia in grado di effettuare una delle conversioni richieste) la scansione viene
+interrotta immediatamente e la funzione ritorna lasciando posizionato lo
+\textit{stream} al primo carattere che non corrisponde.
+
+Data la notevole complessità di uso di queste funzioni, che richiedono molta
+cura nella definizione delle corrette stringhe di formato e sono facilmente
+soggette ad errori, e considerato anche il fatto che è estremamente macchinoso
+recuperare in caso di fallimento nelle corrispondenze, l'input formattato non
+è molto usato. In genere infatti quando si ha a che fare con un input
+relativamente semplice si preferisce usare l'input di linea ed effettuare
+scansione e conversione di quanto serve direttamente con una delle funzioni di
+conversione delle stringhe; se invece il formato è più complesso diventa più
+facile utilizzare uno strumento come \cmd{flex}\footnote{il programma
+ \cmd{flex}, è una implementazione libera di \cmd{lex} un generatore di
+ analizzatori lessicali. Per i dettagli si può fare riferimento al manuale
+ \cite{flex}.} per generare un analizzatore lessicale o il
+\cmd{bison}\footnote{il programma \cmd{bison} è un clone del generatore di
+ parser \cmd{yacc}, maggiori dettagli possono essere trovati nel relativo
+ manuale \cite{bison}.} per generare un parser.
+
+
+\subsection{Posizionamento su uno \textit{stream}}
+\label{sec:file_fseek}
+
+Come per i file descriptor anche per gli \textit{stream} è possibile spostarsi
+all'interno di un file per effettuare operazioni di lettura o scrittura in un
+punto prestabilito; sempre che l'operazione di riposizionamento sia supportata
+dal file sottostante lo \textit{stream}, quando cioè si ha a che fare con
+quello che viene detto un file ad \textsl{accesso casuale}.\footnote{dato che
+ in un sistema Unix esistono vari tipi di file, come le fifo ed i
+ \index{file!di~dispositivo} file di dispositivo, non è scontato che questo
+ sia sempre vero.}
+
+In GNU/Linux ed in generale in ogni sistema unix-like la posizione nel file è
+espressa da un intero positivo, rappresentato dal tipo \type{off\_t}, il
+problema è che alcune delle funzioni usate per il riposizionamento sugli
+\textit{stream} originano dalle prime versioni di Unix, in cui questo tipo non
+era ancora stato definito, e che in altri sistemi non è detto che la posizione
+su un file venga sempre rappresentata con il numero di caratteri dall'inizio
+(ad esempio in VMS può essere rappresentata come numero di record, più
+l'offset rispetto al record corrente).
+
+Tutto questo comporta la presenza di diverse funzioni che eseguono
+sostanzialmente le stesse operazioni, ma usano argomenti di tipo diverso. Le
+funzioni tradizionali usate per il riposizionamento della posizione in uno
+\textit{stream} sono \funcd{fseek} e \funcd{rewind} i cui prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{int fseek(FILE *stream, long offset, int whence)} Sposta la
+ posizione nello \textit{stream} secondo quanto specificato
+ tramite \param{offset} e \param{whence}.
+
+ \funcdecl{void rewind(FILE *stream)} Riporta la posizione nello
+ \textit{stream} all'inizio del file.
+\end{functions}
+
+L'uso di \func{fseek} è del tutto analogo a quello di \func{lseek} per i file
+descriptor, e gli argomenti, a parte il tipo, hanno lo stesso significato; in
+particolare \param{whence} assume gli stessi valori già visti in
+sez.~\ref{sec:file_lseek}. La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1
+in caso di errore. La funzione \func{rewind} riporta semplicemente la
+posizione corrente all'inizio dello \textit{stream}, ma non esattamente
+equivalente ad una \code{fseek(stream, 0L, SEEK\_SET)} in quanto vengono
+cancellati anche i flag di errore e fine del file.
+
+Per ottenere la posizione corrente si usa invece la funzione \funcd{ftell}, il
+cui prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{long ftell(FILE *stream)}
+ Legge la posizione attuale nello \textit{stream} \param{stream}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce la posizione corrente, o -1 in caso
+ di fallimento, che può esser dovuto sia al fatto che il file non
+ supporta il riposizionamento che al fatto che la posizione non può
+ essere espressa con un \ctyp{long int}}
+\end{prototype}
+\noindent la funzione restituisce la posizione come numero di byte
+dall'inizio dello \textit{stream}.
+
+Queste funzioni esprimono tutte la posizione nel file come un \ctyp{long int}.
+Dato che (ad esempio quando si usa un filesystem indicizzato a 64 bit) questo
+può non essere possibile lo standard POSIX ha introdotto le nuove funzioni
+\funcd{fgetpos} e \funcd{fsetpos}, che invece usano il nuovo tipo
+\type{fpos\_t}, ed i cui prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{int fsetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)} Imposta la posizione
+ corrente nello \textit{stream} \param{stream} al valore specificato
+ da \param{pos}.
+
+ \funcdecl{int fgetpos(FILE *stream, fpos\_t *pos)} Legge la posizione
+ corrente nello \textit{stream} \param{stream} e la scrive in \param{pos}.
+
+ \bodydesc{Le funzioni ritornano 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ errore.}
+\end{functions}
+
+In Linux, a partire dalle glibc 2.1, sono presenti anche le due funzioni
+\func{fseeko} e \func{ftello}, che sono assolutamente identiche alle
+precedenti \func{fseek} e \func{ftell} ma hanno argomenti di tipo
+\type{off\_t} anziché di tipo \ctyp{long int}. Dato che \ctyp{long} è nella
+gran parte dei casi un intero a 32 bit, questo diventa un problema quando la
+posizione sul file viene espressa con un valore a 64 bit come accade nei
+sistemi più moderni.
+
+% TODO: mettere prototipi espliciti fseeko e ftello o menzione?
+
+
+\section{Funzioni avanzate}
+\label{sec:file_stream_adv_func}
+
+In questa sezione esamineremo alcune funzioni avanzate che permettono di
+eseguire operazioni particolari sugli \textit{stream}, come leggerne gli
+attributi, controllarne le modalità di bufferizzazione, gestire direttamente i
+lock impliciti per la programmazione \itindex{thread} \textit{multi-thread}.
+
+
+\subsection{Le funzioni di controllo}
+\label{sec:file_stream_cntrl}
+
+Al contrario di quanto avviene con i file descriptor, le librerie standard del
+C non prevedono nessuna funzione come la \func{fcntl} per il controllo degli
+attributi dei file. Però, dato che ogni \textit{stream} si appoggia ad un file
+descriptor, si può usare la funzione \funcd{fileno} per ottenere quest'ultimo,
+il prototipo della funzione è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{int fileno(FILE *stream)}
+ Legge il file descriptor sottostante lo \textit{stream} \param{stream}.
+
+ \bodydesc{Restituisce il numero del file descriptor in caso di successo, e
+ -1 qualora \param{stream} non sia valido, nel qual caso imposta
+ \var{errno} a \errval{EBADF}.}
+\end{prototype}
+\noindent ed in questo modo diventa possibile usare direttamente \func{fcntl}.
+
+Questo permette di accedere agli attributi del file descriptor sottostante lo
+\textit{stream}, ma non ci dà nessuna informazione riguardo alle proprietà
+dello \textit{stream} medesimo. Le \acr{glibc} però supportano alcune
+estensioni derivate da Solaris, che permettono di ottenere informazioni utili.
+
+Ad esempio in certi casi può essere necessario sapere se un certo
+\textit{stream} è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa
+informazione non è disponibile, e si deve ricordare come il file è stato
+aperto. La cosa può essere complessa se le operazioni vengono effettuate in
+una subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive
+rispetto al semplice puntatore allo \textit{stream}; questo può essere evitato
+con le due funzioni \funcd{\_\_freadable} e \funcd{\_\_fwritable} i cui
+prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio\_ext.h}
+ \funcdecl{int \_\_freadable(FILE *stream)}
+ Restituisce un valore diverso da zero se \param{stream} consente la lettura.
+
+ \funcdecl{int \_\_fwritable(FILE *stream)}
+ Restituisce un valore diverso da zero se \param{stream} consente la
+ scrittura.
+\end{functions}
+\noindent che permettono di ottenere questa informazione.
+
+La conoscenza dell'ultima operazione effettuata su uno \textit{stream} aperto
+è utile in quanto permette di trarre conclusioni sullo stato del buffer e del
+suo contenuto. Altre due funzioni, \funcd{\_\_freading} e \funcd{\_\_fwriting}
+servono a tale scopo, il loro prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio\_ext.h}
+ \funcdecl{int \_\_freading(FILE *stream)}
+ Restituisce un valore diverso da zero se \param{stream} è aperto in sola
+ lettura o se l'ultima operazione è stata di lettura.
+
+ \funcdecl{int \_\_fwriting(FILE *stream)}
+ Restituisce un valore diverso da zero se \param{stream} è aperto in sola
+ scrittura o se l'ultima operazione è stata di scrittura.
+\end{functions}
+
+Le due funzioni permettono di determinare di che tipo è stata l'ultima
+operazione eseguita su uno \textit{stream} aperto in lettura/scrittura;
+ovviamente se uno \textit{stream} è aperto in sola lettura (o sola scrittura)
+la modalità dell'ultima operazione è sempre determinata; l'unica ambiguità è
+quando non sono state ancora eseguite operazioni, in questo caso le funzioni
+rispondono come se una operazione ci fosse comunque stata.
+
+
+\subsection{Il controllo della bufferizzazione}
+\label{sec:file_buffering_ctrl}
+
+Come accennato in sez.~\ref{sec:file_buffering} le librerie definiscono una
+serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli
+\textit{stream}; se non si è specificato nulla, la modalità di buffering viene
+decisa autonomamente sulla base del tipo di file sottostante, ed i buffer
+vengono allocati automaticamente.
+
+Però una volta che si sia aperto lo \textit{stream} (ma prima di aver compiuto
+operazioni su di esso) è possibile intervenire sulle modalità di buffering; la
+funzione che permette di controllare la bufferizzazione è \funcd{setvbuf}, il
+suo prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode,
+ size\_t size)}
+
+ Imposta la bufferizzazione dello \textit{stream} \param{stream} nella
+ modalità indicata da \param{mode}, usando \param{buf} come buffer di
+ lunghezza
+ \param{size}.
+
+ \bodydesc{Restituisce zero in caso di successo, ed un valore qualunque in
+ caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene impostata opportunamente.}
+\end{prototype}
+
+La funzione permette di controllare tutti gli aspetti della bufferizzazione;
+l'utente può specificare un buffer da usare al posto di quello allocato dal
+sistema passandone alla funzione l'indirizzo in \param{buf} e la dimensione in
+\param{size}.
+
+Ovviamente se si usa un buffer specificato dall'utente questo deve essere
+stato allocato e rimanere disponibile per tutto il tempo in cui si opera sullo
+\textit{stream}. In genere conviene allocarlo con \func{malloc} e disallocarlo
+dopo la chiusura del file; ma fintanto che il file è usato all'interno di una
+funzione, può anche essere usata una \index{variabili!automatiche} variabile
+automatica. In \headfile{stdio.h} è definita la macro \const{BUFSIZ}, che
+indica le dimensioni generiche del buffer di uno \textit{stream}; queste
+vengono usate dalla funzione \func{setbuf}. Non è detto però che tale
+dimensione corrisponda sempre al valore ottimale (che può variare a seconda
+del dispositivo).
+
+Dato che la procedura di allocazione manuale è macchinosa, comporta dei rischi
+(come delle scritture accidentali sul buffer) e non assicura la scelta delle
+dimensioni ottimali, è sempre meglio lasciare allocare il buffer alle funzioni
+di libreria, che sono in grado di farlo in maniera ottimale e trasparente
+all'utente (in quanto la deallocazione avviene automaticamente). Inoltre
+siccome alcune implementazioni usano parte del buffer per mantenere delle
+informazioni di controllo, non è detto che le dimensioni dello stesso
+coincidano con quelle su cui viene effettuato l'I/O.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Modalità} \\
+ \hline
+ \hline
+ \const{\_IONBF} & \textit{unbuffered}\\
+ \const{\_IOLBF} & \textit{line buffered}\\
+ \const{\_IOFBF} & \textit{fully buffered}\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori dell'argomento \param{mode} di \func{setvbuf}
+ per l'impostazione delle modalità di bufferizzazione.}
+ \label{tab:file_stream_buf_mode}
+\end{table}
+
+Per evitare che \func{setvbuf} imposti il buffer basta passare un valore
+\val{NULL} per \param{buf} e la funzione ignorerà l'argomento \param{size}
+usando il buffer allocato automaticamente dal sistema. Si potrà comunque
+modificare la modalità di bufferizzazione, passando in \param{mode} uno degli
+opportuni valori elencati in tab.~\ref{tab:file_stream_buf_mode}. Qualora si
+specifichi la modalità non bufferizzata i valori di \param{buf} e \param{size}
+vengono sempre ignorati.
+
+Oltre a \func{setvbuf} le \acr{glibc} definiscono altre tre funzioni per la
+gestione della bufferizzazione di uno \textit{stream}: \funcd{setbuf},
+\funcd{setbuffer} e \funcd{setlinebuf}; i loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{void setbuf(FILE *stream, char *buf)} Disabilita la
+ bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf}
+ come buffer di dimensione \const{BUFSIZ} in modalità \textit{fully buffered}.
+
+ \funcdecl{void setbuffer(FILE *stream, char *buf, size\_t size)} Disabilita
+ la bufferizzazione se \param{buf} è \val{NULL}, altrimenti usa \param{buf}
+ come buffer di dimensione \param{size} in modalità \textit{fully buffered}.
+
+ \funcdecl{void setlinebuf(FILE *stream)} Pone lo \textit{stream} in modalità
+ \textit{line buffered}.
+\end{functions}
+\noindent tutte queste funzioni sono realizzate con opportune chiamate a
+\func{setvbuf} e sono definite solo per compatibilità con le vecchie librerie
+BSD. Infine le \acr{glibc} provvedono le funzioni non standard\footnote{anche
+ queste funzioni sono originarie di Solaris.} \funcd{\_\_flbf} e
+\funcd{\_\_fbufsize} che permettono di leggere le proprietà di bufferizzazione
+di uno \textit{stream}; i cui prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio\_ext.h}
+
+ \funcdecl{int \_\_flbf(FILE *stream)} Restituisce un valore diverso da zero
+ se \param{stream} è in modalità \textit{line buffered}.
+
+ \funcdecl{size\_t \_\_fbufsize(FILE *stream)} Restituisce le dimensioni del
+ buffer di \param{stream}.
+\end{functions}
+
+Come già accennato, indipendentemente dalla modalità di bufferizzazione
+scelta, si può forzare lo scarico dei dati sul file con la funzione
+\funcd{fflush}, il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{int fflush(FILE *stream)}
+
+ Forza la scrittura di tutti i dati bufferizzati dello
+ \textit{stream} \param{stream}.
+
+ \bodydesc{Restituisce zero in caso di successo, ed \val{EOF} in caso di
+ errore, impostando \var{errno} a \errval{EBADF} se \param{stream} non è
+ aperto o non è aperto in scrittura, o ad uno degli errori di
+ \func{write}.}
+\end{prototype}
+\noindent anche di questa funzione esiste una analoga
+\func{fflush\_unlocked}\footnote{accessibile definendo \macro{\_BSD\_SOURCE} o
+ \macro{\_SVID\_SOURCE} o \macro{\_GNU\_SOURCE}.} che non effettua il blocco
+dello stream.
+
+% TODO aggiungere prototipo \func{fflush\_unlocked}?
+
+Se \param{stream} è \val{NULL} lo scarico dei dati è forzato per tutti gli
+\textit{stream} aperti. Esistono però circostanze, ad esempio quando si vuole
+essere sicuri che sia stato eseguito tutto l'output su terminale, in cui serve
+poter effettuare lo scarico dei dati solo per gli \textit{stream} in modalità
+line buffered; per questo motivo le \acr{glibc} supportano una estensione di
+Solaris, la funzione \funcd{\_flushlbf}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio-ext.h}{void \_flushlbf(void)}
+ Forza la scrittura di tutti i dati bufferizzati degli \textit{stream} in
+ modalità line buffered.
+\end{prototype}
+
+Si ricordi comunque che lo scarico dei dati dai buffer effettuato da queste
+funzioni non comporta la scrittura di questi su disco; se si vuole che il
+kernel dia effettivamente avvio alle operazioni di scrittura su disco occorre
+usare \func{sync} o \func{fsync} (si veda~sez.~\ref{sec:file_sync}).
+
+Infine esistono anche circostanze in cui si vuole scartare tutto l'output
+pendente; per questo si può usare \funcd{fpurge}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio.h}{int fpurge(FILE *stream)}
+
+ Cancella i buffer di input e di output dello \textit{stream} \param{stream}.
+
+ \bodydesc{Restituisce zero in caso di successo, ed \val{EOF} in caso di
+ errore.}
+\end{prototype}
+
+La funzione scarta tutti i dati non ancora scritti (se il file è aperto in
+scrittura), e tutto l'input non ancora letto (se è aperto in lettura),
+compresi gli eventuali caratteri rimandati indietro con \func{ungetc}.
+
+
+\subsection{Gli \textit{stream} e i \textit{thread}}
+\label{sec:file_stream_thread}
+
+\itindbeg{thread}
+
+Gli \textit{stream} possono essere usati in applicazioni \textit{multi-thread}
+allo stesso modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve
+essere consapevoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i
+\textit{thread}, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata
+pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso con i
+\textit{thread}.
+
+Lo standard POSIX richiede che le operazioni sui file siano atomiche rispetto
+ai \textit{thread}, per questo le operazioni sui buffer effettuate dalle
+funzioni di libreria durante la lettura e la scrittura di uno \textit{stream}
+devono essere opportunamente protette (in quanto il sistema assicura
+l'atomicità solo per le system call). Questo viene fatto associando ad ogni
+\textit{stream} un opportuno blocco che deve essere implicitamente acquisito
+prima dell'esecuzione di qualunque operazione.
+
+Ci sono comunque situazioni in cui questo non basta, come quando un
+\textit{thread} necessita di compiere più di una operazione sullo
+\textit{stream} atomicamente, per questo motivo le librerie provvedono anche
+delle funzioni \funcd{flockfile}, \funcd{ftrylockfile} e \funcd{funlockfile},
+che permettono la gestione esplicita dei blocchi sugli \textit{stream}; esse
+sono disponibili definendo \macro{\_POSIX\_THREAD\_SAFE\_FUNCTIONS} ed i loro
+prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{stdio.h}
+
+ \funcdecl{void flockfile(FILE *stream)} Esegue l'acquisizione del lock dello
+ \textit{stream} \param{stream}, bloccandosi se il lock non è disponibile.
+
+ \funcdecl{int ftrylockfile(FILE *stream)} Tenta l'acquisizione del lock
+ dello \textit{stream} \param{stream}, senza bloccarsi se il lock non è
+ disponibile. Ritorna zero in caso di acquisizione del lock, diverso da zero
+ altrimenti.
+
+ \funcdecl{void funlockfile(FILE *stream)} Rilascia il lock dello
+ \textit{stream} \param{stream}.
+\end{functions}
+\noindent con queste funzioni diventa possibile acquisire un blocco ed
+eseguire tutte le operazioni volute, per poi rilasciarlo.
+
+Ma, vista la complessità delle strutture di dati coinvolte, le operazioni di
+blocco non sono del tutto indolori, e quando il locking dello \textit{stream}
+non è necessario (come in tutti i programmi che non usano i \textit{thread}),
+tutta la procedura può comportare dei costi pesanti in termini di
+prestazioni. Per questo motivo abbiamo visto come alle usuali funzioni di I/O
+non formattato siano associate delle versioni \code{\_unlocked} (alcune
+previste dallo stesso standard POSIX, altre aggiunte come estensioni dalle
+\acr{glibc}) che possono essere usate quando il locking non serve\footnote{in
+ certi casi dette funzioni possono essere usate, visto che sono molto più
+ efficienti, anche in caso di necessità di locking, una volta che questo sia
+ stato acquisito manualmente.} con prestazioni molto più elevate, dato che
+spesso queste versioni (come accade per \func{getc} e \func{putc}) sono
+realizzate come macro.
+
+La sostituzione di tutte le funzioni di I/O con le relative versioni
+\code{\_unlocked} in un programma che non usa i \textit{thread} è però un
+lavoro abbastanza noioso; per questo motivo le \acr{glibc} forniscono al
+programmatore pigro un'altra via\footnote{anche questa mutuata da estensioni
+ introdotte in Solaris.} da poter utilizzare per disabilitare in blocco il
+locking degli \textit{stream}: l'uso della funzione \funcd{\_\_fsetlocking},
+il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{stdio\_ext.h}{int \_\_fsetlocking (FILE *stream, int type)}
+ Specifica o richiede a seconda del valore di \param{type} la modalità in cui
+ le operazioni di I/O su \param{stream} vengono effettuate rispetto
+ all'acquisizione implicita del blocco sullo \textit{stream}.
+
+ \bodydesc{Restituisce lo stato di locking interno dello \textit{stream} con
+ uno dei valori \const{FSETLOCKING\_INTERNAL} o
+ \const{FSETLOCKING\_BYCALLER}.}
+\end{prototype}
+
+La funzione imposta o legge lo stato della modalità di operazione di uno
+\textit{stream} nei confronti del locking a seconda del valore specificato
+con \param{type}, che può essere uno dei seguenti:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{4.0cm}}
+\item[\const{FSETLOCKING\_INTERNAL}] Lo \textit{stream} userà da ora in poi il
+ blocco implicito predefinito.
+\item[\const{FSETLOCKING\_BYCALLER}] Al ritorno della funzione sarà l'utente a
+ dover gestire da solo il locking dello \textit{stream}.
+\item[\const{FSETLOCKING\_QUERY}] Restituisce lo stato corrente della modalità
+ di blocco dello \textit{stream}.
+\end{basedescript}
+
+% TODO trattare \func{clearerr\_unlocked}
+
+
+\itindend{thread}
+
+
+
+%%% Local Variables:
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End:
+
+% LocalWords: stream cap system call kernel Ritchie glibc descriptor Stevens
+% LocalWords: buf read write filesystem st blksize stat sez l'header stdio BSD
+% LocalWords: nell'header stdin shell stdout stderr error freopen flush line
+% LocalWords: unbuffered buffered newline fully SVr fopen fdopen POSIX const
+% LocalWords: char path int fildes NULL errno malloc fcntl fclose fflush tab
+% LocalWords: dup fifo socket append EXCL ccs STRING IRUSR IWUSR IRGRP IWGRP
+% LocalWords: IROTH IWOTH umask fseek fsetpos rewind SEEK CUR EOF EBADF close
+% LocalWords: sync fcloseall SOURCE void stdlib of feof ferror clearerr l'I ws
+% LocalWords: unlocked fread fwrite size ptr nmemb nelem gcc padding point str
+% LocalWords: lock thread fgetc getc getchar dell'overhead altresì unsigned ap
+% LocalWords: getwc fgetwc getwchar wint wchar WEOF putc fputc putchar dell'I
+% LocalWords: SVID getw putw parsing peeking ahead ungetc gets fgets string Di
+% LocalWords: overflow Aleph stack fputs puts fgetws fputws getline ssize leak
+% LocalWords: realloc value result argument memory getdelim delim printf short
+% LocalWords: fprintf sprintf format snprintf variadic long double intmax list
+% LocalWords: uintmax ptrdiff vprintf vfprintf vsprintf vsnprintf asprintf lex
+% LocalWords: vasprintf strptr dprintf vdprintf print scanf fscanf sscanf flex
+% LocalWords: vscanf vfscanf vsscanf bison parser yacc like off VMS whence pos
+% LocalWords: lseek ftell fgetpos fpos fseeko ftello fileno Solaris freadable
+% LocalWords: fwritable ext freading fwriting buffering setvbuf BUFSIZ setbuf
+% LocalWords: IONBF IOLBF IOFBF setbuffer setlinebuf flbf fbufsize flushlbf hh
+% LocalWords: fsync fpurge flockfile ftrylockfile funlockfile SAFE FUNCTIONS
+% LocalWords: locking fsetlocking type BYCALLER QUERY ll
+
+
+
+% LocalWords: descriptor system call cap like kernel sez l'inode inode VFS tab
+% LocalWords: process table struct files flags pos all'inode dentry fig shell
+% LocalWords: error POSIX STDIN FILENO STDOUT STDERR unistd read write lseek
+% LocalWords: close pathname sys fcntl int const char errno EEXIST CREAT EXCL
+% LocalWords: EISDIR ENOTDIR ENXIO NOBLOCK WRONLY fifo ENODEV ETXTBSY ELOOP of
+% LocalWords: NOFOLLOW EACCES ENAMETOOLONG ENOENT EROFS EFAULT ENOSPC ENOMEM
+% LocalWords: EMFILE ENFILE NFS lock race condition Denial Service DoS RDONLY
+% LocalWords: glibc RDWR NONBLOCK NOCTTY SHLOCK shared BSD EXLOCK TRUNC device
+% LocalWords: opendir LARGEFILE APPEND append NDELAY ASYNC l'I SIGIO SYNC SVr
+% LocalWords: DSYNC RSYNC filesystem DIRECT caching SGI IRIX dell'I FreeBSD fd
+% LocalWords: fork exec umask SOURCE creat filedes EBADF EINTR EIO locking off
+% LocalWords: behind sync flush shutdown whence ESPIPE socket EINVAL INCR XTND
+% LocalWords: SEEK CUR EPIPE ssize void buf size count EAGAIN EWOULDBLOCK log
+% LocalWords: Specification pwrite pread EFBIG SIGPIPE nell'inode dall'inode
+% LocalWords: CLOEXEC stat fsync cache update l'update bdflush Documentation
+% LocalWords: fdatasync fstat ext dup oldfd newfd DUPFD cmd long arg flock pid
+% LocalWords: SETFD GETFD GETFL SETFL GETLK SETLK SETLKW GETOWN group SIGURG
+% LocalWords: SETOWN GETSIG SETSIG sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease is
+% LocalWords: truncate GETLEASE NOTIFY AND ACCMODE ioctl everything argp all'I
+% LocalWords: framebuffer request ENOTTY CDROM nell'header magic number openat
+% LocalWords: FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO NOATIME redirezione FIOSETOWN
+% LocalWords: FIOGETOWN FIONREAD mkdirat thread Solaris mkdir at Urlich proc
+% LocalWords: Drepper path dirfd faccessat unlinkat access fchmodat chmod Di
+% LocalWords: fchownat chown fstatat futimesat utimes linkat mknodat mknod uid
+% LocalWords: readlinkat readlink renameat rename symlinkat symlink unlink gid
+% LocalWords: mkfifoat mkfifo FDCWD dereferenziazione rmdir REMOVEDIR
+% LocalWords: epoll lsattr chattr FIOQSIZE ATFILE lutimes utimensat lchown
+% LocalWords: lstat owner FOLLOW
+
+%%% Local Variables:
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End:
projects / gapil.git / commitdiff