From: Simone Piccardi Date: Mon, 10 Dec 2001 22:54:27 +0000 (+0000) Subject: Completato I/O binario X-Git-Url: https://gapil.gnulinux.it/gitweb/?p=gapil.git;a=commitdiff_plain;h=5283816ce55d9625355104e745a1964287605e1f Completato I/O binario --- diff --git a/filestd.tex b/filestd.tex index a20d207..c8936db 100644 --- a/filestd.tex +++ b/filestd.tex @@ -46,11 +46,11 @@ 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 di 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. +\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 @@ -69,13 +69,12 @@ contengono tutte le informazioni necessarie a gestire le operazioni sugli stream, come la posizione corrente, lo stato del buffer e degli indicatori di stato e di fine del file. -Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o allocare -queste strutture, ma usare sempre puntatori del tipo \type{FILE *} ottenuti -dalla libreria stessa (tanto che in certi casi il termine di puntatore a file -è diventato sinonimo di stream). - -Tutte le funzioni della libreria che operano sui file accettano come parametri -solo variabili di questo tipo, che diventa accessibile includendo l'header +Per questo motivo gli utenti non devono mai utilizzare direttamente o +allocare queste strutture, ma usare sempre puntatori del tipo \type{FILE + *} ottenuti dalla libreria stessa (tanto che in certi casi il termine +di puntatore a file è diventato sinonimo di stream). Tutte le funzioni +della libreria che operano sui file accettano come parametri solo +variabili di questo tipo, che diventa accessibile includendo l'header file \file{stdio.h}. @@ -111,9 +110,9 @@ dell'output di un programma con il semplice codice: fclose (stdout); stdout = fopen ("standard-output-file", "w"); \end{lstlisting} -ma in altri sistemi possono essere definite come macro, se si hanno -problemi di portabilità e si vuole essere sicuri, diventa opportuno -usare la funzione \func{freopen}. +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} @@ -234,19 +233,22 @@ dello standard POSIX.1.}, i loro prototipi sono: \func{freopen}. \end{functions} -Normalmente la funzione che si usa per aprire uno stream è \func{fopen}, essa -apre il file specificato nella modalità specificata da \param{mode} che è una -delle stringhe elencate in \tabref{tab:file_fopen_mode}. +Normalmente la funzione che si usa per aprire uno stream è \func{fopen}, +essa apre il file specificato nella modalità specificata da +\param{mode}, che è una stringa che deve iniziare con almeno uno dei +valori indicati in \tabref{tab:file_fopen_mode} (sono possibili varie +estensioni che vedremo in seguito). -L'uso di \func{freopen} è in genere per redirigere uno dei tre file standard -(vedi \secref{sec:file_std_stream}): il file \param{path} viene associato a -\param{stream} e se questo è uno stream aperto prima viene chiuso. +L'uso più comune di \func{freopen} è per redirigere uno dei tre file +standard (vedi \secref{sec:file_std_stream}): il file \param{path} viene +associato a \param{stream} e se questo è uno stream già aperto viene +preventivamente chiuso. -Infine \func{fdopen} viene usato per associare uno stream ad un file -descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (come \func{open}, -\func{dup}, \func{pipe}) e serve quando si vogliono usare gli stream con file -speciali come le fifo od i socket, che non possono essere aperti con le -funzioni delle librerie standard del C. +Infine \func{fdopen} viene usata per associare uno stream ad un file +descriptor esistente ottenuto tramite una altra funzione (ad esempio con +una \func{open}, una \func{dup}, o una \func{pipe}) e serve quando si +vogliono usare gli stream con file come le fifo o i socket, che non +possono essere aperti con le funzioni delle librerie standard del C. \begin{table}[htb] \centering @@ -255,25 +257,26 @@ funzioni delle librerie standard del C. \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\ \hline \hline - \texttt{r} & Il file viene aperto in sola lettura; lo stream è posizionato - all'inizio del file.\\ - \texttt{r+} & Il file viene aperto in lettura e scrittura; lo stream è - posizionato all'inizio del file. \\ + \texttt{r} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in sola + lettura, lo stream è posizionato all'inizio del file.\\ + \texttt{r+} & Il file viene aperto, l'accesso viene posto in lettura e + scrittura, lo stream è posizionato all'inizio del file. \\ % \hline - \texttt{w} & Il file viene troncato a lunghezza nulla (o creato se non - esiste), ed aperto in sola lettura; lo stream è posizionato all'inizio del - file.\\ - \texttt{w+} & Il file viene troncato a lunghezza nulla (o creato se non - esiste), ed aperto in scrittura e lettura; lo stream è posizionato - all'inizio del file.\\ + \texttt{w} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o + creato se non esiste), l'accesso viene posto in sola scrittura, lo + stream è posizionato all'inizio del file.\\ + \texttt{w+} & Il file viene aperto e troncato a lunghezza nulla (o + creato se non esiste), l'accesso viene posto in scrittura e lettura, + lo stream è posizionato all'inizio del file.\\ % \hline - \texttt{a} & Il file è aperto in \textit{append mode} in sola scrittura - (o creato se non esiste). \\ - \texttt{a+} & Il file è aperto in \textit{append mode} in lettura e - scrittura (o creato se non esiste). \\ + \texttt{a} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in + \textit{append mode}, l'accesso viene posto in sola scrittura. \\ + \texttt{a+} & Il file viene aperto (o creato se non esiste) in + \textit{append mode}, l'accesso viene posto in lettura e scrittura. \\ \hline \end{tabular} - \caption{Modalità di apertura di uno stream} + \caption{Modalità di apertura di uno stream dello standard ANSI C che + sono sempre presenti in qualunque sistema POSIX} \label{tab:file_fopen_mode} \end{table} @@ -286,13 +289,27 @@ distinguere i file binari dai file di testo; in un sistema POSIX questa distinzione non esiste e il valore viene accettato solo per compatibilità, ma non ha alcun effetto. +Le \acr{glibc} supportano alcune estensioni, queste devono essere sempre +indicate dopo aver specificato il \param{mode} con uno dei valori di +\tabref{tab:file_fopen_mode}. L'uso del carattere \texttt{x} serve per +evitare di sovrascrivere un file già esistente (è analoga all'uso +dell'opzione \macro{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. + Inoltre nel caso si usi \func{fdopen} i valori specificati da \param{mode} devono essere compatibili con quelli con cui il file descriptor è stato aperto. Inoltre i modi \cmd{w} e \cmd{w+} non troncano il file. La posizione nello stream viene settata a quella corrente nel file descriptor, e le variabili di errore e di fine del -file sono cancellate. Il file non viene duplicato e verrà chiuso alla -chiusura dello stream. +file (vedi \secref{sec:file_io}) sono cancellate. Il file non viene +duplicato e verrà chiuso alla chiusura dello stream. I nuovi file saranno creati secondo quanto visto in \secref{sec:file_ownership} ed avranno i permessi di accesso settati al @@ -305,7 +322,7 @@ di messo una bufferizzazione; per questo motivo lo standard ANSI C richiede che ci sia una operazione di posizionamento fra una operazione di output ed una di input o viceversa (eccetto il caso in cui l'input ha incontrato la fine del file), altrimenti una lettura può ritornare anche -il risultato di scritture precedenti l'ultima effettuata. +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 @@ -329,11 +346,12 @@ Uno stream viene chiuso con la funzione \func{fclose} il cui prototipo funzione che è fallita (\func{close}, \func{write} o \func{fflush}). \end{prototype} -La funzione effettua uno scarico di tutti i dati presenti nei buffer di uscita -e scarta tutti i dati in ingresso, se era stato allocato un buffer per lo -stream questo verrà rilasciato. La funzione effettua lo scarico solo per i -dati presenti nei buffer in user space usati dalle \acr{glibc}; se si essere -sicuri che il kernel forzi la scrittura su disco occorrerà effettuare . +La funzione effettua uno scarico di tutti i dati presenti nei buffer di +uscita e scarta tutti i dati in ingresso, se era stato allocato un +buffer per lo stream questo verrà rilasciato. La funzione effettua lo +scarico solo per i dati presenti nei buffer in user space usati dalle +\acr{glibc}; se si vuole essere sicuri che il kernel forzi la scrittura +su disco occorrerà effettuare una \func{sync}. Linux supporta, come estensione implementata dalle \acr{glibc}, anche una altra funzione, \func{fcloseall}, che serve a chiudere tutti i file, il suo @@ -358,7 +376,7 @@ Una delle caratteristiche pi 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} +\begin{enumerate*} \item\textsl{binario} in cui legge/scrive un blocco di dati alla volta, vedi \secref{sec:file_binary_io}. \item\textsl{di linea} in cui si legge/scrive una linea (terminata dal @@ -367,16 +385,16 @@ modalit \item\textsl{a caratteri} in cui si legge/scrive un carattere alla volta (con la bufferizzazione gestita automaticamente dalla libreria), vedi \secref{sec:file_char_io}. -\end{enumerate} +\end{enumerate*} ed inoltre la modalità di input/output formattato. -A differenza dell'interfaccia dei file descriptor il raggiungimento della fine -del file è considerato un errore, e viene notificato come tale dai valori di -uscita delle varie funzioni; nella maggior parte dei casi questo avviene con -la restituzione del valore intero (di tipo \type{int}) \macro{EOF}\footnote{la - costante deve essere negativa, le \acr{glibc} usano -1, altre - implementazioni possono avere valori diversi.} definito anch'esso -nell'header \func{stdlib.h}. +A differenza dell'interfaccia dei file descriptor, con gli stream il +raggiungimento della fine del file è considerato un errore, e viene +notificato come tale dai valori di uscita delle varie funzioni. Nella +maggior parte dei casi questo avviene con la restituzione del valore +intero (di tipo \type{int}) \macro{EOF}\footnote{la costante deve essere + negativa, le \acr{glibc} usano -1, altre implementazioni possono avere + valori diversi.} definito anch'esso nell'header \func{stdlib.h}. Dato che le funzioni dell'interfaccia degli stream sono funzioni di libreria che si appoggiano a delle system call, esse non settano direttamente la @@ -395,7 +413,7 @@ mantengono per ogni stream almeno due flag all'interno dell'oggetto \type{FILE}, il flag di \textit{end-of-file}, che segnala che si è raggiunta la fine del file in lettura, e quello di errore, che segnala la presenza di un qualche errore nelle operazioni di input/output; -questi flag possono essere riletti dalle funzioni: +questi due flag possono essere riletti dalle funzioni: \begin{functions} \headdecl{stdio.h} \funcdecl{int feof(FILE *stream)} @@ -425,8 +443,8 @@ cos \label{sec:file_binary_io} La prima modalità di input/output non formattato ricalca quella della -intefaccia dei file descriptor, e provvede semplicemente la scrittura e -la lettura dei dati da un buffer verso un file e vicecersa. In generale +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: \begin{functions} @@ -479,17 +497,67 @@ int WriteStruct(FILE * stream, struct histogram * histo, size_t nelem) } \end{lstlisting} 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 \func{size * nelem}, -la sola differenza è che le funzioni non ritornano il numero di bytes -scritti, ma il numero di elementi. +elemento. -La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se -si ha un errore o si incontra la fine del file l'oggetto letto -parzialmente viene scartato +In realtà quello che conta nel trasferimento dei dati sono le dimensioni +totali, che sono sempre pari al prodotto \func{size * nelem}; la sola +differenza è che le funzioni non ritornano il numero di byte scritti, +ma il numero di elementi. +La funzione \func{fread} legge sempre un numero intero di elementi, se +incontra la fine del file l'oggetto letto parzialmente viene scartato +(lo stesso avviene in caso di errore). In questo caso la posizione dello +stream viene settata 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 +essere 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, che +evitano il lock implicito dello stream, usato per dalla librerie per la +gestione delle applicazioni multi-thread (si veda +\secref{sec:file_stream_thread} per i dettagli). -Benché queste funzioni assicurino +\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)} + + Le funzioni sono identiche alle analoghe \func{fread} e \func{fwrite} + ma non acquisiscono il lock implicito sullo stream. +\end{functions} +\noindent entrambe le funzioni sono estensioni GNU previste solo dalle + \acr{glibc}. \subsection{Input/output a caratteri singoli} @@ -514,9 +582,9 @@ Bench \section{Funzioni avanzate} \label{sec:file_stream_adv_func} -In questa sezione esamineremo le funzioni che permettono di controllare alcune -caratteristiche più particolari degli stream, come la lettura degli attributi, -le modalità di bufferizzazione, etc. +In questa sezione esamineremo le funzioni che permettono di controllare +alcune caratteristiche più particolari degli stream, come la lettura +degli attributi, le modalità di bufferizzazione, etc. \subsection{Le funzioni di controllo} @@ -530,7 +598,7 @@ derivate da Solaris, che permettono di ottenere informazioni utili. In certi casi può essere necessario sapere se un certo stream è accessibile in lettura o scrittura. In genere questa informazione non è disponibile, e si deve ricordare come il file è stato aperto. La cosa può essere complessa se le -operazioni vengono effettuate un una subroutine, che a questo punto +operazioni vengono effettuate in una subroutine, che a questo punto necessiterà di informazioni aggiuntive rispetto al semplice puntatore allo stream; questo può essere evitato con le due funzioni \func{\_\_freadable} e \func{\_\_fwritable} i cui prototipi sono: @@ -577,6 +645,34 @@ serie di funzioni che permettono di controllare il comportamento degli stream; se non si è +\subsection{Gli stream e i thread} +\label{sec:file_stream_thread} + +Gli stream possono essere usati in applicazioni multi-thread allo stesso +modo in cui sono usati nelle applicazioni normali, ma si deve essere +consapovoli delle possibili complicazioni anche quando non si usano i +thread, dato che l'implementazione delle librerie è influenzata +pesantemente dalle richieste necessarie per garantirne l'uso coi thread. + + + +\begin{functions} + \headdecl{stdio.h} + + \funcdecl{void flockfile(FILE * stream)} Esegue l'acquisizione del + lock dello stream \param{stream}, bloccandosi in caso il lock non + disponibile. + + \funcdecl{int ftrylockfile(FILE * stream)} Tenta l'acquisizione del + lock dello stream \param{stream}, senza bloccarsi in caso il lock non sia + disponibile. Ritorna zero in caso di acquisizione del lock, diverso da + zero altrimenti. + + \funcdecl{void funlockfile(FILE * stream)} Rilascia il lock dello + stream \param{stream}. +\end{functions} + + \subsection{Dettagli dell'implementazione} \label{sec:file_stream_details} diff --git a/fileunix.tex b/fileunix.tex index ba83b4d..17a68ed 100644 --- a/fileunix.tex +++ b/fileunix.tex @@ -832,12 +832,12 @@ file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni; di \var{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 con il filesystem - \acr{ext2}, quando questo viene montato con l'opzione \cmd{sync}, il kernel - provvede anche alla sincronizzazione automatica delle voci delle - directory.}. +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{La funzioni \func{dup} e \func{dup2}} diff --git a/sources/Makefile b/sources/Makefile index 576771a..dd60513 100644 --- a/sources/Makefile +++ b/sources/Makefile @@ -10,6 +10,9 @@ OBJ = SockRead.o SockWrite.o all: forktest errcode echo echod daytimed iterdaytimed daytime +testfopen: test_fopen.c + $(CC) $(CFLAGS) $^ -o $@ + testren: TestRen.c $(CC) $(CFLAGS) $^ -o $@