Replace __int128 with __int128_t in bits/link.h
[glibc.git] / manual / llio.texi
blob6f8adfc607d7390339535ff8c68a244b6d1eb32b
1 @node Low-Level I/O, File System Interface, I/O on Streams, Top
2 @c %MENU% Low-level, less portable I/O
3 @chapter Low-Level Input/Output
5 This chapter describes functions for performing low-level input/output
6 operations on file descriptors.  These functions include the primitives
7 for the higher-level I/O functions described in @ref{I/O on Streams}, as
8 well as functions for performing low-level control operations for which
9 there are no equivalents on streams.
11 Stream-level I/O is more flexible and usually more convenient;
12 therefore, programmers generally use the descriptor-level functions only
13 when necessary.  These are some of the usual reasons:
15 @itemize @bullet
16 @item
17 For reading binary files in large chunks.
19 @item
20 For reading an entire file into core before parsing it.
22 @item
23 To perform operations other than data transfer, which can only be done
24 with a descriptor.  (You can use @code{fileno} to get the descriptor
25 corresponding to a stream.)
27 @item
28 To pass descriptors to a child process.  (The child can create its own
29 stream to use a descriptor that it inherits, but cannot inherit a stream
30 directly.)
31 @end itemize
33 @menu
34 * Opening and Closing Files::           How to open and close file
35                                          descriptors.
36 * I/O Primitives::                      Reading and writing data.
37 * File Position Primitive::             Setting a descriptor's file
38                                          position.
39 * Descriptors and Streams::             Converting descriptor to stream
40                                          or vice-versa.
41 * Stream/Descriptor Precautions::       Precautions needed if you use both
42                                          descriptors and streams.
43 * Scatter-Gather::                      Fast I/O to discontinuous buffers.
44 * Memory-mapped I/O::                   Using files like memory.
45 * Waiting for I/O::                     How to check for input or output
46                                          on multiple file descriptors.
47 * Synchronizing I/O::                   Making sure all I/O actions completed.
48 * Asynchronous I/O::                    Perform I/O in parallel.
49 * Control Operations::                  Various other operations on file
50                                          descriptors.
51 * Duplicating Descriptors::             Fcntl commands for duplicating
52                                          file descriptors.
53 * Descriptor Flags::                    Fcntl commands for manipulating
54                                          flags associated with file
55                                          descriptors.
56 * File Status Flags::                   Fcntl commands for manipulating
57                                          flags associated with open files.
58 * File Locks::                          Fcntl commands for implementing
59                                          file locking.
60 * Interrupt Input::                     Getting an asynchronous signal when
61                                          input arrives.
62 * IOCTLs::                              Generic I/O Control operations.
63 @end menu
66 @node Opening and Closing Files
67 @section Opening and Closing Files
69 @cindex opening a file descriptor
70 @cindex closing a file descriptor
71 This section describes the primitives for opening and closing files
72 using file descriptors.  The @code{open} and @code{creat} functions are
73 declared in the header file @file{fcntl.h}, while @code{close} is
74 declared in @file{unistd.h}.
75 @pindex unistd.h
76 @pindex fcntl.h
78 @comment fcntl.h
79 @comment POSIX.1
80 @deftypefun int open (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
81 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
82 The @code{open} function creates and returns a new file descriptor for
83 the file named by @var{filename}.  Initially, the file position
84 indicator for the file is at the beginning of the file.  The argument
85 @var{mode} (@pxref{Permission Bits}) is used only when a file is
86 created, but it doesn't hurt to supply the argument in any case.
88 The @var{flags} argument controls how the file is to be opened.  This is
89 a bit mask; you create the value by the bitwise OR of the appropriate
90 parameters (using the @samp{|} operator in C).
91 @xref{File Status Flags}, for the parameters available.
93 The normal return value from @code{open} is a non-negative integer file
94 descriptor.  In the case of an error, a value of @math{-1} is returned
95 instead.  In addition to the usual file name errors (@pxref{File
96 Name Errors}), the following @code{errno} error conditions are defined
97 for this function:
99 @table @code
100 @item EACCES
101 The file exists but is not readable/writable as requested by the @var{flags}
102 argument, the file does not exist and the directory is unwritable so
103 it cannot be created.
105 @item EEXIST
106 Both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, and the named file already
107 exists.
109 @item EINTR
110 The @code{open} operation was interrupted by a signal.
111 @xref{Interrupted Primitives}.
113 @item EISDIR
114 The @var{flags} argument specified write access, and the file is a directory.
116 @item EMFILE
117 The process has too many files open.
118 The maximum number of file descriptors is controlled by the
119 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
121 @item ENFILE
122 The entire system, or perhaps the file system which contains the
123 directory, cannot support any additional open files at the moment.
124 (This problem cannot happen on @gnuhurdsystems{}.)
126 @item ENOENT
127 The named file does not exist, and @code{O_CREAT} is not specified.
129 @item ENOSPC
130 The directory or file system that would contain the new file cannot be
131 extended, because there is no disk space left.
133 @item ENXIO
134 @code{O_NONBLOCK} and @code{O_WRONLY} are both set in the @var{flags}
135 argument, the file named by @var{filename} is a FIFO (@pxref{Pipes and
136 FIFOs}), and no process has the file open for reading.
138 @item EROFS
139 The file resides on a read-only file system and any of @w{@code{O_WRONLY}},
140 @code{O_RDWR}, and @code{O_TRUNC} are set in the @var{flags} argument,
141 or @code{O_CREAT} is set and the file does not already exist.
142 @end table
144 @c !!! umask
146 If on a 32 bit machine the sources are translated with
147 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{open} returns a file
148 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
149 functions to use files up to @math{2^63} bytes in size and offset from
150 @math{-2^63} to @math{2^63}.  This happens transparently for the user
151 since all of the lowlevel file handling functions are equally replaced.
153 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
154 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
155 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{open} is
156 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
157 until the program ends.  To avoid this calls to @code{open} should be
158 protected using cancellation handlers.
159 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
161 The @code{open} function is the underlying primitive for the @code{fopen}
162 and @code{freopen} functions, that create streams.
163 @end deftypefun
165 @comment fcntl.h
166 @comment Unix98
167 @deftypefun int open64 (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
168 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
169 This function is similar to @code{open}.  It returns a file descriptor
170 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
171 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
172 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
174 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
175 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
176 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
177 replaces the old API.
178 @end deftypefun
180 @comment fcntl.h
181 @comment POSIX.1
182 @deftypefn {Obsolete function} int creat (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
183 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
184 This function is obsolete.  The call:
186 @smallexample
187 creat (@var{filename}, @var{mode})
188 @end smallexample
190 @noindent
191 is equivalent to:
193 @smallexample
194 open (@var{filename}, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, @var{mode})
195 @end smallexample
197 If on a 32 bit machine the sources are translated with
198 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{creat} returns a file
199 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
200 functions to use files up to @math{2^63} in size and offset from
201 @math{-2^63} to @math{2^63}.  This happens transparently for the user
202 since all of the lowlevel file handling functions are equally replaced.
203 @end deftypefn
205 @comment fcntl.h
206 @comment Unix98
207 @deftypefn {Obsolete function} int creat64 (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
208 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
209 This function is similar to @code{creat}.  It returns a file descriptor
210 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
211 the difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
212 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
214 To use this file descriptor one must not use the normal operations but
215 instead the counterparts named @code{*64}, e.g., @code{read64}.
217 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
218 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
219 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
220 replaces the old API.
221 @end deftypefn
223 @comment unistd.h
224 @comment POSIX.1
225 @deftypefun int close (int @var{filedes})
226 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
227 The function @code{close} closes the file descriptor @var{filedes}.
228 Closing a file has the following consequences:
230 @itemize @bullet
231 @item
232 The file descriptor is deallocated.
234 @item
235 Any record locks owned by the process on the file are unlocked.
237 @item
238 When all file descriptors associated with a pipe or FIFO have been closed,
239 any unread data is discarded.
240 @end itemize
242 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
243 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
244 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{close} is
245 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
246 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{close} should be
247 protected using cancellation handlers.
248 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
250 The normal return value from @code{close} is @math{0}; a value of @math{-1}
251 is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
252 conditions are defined for this function:
254 @table @code
255 @item EBADF
256 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor.
258 @item EINTR
259 The @code{close} call was interrupted by a signal.
260 @xref{Interrupted Primitives}.
261 Here is an example of how to handle @code{EINTR} properly:
263 @smallexample
264 TEMP_FAILURE_RETRY (close (desc));
265 @end smallexample
267 @item ENOSPC
268 @itemx EIO
269 @itemx EDQUOT
270 When the file is accessed by NFS, these errors from @code{write} can sometimes
271 not be detected until @code{close}.  @xref{I/O Primitives}, for details
272 on their meaning.
273 @end table
275 Please note that there is @emph{no} separate @code{close64} function.
276 This is not necessary since this function does not determine nor depend
277 on the mode of the file.  The kernel which performs the @code{close}
278 operation knows which mode the descriptor is used for and can handle
279 this situation.
280 @end deftypefun
282 To close a stream, call @code{fclose} (@pxref{Closing Streams}) instead
283 of trying to close its underlying file descriptor with @code{close}.
284 This flushes any buffered output and updates the stream object to
285 indicate that it is closed.
287 @node I/O Primitives
288 @section Input and Output Primitives
290 This section describes the functions for performing primitive input and
291 output operations on file descriptors: @code{read}, @code{write}, and
292 @code{lseek}.  These functions are declared in the header file
293 @file{unistd.h}.
294 @pindex unistd.h
296 @comment unistd.h
297 @comment POSIX.1
298 @deftp {Data Type} ssize_t
299 This data type is used to represent the sizes of blocks that can be
300 read or written in a single operation.  It is similar to @code{size_t},
301 but must be a signed type.
302 @end deftp
304 @cindex reading from a file descriptor
305 @comment unistd.h
306 @comment POSIX.1
307 @deftypefun ssize_t read (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size})
308 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
309 The @code{read} function reads up to @var{size} bytes from the file
310 with descriptor @var{filedes}, storing the results in the @var{buffer}.
311 (This is not necessarily a character string, and no terminating null
312 character is added.)
314 @cindex end-of-file, on a file descriptor
315 The return value is the number of bytes actually read.  This might be
316 less than @var{size}; for example, if there aren't that many bytes left
317 in the file or if there aren't that many bytes immediately available.
318 The exact behavior depends on what kind of file it is.  Note that
319 reading less than @var{size} bytes is not an error.
321 A value of zero indicates end-of-file (except if the value of the
322 @var{size} argument is also zero).  This is not considered an error.
323 If you keep calling @code{read} while at end-of-file, it will keep
324 returning zero and doing nothing else.
326 If @code{read} returns at least one character, there is no way you can
327 tell whether end-of-file was reached.  But if you did reach the end, the
328 next read will return zero.
330 In case of an error, @code{read} returns @math{-1}.  The following
331 @code{errno} error conditions are defined for this function:
333 @table @code
334 @item EAGAIN
335 Normally, when no input is immediately available, @code{read} waits for
336 some input.  But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file
337 (@pxref{File Status Flags}), @code{read} returns immediately without
338 reading any data, and reports this error.
340 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
341 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
342 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
343 which name you use.
345 On some systems, reading a large amount of data from a character special
346 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
347 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
348 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
349 which means it does not include terminals, since they always use
350 separate buffers inside the kernel.  This problem never happens on
351 @gnuhurdsystems{}.
353 Any condition that could result in @code{EAGAIN} can instead result in a
354 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
355 Calling @code{read} again immediately would result in @code{EAGAIN}.
357 @item EBADF
358 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
359 or is not open for reading.
361 @item EINTR
362 @code{read} was interrupted by a signal while it was waiting for input.
363 @xref{Interrupted Primitives}.  A signal will not necessary cause
364 @code{read} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
365 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
367 @item EIO
368 For many devices, and for disk files, this error code indicates
369 a hardware error.
371 @code{EIO} also occurs when a background process tries to read from the
372 controlling terminal, and the normal action of stopping the process by
373 sending it a @code{SIGTTIN} signal isn't working.  This might happen if
374 the signal is being blocked or ignored, or because the process group is
375 orphaned.  @xref{Job Control}, for more information about job control,
376 and @ref{Signal Handling}, for information about signals.
378 @item EINVAL
379 In some systems, when reading from a character or block device, position
380 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
381 indicates that the offsets were not properly aligned.
382 @end table
384 Please note that there is no function named @code{read64}.  This is not
385 necessary since this function does not directly modify or handle the
386 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
387 internally, the @code{read} function can be used for all cases.
389 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
390 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
391 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{read} is
392 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
393 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{read} should be
394 protected using cancellation handlers.
395 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
397 The @code{read} function is the underlying primitive for all of the
398 functions that read from streams, such as @code{fgetc}.
399 @end deftypefun
401 @comment unistd.h
402 @comment Unix98
403 @deftypefun ssize_t pread (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
404 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
405 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
406 @c is not MT-Safe because it uses lseek, read and lseek back, but is it
407 @c used anywhere?
408 The @code{pread} function is similar to the @code{read} function.  The
409 first three arguments are identical, and the return values and error
410 codes also correspond.
412 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
413 is not read from the current position of the file descriptor
414 @code{filedes}.  Instead the data is read from the file starting at
415 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
416 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
418 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
419 @code{pread} function is in fact @code{pread64} and the type
420 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
421 @math{2^63} bytes in length.
423 The return value of @code{pread} describes the number of bytes read.
424 In the error case it returns @math{-1} like @code{read} does and the
425 error codes are also the same, with these additions:
427 @table @code
428 @item EINVAL
429 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
431 @item ESPIPE
432 The file descriptor @var{filedes} is associate with a pipe or a FIFO and
433 this device does not allow positioning of the file pointer.
434 @end table
436 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
437 version 2.
438 @end deftypefun
440 @comment unistd.h
441 @comment Unix98
442 @deftypefun ssize_t pread64 (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
443 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
444 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
445 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, read and lseek64 back, but is
446 @c it used anywhere?
447 This function is similar to the @code{pread} function.  The difference
448 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
449 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
450 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
451 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
452 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
453 errors with a descriptor in small file mode.
455 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
456 32 bit machine this function is actually available under the name
457 @code{pread} and so transparently replaces the 32 bit interface.
458 @end deftypefun
460 @cindex writing to a file descriptor
461 @comment unistd.h
462 @comment POSIX.1
463 @deftypefun ssize_t write (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size})
464 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
465 The @code{write} function writes up to @var{size} bytes from
466 @var{buffer} to the file with descriptor @var{filedes}.  The data in
467 @var{buffer} is not necessarily a character string and a null character is
468 output like any other character.
470 The return value is the number of bytes actually written.  This may be
471 @var{size}, but can always be smaller.  Your program should always call
472 @code{write} in a loop, iterating until all the data is written.
474 Once @code{write} returns, the data is enqueued to be written and can be
475 read back right away, but it is not necessarily written out to permanent
476 storage immediately.  You can use @code{fsync} when you need to be sure
477 your data has been permanently stored before continuing.  (It is more
478 efficient for the system to batch up consecutive writes and do them all
479 at once when convenient.  Normally they will always be written to disk
480 within a minute or less.)  Modern systems provide another function
481 @code{fdatasync} which guarantees integrity only for the file data and
482 is therefore faster.
483 @c !!! xref fsync, fdatasync
484 You can use the @code{O_FSYNC} open mode to make @code{write} always
485 store the data to disk before returning; @pxref{Operating Modes}.
487 In the case of an error, @code{write} returns @math{-1}.  The following
488 @code{errno} error conditions are defined for this function:
490 @table @code
491 @item EAGAIN
492 Normally, @code{write} blocks until the write operation is complete.
493 But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file (@pxref{Control
494 Operations}), it returns immediately without writing any data and
495 reports this error.  An example of a situation that might cause the
496 process to block on output is writing to a terminal device that supports
497 flow control, where output has been suspended by receipt of a STOP
498 character.
500 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
501 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
502 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
503 which name you use.
505 On some systems, writing a large amount of data from a character special
506 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
507 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
508 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
509 which means it does not include terminals, since they always use
510 separate buffers inside the kernel.  This problem does not arise on
511 @gnuhurdsystems{}.
513 @item EBADF
514 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
515 or is not open for writing.
517 @item EFBIG
518 The size of the file would become larger than the implementation can support.
520 @item EINTR
521 The @code{write} operation was interrupted by a signal while it was
522 blocked waiting for completion.  A signal will not necessarily cause
523 @code{write} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
524 successful @code{write} which writes fewer bytes than requested.
525 @xref{Interrupted Primitives}.
527 @item EIO
528 For many devices, and for disk files, this error code indicates
529 a hardware error.
531 @item ENOSPC
532 The device containing the file is full.
534 @item EPIPE
535 This error is returned when you try to write to a pipe or FIFO that
536 isn't open for reading by any process.  When this happens, a @code{SIGPIPE}
537 signal is also sent to the process; see @ref{Signal Handling}.
539 @item EINVAL
540 In some systems, when writing to a character or block device, position
541 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
542 indicates that the offsets were not properly aligned.
543 @end table
545 Unless you have arranged to prevent @code{EINTR} failures, you should
546 check @code{errno} after each failing call to @code{write}, and if the
547 error was @code{EINTR}, you should simply repeat the call.
548 @xref{Interrupted Primitives}.  The easy way to do this is with the
549 macro @code{TEMP_FAILURE_RETRY}, as follows:
551 @smallexample
552 nbytes = TEMP_FAILURE_RETRY (write (desc, buffer, count));
553 @end smallexample
555 Please note that there is no function named @code{write64}.  This is not
556 necessary since this function does not directly modify or handle the
557 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
558 internally the @code{write} function can be used for all cases.
560 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
561 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
562 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{write} is
563 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
564 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{write} should be
565 protected using cancellation handlers.
566 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
568 The @code{write} function is the underlying primitive for all of the
569 functions that write to streams, such as @code{fputc}.
570 @end deftypefun
572 @comment unistd.h
573 @comment Unix98
574 @deftypefun ssize_t pwrite (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
575 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
576 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
577 @c is not MT-Safe because it uses lseek, write and lseek back, but is it
578 @c used anywhere?
579 The @code{pwrite} function is similar to the @code{write} function.  The
580 first three arguments are identical, and the return values and error codes
581 also correspond.
583 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
584 is not written to the current position of the file descriptor
585 @code{filedes}.  Instead the data is written to the file starting at
586 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
587 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
589 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
590 @code{pwrite} function is in fact @code{pwrite64} and the type
591 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
592 @math{2^63} bytes in length.
594 The return value of @code{pwrite} describes the number of written bytes.
595 In the error case it returns @math{-1} like @code{write} does and the
596 error codes are also the same, with these additions:
598 @table @code
599 @item EINVAL
600 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
602 @item ESPIPE
603 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
604 this device does not allow positioning of the file pointer.
605 @end table
607 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
608 version 2.
609 @end deftypefun
611 @comment unistd.h
612 @comment Unix98
613 @deftypefun ssize_t pwrite64 (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
614 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
615 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
616 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, write and lseek64 back, but
617 @c is it used anywhere?
618 This function is similar to the @code{pwrite} function.  The difference
619 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
620 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
621 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
622 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
623 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
624 errors with a descriptor in small file mode.
626 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
627 32 bit machine this function is actually available under the name
628 @code{pwrite} and so transparently replaces the 32 bit interface.
629 @end deftypefun
632 @node File Position Primitive
633 @section Setting the File Position of a Descriptor
635 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
636 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
637 specifies the position in the file for the next @code{read} or
638 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
639 on the file position and what it means.
641 To read the current file position value from a descriptor, use
642 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
644 @cindex file positioning on a file descriptor
645 @cindex positioning a file descriptor
646 @cindex seeking on a file descriptor
647 @comment unistd.h
648 @comment POSIX.1
649 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
650 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
651 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
652 file with descriptor @var{filedes}.
654 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
655 interpreted, in the same way as for the @code{fseek} function, and it must
656 be one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
657 @code{SEEK_END}.
659 @table @code
660 @item SEEK_SET
661 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the beginning
662 of the file.
664 @item SEEK_CUR
665 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the current
666 file position.  This count may be positive or negative.
668 @item SEEK_END
669 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the end of
670 the file.  A negative count specifies a position within the current
671 extent of the file; a positive count specifies a position past the
672 current end.  If you set the position past the current end, and
673 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
674 position.
675 @end table
677 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
678 position, measured in bytes from the beginning of the file.
679 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
680 current file position.
682 If you want to append to the file, setting the file position to the
683 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
684 process may write more data after you seek but before you write,
685 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
686 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
688 You can set the file position past the current end of the file.  This
689 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
690 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
691 Characters between the previous end of file and the new position are
692 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
693 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
694 file takes up less space than it appears to; it is then called a
695 ``sparse file''.
696 @cindex sparse files
697 @cindex holes in files
699 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
700 invalid, @code{lseek} returns a value of @math{-1}.  The following
701 @code{errno} error conditions are defined for this function:
703 @table @code
704 @item EBADF
705 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
707 @item EINVAL
708 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
709 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
711 @item ESPIPE
712 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
713 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
714 only for pipes and FIFOs, but on @gnusystems{}, you always get
715 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
716 @end table
718 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
719 @code{lseek} function is in fact @code{lseek64} and the type
720 @code{off_t} has 64 bits which makes it possible to handle files up to
721 @math{2^63} bytes in length.
723 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
724 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
725 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
726 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
727 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
728 protected using cancellation handlers.
729 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
731 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
732 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
733 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
734 descriptors.
735 @end deftypefun
737 @comment unistd.h
738 @comment Unix98
739 @deftypefun off64_t lseek64 (int @var{filedes}, off64_t @var{offset}, int @var{whence})
740 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
741 This function is similar to the @code{lseek} function.  The difference
742 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
743 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
744 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
745 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
746 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
747 errors with a descriptor in small file mode.
749 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
750 32 bits machine this function is actually available under the name
751 @code{lseek} and so transparently replaces the 32 bit interface.
752 @end deftypefun
754 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
755 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
756 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
757 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
758 other.  For example,
760 @smallexample
761 @group
763   int d1, d2;
764   char buf[4];
765   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
766   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
767   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
768   read (d2, buf, 4);
770 @end group
771 @end smallexample
773 @noindent
774 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
775 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
776 for brevity.)
778 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
779 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
780 which alters the file position of one of the duplicates, including
781 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
783 @smallexample
785   int d1, d2, d3;
786   char buf1[4], buf2[4];
787   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
788   d2 = dup (d1);
789   d3 = dup (d2);
790   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
791   read (d1, buf1, 4);
792   read (d2, buf2, 4);
794 @end smallexample
796 @noindent
797 will read four characters starting with the 1024'th character of
798 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
799 character.
801 @comment sys/types.h
802 @comment POSIX.1
803 @deftp {Data Type} off_t
804 This is a signed integer type used to represent file sizes.  In
805 @theglibc{}, this type is no narrower than @code{int}.
807 If the source is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type
808 is transparently replaced by @code{off64_t}.
809 @end deftp
811 @comment sys/types.h
812 @comment Unix98
813 @deftp {Data Type} off64_t
814 This type is used similar to @code{off_t}.  The difference is that even
815 on 32 bit machines, where the @code{off_t} type would have 32 bits,
816 @code{off64_t} has 64 bits and so is able to address files up to
817 @math{2^63} bytes in length.
819 When compiling with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type is
820 available under the name @code{off_t}.
821 @end deftp
823 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
824 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
825 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
827 @table @code
828 @item L_SET
829 An alias for @code{SEEK_SET}.
831 @item L_INCR
832 An alias for @code{SEEK_CUR}.
834 @item L_XTND
835 An alias for @code{SEEK_END}.
836 @end table
838 @node Descriptors and Streams
839 @section Descriptors and Streams
840 @cindex streams, and file descriptors
841 @cindex converting file descriptor to stream
842 @cindex extracting file descriptor from stream
844 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
845 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
846 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
847 declared in the header file @file{stdio.h}.
848 @pindex stdio.h
850 @comment stdio.h
851 @comment POSIX.1
852 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
853 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@acsmem{} @aculock{}}}
854 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
855 @var{filedes}.
857 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
858 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
859 the @samp{b} option is not permitted; this is because @gnusystems{} make no
860 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
861 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have an effect only
862 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
863 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
864 mode of the open file descriptor.
866 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
867 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
868 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
869 null pointer is returned instead.
871 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
872 for file descriptor do not permit the access specified by
873 @code{opentype}.  @Theglibc{} always checks for this.
874 @end deftypefun
876 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
877 see @ref{Creating a Pipe}.
879 @comment stdio.h
880 @comment POSIX.1
881 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
882 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
883 This function returns the file descriptor associated with the stream
884 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
885 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
886 @code{fileno} returns @math{-1}.
887 @end deftypefun
889 @comment stdio.h
890 @comment GNU
891 @deftypefun int fileno_unlocked (FILE *@var{stream})
892 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
893 The @code{fileno_unlocked} function is equivalent to the @code{fileno}
894 function except that it does not implicitly lock the stream if the state
895 is @code{FSETLOCKING_INTERNAL}.
897 This function is a GNU extension.
898 @end deftypefun
900 @cindex standard file descriptors
901 @cindex file descriptors, standard
902 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
903 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
904 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
905 @pindex unistd.h
907 @comment unistd.h
908 @comment POSIX.1
909 @table @code
910 @item STDIN_FILENO
911 @vindex STDIN_FILENO
912 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
913 standard input.
914 @cindex standard input file descriptor
916 @comment unistd.h
917 @comment POSIX.1
918 @item STDOUT_FILENO
919 @vindex STDOUT_FILENO
920 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
921 standard output.
922 @cindex standard output file descriptor
924 @comment unistd.h
925 @comment POSIX.1
926 @item STDERR_FILENO
927 @vindex STDERR_FILENO
928 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
929 standard error output.
930 @end table
931 @cindex standard error file descriptor
933 @node Stream/Descriptor Precautions
934 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
935 @cindex channels
936 @cindex streams and descriptors
937 @cindex descriptors and streams
938 @cindex mixing descriptors and streams
940 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
941 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
942 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
943 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
944 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
945 file positions.
947 It's best to use just one channel in your program for actual data
948 transfer to any given file, except when all the access is for input.
949 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
950 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
951 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
952 the stream.
954 @menu
955 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
956 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
957 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
958                             another channel.
959 @end menu
961 @node Linked Channels
962 @subsection Linked Channels
963 @cindex linked channels
965 Channels that come from a single opening share the same file position;
966 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
967 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
968 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
969 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
970 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
971 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
972 random-access files, all append-type output streams are effectively
973 linked to each other.
975 @cindex cleaning up a stream
976 If you have been using a stream for I/O (or have just opened the stream),
977 and you want to do I/O using
978 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
979 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
980 @xref{Cleaning Streams}.
982 Terminating a process, or executing a new program in the process,
983 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
984 streams persist in other processes, their file positions become
985 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
986 before destroying them.
988 @node Independent Channels
989 @subsection Independent Channels
990 @cindex independent channels
992 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
993 file, each channel has its own file position.  These are called
994 @dfn{independent channels}.
996 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
997 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
998 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
999 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
1001 @itemize @bullet
1002 @item
1003 You should clean an output stream after use, before doing anything else
1004 that might read or write from the same part of the file.
1006 @item
1007 You should clean an input stream before reading data that may have been
1008 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
1009 obsolete data that had been in the stream's buffer.
1010 @end itemize
1012 If you do output to one channel at the end of the file, this will
1013 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
1014 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
1015 new end of file before writing, because the file can always be extended
1016 by another process between when you set the file position and when you
1017 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
1018 always output at the current end of the file.  In order to make the
1019 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
1020 were using, if it is a stream.
1022 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
1023 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
1024 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
1025 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
1026 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
1028 @node Cleaning Streams
1029 @subsection Cleaning Streams
1031 You can use @code{fflush} to clean a stream in most
1032 cases.
1034 You can skip the @code{fflush} if you know the stream
1035 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
1036 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
1037 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
1038 character output was a newline.  However, a just-opened input stream
1039 might not be clean, as its input buffer might not be empty.
1041 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
1042 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
1043 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
1044 not random access, there is no way to give back the excess data already
1045 read.  When an input stream reads from a random-access file,
1046 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
1047 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
1048 further I/O.
1050 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
1051 valid way of cleaning an output stream.
1053 You need not clean a stream before using its descriptor for control
1054 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
1055 the file position and are not affected by it.  You can use any
1056 descriptor for these operations, and all channels are affected
1057 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
1058 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
1059 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
1060 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
1061 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
1062 Modes}.
1064 @node Scatter-Gather
1065 @section Fast Scatter-Gather I/O
1066 @cindex scatter-gather
1068 Some applications may need to read or write data to multiple buffers,
1069 which are separated in memory.  Although this can be done easily enough
1070 with multiple calls to @code{read} and @code{write}, it is inefficient
1071 because there is overhead associated with each kernel call.
1073 Instead, many platforms provide special high-speed primitives to perform
1074 these @dfn{scatter-gather} operations in a single kernel call.  @Theglibc{}
1075 will provide an emulation on any system that lacks these
1076 primitives, so they are not a portability threat.  They are defined in
1077 @code{sys/uio.h}.
1079 These functions are controlled with arrays of @code{iovec} structures,
1080 which describe the location and size of each buffer.
1082 @comment sys/uio.h
1083 @comment BSD
1084 @deftp {Data Type} {struct iovec}
1086 The @code{iovec} structure describes a buffer.  It contains two fields:
1088 @table @code
1090 @item void *iov_base
1091 Contains the address of a buffer.
1093 @item size_t iov_len
1094 Contains the length of the buffer.
1096 @end table
1097 @end deftp
1099 @comment sys/uio.h
1100 @comment BSD
1101 @deftypefun ssize_t readv (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1102 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1103 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1104 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1105 @c malloc the buffer into which data is read, if the total read size is
1106 @c too large for alloca.
1108 The @code{readv} function reads data from @var{filedes} and scatters it
1109 into the buffers described in @var{vector}, which is taken to be
1110 @var{count} structures long.  As each buffer is filled, data is sent to the
1111 next.
1113 Note that @code{readv} is not guaranteed to fill all the buffers.
1114 It may stop at any point, for the same reasons @code{read} would.
1116 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1117 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1118 errors are the same as in @code{read}.
1120 @end deftypefun
1122 @comment sys/uio.h
1123 @comment BSD
1124 @deftypefun ssize_t writev (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1125 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1126 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1127 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1128 @c malloc the buffer from which data is written, if the total write size
1129 @c is too large for alloca.
1131 The @code{writev} function gathers data from the buffers described in
1132 @var{vector}, which is taken to be @var{count} structures long, and writes
1133 them to @code{filedes}.  As each buffer is written, it moves on to the
1134 next.
1136 Like @code{readv}, @code{writev} may stop midstream under the same
1137 conditions @code{write} would.
1139 The return value is a count of bytes written, or @math{-1} indicating an
1140 error.  The possible errors are the same as in @code{write}.
1142 @end deftypefun
1144 @c Note - I haven't read this anywhere.  I surmised it from my knowledge
1145 @c of computer science.  Thus, there could be subtleties I'm missing.
1147 Note that if the buffers are small (under about 1kB), high-level streams
1148 may be easier to use than these functions.  However, @code{readv} and
1149 @code{writev} are more efficient when the individual buffers themselves
1150 (as opposed to the total output), are large.  In that case, a high-level
1151 stream would not be able to cache the data effectively.
1153 @node Memory-mapped I/O
1154 @section Memory-mapped I/O
1156 On modern operating systems, it is possible to @dfn{mmap} (pronounced
1157 ``em-map'') a file to a region of memory.  When this is done, the file can
1158 be accessed just like an array in the program.
1160 This is more efficient than @code{read} or @code{write}, as only the regions
1161 of the file that a program actually accesses are loaded.  Accesses to
1162 not-yet-loaded parts of the mmapped region are handled in the same way as
1163 swapped out pages.
1165 Since mmapped pages can be stored back to their file when physical
1166 memory is low, it is possible to mmap files orders of magnitude larger
1167 than both the physical memory @emph{and} swap space.  The only limit is
1168 address space.  The theoretical limit is 4GB on a 32-bit machine -
1169 however, the actual limit will be smaller since some areas will be
1170 reserved for other purposes.  If the LFS interface is used the file size
1171 on 32-bit systems is not limited to 2GB (offsets are signed which
1172 reduces the addressable area of 4GB by half); the full 64-bit are
1173 available.
1175 Memory mapping only works on entire pages of memory.  Thus, addresses
1176 for mapping must be page-aligned, and length values will be rounded up.
1177 To determine the size of a page the machine uses one should use
1179 @vindex _SC_PAGESIZE
1180 @smallexample
1181 size_t page_size = (size_t) sysconf (_SC_PAGESIZE);
1182 @end smallexample
1184 @noindent
1185 These functions are declared in @file{sys/mman.h}.
1187 @comment sys/mman.h
1188 @comment POSIX
1189 @deftypefun {void *} mmap (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off_t @var{offset})
1190 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1192 The @code{mmap} function creates a new mapping, connected to bytes
1193 (@var{offset}) to (@var{offset} + @var{length} - 1) in the file open on
1194 @var{filedes}.  A new reference for the file specified by @var{filedes}
1195 is created, which is not removed by closing the file.
1197 @var{address} gives a preferred starting address for the mapping.
1198 @code{NULL} expresses no preference.  Any previous mapping at that
1199 address is automatically removed.  The address you give may still be
1200 changed, unless you use the @code{MAP_FIXED} flag.
1202 @vindex PROT_READ
1203 @vindex PROT_WRITE
1204 @vindex PROT_EXEC
1205 @var{protect} contains flags that control what kind of access is
1206 permitted.  They include @code{PROT_READ}, @code{PROT_WRITE}, and
1207 @code{PROT_EXEC}, which permit reading, writing, and execution,
1208 respectively.  Inappropriate access will cause a segfault (@pxref{Program
1209 Error Signals}).
1211 Note that most hardware designs cannot support write permission without
1212 read permission, and many do not distinguish read and execute permission.
1213 Thus, you may receive wider permissions than you ask for, and mappings of
1214 write-only files may be denied even if you do not use @code{PROT_READ}.
1216 @var{flags} contains flags that control the nature of the map.
1217 One of @code{MAP_SHARED} or @code{MAP_PRIVATE} must be specified.
1219 They include:
1221 @vtable @code
1222 @item MAP_PRIVATE
1223 This specifies that writes to the region should never be written back
1224 to the attached file.  Instead, a copy is made for the process, and the
1225 region will be swapped normally if memory runs low.  No other process will
1226 see the changes.
1228 Since private mappings effectively revert to ordinary memory
1229 when written to, you must have enough virtual memory for a copy of
1230 the entire mmapped region if you use this mode with @code{PROT_WRITE}.
1232 @item MAP_SHARED
1233 This specifies that writes to the region will be written back to the
1234 file.  Changes made will be shared immediately with other processes
1235 mmaping the same file.
1237 Note that actual writing may take place at any time.  You need to use
1238 @code{msync}, described below, if it is important that other processes
1239 using conventional I/O get a consistent view of the file.
1241 @item MAP_FIXED
1242 This forces the system to use the exact mapping address specified in
1243 @var{address} and fail if it can't.
1245 @c One of these is official - the other is obviously an obsolete synonym
1246 @c Which is which?
1247 @item MAP_ANONYMOUS
1248 @itemx MAP_ANON
1249 This flag tells the system to create an anonymous mapping, not connected
1250 to a file.  @var{filedes} and @var{off} are ignored, and the region is
1251 initialized with zeros.
1253 Anonymous maps are used as the basic primitive to extend the heap on some
1254 systems.  They are also useful to share data between multiple tasks
1255 without creating a file.
1257 On some systems using private anonymous mmaps is more efficient than using
1258 @code{malloc} for large blocks.  This is not an issue with @theglibc{},
1259 as the included @code{malloc} automatically uses @code{mmap} where appropriate.
1261 @c Linux has some other MAP_ options, which I have not discussed here.
1262 @c MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE and MAP_GROWSDOWN don't seem applicable to
1263 @c user programs (and I don't understand the last two).  MAP_LOCKED does
1264 @c not appear to be implemented.
1266 @end vtable
1268 @code{mmap} returns the address of the new mapping, or
1269 @code{MAP_FAILED} for an error.
1271 Possible errors include:
1273 @table @code
1275 @item EINVAL
1277 Either @var{address} was unusable, or inconsistent @var{flags} were
1278 given.
1280 @item EACCES
1282 @var{filedes} was not open for the type of access specified in @var{protect}.
1284 @item ENOMEM
1286 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
1287 out of address space.
1289 @item ENODEV
1291 This file is of a type that doesn't support mapping.
1293 @item ENOEXEC
1295 The file is on a filesystem that doesn't support mapping.
1297 @c On Linux, EAGAIN will appear if the file has a conflicting mandatory lock.
1298 @c However mandatory locks are not discussed in this manual.
1300 @c Similarly, ETXTBSY will occur if the MAP_DENYWRITE flag (not documented
1301 @c here) is used and the file is already open for writing.
1303 @end table
1305 @end deftypefun
1307 @comment sys/mman.h
1308 @comment LFS
1309 @deftypefun {void *} mmap64 (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off64_t @var{offset})
1310 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1311 @c The page_shift auto detection when MMAP2_PAGE_SHIFT is -1 (it never
1312 @c is) would be thread-unsafe.
1313 The @code{mmap64} function is equivalent to the @code{mmap} function but
1314 the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t}.  On 32-bit systems
1315 this allows the file associated with the @var{filedes} descriptor to be
1316 larger than 2GB.  @var{filedes} must be a descriptor returned from a
1317 call to @code{open64} or @code{fopen64} and @code{freopen64} where the
1318 descriptor is retrieved with @code{fileno}.
1320 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
1321 function is actually available under the name @code{mmap}.  I.e., the
1322 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
1323 replaces the old API.
1324 @end deftypefun
1326 @comment sys/mman.h
1327 @comment POSIX
1328 @deftypefun int munmap (void *@var{addr}, size_t @var{length})
1329 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1331 @code{munmap} removes any memory maps from (@var{addr}) to (@var{addr} +
1332 @var{length}).  @var{length} should be the length of the mapping.
1334 It is safe to unmap multiple mappings in one command, or include unmapped
1335 space in the range.  It is also possible to unmap only part of an existing
1336 mapping.  However, only entire pages can be removed.  If @var{length} is not
1337 an even number of pages, it will be rounded up.
1339 It returns @math{0} for success and @math{-1} for an error.
1341 One error is possible:
1343 @table @code
1345 @item EINVAL
1346 The memory range given was outside the user mmap range or wasn't page
1347 aligned.
1349 @end table
1351 @end deftypefun
1353 @comment sys/mman.h
1354 @comment POSIX
1355 @deftypefun int msync (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{flags})
1356 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1358 When using shared mappings, the kernel can write the file at any time
1359 before the mapping is removed.  To be certain data has actually been
1360 written to the file and will be accessible to non-memory-mapped I/O, it
1361 is necessary to use this function.
1363 It operates on the region @var{address} to (@var{address} + @var{length}).
1364 It may be used on part of a mapping or multiple mappings, however the
1365 region given should not contain any unmapped space.
1367 @var{flags} can contain some options:
1369 @vtable @code
1371 @item MS_SYNC
1373 This flag makes sure the data is actually written @emph{to disk}.
1374 Normally @code{msync} only makes sure that accesses to a file with
1375 conventional I/O reflect the recent changes.
1377 @item MS_ASYNC
1379 This tells @code{msync} to begin the synchronization, but not to wait for
1380 it to complete.
1382 @c Linux also has MS_INVALIDATE, which I don't understand.
1384 @end vtable
1386 @code{msync} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1387 error.  Errors include:
1389 @table @code
1391 @item EINVAL
1392 An invalid region was given, or the @var{flags} were invalid.
1394 @item EFAULT
1395 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1397 @end table
1399 @end deftypefun
1401 @comment sys/mman.h
1402 @comment GNU
1403 @deftypefun {void *} mremap (void *@var{address}, size_t @var{length}, size_t @var{new_length}, int @var{flag})
1404 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1406 This function can be used to change the size of an existing memory
1407 area. @var{address} and @var{length} must cover a region entirely mapped
1408 in the same @code{mmap} statement.  A new mapping with the same
1409 characteristics will be returned with the length @var{new_length}.
1411 One option is possible, @code{MREMAP_MAYMOVE}.  If it is given in
1412 @var{flags}, the system may remove the existing mapping and create a new
1413 one of the desired length in another location.
1415 The address of the resulting mapping is returned, or @math{-1}.  Possible
1416 error codes include:
1418 @table @code
1420 @item EFAULT
1421 There is no existing mapping in at least part of the original region, or
1422 the region covers two or more distinct mappings.
1424 @item EINVAL
1425 The address given is misaligned or inappropriate.
1427 @item EAGAIN
1428 The region has pages locked, and if extended it would exceed the
1429 process's resource limit for locked pages.  @xref{Limits on Resources}.
1431 @item ENOMEM
1432 The region is private writable, and insufficient virtual memory is
1433 available to extend it.  Also, this error will occur if
1434 @code{MREMAP_MAYMOVE} is not given and the extension would collide with
1435 another mapped region.
1437 @end table
1438 @end deftypefun
1440 This function is only available on a few systems.  Except for performing
1441 optional optimizations one should not rely on this function.
1443 Not all file descriptors may be mapped.  Sockets, pipes, and most devices
1444 only allow sequential access and do not fit into the mapping abstraction.
1445 In addition, some regular files may not be mmapable, and older kernels may
1446 not support mapping at all.  Thus, programs using @code{mmap} should
1447 have a fallback method to use should it fail. @xref{Mmap,,,standards,GNU
1448 Coding Standards}.
1450 @comment sys/mman.h
1451 @comment POSIX
1452 @deftypefun int madvise (void *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{advice})
1453 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1455 This function can be used to provide the system with @var{advice} about
1456 the intended usage patterns of the memory region starting at @var{addr}
1457 and extending @var{length} bytes.
1459 The valid BSD values for @var{advice} are:
1461 @table @code
1463 @item MADV_NORMAL
1464 The region should receive no further special treatment.
1466 @item MADV_RANDOM
1467 The region will be accessed via random page references.  The kernel
1468 should page-in the minimal number of pages for each page fault.
1470 @item MADV_SEQUENTIAL
1471 The region will be accessed via sequential page references.  This
1472 may cause the kernel to aggressively read-ahead, expecting further
1473 sequential references after any page fault within this region.
1475 @item MADV_WILLNEED
1476 The region will be needed.  The pages within this region may
1477 be pre-faulted in by the kernel.
1479 @item MADV_DONTNEED
1480 The region is no longer needed.  The kernel may free these pages,
1481 causing any changes to the pages to be lost, as well as swapped
1482 out pages to be discarded.
1484 @end table
1486 The POSIX names are slightly different, but with the same meanings:
1488 @table @code
1490 @item POSIX_MADV_NORMAL
1491 This corresponds with BSD's @code{MADV_NORMAL}.
1493 @item POSIX_MADV_RANDOM
1494 This corresponds with BSD's @code{MADV_RANDOM}.
1496 @item POSIX_MADV_SEQUENTIAL
1497 This corresponds with BSD's @code{MADV_SEQUENTIAL}.
1499 @item POSIX_MADV_WILLNEED
1500 This corresponds with BSD's @code{MADV_WILLNEED}.
1502 @item POSIX_MADV_DONTNEED
1503 This corresponds with BSD's @code{MADV_DONTNEED}.
1505 @end table
1507 @code{madvise} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1508 error.  Errors include:
1509 @table @code
1511 @item EINVAL
1512 An invalid region was given, or the @var{advice} was invalid.
1514 @item EFAULT
1515 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1517 @end table
1518 @end deftypefun
1520 @comment sys/mman.h
1521 @comment POSIX
1522 @deftypefn Function int shm_open (const char *@var{name}, int @var{oflag}, mode_t @var{mode})
1523 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1524 @c shm_open @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1525 @c  libc_once(where_is_shmfs) @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1526 @c   where_is_shmfs @mtslocale @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1527 @c    statfs dup ok
1528 @c    setmntent dup @ascuheap @asulock @acsmem @acsfd @aculock
1529 @c    getmntent_r dup @mtslocale @ascuheap @aculock @acsmem [no @asucorrupt @acucorrupt; exclusive stream]
1530 @c    strcmp dup ok
1531 @c    strlen dup ok
1532 @c    malloc dup @ascuheap @acsmem
1533 @c    mempcpy dup ok
1534 @c    endmntent dup @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1535 @c  strlen dup ok
1536 @c  strchr dup ok
1537 @c  mempcpy dup ok
1538 @c  open dup @acsfd
1539 @c  fcntl dup ok
1540 @c  close dup @acsfd
1542 This function returns a file descriptor that can be used to allocate shared
1543 memory via mmap.  Unrelated processes can use same @var{name} to create or
1544 open existing shared memory objects.
1546 A @var{name} argument specifies the shared memory object to be opened.
1547 In @theglibc{} it must be a string smaller than @code{NAME_MAX} bytes starting
1548 with an optional slash but containing no other slashes.
1550 The semantics of @var{oflag} and @var{mode} arguments is same as in @code{open}.
1552 @code{shm_open} returns the file descriptor on success or @math{-1} on error.
1553 On failure @code{errno} is set.
1554 @end deftypefn
1556 @deftypefn Function int shm_unlink (const char *@var{name})
1557 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1558 @c shm_unlink @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1559 @c  libc_once(where_is_shmfs) dup @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1560 @c  strlen dup ok
1561 @c  strchr dup ok
1562 @c  mempcpy dup ok
1563 @c  unlink dup ok
1565 This function is inverse of @code{shm_open} and removes the object with
1566 the given @var{name} previously created by @code{shm_open}.
1568 @code{shm_unlink} returns @math{0} on success or @math{-1} on error.
1569 On failure @code{errno} is set.
1570 @end deftypefn
1572 @node Waiting for I/O
1573 @section Waiting for Input or Output
1574 @cindex waiting for input or output
1575 @cindex multiplexing input
1576 @cindex input from multiple files
1578 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
1579 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
1580 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
1581 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
1582 style requires responding immediately to input on any device.  Another
1583 example is a program that acts as a server to several other processes
1584 via pipes or sockets.
1586 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
1587 blocks the program until input is available on one particular file
1588 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
1589 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
1590 inefficient.
1592 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
1593 program until input or output is ready on a specified set of file
1594 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
1595 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
1596 @pindex sys/types.h
1598 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
1599 ``input'' is available when there are pending connections that could be
1600 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
1601 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
1602 for normal input.
1604 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
1605 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
1606 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
1607 and some macros for manipulating these objects.
1609 @comment sys/types.h
1610 @comment BSD
1611 @deftp {Data Type} fd_set
1612 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
1613 @code{select} function.  It is actually a bit array.
1614 @end deftp
1616 @comment sys/types.h
1617 @comment BSD
1618 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
1619 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
1620 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
1621 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
1622 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
1623 descriptors open, but this macro still has a constant value which
1624 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
1625 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
1626 that descriptor into an @code{fd_set}.
1627 @end deftypevr
1629 @comment sys/types.h
1630 @comment BSD
1631 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
1632 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1633 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
1634 empty set.
1635 @end deftypefn
1637 @comment sys/types.h
1638 @comment BSD
1639 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1640 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1641 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1642 @c here if set is not used exclusively.
1643 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
1645 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1646 evaluated more than once.
1647 @end deftypefn
1649 @comment sys/types.h
1650 @comment BSD
1651 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1652 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1653 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1654 @c here if set is not used exclusively.
1655 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
1657 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1658 evaluated more than once.
1659 @end deftypefn
1661 @comment sys/types.h
1662 @comment BSD
1663 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, const fd_set *@var{set})
1664 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1665 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
1666 of the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
1668 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1669 evaluated more than once.
1670 @end deftypefn
1672 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
1674 @comment sys/types.h
1675 @comment BSD
1676 @deftypefun int select (int @var{nfds}, fd_set *@var{read-fds}, fd_set *@var{write-fds}, fd_set *@var{except-fds}, struct timeval *@var{timeout})
1677 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:read-fds} @mtsrace{:write-fds} @mtsrace{:except-fds}}@assafe{}@acsafe{}}
1678 @c The select syscall is preferred, but pselect6 may be used instead,
1679 @c which requires converting timeout to a timespec and back.  The
1680 @c conversions are not atomic.
1681 The @code{select} function blocks the calling process until there is
1682 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
1683 timeout period has expired.
1685 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
1686 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
1687 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
1688 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
1689 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
1690 you are not interested in checking for that kind of condition.
1692 A file descriptor is considered ready for reading if a @code{read}
1693 call will not block.  This usually includes the read offset being at
1694 the end of the file or there is an error to report.  A server socket
1695 is considered ready for reading if there is a pending connection which
1696 can be accepted with @code{accept}; @pxref{Accepting Connections}.  A
1697 client socket is ready for writing when its connection is fully
1698 established; @pxref{Connecting}.
1700 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
1701 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
1702 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
1703 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
1704 for information on urgent messages.)
1706 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
1707 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
1708 of this argument.
1710 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
1711 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until one
1712 of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide the
1713 time in @code{struct timeval} format; see @ref{High-Resolution
1714 Calendar}.  Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing
1715 all zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
1716 waiting if none are ready.
1718 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
1719 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
1720 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
1721 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
1722 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
1724 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
1725 a value of zero.
1727 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
1728 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
1729 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
1730 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
1731 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
1732 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
1734 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
1735 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
1736 conditions are defined for this function:
1738 @table @code
1739 @item EBADF
1740 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
1742 @item EINTR
1743 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
1745 @item EINVAL
1746 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
1747 or too large.
1748 @end table
1749 @end deftypefun
1751 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
1752 feature.
1754 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
1755 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
1756 function blocks the calling process until input is available on the
1757 file descriptor, or until the timeout period expires.
1759 @smallexample
1760 @include select.c.texi
1761 @end smallexample
1763 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
1764 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
1767 @node Synchronizing I/O
1768 @section Synchronizing I/O operations
1770 @cindex synchronizing
1771 In most modern operating systems, the normal I/O operations are not
1772 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
1773 returns, this does not mean the data is actually written to the media,
1774 e.g., the disk.
1776 In situations where synchronization points are necessary, you can use
1777 special functions which ensure that all operations finish before
1778 they return.
1780 @comment unistd.h
1781 @comment X/Open
1782 @deftypefun void sync (void)
1783 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1784 A call to this function will not return as long as there is data which
1785 has not been written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
1786 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
1787 other process in parallel writes data).
1789 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
1790 @end deftypefun
1792 Programs more often want to ensure that data written to a given file is
1793 committed, rather than all data in the system.  For this, @code{sync} is overkill.
1796 @comment unistd.h
1797 @comment POSIX
1798 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
1799 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1800 The @code{fsync} function can be used to make sure all data associated with
1801 the open file @var{fildes} is written to the device associated with the
1802 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
1803 finished.
1805 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
1807 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
1808 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
1809 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
1810 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
1811 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{fsync} should be
1812 protected using cancellation handlers.
1813 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
1815 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
1816 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1817 following values:
1818 @table @code
1819 @item EBADF
1820 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1822 @item EINVAL
1823 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1824 @end table
1825 @end deftypefun
1827 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
1828 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
1829 is enough to write all the file content data to the device.
1830 Meta-information, like the modification time etc., are not that important
1831 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
1832 recovering of the file in case of a problem.
1834 @comment unistd.h
1835 @comment POSIX
1836 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
1837 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1838 When a call to the @code{fdatasync} function returns, it is ensured
1839 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
1840 operations, the parts guaranteeing data integrity finished.
1842 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
1843 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
1844 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
1845 required by @code{fdatasync}.
1847 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
1849 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
1850 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1851 following values:
1852 @table @code
1853 @item EBADF
1854 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1856 @item EINVAL
1857 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1858 @end table
1859 @end deftypefun
1862 @node Asynchronous I/O
1863 @section Perform I/O Operations in Parallel
1865 The POSIX.1b standard defines a new set of I/O operations which can
1866 significantly reduce the time an application spends waiting at I/O.  The
1867 new functions allow a program to initiate one or more I/O operations and
1868 then immediately resume normal work while the I/O operations are
1869 executed in parallel.  This functionality is available if the
1870 @file{unistd.h} file defines the symbol @code{_POSIX_ASYNCHRONOUS_IO}.
1872 These functions are part of the library with realtime functions named
1873 @file{librt}.  They are not actually part of the @file{libc} binary.
1874 The implementation of these functions can be done using support in the
1875 kernel (if available) or using an implementation based on threads at
1876 userlevel.  In the latter case it might be necessary to link applications
1877 with the thread library @file{libpthread} in addition to @file{librt}.
1879 All AIO operations operate on files which were opened previously.  There
1880 might be arbitrarily many operations running for one file.  The
1881 asynchronous I/O operations are controlled using a data structure named
1882 @code{struct aiocb} (@dfn{AIO control block}).  It is defined in
1883 @file{aio.h} as follows.
1885 @comment aio.h
1886 @comment POSIX.1b
1887 @deftp {Data Type} {struct aiocb}
1888 The POSIX.1b standard mandates that the @code{struct aiocb} structure
1889 contains at least the members described in the following table.  There
1890 might be more elements which are used by the implementation, but
1891 depending upon these elements is not portable and is highly deprecated.
1893 @table @code
1894 @item int aio_fildes
1895 This element specifies the file descriptor to be used for the
1896 operation.  It must be a legal descriptor, otherwise the operation will
1897 fail.
1899 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
1900 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
1901 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
1903 @item off_t aio_offset
1904 This element specifies the offset in the file at which the operation (input
1905 or output) is performed.  Since the operations are carried out in arbitrary
1906 order and more than one operation for one file descriptor can be
1907 started, one cannot expect a current read/write position of the file
1908 descriptor.
1910 @item volatile void *aio_buf
1911 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
1912 where the read data is stored.
1914 @item size_t aio_nbytes
1915 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1917 @item int aio_reqprio
1918 If the platform has defined @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
1919 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING}, the AIO requests are
1920 processed based on the current scheduling priority.  The
1921 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
1922 AIO operation.
1924 @item struct sigevent aio_sigevent
1925 This element specifies how the calling process is notified once the
1926 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
1927 @code{SIGEV_NONE}, no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
1928 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
1929 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD}.  In this case, a thread
1930 is created which starts executing the function pointed to by
1931 @code{sigev_notify_function}.
1933 @item int aio_lio_opcode
1934 This element is only used by the @code{lio_listio} and
1935 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
1936 arbitrary number of operations to start at once, and each operation can be
1937 input or output (or nothing), the information must be stored in the
1938 control block.  The possible values are:
1940 @vtable @code
1941 @item LIO_READ
1942 Start a read operation.  Read from the file at position
1943 @code{aio_offset} and store the next @code{aio_nbytes} bytes in the
1944 buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1946 @item LIO_WRITE
1947 Start a write operation.  Write @code{aio_nbytes} bytes starting at
1948 @code{aio_buf} into the file starting at position @code{aio_offset}.
1950 @item LIO_NOP
1951 Do nothing for this control block.  This value is useful sometimes when
1952 an array of @code{struct aiocb} values contains holes, i.e., some of the
1953 values must not be handled although the whole array is presented to the
1954 @code{lio_listio} function.
1955 @end vtable
1956 @end table
1958 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1959 32 bit machine, this type is in fact @code{struct aiocb64}, since the LFS
1960 interface transparently replaces the @code{struct aiocb} definition.
1961 @end deftp
1963 For use with the AIO functions defined in the LFS, there is a similar type
1964 defined which replaces the types of the appropriate members with larger
1965 types but otherwise is equivalent to @code{struct aiocb}.  Particularly,
1966 all member names are the same.
1968 @comment aio.h
1969 @comment POSIX.1b
1970 @deftp {Data Type} {struct aiocb64}
1971 @table @code
1972 @item int aio_fildes
1973 This element specifies the file descriptor which is used for the
1974 operation.  It must be a legal descriptor since otherwise the operation
1975 fails for obvious reasons.
1977 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
1978 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
1979 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
1981 @item off64_t aio_offset
1982 This element specifies at which offset in the file the operation (input
1983 or output) is performed.  Since the operation are carried in arbitrary
1984 order and more than one operation for one file descriptor can be
1985 started, one cannot expect a current read/write position of the file
1986 descriptor.
1988 @item volatile void *aio_buf
1989 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
1990 where the read data is stored.
1992 @item size_t aio_nbytes
1993 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1995 @item int aio_reqprio
1996 If for the platform @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
1997 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING} are defined the AIO requests are
1998 processed based on the current scheduling priority.  The
1999 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2000 AIO operation.
2002 @item struct sigevent aio_sigevent
2003 This element specifies how the calling process is notified once the
2004 operation terminates.  If the @code{sigev_notify}, element is
2005 @code{SIGEV_NONE} no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2006 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2007 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD} in which case a thread
2008 which starts executing the function pointed to by
2009 @code{sigev_notify_function}.
2011 @item int aio_lio_opcode
2012 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2013 @code{[lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2014 arbitrary number of operations to start at once, and since each operation can be
2015 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2016 control block.  See the description of @code{struct aiocb} for a description
2017 of the possible values.
2018 @end table
2020 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2021 32 bit machine, this type is available under the name @code{struct
2022 aiocb64}, since the LFS transparently replaces the old interface.
2023 @end deftp
2025 @menu
2026 * Asynchronous Reads/Writes::    Asynchronous Read and Write Operations.
2027 * Status of AIO Operations::     Getting the Status of AIO Operations.
2028 * Synchronizing AIO Operations:: Getting into a consistent state.
2029 * Cancel AIO Operations::        Cancellation of AIO Operations.
2030 * Configuration of AIO::         How to optimize the AIO implementation.
2031 @end menu
2033 @node Asynchronous Reads/Writes
2034 @subsection Asynchronous Read and Write Operations
2036 @comment aio.h
2037 @comment POSIX.1b
2038 @deftypefun int aio_read (struct aiocb *@var{aiocbp})
2039 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2040 @c Calls aio_enqueue_request.
2041 @c aio_enqueue_request @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2042 @c  pthread_self ok
2043 @c  pthread_getschedparam @asulock @aculock
2044 @c   lll_lock (pthread descriptor's lock) @asulock @aculock
2045 @c   sched_getparam ok
2046 @c   sched_getscheduler ok
2047 @c   lll_unlock @aculock
2048 @c  pthread_mutex_lock (aio_requests_mutex) @asulock @aculock
2049 @c  get_elem @ascuheap @acsmem [@asucorrupt @acucorrupt]
2050 @c   realloc @ascuheap @acsmem
2051 @c   calloc @ascuheap @acsmem
2052 @c  aio_create_helper_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2053 @c   pthread_attr_init ok
2054 @c   pthread_attr_setdetachstate ok
2055 @c   pthread_get_minstack ok
2056 @c   pthread_attr_setstacksize ok
2057 @c   sigfillset ok
2058 @c    memset ok
2059 @c    sigdelset ok
2060 @c   SYSCALL rt_sigprocmask ok
2061 @c   pthread_create @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2062 @c    lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2063 @c    alloca/malloc @ascuheap @acsmem
2064 @c    lll_unlock @aculock
2065 @c    allocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2066 @c     getpagesize dup
2067 @c     lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2068 @c     lll_unlock @aculock
2069 @c     _dl_allocate_tls @ascuheap @acsmem
2070 @c      _dl_allocate_tls_storage @ascuheap @acsmem
2071 @c       memalign @ascuheap @acsmem
2072 @c       memset ok
2073 @c       allocate_dtv dup
2074 @c       free @ascuheap @acsmem
2075 @c      allocate_dtv @ascuheap @acsmem
2076 @c       calloc @ascuheap @acsmem
2077 @c       INSTALL_DTV ok
2078 @c     list_add dup
2079 @c     get_cached_stack
2080 @c      lll_lock (stack_cache_lock) @asulock @aculock
2081 @c      list_for_each ok
2082 @c      list_entry dup
2083 @c      FREE_P dup
2084 @c      stack_list_del dup
2085 @c      stack_list_add dup
2086 @c      lll_unlock @aculock
2087 @c      _dl_allocate_tls_init ok
2088 @c       GET_DTV ok
2089 @c     mmap ok
2090 @c     atomic_increment_val ok
2091 @c     munmap ok
2092 @c     change_stack_perm ok
2093 @c      mprotect ok
2094 @c     mprotect ok
2095 @c     stack_list_del dup
2096 @c     _dl_deallocate_tls dup
2097 @c     munmap ok
2098 @c    THREAD_COPY_STACK_GUARD ok
2099 @c    THREAD_COPY_POINTER_GUARD ok
2100 @c    atomic_exchange_acq ok
2101 @c    lll_futex_wake ok
2102 @c    deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2103 @c     lll_lock (state_cache_lock) @asulock @aculock
2104 @c     stack_list_del ok
2105 @c      atomic_write_barrier ok
2106 @c      list_del ok
2107 @c      atomic_write_barrier ok
2108 @c     queue_stack @ascuheap @acsmem
2109 @c      stack_list_add ok
2110 @c       atomic_write_barrier ok
2111 @c       list_add ok
2112 @c       atomic_write_barrier ok
2113 @c      free_stacks @ascuheap @acsmem
2114 @c       list_for_each_prev_safe ok
2115 @c       list_entry ok
2116 @c       FREE_P ok
2117 @c       stack_list_del dup
2118 @c       _dl_deallocate_tls dup
2119 @c       munmap ok
2120 @c     _dl_deallocate_tls @ascuheap @acsmem
2121 @c      free @ascuheap @acsmem
2122 @c     lll_unlock @aculock
2123 @c    create_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2124 @c     td_eventword
2125 @c     td_eventmask
2126 @c     do_clone @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2127 @c      PREPARE_CREATE ok
2128 @c      lll_lock (pd->lock) @asulock @aculock
2129 @c      atomic_increment ok
2130 @c      clone ok
2131 @c      atomic_decrement ok
2132 @c      atomic_exchange_acq ok
2133 @c      lll_futex_wake ok
2134 @c      deallocate_stack dup
2135 @c      sched_setaffinity ok
2136 @c      tgkill ok
2137 @c      sched_setscheduler ok
2138 @c     atomic_compare_and_exchange_bool_acq ok
2139 @c     nptl_create_event ok
2140 @c     lll_unlock (pd->lock) @aculock
2141 @c    free @ascuheap @acsmem
2142 @c   pthread_attr_destroy ok (cpuset won't be set, so free isn't called)
2143 @c  add_request_to_runlist ok
2144 @c  pthread_cond_signal ok
2145 @c  aio_free_request ok
2146 @c  pthread_mutex_unlock @aculock
2148 @c (in the new thread, initiated with clone)
2149 @c    start_thread ok
2150 @c     HP_TIMING_NOW ok
2151 @c     ctype_init @mtslocale
2152 @c     atomic_exchange_acq ok
2153 @c     lll_futex_wake ok
2154 @c     sigemptyset ok
2155 @c     sigaddset ok
2156 @c     setjmp ok
2157 @c     CANCEL_ASYNC -> pthread_enable_asynccancel ok
2158 @c      do_cancel ok
2159 @c       pthread_unwind ok
2160 @c        Unwind_ForcedUnwind or longjmp ok [@ascuheap @acsmem?]
2161 @c     lll_lock @asulock @aculock
2162 @c     lll_unlock @asulock @aculock
2163 @c     CANCEL_RESET -> pthread_disable_asynccancel ok
2164 @c      lll_futex_wait ok
2165 @c     ->start_routine ok -----
2166 @c     call_tls_dtors @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2167 @c      user-supplied dtor
2168 @c      rtld_lock_lock_recursive (dl_load_lock) @asulock @aculock
2169 @c      rtld_lock_unlock_recursive @aculock
2170 @c      free @ascuheap @acsmem
2171 @c     nptl_deallocate_tsd @ascuheap @acsmem
2172 @c      tsd user-supplied dtors ok
2173 @c      free @ascuheap @acsmem
2174 @c     libc_thread_freeres
2175 @c      libc_thread_subfreeres ok
2176 @c     atomic_decrement_and_test ok
2177 @c     td_eventword ok
2178 @c     td_eventmask ok
2179 @c     atomic_compare_exchange_bool_acq ok
2180 @c     nptl_death_event ok
2181 @c     lll_robust_dead ok
2182 @c     getpagesize ok
2183 @c     madvise ok
2184 @c     free_tcb @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2185 @c      free @ascuheap @acsmem
2186 @c      deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2187 @c     lll_futex_wait ok
2188 @c     exit_thread_inline ok
2189 @c      syscall(exit) ok
2191 This function initiates an asynchronous read operation.  It
2192 immediately returns after the operation was enqueued or when an
2193 error was encountered.
2195 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes of the file for which
2196 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor are written to the buffer
2197 starting at @code{aiocbp->aio_buf}.  Reading starts at the absolute
2198 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2200 If prioritized I/O is supported by the platform the
2201 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2202 the request is actually enqueued.
2204 The calling process is notified about the termination of the read
2205 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2207 When @code{aio_read} returns, the return value is zero if no error
2208 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2209 early error is found, the function returns @math{-1} and sets
2210 @code{errno} to one of the following values:
2212 @table @code
2213 @item EAGAIN
2214 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2215 limitations.
2216 @item ENOSYS
2217 The @code{aio_read} function is not implemented.
2218 @item EBADF
2219 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2220 need not be recognized before enqueueing the request and so this error
2221 might also be signaled asynchronously.
2222 @item EINVAL
2223 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqpiro} value is
2224 invalid.  This condition need not be recognized before enqueueing the
2225 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2226 @end table
2228 If @code{aio_read} returns zero, the current status of the request
2229 can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return} functions.
2230 As long as the value returned by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS}
2231 the operation has not yet completed.  If @code{aio_error} returns zero,
2232 the operation successfully terminated, otherwise the value is to be
2233 interpreted as an error code.  If the function terminated, the result of
2234 the operation can be obtained using a call to @code{aio_return}.  The
2235 returned value is the same as an equivalent call to @code{read} would
2236 have returned.  Possible error codes returned by @code{aio_error} are:
2238 @table @code
2239 @item EBADF
2240 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2241 @item ECANCELED
2242 The operation was canceled before the operation was finished
2243 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2244 @item EINVAL
2245 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2246 @end table
2248 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2249 function is in fact @code{aio_read64} since the LFS interface transparently
2250 replaces the normal implementation.
2251 @end deftypefun
2253 @comment aio.h
2254 @comment Unix98
2255 @deftypefun int aio_read64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2256 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2257 This function is similar to the @code{aio_read} function.  The only
2258 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2259 be opened in the large file mode.  Internally, @code{aio_read64} uses
2260 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2261 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading,
2262 as opposed to @code{lseek} functionality used in @code{aio_read}.
2264 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2265 function is available under the name @code{aio_read} and so transparently
2266 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2267 @end deftypefun
2269 To write data asynchronously to a file, there exists an equivalent pair
2270 of functions with a very similar interface.
2272 @comment aio.h
2273 @comment POSIX.1b
2274 @deftypefun int aio_write (struct aiocb *@var{aiocbp})
2275 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2276 This function initiates an asynchronous write operation.  The function
2277 call immediately returns after the operation was enqueued or if before
2278 this happens an error was encountered.
2280 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes from the buffer starting at
2281 @code{aiocbp->aio_buf} are written to the file for which
2282 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor, starting at the absolute
2283 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2285 If prioritized I/O is supported by the platform, the
2286 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2287 the request is actually enqueued.
2289 The calling process is notified about the termination of the read
2290 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2292 When @code{aio_write} returns, the return value is zero if no error
2293 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2294 early error is found the function returns @math{-1} and sets
2295 @code{errno} to one of the following values.
2297 @table @code
2298 @item EAGAIN
2299 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2300 limitations.
2301 @item ENOSYS
2302 The @code{aio_write} function is not implemented.
2303 @item EBADF
2304 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2305 may not be recognized before enqueueing the request, and so this error
2306 might also be signaled asynchronously.
2307 @item EINVAL
2308 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqprio} value is
2309 invalid.  This condition may not be recognized before enqueueing the
2310 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2311 @end table
2313 In the case @code{aio_write} returns zero, the current status of the
2314 request can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return}
2315 functions.  As long as the value returned by @code{aio_error} is
2316 @code{EINPROGRESS} the operation has not yet completed.  If
2317 @code{aio_error} returns zero, the operation successfully terminated,
2318 otherwise the value is to be interpreted as an error code.  If the
2319 function terminated, the result of the operation can be get using a call
2320 to @code{aio_return}.  The returned value is the same as an equivalent
2321 call to @code{read} would have returned.  Possible error codes returned
2322 by @code{aio_error} are:
2324 @table @code
2325 @item EBADF
2326 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2327 @item ECANCELED
2328 The operation was canceled before the operation was finished.
2329 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2330 @item EINVAL
2331 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2332 @end table
2334 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2335 function is in fact @code{aio_write64} since the LFS interface transparently
2336 replaces the normal implementation.
2337 @end deftypefun
2339 @comment aio.h
2340 @comment Unix98
2341 @deftypefun int aio_write64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2342 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2343 This function is similar to the @code{aio_write} function.  The only
2344 difference is that on @w{32 bit} machines the file descriptor should
2345 be opened in the large file mode.  Internally @code{aio_write64} uses
2346 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2347 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the writing,
2348 as opposed to @code{lseek} functionality used in @code{aio_write}.
2350 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2351 function is available under the name @code{aio_write} and so transparently
2352 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2353 @end deftypefun
2355 Besides these functions with the more or less traditional interface,
2356 POSIX.1b also defines a function which can initiate more than one
2357 operation at a time, and which can handle freely mixed read and write
2358 operations.  It is therefore similar to a combination of @code{readv} and
2359 @code{writev}.
2361 @comment aio.h
2362 @comment POSIX.1b
2363 @deftypefun int lio_listio (int @var{mode}, struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2364 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2365 @c Call lio_listio_internal, that takes the aio_requests_mutex lock and
2366 @c enqueues each request.  Then, it waits for notification or prepares
2367 @c for it before releasing the lock.  Even though it performs memory
2368 @c allocation and locking of its own, it doesn't add any classes of
2369 @c safety issues that aren't already covered by aio_enqueue_request.
2370 The @code{lio_listio} function can be used to enqueue an arbitrary
2371 number of read and write requests at one time.  The requests can all be
2372 meant for the same file, all for different files or every solution in
2373 between.
2375 @code{lio_listio} gets the @var{nent} requests from the array pointed to
2376 by @var{list}.  The operation to be performed is determined by the
2377 @code{aio_lio_opcode} member in each element of @var{list}.  If this
2378 field is @code{LIO_READ} a read operation is enqueued, similar to a call
2379 of @code{aio_read} for this element of the array (except that the way
2380 the termination is signalled is different, as we will see below).  If
2381 the @code{aio_lio_opcode} member is @code{LIO_WRITE} a write operation
2382 is enqueued.  Otherwise the @code{aio_lio_opcode} must be @code{LIO_NOP}
2383 in which case this element of @var{list} is simply ignored.  This
2384 ``operation'' is useful in situations where one has a fixed array of
2385 @code{struct aiocb} elements from which only a few need to be handled at
2386 a time.  Another situation is where the @code{lio_listio} call was
2387 canceled before all requests are processed (@pxref{Cancel AIO
2388 Operations}) and the remaining requests have to be reissued.
2390 The other members of each element of the array pointed to by
2391 @code{list} must have values suitable for the operation as described in
2392 the documentation for @code{aio_read} and @code{aio_write} above.
2394 The @var{mode} argument determines how @code{lio_listio} behaves after
2395 having enqueued all the requests.  If @var{mode} is @code{LIO_WAIT} it
2396 waits until all requests terminated.  Otherwise @var{mode} must be
2397 @code{LIO_NOWAIT} and in this case the function returns immediately after
2398 having enqueued all the requests.  In this case the caller gets a
2399 notification of the termination of all requests according to the
2400 @var{sig} parameter.  If @var{sig} is @code{NULL} no notification is
2401 send.  Otherwise a signal is sent or a thread is started, just as
2402 described in the description for @code{aio_read} or @code{aio_write}.
2404 If @var{mode} is @code{LIO_WAIT}, the return value of @code{lio_listio}
2405 is @math{0} when all requests completed successfully.  Otherwise the
2406 function return @math{-1} and @code{errno} is set accordingly.  To find
2407 out which request or requests failed one has to use the @code{aio_error}
2408 function on all the elements of the array @var{list}.
2410 In case @var{mode} is @code{LIO_NOWAIT}, the function returns @math{0} if
2411 all requests were enqueued correctly.  The current state of the requests
2412 can be found using @code{aio_error} and @code{aio_return} as described
2413 above.  If @code{lio_listio} returns @math{-1} in this mode, the
2414 global variable @code{errno} is set accordingly.  If a request did not
2415 yet terminate, a call to @code{aio_error} returns @code{EINPROGRESS}.  If
2416 the value is different, the request is finished and the error value (or
2417 @math{0}) is returned and the result of the operation can be retrieved
2418 using @code{aio_return}.
2420 Possible values for @code{errno} are:
2422 @table @code
2423 @item EAGAIN
2424 The resources necessary to queue all the requests are not available at
2425 the moment.  The error status for each element of @var{list} must be
2426 checked to determine which request failed.
2428 Another reason could be that the system wide limit of AIO requests is
2429 exceeded.  This cannot be the case for the implementation on @gnusystems{}
2430 since no arbitrary limits exist.
2431 @item EINVAL
2432 The @var{mode} parameter is invalid or @var{nent} is larger than
2433 @code{AIO_LISTIO_MAX}.
2434 @item EIO
2435 One or more of the request's I/O operations failed.  The error status of
2436 each request should be checked to determine which one failed.
2437 @item ENOSYS
2438 The @code{lio_listio} function is not supported.
2439 @end table
2441 If the @var{mode} parameter is @code{LIO_NOWAIT} and the caller cancels
2442 a request, the error status for this request returned by
2443 @code{aio_error} is @code{ECANCELED}.
2445 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2446 function is in fact @code{lio_listio64} since the LFS interface
2447 transparently replaces the normal implementation.
2448 @end deftypefun
2450 @comment aio.h
2451 @comment Unix98
2452 @deftypefun int lio_listio64 (int @var{mode}, struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2453 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2454 This function is similar to the @code{lio_listio} function.  The only
2455 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2456 be opened in the large file mode.  Internally, @code{lio_listio64} uses
2457 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2458 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading or
2459 writing, as opposed to @code{lseek} functionality used in
2460 @code{lio_listio}.
2462 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2463 function is available under the name @code{lio_listio} and so
2464 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2465 machines.
2466 @end deftypefun
2468 @node Status of AIO Operations
2469 @subsection Getting the Status of AIO Operations
2471 As already described in the documentation of the functions in the last
2472 section, it must be possible to get information about the status of an I/O
2473 request.  When the operation is performed truly asynchronously (as with
2474 @code{aio_read} and @code{aio_write} and with @code{lio_listio} when the
2475 mode is @code{LIO_NOWAIT}), one sometimes needs to know whether a
2476 specific request already terminated and if so, what the result was.
2477 The following two functions allow you to get this kind of information.
2479 @comment aio.h
2480 @comment POSIX.1b
2481 @deftypefun int aio_error (const struct aiocb *@var{aiocbp})
2482 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2483 This function determines the error state of the request described by the
2484 @code{struct aiocb} variable pointed to by @var{aiocbp}.  If the
2485 request has not yet terminated the value returned is always
2486 @code{EINPROGRESS}.  Once the request has terminated the value
2487 @code{aio_error} returns is either @math{0} if the request completed
2488 successfully or it returns the value which would be stored in the
2489 @code{errno} variable if the request would have been done using
2490 @code{read}, @code{write}, or @code{fsync}.
2492 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2493 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2494 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2496 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2497 function is in fact @code{aio_error64} since the LFS interface
2498 transparently replaces the normal implementation.
2499 @end deftypefun
2501 @comment aio.h
2502 @comment Unix98
2503 @deftypefun int aio_error64 (const struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2504 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2505 This function is similar to @code{aio_error} with the only difference
2506 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2507 aiocb64}.
2509 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2510 function is available under the name @code{aio_error} and so
2511 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2512 machines.
2513 @end deftypefun
2515 @comment aio.h
2516 @comment POSIX.1b
2517 @deftypefun ssize_t aio_return (struct aiocb *@var{aiocbp})
2518 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2519 This function can be used to retrieve the return status of the operation
2520 carried out by the request described in the variable pointed to by
2521 @var{aiocbp}.  As long as the error status of this request as returned
2522 by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS} the return of this function is
2523 undefined.
2525 Once the request is finished this function can be used exactly once to
2526 retrieve the return value.  Following calls might lead to undefined
2527 behavior.  The return value itself is the value which would have been
2528 returned by the @code{read}, @code{write}, or @code{fsync} call.
2530 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2531 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2532 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2534 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2535 function is in fact @code{aio_return64} since the LFS interface
2536 transparently replaces the normal implementation.
2537 @end deftypefun
2539 @comment aio.h
2540 @comment Unix98
2541 @deftypefun ssize_t aio_return64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2542 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2543 This function is similar to @code{aio_return} with the only difference
2544 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2545 aiocb64}.
2547 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2548 function is available under the name @code{aio_return} and so
2549 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2550 machines.
2551 @end deftypefun
2553 @node Synchronizing AIO Operations
2554 @subsection Getting into a Consistent State
2556 When dealing with asynchronous operations it is sometimes necessary to
2557 get into a consistent state.  This would mean for AIO that one wants to
2558 know whether a certain request or a group of request were processed.
2559 This could be done by waiting for the notification sent by the system
2560 after the operation terminated, but this sometimes would mean wasting
2561 resources (mainly computation time).  Instead POSIX.1b defines two
2562 functions which will help with most kinds of consistency.
2564 The @code{aio_fsync} and @code{aio_fsync64} functions are only available
2565 if the symbol @code{_POSIX_SYNCHRONIZED_IO} is defined in @file{unistd.h}.
2567 @cindex synchronizing
2568 @comment aio.h
2569 @comment POSIX.1b
2570 @deftypefun int aio_fsync (int @var{op}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2571 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2572 @c After fcntl to check that the FD is open, it calls
2573 @c aio_enqueue_request.
2574 Calling this function forces all I/O operations operating queued at the
2575 time of the function call operating on the file descriptor
2576 @code{aiocbp->aio_fildes} into the synchronized I/O completion state
2577 (@pxref{Synchronizing I/O}).  The @code{aio_fsync} function returns
2578 immediately but the notification through the method described in
2579 @code{aiocbp->aio_sigevent} will happen only after all requests for this
2580 file descriptor have terminated and the file is synchronized.  This also
2581 means that requests for this very same file descriptor which are queued
2582 after the synchronization request are not affected.
2584 If @var{op} is @code{O_DSYNC} the synchronization happens as with a call
2585 to @code{fdatasync}.  Otherwise @var{op} should be @code{O_SYNC} and
2586 the synchronization happens as with @code{fsync}.
2588 As long as the synchronization has not happened, a call to
2589 @code{aio_error} with the reference to the object pointed to by
2590 @var{aiocbp} returns @code{EINPROGRESS}.  Once the synchronization is
2591 done @code{aio_error} return @math{0} if the synchronization was not
2592 successful.  Otherwise the value returned is the value to which the
2593 @code{fsync} or @code{fdatasync} function would have set the
2594 @code{errno} variable.  In this case nothing can be assumed about the
2595 consistency for the data written to this file descriptor.
2597 The return value of this function is @math{0} if the request was
2598 successfully enqueued.  Otherwise the return value is @math{-1} and
2599 @code{errno} is set to one of the following values:
2601 @table @code
2602 @item EAGAIN
2603 The request could not be enqueued due to temporary lack of resources.
2604 @item EBADF
2605 The file descriptor @code{@var{aiocbp}->aio_fildes} is not valid.
2606 @item EINVAL
2607 The implementation does not support I/O synchronization or the @var{op}
2608 parameter is other than @code{O_DSYNC} and @code{O_SYNC}.
2609 @item ENOSYS
2610 This function is not implemented.
2611 @end table
2613 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2614 function is in fact @code{aio_fsync64} since the LFS interface
2615 transparently replaces the normal implementation.
2616 @end deftypefun
2618 @comment aio.h
2619 @comment Unix98
2620 @deftypefun int aio_fsync64 (int @var{op}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2621 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2622 This function is similar to @code{aio_fsync} with the only difference
2623 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2624 aiocb64}.
2626 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2627 function is available under the name @code{aio_fsync} and so
2628 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2629 machines.
2630 @end deftypefun
2632 Another method of synchronization is to wait until one or more requests of a
2633 specific set terminated.  This could be achieved by the @code{aio_*}
2634 functions to notify the initiating process about the termination but in
2635 some situations this is not the ideal solution.  In a program which
2636 constantly updates clients somehow connected to the server it is not
2637 always the best solution to go round robin since some connections might
2638 be slow.  On the other hand letting the @code{aio_*} function notify the
2639 caller might also be not the best solution since whenever the process
2640 works on preparing data for on client it makes no sense to be
2641 interrupted by a notification since the new client will not be handled
2642 before the current client is served.  For situations like this
2643 @code{aio_suspend} should be used.
2645 @comment aio.h
2646 @comment POSIX.1b
2647 @deftypefun int aio_suspend (const struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2648 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2649 @c Take aio_requests_mutex, set up waitlist and requestlist, wait
2650 @c for completion or timeout, and release the mutex.
2651 When calling this function, the calling thread is suspended until at
2652 least one of the requests pointed to by the @var{nent} elements of the
2653 array @var{list} has completed.  If any of the requests has already
2654 completed at the time @code{aio_suspend} is called, the function returns
2655 immediately.  Whether a request has terminated or not is determined by
2656 comparing the error status of the request with @code{EINPROGRESS}.  If
2657 an element of @var{list} is @code{NULL}, the entry is simply ignored.
2659 If no request has finished, the calling process is suspended.  If
2660 @var{timeout} is @code{NULL}, the process is not woken until a request
2661 has finished.  If @var{timeout} is not @code{NULL}, the process remains
2662 suspended at least as long as specified in @var{timeout}.  In this case,
2663 @code{aio_suspend} returns with an error.
2665 The return value of the function is @math{0} if one or more requests
2666 from the @var{list} have terminated.  Otherwise the function returns
2667 @math{-1} and @code{errno} is set to one of the following values:
2669 @table @code
2670 @item EAGAIN
2671 None of the requests from the @var{list} completed in the time specified
2672 by @var{timeout}.
2673 @item EINTR
2674 A signal interrupted the @code{aio_suspend} function.  This signal might
2675 also be sent by the AIO implementation while signalling the termination
2676 of one of the requests.
2677 @item ENOSYS
2678 The @code{aio_suspend} function is not implemented.
2679 @end table
2681 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2682 function is in fact @code{aio_suspend64} since the LFS interface
2683 transparently replaces the normal implementation.
2684 @end deftypefun
2686 @comment aio.h
2687 @comment Unix98
2688 @deftypefun int aio_suspend64 (const struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2689 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2690 This function is similar to @code{aio_suspend} with the only difference
2691 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2692 aiocb64}.
2694 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2695 function is available under the name @code{aio_suspend} and so
2696 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2697 machines.
2698 @end deftypefun
2700 @node Cancel AIO Operations
2701 @subsection Cancellation of AIO Operations
2703 When one or more requests are asynchronously processed, it might be
2704 useful in some situations to cancel a selected operation, e.g., if it
2705 becomes obvious that the written data is no longer accurate and would
2706 have to be overwritten soon.  As an example, assume an application, which
2707 writes data in files in a situation where new incoming data would have
2708 to be written in a file which will be updated by an enqueued request.
2709 The POSIX AIO implementation provides such a function, but this function
2710 is not capable of forcing the cancellation of the request.  It is up to the
2711 implementation to decide whether it is possible to cancel the operation
2712 or not.  Therefore using this function is merely a hint.
2714 @comment aio.h
2715 @comment POSIX.1b
2716 @deftypefun int aio_cancel (int @var{fildes}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2717 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2718 @c After fcntl to check the fd is open, hold aio_requests_mutex, call
2719 @c aio_find_req_fd, aio_remove_request, then aio_notify and
2720 @c aio_free_request each request before releasing the lock.
2721 @c aio_notify calls aio_notify_only and free, besides cond signal or
2722 @c similar.  aio_notify_only calls pthread_attr_init,
2723 @c pthread_attr_setdetachstate, malloc, pthread_create,
2724 @c notify_func_wrapper, aio_sigqueue, getpid, raise.
2725 @c notify_func_wraper calls aio_start_notify_thread, free and then the
2726 @c notifier function.
2727 The @code{aio_cancel} function can be used to cancel one or more
2728 outstanding requests.  If the @var{aiocbp} parameter is @code{NULL}, the
2729 function tries to cancel all of the outstanding requests which would process
2730 the file descriptor @var{fildes} (i.e., whose @code{aio_fildes} member
2731 is @var{fildes}).  If @var{aiocbp} is not @code{NULL}, @code{aio_cancel}
2732 attempts to cancel the specific request pointed to by @var{aiocbp}.
2734 For requests which were successfully canceled, the normal notification
2735 about the termination of the request should take place.  I.e., depending
2736 on the @code{struct sigevent} object which controls this, nothing
2737 happens, a signal is sent or a thread is started.  If the request cannot
2738 be canceled, it terminates the usual way after performing the operation.
2740 After a request is successfully canceled, a call to @code{aio_error} with
2741 a reference to this request as the parameter will return
2742 @code{ECANCELED} and a call to @code{aio_return} will return @math{-1}.
2743 If the request wasn't canceled and is still running the error status is
2744 still @code{EINPROGRESS}.
2746 The return value of the function is @code{AIO_CANCELED} if there were
2747 requests which haven't terminated and which were successfully canceled.
2748 If there is one or more requests left which couldn't be canceled, the
2749 return value is @code{AIO_NOTCANCELED}.  In this case @code{aio_error}
2750 must be used to find out which of the, perhaps multiple, requests (in
2751 @var{aiocbp} is @code{NULL}) weren't successfully canceled.  If all
2752 requests already terminated at the time @code{aio_cancel} is called the
2753 return value is @code{AIO_ALLDONE}.
2755 If an error occurred during the execution of @code{aio_cancel} the
2756 function returns @math{-1} and sets @code{errno} to one of the following
2757 values.
2759 @table @code
2760 @item EBADF
2761 The file descriptor @var{fildes} is not valid.
2762 @item ENOSYS
2763 @code{aio_cancel} is not implemented.
2764 @end table
2766 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2767 function is in fact @code{aio_cancel64} since the LFS interface
2768 transparently replaces the normal implementation.
2769 @end deftypefun
2771 @comment aio.h
2772 @comment Unix98
2773 @deftypefun int aio_cancel64 (int @var{fildes}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2774 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2775 This function is similar to @code{aio_cancel} with the only difference
2776 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2777 aiocb64}.
2779 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2780 function is available under the name @code{aio_cancel} and so
2781 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2782 machines.
2783 @end deftypefun
2785 @node Configuration of AIO
2786 @subsection How to optimize the AIO implementation
2788 The POSIX standard does not specify how the AIO functions are
2789 implemented.  They could be system calls, but it is also possible to
2790 emulate them at userlevel.
2792 At the point of this writing, the available implementation is a userlevel
2793 implementation which uses threads for handling the enqueued requests.
2794 While this implementation requires making some decisions about
2795 limitations, hard limitations are something which is best avoided
2796 in @theglibc{}.  Therefore, @theglibc{} provides a means
2797 for tuning the AIO implementation according to the individual use.
2799 @comment aio.h
2800 @comment GNU
2801 @deftp {Data Type} {struct aioinit}
2802 This data type is used to pass the configuration or tunable parameters
2803 to the implementation.  The program has to initialize the members of
2804 this struct and pass it to the implementation using the @code{aio_init}
2805 function.
2807 @table @code
2808 @item int aio_threads
2809 This member specifies the maximal number of threads which may be used
2810 at any one time.
2811 @item int aio_num
2812 This number provides an estimate on the maximal number of simultaneously
2813 enqueued requests.
2814 @item int aio_locks
2815 Unused.
2816 @item int aio_usedba
2817 Unused.
2818 @item int aio_debug
2819 Unused.
2820 @item int aio_numusers
2821 Unused.
2822 @item int aio_reserved[2]
2823 Unused.
2824 @end table
2825 @end deftp
2827 @comment aio.h
2828 @comment GNU
2829 @deftypefun void aio_init (const struct aioinit *@var{init})
2830 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2831 @c All changes to global objects are guarded by aio_requests_mutex.
2832 This function must be called before any other AIO function.  Calling it
2833 is completely voluntary, as it is only meant to help the AIO
2834 implementation perform better.
2836 Before calling the @code{aio_init}, function the members of a variable of
2837 type @code{struct aioinit} must be initialized.  Then a reference to
2838 this variable is passed as the parameter to @code{aio_init} which itself
2839 may or may not pay attention to the hints.
2841 The function has no return value and no error cases are defined.  It is
2842 a extension which follows a proposal from the SGI implementation in
2843 @w{Irix 6}.  It is not covered by POSIX.1b or Unix98.
2844 @end deftypefun
2846 @node Control Operations
2847 @section Control Operations on Files
2849 @cindex control operations on files
2850 @cindex @code{fcntl} function
2851 This section describes how you can perform various other operations on
2852 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
2853 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
2854 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
2856 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
2857 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
2858 various flags that are used with it are declared in the header file
2859 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
2860 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
2861 @pindex fcntl.h
2863 @comment fcntl.h
2864 @comment POSIX.1
2865 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
2866 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2867 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
2868 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
2869 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
2870 and the return value and error conditions are given in the detailed
2871 descriptions of the individual commands.
2873 Briefly, here is a list of what the various commands are.
2875 @table @code
2876 @item F_DUPFD
2877 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
2878 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
2880 @item F_GETFD
2881 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
2883 @item F_SETFD
2884 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
2886 @item F_GETFL
2887 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
2889 @item F_SETFL
2890 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
2892 @item F_GETLK
2893 Get a file lock.  @xref{File Locks}.
2895 @item F_SETLK
2896 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
2898 @item F_SETLKW
2899 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
2901 @item F_GETOWN
2902 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
2903 @xref{Interrupt Input}.
2905 @item F_SETOWN
2906 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
2907 @xref{Interrupt Input}.
2908 @end table
2910 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
2911 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
2912 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fcntl} is
2913 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
2914 until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should be
2915 protected using cancellation handlers.
2916 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
2917 @end deftypefun
2920 @node Duplicating Descriptors
2921 @section Duplicating Descriptors
2923 @cindex duplicating file descriptors
2924 @cindex redirecting input and output
2926 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
2927 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
2928 descriptors share one file position and one set of file status flags
2929 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
2930 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
2932 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
2933 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
2934 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
2936 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
2937 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
2938 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
2940 @pindex unistd.h
2941 @pindex fcntl.h
2942 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
2943 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
2944 @file{unistd.h}.
2946 @comment unistd.h
2947 @comment POSIX.1
2948 @deftypefun int dup (int @var{old})
2949 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2950 This function copies descriptor @var{old} to the first available
2951 descriptor number (the first number not currently open).  It is
2952 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
2953 @end deftypefun
2955 @comment unistd.h
2956 @comment POSIX.1
2957 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
2958 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2959 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
2960 @var{new}.
2962 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
2963 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
2964 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
2965 were closed first.
2967 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
2968 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
2970 @smallexample
2971 close (@var{new});
2972 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
2973 @end smallexample
2975 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
2976 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
2977 duplicate of @var{old}.
2978 @end deftypefun
2980 @comment fcntl.h
2981 @comment POSIX.1
2982 @deftypevr Macro int F_DUPFD
2983 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
2984 copy the file descriptor given as the first argument.
2986 The form of the call in this case is:
2988 @smallexample
2989 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
2990 @end smallexample
2992 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
2993 the file descriptor returned should be the next available one greater
2994 than or equal to this value.
2996 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
2997 of the new file descriptor.  A return value of @math{-1} indicates an
2998 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
2999 this command:
3001 @table @code
3002 @item EBADF
3003 The @var{old} argument is invalid.
3005 @item EINVAL
3006 The @var{next-filedes} argument is invalid.
3008 @item EMFILE
3009 There are no more file descriptors available---your program is already
3010 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
3011 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
3012 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
3013 @end table
3015 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
3016 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
3017 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
3018 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
3019 distinct descriptor numbers in use in one process.
3020 @end deftypevr
3022 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
3023 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
3024 done by a shell or shell-like program before calling one of the
3025 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
3026 program in a child process.  When the new program is executed, it
3027 creates and initializes the standard streams to point to the
3028 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
3029 invoked.
3031 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
3032 like:
3034 @smallexample
3035 pid = fork ();
3036 if (pid == 0)
3037   @{
3038     char *filename;
3039     char *program;
3040     int file;
3041     @dots{}
3042     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
3043     dup2 (file, STDIN_FILENO);
3044     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
3045     execv (program, NULL);
3046   @}
3047 @end smallexample
3049 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
3050 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
3053 @node Descriptor Flags
3054 @section File Descriptor Flags
3055 @cindex file descriptor flags
3057 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
3058 descriptor.  These flags are associated with particular file
3059 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
3060 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
3062 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
3063 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
3064 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
3066 The symbols in this section are defined in the header file
3067 @file{fcntl.h}.
3068 @pindex fcntl.h
3070 @comment fcntl.h
3071 @comment POSIX.1
3072 @deftypevr Macro int F_GETFD
3073 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3074 specify that it should return the file descriptor flags associated
3075 with the @var{filedes} argument.
3077 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3078 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3079 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
3081 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3082 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3084 @table @code
3085 @item EBADF
3086 The @var{filedes} argument is invalid.
3087 @end table
3088 @end deftypevr
3091 @comment fcntl.h
3092 @comment POSIX.1
3093 @deftypevr Macro int F_SETFD
3094 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3095 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
3096 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
3097 specify the new flags, so the form of the call is:
3099 @smallexample
3100 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
3101 @end smallexample
3103 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3104 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.
3105 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
3106 command.
3107 @end deftypevr
3109 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
3110 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
3111 as a bit mask value.
3113 @comment fcntl.h
3114 @comment POSIX.1
3115 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
3116 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
3117 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
3118 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
3119 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
3120 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
3121 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
3122 @end deftypevr
3124 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
3125 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
3126 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
3127 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
3128 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
3129 without altering any other flags:
3131 @smallexample
3132 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3133    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3134    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3137 set_cloexec_flag (int desc, int value)
3139   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
3140   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3141   if (oldflags < 0)
3142     return oldflags;
3143   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3144   if (value != 0)
3145     oldflags |= FD_CLOEXEC;
3146   else
3147     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
3148   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3149   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
3151 @end smallexample
3153 @node File Status Flags
3154 @section File Status Flags
3155 @cindex file status flags
3157 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
3158 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
3159 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
3160 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
3161 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
3162 @pxref{Opening and Closing Files}.
3164 File status flags fall into three categories, which are described in the
3165 following sections.
3167 @itemize @bullet
3168 @item
3169 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
3170 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
3171 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
3173 @item
3174 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
3175 These flags are not preserved after the @code{open} call.
3177 @item
3178 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
3179 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
3180 changed with @code{fcntl}.
3181 @end itemize
3183 The symbols in this section are defined in the header file
3184 @file{fcntl.h}.
3185 @pindex fcntl.h
3187 @menu
3188 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
3189 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
3190 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
3191 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
3192 @end menu
3194 @node Access Modes
3195 @subsection File Access Modes
3197 The file access modes allow a file descriptor to be used for reading,
3198 writing, or both.  (On @gnuhurdsystems{}, they can also allow none of these,
3199 and allow execution of the file as a program.)  The access modes are chosen
3200 when the file is opened, and never change.
3202 @comment fcntl.h
3203 @comment POSIX.1
3204 @deftypevr Macro int O_RDONLY
3205 Open the file for read access.
3206 @end deftypevr
3208 @comment fcntl.h
3209 @comment POSIX.1
3210 @deftypevr Macro int O_WRONLY
3211 Open the file for write access.
3212 @end deftypevr
3214 @comment fcntl.h
3215 @comment POSIX.1
3216 @deftypevr Macro int O_RDWR
3217 Open the file for both reading and writing.
3218 @end deftypevr
3220 On @gnuhurdsystems{} (and not on other systems), @code{O_RDONLY} and
3221 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
3222 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
3223 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
3224 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
3225 output to the file, but does allow other operations such as
3226 @code{fchmod}.  On @gnuhurdsystems{}, since ``read-only'' or ``write-only''
3227 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
3228 access modes.  These names are preferred when writing GNU-specific code.
3229 But most programs will want to be portable to other POSIX.1 systems and
3230 should use the POSIX.1 names above instead.
3232 @comment fcntl.h (optional)
3233 @comment GNU
3234 @deftypevr Macro int O_READ
3235 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDONLY}; only defined on GNU.
3236 @end deftypevr
3238 @comment fcntl.h (optional)
3239 @comment GNU
3240 @deftypevr Macro int O_WRITE
3241 Open the file for writing.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU.
3242 @end deftypevr
3244 @comment fcntl.h (optional)
3245 @comment GNU
3246 @deftypevr Macro int O_EXEC
3247 Open the file for executing.  Only defined on GNU.
3248 @end deftypevr
3250 To determine the file access mode with @code{fcntl}, you must extract
3251 the access mode bits from the retrieved file status flags.  On
3252 @gnuhurdsystems{},
3253 you can just test the @code{O_READ} and @code{O_WRITE} bits in
3254 the flags word.  But in other POSIX.1 systems, reading and writing
3255 access modes are not stored as distinct bit flags.  The portable way to
3256 extract the file access mode bits is with @code{O_ACCMODE}.
3258 @comment fcntl.h
3259 @comment POSIX.1
3260 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
3261 This macro stands for a mask that can be bitwise-ANDed with the file
3262 status flag value to produce a value representing the file access mode.
3263 The mode will be @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, or @code{O_RDWR}.
3264 (On @gnuhurdsystems{} it could also be zero, and it never includes the
3265 @code{O_EXEC} bit.)
3266 @end deftypevr
3268 @node Open-time Flags
3269 @subsection Open-time Flags
3271 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
3272 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
3273 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
3274 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
3275 @code{open}.
3277 There are two sorts of options specified by open-time flags.
3279 @itemize @bullet
3280 @item
3281 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
3282 file name to locate the file, and whether the file can be created.
3283 @cindex file name translation flags
3284 @cindex flags, file name translation
3286 @item
3287 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
3288 perform on the file once it is open.
3289 @cindex open-time action flags
3290 @cindex flags, open-time action
3291 @end itemize
3293 Here are the file name translation flags.
3295 @comment fcntl.h
3296 @comment POSIX.1
3297 @deftypevr Macro int O_CREAT
3298 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
3299 @c !!! mode arg, umask
3300 @cindex create on open (file status flag)
3301 @end deftypevr
3303 @comment fcntl.h
3304 @comment POSIX.1
3305 @deftypevr Macro int O_EXCL
3306 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
3307 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
3308 clobber an existing file.
3309 @end deftypevr
3311 @comment fcntl.h
3312 @comment POSIX.1
3313 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3314 @cindex non-blocking open
3315 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
3316 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
3317 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
3318 ignored.  Often opening a port to a modem blocks until the modem reports
3319 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
3320 return immediately without a carrier.
3322 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
3323 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
3324 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
3325 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
3326 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
3327 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
3328 @end deftypevr
3330 @comment fcntl.h
3331 @comment POSIX.1
3332 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
3333 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
3334 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
3335 what it means to be the controlling terminal.
3337 On @gnuhurdsystems{} and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
3338 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, @gnulinuxsystems{}
3339 and some other systems use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
3340 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
3341 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
3342 @cindex controlling terminal, setting
3343 @end deftypevr
3345 The following three file name translation flags exist only on
3346 @gnuhurdsystems{}.
3348 @comment fcntl.h (optional)
3349 @comment GNU
3350 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
3351 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
3352 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
3353 on the new file descriptor will never induce job control signals.
3354 @xref{Job Control}.
3355 @end deftypevr
3357 @comment fcntl.h (optional)
3358 @comment GNU
3359 @deftypevr Macro int O_NOLINK
3360 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
3361 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
3362 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
3363 @cindex symbolic link, opening
3364 @end deftypevr
3366 @comment fcntl.h (optional)
3367 @comment GNU
3368 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
3369 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
3370 Open the bare file the translator itself sees.
3371 @end deftypevr
3374 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
3375 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
3376 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
3377 can do them @i{atomically}.
3379 @comment fcntl.h
3380 @comment POSIX.1
3381 @deftypevr Macro int O_TRUNC
3382 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
3383 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
3384 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
3385 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
3386 but you need not open for write access.
3388 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
3389 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
3390 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
3391 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
3392 compatibility.
3393 @end deftypevr
3395 The remaining operating modes are BSD extensions.  They exist only
3396 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3398 @comment fcntl.h (optional)
3399 @comment BSD
3400 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
3401 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
3402 @xref{File Locks}.
3404 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
3405 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
3406 the lock on the new file first.
3407 @end deftypevr
3409 @comment fcntl.h (optional)
3410 @comment BSD
3411 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
3412 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
3413 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
3414 @end deftypevr
3416 @node Operating Modes
3417 @subsection I/O Operating Modes
3419 The operating modes affect how input and output operations using a file
3420 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
3421 and changed with @code{fcntl}.
3423 @comment fcntl.h
3424 @comment POSIX.1
3425 @deftypevr Macro int O_APPEND
3426 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
3427 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
3428 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
3429 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
3430 data you write will always go to the current end of the file, regardless
3431 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
3432 the file position to the end of file and write, then another process can
3433 extend the file after you set the file position but before you write,
3434 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
3435 @end deftypevr
3437 @comment fcntl.h
3438 @comment POSIX.1
3439 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3440 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
3441 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
3442 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
3443 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
3444 failure status if the output can't be written immediately.
3446 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
3447 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
3448 @end deftypevr
3450 @comment fcntl.h
3451 @comment BSD
3452 @deftypevr Macro int O_NDELAY
3453 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
3454 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
3455 @end deftypevr
3457 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
3458 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3460 @comment fcntl.h
3461 @comment BSD
3462 @deftypevr Macro int O_ASYNC
3463 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
3464 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
3466 Asynchronous input mode is a BSD feature.
3467 @end deftypevr
3469 @comment fcntl.h
3470 @comment BSD
3471 @deftypevr Macro int O_FSYNC
3472 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
3473 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
3474 returning. @c !!! xref fsync
3476 Synchronous writing is a BSD feature.
3477 @end deftypevr
3479 @comment fcntl.h
3480 @comment BSD
3481 @deftypevr Macro int O_SYNC
3482 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
3483 @end deftypevr
3485 @comment fcntl.h
3486 @comment GNU
3487 @deftypevr Macro int O_NOATIME
3488 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
3489 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
3490 that backing a file up does not count as reading it.
3491 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
3493 This is a GNU extension.
3494 @end deftypevr
3496 @node Getting File Status Flags
3497 @subsection Getting and Setting File Status Flags
3499 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
3501 @comment fcntl.h
3502 @comment POSIX.1
3503 @deftypevr Macro int F_GETFL
3504 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3505 read the file status flags for the open file with descriptor
3506 @var{filedes}.
3508 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3509 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3510 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
3511 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
3512 to compare them.
3514 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3515 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3517 @table @code
3518 @item EBADF
3519 The @var{filedes} argument is invalid.
3520 @end table
3521 @end deftypevr
3523 @comment fcntl.h
3524 @comment POSIX.1
3525 @deftypevr Macro int F_SETFL
3526 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
3527 the file status flags for the open file corresponding to the
3528 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
3529 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
3531 @smallexample
3532 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
3533 @end smallexample
3535 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
3536 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
3538 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3539 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.  The
3540 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
3541 @end deftypevr
3543 If you want to modify the file status flags, you should get the current
3544 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
3545 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
3546 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
3547 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
3548 altering any other flags:
3550 @smallexample
3551 @group
3552 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3553    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3554    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3557 set_nonblock_flag (int desc, int value)
3559   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
3560   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3561   if (oldflags == -1)
3562     return -1;
3563   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3564   if (value != 0)
3565     oldflags |= O_NONBLOCK;
3566   else
3567     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
3568   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3569   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
3571 @end group
3572 @end smallexample
3574 @node File Locks
3575 @section File Locks
3577 @cindex file locks
3578 @cindex record locking
3579 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
3580 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
3581 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
3582 ways.
3584 @cindex exclusive lock
3585 @cindex write lock
3586 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
3587 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
3588 place, no other process can lock that part of the file.
3590 @cindex shared lock
3591 @cindex read lock
3592 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
3593 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
3594 other processes can request read locks.
3596 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
3597 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
3598 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
3599 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
3600 appropriate points.
3602 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
3603 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
3604 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
3605 on that file are released, even if the locks were made using other
3606 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
3607 process exits, and are not inherited by child processes created using
3608 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
3610 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
3611 lock and where.  This data type and the associated macros for the
3612 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
3613 @pindex fcntl.h
3615 @comment fcntl.h
3616 @comment POSIX.1
3617 @deftp {Data Type} {struct flock}
3618 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
3619 lock.  It has these members:
3621 @table @code
3622 @item short int l_type
3623 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
3624 @code{F_UNLCK}.
3626 @item short int l_whence
3627 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
3628 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
3629 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
3631 @item off_t l_start
3632 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
3633 applies, and is given in bytes relative to the point specified by
3634 @code{l_whence} member.
3636 @item off_t l_len
3637 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
3638 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
3639 the file.
3641 @item pid_t l_pid
3642 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
3643 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
3644 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.
3645 @end table
3646 @end deftp
3648 @comment fcntl.h
3649 @comment POSIX.1
3650 @deftypevr Macro int F_GETLK
3651 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3652 specify that it should get information about a lock.  This command
3653 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
3654 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3656 @smallexample
3657 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
3658 @end smallexample
3660 If there is a lock already in place that would block the lock described
3661 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
3662 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
3663 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
3664 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
3665 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
3666 write locks only.
3668 There might be more than one lock affecting the region specified by the
3669 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
3670 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
3671 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
3672 set to identify the locked region.
3674 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
3675 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
3677 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3678 unspecified value other than @math{-1}, which is reserved to indicate an
3679 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3680 this command:
3682 @table @code
3683 @item EBADF
3684 The @var{filedes} argument is invalid.
3686 @item EINVAL
3687 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3688 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3689 @end table
3690 @end deftypevr
3692 @comment fcntl.h
3693 @comment POSIX.1
3694 @deftypevr Macro int F_SETLK
3695 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3696 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
3697 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
3698 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3700 @smallexample
3701 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
3702 @end smallexample
3704 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
3705 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
3706 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
3708 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
3709 of @math{-1}.  This function does not block waiting for other processes
3710 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it return a value other
3711 than @math{-1}.
3713 The following @code{errno} error conditions are defined for this
3714 function:
3716 @table @code
3717 @item EAGAIN
3718 @itemx EACCES
3719 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
3720 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
3721 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
3722 @code{F_SETLK}.  (@gnulinuxhurdsystems{} always use @code{EAGAIN}.)
3724 @item EBADF
3725 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
3726 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
3727 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
3729 @item EINVAL
3730 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3731 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3733 @item ENOLCK
3734 The system has run out of file lock resources; there are already too
3735 many file locks in place.
3737 Well-designed file systems never report this error, because they have no
3738 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
3739 of the possibility of this error, as it could result from network access
3740 to a file system on another machine.
3741 @end table
3742 @end deftypevr
3744 @comment fcntl.h
3745 @comment POSIX.1
3746 @deftypevr Macro int F_SETLKW
3747 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3748 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
3749 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
3750 until the request can be specified.
3752 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
3753 for the @code{F_SETLK} command.
3755 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
3756 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
3757 are defined for this command:
3759 @table @code
3760 @item EINTR
3761 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
3762 @xref{Interrupted Primitives}.
3764 @item EDEADLK
3765 The specified region is being locked by another process.  But that
3766 process is waiting to lock a region which the current process has
3767 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
3768 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
3769 you know if it notices one.
3770 @end table
3771 @end deftypevr
3774 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
3775 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
3777 @table @code
3778 @comment fcntl.h
3779 @comment POSIX.1
3780 @vindex F_RDLCK
3781 @item F_RDLCK
3782 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
3784 @comment fcntl.h
3785 @comment POSIX.1
3786 @vindex F_WRLCK
3787 @item F_WRLCK
3788 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
3790 @comment fcntl.h
3791 @comment POSIX.1
3792 @vindex F_UNLCK
3793 @item F_UNLCK
3794 This macro is used to specify that the region is unlocked.
3795 @end table
3797 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
3798 program that can be run simultaneously by several different users, that
3799 logs status information to a common file.  One example of such a program
3800 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
3801 example might be a program that records usage or accounting information
3802 for billing purposes.
3804 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
3805 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
3806 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
3807 file before actually writing to the file.
3809 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
3810 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
3811 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
3812 that part of the file for writing.
3814 @c ??? This section could use an example program.
3816 Remember that file locks are only a @emph{voluntary} protocol for
3817 controlling access to a file.  There is still potential for access to
3818 the file by programs that don't use the lock protocol.
3820 @node Interrupt Input
3821 @section Interrupt-Driven Input
3823 @cindex interrupt-driven input
3824 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
3825 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
3826 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
3827 or process group to receive the signal can be selected by using the
3828 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
3829 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
3830 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
3831 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
3832 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
3833 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
3835 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
3836 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
3837 @xref{Job Control}.
3839 @pindex fcntl.h
3840 The symbols in this section are defined in the header file
3841 @file{fcntl.h}.
3843 @comment fcntl.h
3844 @comment BSD
3845 @deftypevr Macro int F_GETOWN
3846 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3847 specify that it should get information about the process or process
3848 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
3849 actually the foreground process group ID, which you can get using
3850 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
3852 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
3853 absolute value is the process group ID.
3855 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
3857 @table @code
3858 @item EBADF
3859 The @var{filedes} argument is invalid.
3860 @end table
3861 @end deftypevr
3863 @comment fcntl.h
3864 @comment BSD
3865 @deftypevr Macro int F_SETOWN
3866 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3867 specify that it should set the process or process group to which
3868 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
3869 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
3870 the call is:
3872 @smallexample
3873 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
3874 @end smallexample
3876 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
3877 negative number whose absolute value is a process group ID.
3879 The return value from @code{fcntl} with this command is @math{-1}
3880 in case of error and some other value if successful.  The following
3881 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3883 @table @code
3884 @item EBADF
3885 The @var{filedes} argument is invalid.
3887 @item ESRCH
3888 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
3889 @end table
3890 @end deftypevr
3892 @c ??? This section could use an example program.
3894 @node IOCTLs
3895 @section Generic I/O Control operations
3896 @cindex generic i/o control operations
3897 @cindex IOCTLs
3899 @gnusystems{} can handle most input/output operations on many different
3900 devices and objects in terms of a few file primitives - @code{read},
3901 @code{write} and @code{lseek}.  However, most devices also have a few
3902 peculiar operations which do not fit into this model.  Such as:
3904 @itemize @bullet
3906 @item
3907 Changing the character font used on a terminal.
3909 @item
3910 Telling a magnetic tape system to rewind or fast forward.  (Since they
3911 cannot move in byte increments, @code{lseek} is inapplicable).
3913 @item
3914 Ejecting a disk from a drive.
3916 @item
3917 Playing an audio track from a CD-ROM drive.
3919 @item
3920 Maintaining routing tables for a network.
3922 @end itemize
3924 Although some such objects such as sockets and terminals
3925 @footnote{Actually, the terminal-specific functions are implemented with
3926 IOCTLs on many platforms.} have special functions of their own, it would
3927 not be practical to create functions for all these cases.
3929 Instead these minor operations, known as @dfn{IOCTL}s, are assigned code
3930 numbers and multiplexed through the @code{ioctl} function, defined in
3931 @code{sys/ioctl.h}.  The code numbers themselves are defined in many
3932 different headers.
3934 @comment sys/ioctl.h
3935 @comment BSD
3936 @deftypefun int ioctl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
3937 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3939 The @code{ioctl} function performs the generic I/O operation
3940 @var{command} on @var{filedes}.
3942 A third argument is usually present, either a single number or a pointer
3943 to a structure.  The meaning of this argument, the returned value, and
3944 any error codes depends upon the command used.  Often @math{-1} is
3945 returned for a failure.
3947 @end deftypefun
3949 On some systems, IOCTLs used by different devices share the same numbers.
3950 Thus, although use of an inappropriate IOCTL @emph{usually} only produces
3951 an error, you should not attempt to use device-specific IOCTLs on an
3952 unknown device.
3954 Most IOCTLs are OS-specific and/or only used in special system utilities,
3955 and are thus beyond the scope of this document.  For an example of the use
3956 of an IOCTL, see @ref{Out-of-Band Data}.
3958 @c FIXME this is undocumented:
3959 @c dup3