Remove powerpc, sparc fdim inlines (bug 22987).
[glibc.git] / manual / llio.texi
blobb4fd5e1d911b6f8a4e8fd19dea1cd9a91d196ede
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 * Copying File Data::                   Copying data between files.
45 * Memory-mapped I/O::                   Using files like memory.
46 * Waiting for I/O::                     How to check for input or output
47                                          on multiple file descriptors.
48 * Synchronizing I/O::                   Making sure all I/O actions completed.
49 * Asynchronous I/O::                    Perform I/O in parallel.
50 * Control Operations::                  Various other operations on file
51                                          descriptors.
52 * Duplicating Descriptors::             Fcntl commands for duplicating
53                                          file descriptors.
54 * Descriptor Flags::                    Fcntl commands for manipulating
55                                          flags associated with file
56                                          descriptors.
57 * File Status Flags::                   Fcntl commands for manipulating
58                                          flags associated with open files.
59 * File Locks::                          Fcntl commands for implementing
60                                          file locking.
61 * Open File Description Locks::         Fcntl commands for implementing
62                                          open file description locking.
63 * Open File Description Locks Example:: An example of open file description lock
64                                          usage
65 * Interrupt Input::                     Getting an asynchronous signal when
66                                          input arrives.
67 * IOCTLs::                              Generic I/O Control operations.
68 @end menu
71 @node Opening and Closing Files
72 @section Opening and Closing Files
74 @cindex opening a file descriptor
75 @cindex closing a file descriptor
76 This section describes the primitives for opening and closing files
77 using file descriptors.  The @code{open} and @code{creat} functions are
78 declared in the header file @file{fcntl.h}, while @code{close} is
79 declared in @file{unistd.h}.
80 @pindex unistd.h
81 @pindex fcntl.h
83 @deftypefun int open (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
84 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
85 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
86 The @code{open} function creates and returns a new file descriptor for
87 the file named by @var{filename}.  Initially, the file position
88 indicator for the file is at the beginning of the file.  The argument
89 @var{mode} (@pxref{Permission Bits}) is used only when a file is
90 created, but it doesn't hurt to supply the argument in any case.
92 The @var{flags} argument controls how the file is to be opened.  This is
93 a bit mask; you create the value by the bitwise OR of the appropriate
94 parameters (using the @samp{|} operator in C).
95 @xref{File Status Flags}, for the parameters available.
97 The normal return value from @code{open} is a non-negative integer file
98 descriptor.  In the case of an error, a value of @math{-1} is returned
99 instead.  In addition to the usual file name errors (@pxref{File
100 Name Errors}), the following @code{errno} error conditions are defined
101 for this function:
103 @table @code
104 @item EACCES
105 The file exists but is not readable/writable as requested by the @var{flags}
106 argument, or the file does not exist and the directory is unwritable so
107 it cannot be created.
109 @item EEXIST
110 Both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, and the named file already
111 exists.
113 @item EINTR
114 The @code{open} operation was interrupted by a signal.
115 @xref{Interrupted Primitives}.
117 @item EISDIR
118 The @var{flags} argument specified write access, and the file is a directory.
120 @item EMFILE
121 The process has too many files open.
122 The maximum number of file descriptors is controlled by the
123 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
125 @item ENFILE
126 The entire system, or perhaps the file system which contains the
127 directory, cannot support any additional open files at the moment.
128 (This problem cannot happen on @gnuhurdsystems{}.)
130 @item ENOENT
131 The named file does not exist, and @code{O_CREAT} is not specified.
133 @item ENOSPC
134 The directory or file system that would contain the new file cannot be
135 extended, because there is no disk space left.
137 @item ENXIO
138 @code{O_NONBLOCK} and @code{O_WRONLY} are both set in the @var{flags}
139 argument, the file named by @var{filename} is a FIFO (@pxref{Pipes and
140 FIFOs}), and no process has the file open for reading.
142 @item EROFS
143 The file resides on a read-only file system and any of @w{@code{O_WRONLY}},
144 @code{O_RDWR}, and @code{O_TRUNC} are set in the @var{flags} argument,
145 or @code{O_CREAT} is set and the file does not already exist.
146 @end table
148 @c !!! umask
150 If on a 32 bit machine the sources are translated with
151 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{open} returns a file
152 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
153 functions to use files up to @twoexp{63} bytes in size and offset from
154 @minus{}@twoexp{63} to @twoexp{63}.  This happens transparently for the user
155 since all of the low-level file handling functions are equally replaced.
157 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
158 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
159 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{open} is
160 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
161 until the program ends.  To avoid this calls to @code{open} should be
162 protected using cancellation handlers.
163 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
165 The @code{open} function is the underlying primitive for the @code{fopen}
166 and @code{freopen} functions, that create streams.
167 @end deftypefun
169 @deftypefun int open64 (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
170 @standards{Unix98, fcntl.h}
171 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
172 This function is similar to @code{open}.  It returns a file descriptor
173 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
174 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
175 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
177 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
178 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
179 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
180 replaces the old API.
181 @end deftypefun
183 @deftypefn {Obsolete function} int creat (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
184 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
185 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
186 This function is obsolete.  The call:
188 @smallexample
189 creat (@var{filename}, @var{mode})
190 @end smallexample
192 @noindent
193 is equivalent to:
195 @smallexample
196 open (@var{filename}, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, @var{mode})
197 @end smallexample
199 If on a 32 bit machine the sources are translated with
200 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{creat} returns a file
201 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
202 functions to use files up to @twoexp{63} in size and offset from
203 @minus{}@twoexp{63} to @twoexp{63}.  This happens transparently for the user
204 since all of the low-level file handling functions are equally replaced.
205 @end deftypefn
207 @deftypefn {Obsolete function} int creat64 (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
208 @standards{Unix98, fcntl.h}
209 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
210 This function is similar to @code{creat}.  It returns a file descriptor
211 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
212 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
213 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
215 To use this file descriptor one must not use the normal operations but
216 instead the counterparts named @code{*64}, e.g., @code{read64}.
218 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
219 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
220 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
221 replaces the old API.
222 @end deftypefn
224 @deftypefun int close (int @var{filedes})
225 @standards{POSIX.1, unistd.h}
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 @deftp {Data Type} ssize_t
297 @standards{POSIX.1, unistd.h}
298 This data type is used to represent the sizes of blocks that can be
299 read or written in a single operation.  It is similar to @code{size_t},
300 but must be a signed type.
301 @end deftp
303 @cindex reading from a file descriptor
304 @deftypefun ssize_t read (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size})
305 @standards{POSIX.1, unistd.h}
306 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
307 The @code{read} function reads up to @var{size} bytes from the file
308 with descriptor @var{filedes}, storing the results in the @var{buffer}.
309 (This is not necessarily a character string, and no terminating null
310 character is added.)
312 @cindex end-of-file, on a file descriptor
313 The return value is the number of bytes actually read.  This might be
314 less than @var{size}; for example, if there aren't that many bytes left
315 in the file or if there aren't that many bytes immediately available.
316 The exact behavior depends on what kind of file it is.  Note that
317 reading less than @var{size} bytes is not an error.
319 A value of zero indicates end-of-file (except if the value of the
320 @var{size} argument is also zero).  This is not considered an error.
321 If you keep calling @code{read} while at end-of-file, it will keep
322 returning zero and doing nothing else.
324 If @code{read} returns at least one character, there is no way you can
325 tell whether end-of-file was reached.  But if you did reach the end, the
326 next read will return zero.
328 In case of an error, @code{read} returns @math{-1}.  The following
329 @code{errno} error conditions are defined for this function:
331 @table @code
332 @item EAGAIN
333 Normally, when no input is immediately available, @code{read} waits for
334 some input.  But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file
335 (@pxref{File Status Flags}), @code{read} returns immediately without
336 reading any data, and reports this error.
338 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
339 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
340 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
341 which name you use.
343 On some systems, reading a large amount of data from a character special
344 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
345 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
346 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
347 which means it does not include terminals, since they always use
348 separate buffers inside the kernel.  This problem never happens on
349 @gnuhurdsystems{}.
351 Any condition that could result in @code{EAGAIN} can instead result in a
352 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
353 Calling @code{read} again immediately would result in @code{EAGAIN}.
355 @item EBADF
356 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
357 or is not open for reading.
359 @item EINTR
360 @code{read} was interrupted by a signal while it was waiting for input.
361 @xref{Interrupted Primitives}.  A signal will not necessarily cause
362 @code{read} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
363 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
365 @item EIO
366 For many devices, and for disk files, this error code indicates
367 a hardware error.
369 @code{EIO} also occurs when a background process tries to read from the
370 controlling terminal, and the normal action of stopping the process by
371 sending it a @code{SIGTTIN} signal isn't working.  This might happen if
372 the signal is being blocked or ignored, or because the process group is
373 orphaned.  @xref{Job Control}, for more information about job control,
374 and @ref{Signal Handling}, for information about signals.
376 @item EINVAL
377 In some systems, when reading from a character or block device, position
378 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
379 indicates that the offsets were not properly aligned.
380 @end table
382 Please note that there is no function named @code{read64}.  This is not
383 necessary since this function does not directly modify or handle the
384 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
385 internally, the @code{read} function can be used for all cases.
387 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
388 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
389 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{read} is
390 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
391 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{read} should be
392 protected using cancellation handlers.
393 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
395 The @code{read} function is the underlying primitive for all of the
396 functions that read from streams, such as @code{fgetc}.
397 @end deftypefun
399 @deftypefun ssize_t pread (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
400 @standards{Unix98, unistd.h}
401 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
402 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
403 @c is not MT-Safe because it uses lseek, read and lseek back, but is it
404 @c used anywhere?
405 The @code{pread} function is similar to the @code{read} function.  The
406 first three arguments are identical, and the return values and error
407 codes also correspond.
409 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
410 is not read from the current position of the file descriptor
411 @code{filedes}.  Instead the data is read from the file starting at
412 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
413 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
415 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
416 @code{pread} function is in fact @code{pread64} and the type
417 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
418 @twoexp{63} bytes in length.
420 The return value of @code{pread} describes the number of bytes read.
421 In the error case it returns @math{-1} like @code{read} does and the
422 error codes are also the same, with these additions:
424 @table @code
425 @item EINVAL
426 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
428 @item ESPIPE
429 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
430 this device does not allow positioning of the file pointer.
431 @end table
433 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
434 version 2.
435 @end deftypefun
437 @deftypefun ssize_t pread64 (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
438 @standards{Unix98, unistd.h}
439 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
440 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
441 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, read and lseek64 back, but is
442 @c it used anywhere?
443 This function is similar to the @code{pread} function.  The difference
444 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
445 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
446 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
447 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
448 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
449 errors with a descriptor in small file mode.
451 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
452 32 bit machine this function is actually available under the name
453 @code{pread} and so transparently replaces the 32 bit interface.
454 @end deftypefun
456 @cindex writing to a file descriptor
457 @deftypefun ssize_t write (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size})
458 @standards{POSIX.1, unistd.h}
459 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
460 @c Some say write is thread-unsafe on Linux without O_APPEND.  In the VFS layer
461 @c the vfs_write() does no locking around the acquisition of a file offset and
462 @c therefore multiple threads / kernel tasks may race and get the same offset
463 @c resulting in data loss.
465 @c See:
466 @c http://thread.gmane.org/gmane.linux.kernel/397980
467 @c http://lwn.net/Articles/180387/
469 @c The counter argument is that POSIX only says that the write starts at the
470 @c file position and that the file position is updated *before* the function
471 @c returns.  What that really means is that any expectation of atomic writes is
472 @c strictly an invention of the interpretation of the reader.  Data loss could
473 @c happen if two threads start the write at the same time.  Only writes that
474 @c come after the return of another write are guaranteed to follow the other
475 @c write.
477 @c The other side of the coin is that POSIX goes on further to say in
478 @c "2.9.7 Thread Interactions with Regular File Operations" that threads
479 @c should never see interleaving sets of file operations, but it is insane
480 @c to do anything like that because it kills performance, so you don't get
481 @c those guarantees in Linux.
483 @c So we mark it thread safe, it doesn't blow up, but you might loose
484 @c data, and we don't strictly meet the POSIX requirements.
486 @c The fix for file offsets racing was merged in 3.14, the commits were:
487 @c 9c225f2655e36a470c4f58dbbc99244c5fc7f2d4, and
488 @c d7a15f8d0777955986a2ab00ab181795cab14b01.  Therefore after Linux 3.14 you
489 @c should get mostly MT-safe writes.
490 The @code{write} function writes up to @var{size} bytes from
491 @var{buffer} to the file with descriptor @var{filedes}.  The data in
492 @var{buffer} is not necessarily a character string and a null character is
493 output like any other character.
495 The return value is the number of bytes actually written.  This may be
496 @var{size}, but can always be smaller.  Your program should always call
497 @code{write} in a loop, iterating until all the data is written.
499 Once @code{write} returns, the data is enqueued to be written and can be
500 read back right away, but it is not necessarily written out to permanent
501 storage immediately.  You can use @code{fsync} when you need to be sure
502 your data has been permanently stored before continuing.  (It is more
503 efficient for the system to batch up consecutive writes and do them all
504 at once when convenient.  Normally they will always be written to disk
505 within a minute or less.)  Modern systems provide another function
506 @code{fdatasync} which guarantees integrity only for the file data and
507 is therefore faster.
508 @c !!! xref fsync, fdatasync
509 You can use the @code{O_FSYNC} open mode to make @code{write} always
510 store the data to disk before returning; @pxref{Operating Modes}.
512 In the case of an error, @code{write} returns @math{-1}.  The following
513 @code{errno} error conditions are defined for this function:
515 @table @code
516 @item EAGAIN
517 Normally, @code{write} blocks until the write operation is complete.
518 But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file (@pxref{Control
519 Operations}), it returns immediately without writing any data and
520 reports this error.  An example of a situation that might cause the
521 process to block on output is writing to a terminal device that supports
522 flow control, where output has been suspended by receipt of a STOP
523 character.
525 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
526 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
527 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
528 which name you use.
530 On some systems, writing a large amount of data from a character special
531 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
532 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
533 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
534 which means it does not include terminals, since they always use
535 separate buffers inside the kernel.  This problem does not arise on
536 @gnuhurdsystems{}.
538 @item EBADF
539 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
540 or is not open for writing.
542 @item EFBIG
543 The size of the file would become larger than the implementation can support.
545 @item EINTR
546 The @code{write} operation was interrupted by a signal while it was
547 blocked waiting for completion.  A signal will not necessarily cause
548 @code{write} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
549 successful @code{write} which writes fewer bytes than requested.
550 @xref{Interrupted Primitives}.
552 @item EIO
553 For many devices, and for disk files, this error code indicates
554 a hardware error.
556 @item ENOSPC
557 The device containing the file is full.
559 @item EPIPE
560 This error is returned when you try to write to a pipe or FIFO that
561 isn't open for reading by any process.  When this happens, a @code{SIGPIPE}
562 signal is also sent to the process; see @ref{Signal Handling}.
564 @item EINVAL
565 In some systems, when writing to a character or block device, position
566 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
567 indicates that the offsets were not properly aligned.
568 @end table
570 Unless you have arranged to prevent @code{EINTR} failures, you should
571 check @code{errno} after each failing call to @code{write}, and if the
572 error was @code{EINTR}, you should simply repeat the call.
573 @xref{Interrupted Primitives}.  The easy way to do this is with the
574 macro @code{TEMP_FAILURE_RETRY}, as follows:
576 @smallexample
577 nbytes = TEMP_FAILURE_RETRY (write (desc, buffer, count));
578 @end smallexample
580 Please note that there is no function named @code{write64}.  This is not
581 necessary since this function does not directly modify or handle the
582 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
583 internally the @code{write} function can be used for all cases.
585 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
586 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
587 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{write} is
588 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
589 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{write} should be
590 protected using cancellation handlers.
591 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
593 The @code{write} function is the underlying primitive for all of the
594 functions that write to streams, such as @code{fputc}.
595 @end deftypefun
597 @deftypefun ssize_t pwrite (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
598 @standards{Unix98, unistd.h}
599 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
600 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
601 @c is not MT-Safe because it uses lseek, write and lseek back, but is it
602 @c used anywhere?
603 The @code{pwrite} function is similar to the @code{write} function.  The
604 first three arguments are identical, and the return values and error codes
605 also correspond.
607 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
608 is not written to the current position of the file descriptor
609 @code{filedes}.  Instead the data is written to the file starting at
610 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
611 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
613 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
614 appends data to the end of the file, regardless of the value of
615 @code{offset}.
617 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
618 @code{pwrite} function is in fact @code{pwrite64} and the type
619 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
620 @twoexp{63} bytes in length.
622 The return value of @code{pwrite} describes the number of written bytes.
623 In the error case it returns @math{-1} like @code{write} does and the
624 error codes are also the same, with these additions:
626 @table @code
627 @item EINVAL
628 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
630 @item ESPIPE
631 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
632 this device does not allow positioning of the file pointer.
633 @end table
635 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
636 version 2.
637 @end deftypefun
639 @deftypefun ssize_t pwrite64 (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
640 @standards{Unix98, unistd.h}
641 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
642 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
643 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, write and lseek64 back, but
644 @c is it used anywhere?
645 This function is similar to the @code{pwrite} function.  The difference
646 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
647 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
648 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
649 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
650 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
651 errors with a descriptor in small file mode.
653 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
654 32 bit machine this function is actually available under the name
655 @code{pwrite} and so transparently replaces the 32 bit interface.
656 @end deftypefun
658 @node File Position Primitive
659 @section Setting the File Position of a Descriptor
661 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
662 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
663 specifies the position in the file for the next @code{read} or
664 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
665 on the file position and what it means.
667 To read the current file position value from a descriptor, use
668 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
670 @cindex file positioning on a file descriptor
671 @cindex positioning a file descriptor
672 @cindex seeking on a file descriptor
673 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
674 @standards{POSIX.1, unistd.h}
675 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
676 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
677 file with descriptor @var{filedes}.
679 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
680 interpreted, in the same way as for the @code{fseek} function, and it must
681 be one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
682 @code{SEEK_END}.
684 @vtable @code
685 @item SEEK_SET
686 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the beginning
687 of the file.
689 @item SEEK_CUR
690 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the current
691 file position.  This count may be positive or negative.
693 @item SEEK_END
694 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the end of
695 the file.  A negative count specifies a position within the current
696 extent of the file; a positive count specifies a position past the
697 current end.  If you set the position past the current end, and
698 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
699 position.
700 @end vtable
702 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
703 position, measured in bytes from the beginning of the file.
704 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
705 current file position.
707 If you want to append to the file, setting the file position to the
708 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
709 process may write more data after you seek but before you write,
710 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
711 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
713 You can set the file position past the current end of the file.  This
714 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
715 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
716 Characters between the previous end of file and the new position are
717 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
718 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
719 file takes up less space than it appears to; it is then called a
720 ``sparse file''.
721 @cindex sparse files
722 @cindex holes in files
724 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
725 invalid, @code{lseek} returns a value of @math{-1}.  The following
726 @code{errno} error conditions are defined for this function:
728 @table @code
729 @item EBADF
730 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
732 @item EINVAL
733 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
734 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
736 @item ESPIPE
737 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
738 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
739 only for pipes and FIFOs, but on @gnusystems{}, you always get
740 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
741 @end table
743 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
744 @code{lseek} function is in fact @code{lseek64} and the type
745 @code{off_t} has 64 bits which makes it possible to handle files up to
746 @twoexp{63} bytes in length.
748 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
749 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
750 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
751 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
752 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
753 protected using cancellation handlers.
754 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
756 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
757 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
758 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
759 descriptors.
760 @end deftypefun
762 @deftypefun off64_t lseek64 (int @var{filedes}, off64_t @var{offset}, int @var{whence})
763 @standards{Unix98, unistd.h}
764 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
765 This function is similar to the @code{lseek} function.  The difference
766 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
767 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
768 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
769 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
770 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
771 errors with a descriptor in small file mode.
773 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
774 32 bits machine this function is actually available under the name
775 @code{lseek} and so transparently replaces the 32 bit interface.
776 @end deftypefun
778 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
779 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
780 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
781 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
782 other.  For example,
784 @smallexample
785 @group
787   int d1, d2;
788   char buf[4];
789   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
790   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
791   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
792   read (d2, buf, 4);
794 @end group
795 @end smallexample
797 @noindent
798 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
799 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
800 for brevity.)
802 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
803 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
804 which alters the file position of one of the duplicates, including
805 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
807 @smallexample
809   int d1, d2, d3;
810   char buf1[4], buf2[4];
811   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
812   d2 = dup (d1);
813   d3 = dup (d2);
814   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
815   read (d1, buf1, 4);
816   read (d2, buf2, 4);
818 @end smallexample
820 @noindent
821 will read four characters starting with the 1024'th character of
822 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
823 character.
825 @deftp {Data Type} off_t
826 @standards{POSIX.1, sys/types.h}
827 This is a signed integer type used to represent file sizes.  In
828 @theglibc{}, this type is no narrower than @code{int}.
830 If the source is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type
831 is transparently replaced by @code{off64_t}.
832 @end deftp
834 @deftp {Data Type} off64_t
835 @standards{Unix98, sys/types.h}
836 This type is used similar to @code{off_t}.  The difference is that even
837 on 32 bit machines, where the @code{off_t} type would have 32 bits,
838 @code{off64_t} has 64 bits and so is able to address files up to
839 @twoexp{63} bytes in length.
841 When compiling with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type is
842 available under the name @code{off_t}.
843 @end deftp
845 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
846 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
847 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
849 @vtable @code
850 @item L_SET
851 An alias for @code{SEEK_SET}.
853 @item L_INCR
854 An alias for @code{SEEK_CUR}.
856 @item L_XTND
857 An alias for @code{SEEK_END}.
858 @end vtable
860 @node Descriptors and Streams
861 @section Descriptors and Streams
862 @cindex streams, and file descriptors
863 @cindex converting file descriptor to stream
864 @cindex extracting file descriptor from stream
866 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
867 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
868 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
869 declared in the header file @file{stdio.h}.
870 @pindex stdio.h
872 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
873 @standards{POSIX.1, stdio.h}
874 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@acsmem{} @aculock{}}}
875 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
876 @var{filedes}.
878 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
879 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
880 the @samp{b} option is not permitted; this is because @gnusystems{} make no
881 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
882 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have an effect only
883 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
884 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
885 mode of the open file descriptor.
887 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
888 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
889 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
890 null pointer is returned instead.
892 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
893 for file descriptors do not permit the access specified by
894 @code{opentype}.  @Theglibc{} always checks for this.
895 @end deftypefun
897 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
898 see @ref{Creating a Pipe}.
900 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
901 @standards{POSIX.1, stdio.h}
902 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
903 This function returns the file descriptor associated with the stream
904 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
905 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
906 @code{fileno} returns @math{-1}.
907 @end deftypefun
909 @deftypefun int fileno_unlocked (FILE *@var{stream})
910 @standards{GNU, stdio.h}
911 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
912 The @code{fileno_unlocked} function is equivalent to the @code{fileno}
913 function except that it does not implicitly lock the stream if the state
914 is @code{FSETLOCKING_INTERNAL}.
916 This function is a GNU extension.
917 @end deftypefun
919 @cindex standard file descriptors
920 @cindex file descriptors, standard
921 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
922 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
923 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
924 @pindex unistd.h
926 @vtable @code
927 @item STDIN_FILENO
928 @standards{POSIX.1, unistd.h}
929 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
930 standard input.
931 @cindex standard input file descriptor
933 @item STDOUT_FILENO
934 @standards{POSIX.1, unistd.h}
935 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
936 standard output.
937 @cindex standard output file descriptor
939 @item STDERR_FILENO
940 @standards{POSIX.1, unistd.h}
941 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
942 standard error output.
943 @end vtable
944 @cindex standard error file descriptor
946 @node Stream/Descriptor Precautions
947 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
948 @cindex channels
949 @cindex streams and descriptors
950 @cindex descriptors and streams
951 @cindex mixing descriptors and streams
953 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
954 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
955 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
956 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
957 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
958 file positions.
960 It's best to use just one channel in your program for actual data
961 transfer to any given file, except when all the access is for input.
962 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
963 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
964 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
965 the stream.
967 @menu
968 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
969 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
970 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
971                             another channel.
972 @end menu
974 @node Linked Channels
975 @subsection Linked Channels
976 @cindex linked channels
978 Channels that come from a single opening share the same file position;
979 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
980 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
981 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
982 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
983 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
984 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
985 random-access files, all append-type output streams are effectively
986 linked to each other.
988 @cindex cleaning up a stream
989 If you have been using a stream for I/O (or have just opened the stream),
990 and you want to do I/O using
991 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
992 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
993 @xref{Cleaning Streams}.
995 Terminating a process, or executing a new program in the process,
996 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
997 streams persist in other processes, their file positions become
998 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
999 before destroying them.
1001 @node Independent Channels
1002 @subsection Independent Channels
1003 @cindex independent channels
1005 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
1006 file, each channel has its own file position.  These are called
1007 @dfn{independent channels}.
1009 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
1010 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
1011 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
1012 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
1014 @itemize @bullet
1015 @item
1016 You should clean an output stream after use, before doing anything else
1017 that might read or write from the same part of the file.
1019 @item
1020 You should clean an input stream before reading data that may have been
1021 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
1022 obsolete data that had been in the stream's buffer.
1023 @end itemize
1025 If you do output to one channel at the end of the file, this will
1026 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
1027 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
1028 new end of file before writing, because the file can always be extended
1029 by another process between when you set the file position and when you
1030 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
1031 always output at the current end of the file.  In order to make the
1032 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
1033 were using, if it is a stream.
1035 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
1036 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
1037 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
1038 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
1039 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
1041 @node Cleaning Streams
1042 @subsection Cleaning Streams
1044 You can use @code{fflush} to clean a stream in most
1045 cases.
1047 You can skip the @code{fflush} if you know the stream
1048 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
1049 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
1050 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
1051 character output was a newline.  However, a just-opened input stream
1052 might not be clean, as its input buffer might not be empty.
1054 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
1055 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
1056 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
1057 not random access, there is no way to give back the excess data already
1058 read.  When an input stream reads from a random-access file,
1059 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
1060 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
1061 further I/O.
1063 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
1064 valid way of cleaning an output stream.
1066 You need not clean a stream before using its descriptor for control
1067 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
1068 the file position and are not affected by it.  You can use any
1069 descriptor for these operations, and all channels are affected
1070 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
1071 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
1072 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
1073 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
1074 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
1075 Modes}.
1077 @node Scatter-Gather
1078 @section Fast Scatter-Gather I/O
1079 @cindex scatter-gather
1081 Some applications may need to read or write data to multiple buffers,
1082 which are separated in memory.  Although this can be done easily enough
1083 with multiple calls to @code{read} and @code{write}, it is inefficient
1084 because there is overhead associated with each kernel call.
1086 Instead, many platforms provide special high-speed primitives to perform
1087 these @dfn{scatter-gather} operations in a single kernel call.  @Theglibc{}
1088 will provide an emulation on any system that lacks these
1089 primitives, so they are not a portability threat.  They are defined in
1090 @code{sys/uio.h}.
1092 These functions are controlled with arrays of @code{iovec} structures,
1093 which describe the location and size of each buffer.
1095 @deftp {Data Type} {struct iovec}
1096 @standards{BSD, sys/uio.h}
1098 The @code{iovec} structure describes a buffer.  It contains two fields:
1100 @table @code
1102 @item void *iov_base
1103 Contains the address of a buffer.
1105 @item size_t iov_len
1106 Contains the length of the buffer.
1108 @end table
1109 @end deftp
1111 @deftypefun ssize_t readv (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1112 @standards{BSD, sys/uio.h}
1113 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1114 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1115 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1116 @c malloc the buffer into which data is read, if the total read size is
1117 @c too large for alloca.
1119 The @code{readv} function reads data from @var{filedes} and scatters it
1120 into the buffers described in @var{vector}, which is taken to be
1121 @var{count} structures long.  As each buffer is filled, data is sent to the
1122 next.
1124 Note that @code{readv} is not guaranteed to fill all the buffers.
1125 It may stop at any point, for the same reasons @code{read} would.
1127 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1128 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1129 errors are the same as in @code{read}.
1131 @end deftypefun
1133 @deftypefun ssize_t writev (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1134 @standards{BSD, sys/uio.h}
1135 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1136 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1137 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1138 @c malloc the buffer from which data is written, if the total write size
1139 @c is too large for alloca.
1141 The @code{writev} function gathers data from the buffers described in
1142 @var{vector}, which is taken to be @var{count} structures long, and writes
1143 them to @code{filedes}.  As each buffer is written, it moves on to the
1144 next.
1146 Like @code{readv}, @code{writev} may stop midstream under the same
1147 conditions @code{write} would.
1149 The return value is a count of bytes written, or @math{-1} indicating an
1150 error.  The possible errors are the same as in @code{write}.
1152 @end deftypefun
1154 @deftypefun ssize_t preadv (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
1155 @standards{BSD, sys/uio.h}
1156 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1157 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1158 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1159 @c is also MT-Safe since it calls pread, and it is now a syscall on all
1160 @c targets.
1162 This function is similar to the @code{readv} function, with the difference
1163 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
1164 @code{pread}.  The data is written to the file starting at position
1165 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
1166 by the operation.  The value is the same as before the call.
1168 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1169 @code{preadv} function is in fact @code{preadv64} and the type
1170 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1171 @twoexp{63} bytes in length.
1173 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1174 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1175 errors are the same as in @code{readv} and @code{pread}.
1176 @end deftypefun
1178 @deftypefun ssize_t preadv64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
1179 @standards{BSD, unistd.h}
1180 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1181 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1182 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1183 @c is also MT-Safe since it calls pread64, and it is now a syscall on all
1184 @c targets.
1186 This function is similar to the @code{preadv} function with the difference
1187 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1188 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1189 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1190 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1191 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1192 errors with a descriptor in small file mode.
1194 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1195 32 bit machine this function is actually available under the name
1196 @code{preadv} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1197 @end deftypefun
1199 @deftypefun ssize_t pwritev (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
1200 @standards{BSD, sys/uio.h}
1201 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1202 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1203 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1204 @c is also MT-Safe since it calls pwrite, and it is now a syscall on all
1205 @c targets.
1207 This function is similar to the @code{writev} function, with the difference
1208 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
1209 @code{pwrite}.  The data is written to the file starting at position
1210 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
1211 by the operation.  The value is the same as before the call.
1213 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
1214 appends data to the end of the file, regardless of the value of
1215 @code{offset}.
1217 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1218 @code{pwritev} function is in fact @code{pwritev64} and the type
1219 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1220 @twoexp{63} bytes in length.
1222 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) written, @math{0}
1223 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1224 errors are the same as in @code{writev} and @code{pwrite}.
1225 @end deftypefun
1227 @deftypefun ssize_t pwritev64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
1228 @standards{BSD, unistd.h}
1229 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1230 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1231 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1232 @c is also MT-Safe since it calls pwrite64, and it is now a syscall on all
1233 @c targets.
1235 This function is similar to the @code{pwritev} function with the difference
1236 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1237 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1238 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1239 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1240 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1241 errors with a descriptor in small file mode.
1243 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1244 32 bit machine this function is actually available under the name
1245 @code{pwritev} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1246 @end deftypefun
1248 @deftypefun ssize_t preadv2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset}, int @var{flags})
1249 @standards{GNU, sys/uio.h}
1250 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1251 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1252 @c is also MT-Safe since it calls preadv.
1254 This function is similar to the @code{preadv} function, with the
1255 difference it adds an extra @var{flags} parameter of type @code{int}.
1256 Additionally, if @var{offset} is @math{-1}, the current file position
1257 is used and updated (like the @code{readv} function).
1259 The supported @var{flags} are dependent of the underlying system.  For
1260 Linux it supports:
1262 @vtable @code
1263 @item RWF_HIPRI
1264 High priority request.  This adds a flag that tells the file system that
1265 this is a high priority request for which it is worth to poll the hardware.
1266 The flag is purely advisory and can be ignored if not supported.  The
1267 @var{fd} must be opened using @code{O_DIRECT}.
1269 @item RWF_DSYNC
1270 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_DSYNC} flag.
1272 @item RWF_SYNC
1273 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_SYNC} flag.
1275 @item RWF_NOWAIT
1276 Use nonblocking mode for this operation; that is, this call to @code{preadv2}
1277 will fail and set @code{errno} to @code{EAGAIN} if the operation would block.
1278 @end vtable
1280 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1281 @code{preadv2} function is in fact @code{preadv64v2} and the type
1282 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1283 @twoexp{63} bytes in length.
1285 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1286 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1287 errors are the same as in @code{preadv} with the addition of:
1289 @table @code
1291 @item EOPNOTSUPP
1293 @c The default sysdeps/posix code will return it for any flags value
1294 @c different than 0.
1295 An unsupported @var{flags} was used.
1297 @end table
1299 @end deftypefun
1301 @deftypefun ssize_t preadv64v2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset}, int @var{flags})
1302 @standards{GNU, unistd.h}
1303 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1304 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1305 @c is also MT-Safe since it calls preadv.
1307 This function is similar to the @code{preadv2} function with the difference
1308 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1309 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1310 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1311 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1312 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1313 errors with a descriptor in small file mode.
1315 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1316 32 bit machine this function is actually available under the name
1317 @code{preadv2} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1318 @end deftypefun
1321 @deftypefun ssize_t pwritev2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset}, int @var{flags})
1322 @standards{GNU, sys/uio.h}
1323 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1324 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1325 @c is also MT-Safe since it calls pwritev.
1327 This function is similar to the @code{pwritev} function, with the
1328 difference it adds an extra @var{flags} parameter of type @code{int}.
1329 Additionally, if @var{offset} is @math{-1}, the current file position
1330 should is used and updated (like the @code{writev} function).
1332 The supported @var{flags} are dependent of the underlying system.  For
1333 Linux, the supported flags are the same as those for @code{preadv2}.
1335 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1336 @code{pwritev2} function is in fact @code{pwritev64v2} and the type
1337 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1338 @twoexp{63} bytes in length.
1340 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) write, @math{0}
1341 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1342 errors are the same as in @code{preadv2}.
1343 @end deftypefun
1345 @deftypefun ssize_t pwritev64v2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset}, int @var{flags})
1346 @standards{GNU, unistd.h}
1347 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1348 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1349 @c is also MT-Safe since it calls pwritev.
1351 This function is similar to the @code{pwritev2} function with the difference
1352 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1353 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1354 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1355 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1356 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1357 errors with a descriptor in small file mode.
1359 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1360 32 bit machine this function is actually available under the name
1361 @code{pwritev2} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1362 @end deftypefun
1364 @node Copying File Data
1365 @section Copying data between two files
1366 @cindex copying files
1367 @cindex file copy
1369 A special function is provided to copy data between two files on the
1370 same file system.  The system can optimize such copy operations.  This
1371 is particularly important on network file systems, where the data would
1372 otherwise have to be transferred twice over the network.
1374 Note that this function only copies file data, but not metadata such as
1375 file permissions or extended attributes.
1377 @deftypefun ssize_t copy_file_range (int @var{inputfd}, off64_t *@var{inputpos}, int @var{outputfd}, off64_t *@var{outputpos}, ssize_t @var{length}, unsigned int @var{flags})
1378 @standards{GNU, unistd.h}
1379 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1381 This function copies up to @var{length} bytes from the file descriptor
1382 @var{inputfd} to the file descriptor @var{outputfd}.
1384 The function can operate on both the current file position (like
1385 @code{read} and @code{write}) and an explicit offset (like @code{pread}
1386 and @code{pwrite}).  If the @var{inputpos} pointer is null, the file
1387 position of @var{inputfd} is used as the starting point of the copy
1388 operation, and the file position is advanced during it.  If
1389 @var{inputpos} is not null, then @code{*@var{inputpos}} is used as the
1390 starting point of the copy operation, and @code{*@var{inputpos}} is
1391 incremented by the number of copied bytes, but the file position remains
1392 unchanged.  Similar rules apply to @var{outputfd} and @var{outputpos}
1393 for the output file position.
1395 The @var{flags} argument is currently reserved and must be zero.
1397 The @code{copy_file_range} function returns the number of bytes copied.
1398 This can be less than the specified @var{length} in case the input file
1399 contains fewer remaining bytes than @var{length}, or if a read or write
1400 failure occurs.  The return value is zero if the end of the input file
1401 is encountered immediately.
1403 If no bytes can be copied, to report an error, @code{copy_file_range}
1404 returns the value @math{-1} and sets @code{errno}.  The following
1405 @code{errno} error conditions are specific to this function:
1407 @table @code
1408 @item EISDIR
1409 At least one of the descriptors @var{inputfd} or @var{outputfd} refers
1410 to a directory.
1412 @item EINVAL
1413 At least one of the descriptors @var{inputfd} or @var{outputfd} refers
1414 to a non-regular, non-directory file (such as a socket or a FIFO).
1416 The input or output positions before are after the copy operations are
1417 outside of an implementation-defined limit.
1419 The @var{flags} argument is not zero.
1421 @item EFBIG
1422 The new file size would exceed the process file size limit.
1423 @xref{Limits on Resources}.
1425 The input or output positions before are after the copy operations are
1426 outside of an implementation-defined limit.  This can happen if the file
1427 was not opened with large file support (LFS) on 32-bit machines, and the
1428 copy operation would create a file which is larger than what
1429 @code{off_t} could represent.
1431 @item EBADF
1432 The argument @var{inputfd} is not a valid file descriptor open for
1433 reading.
1435 The argument @var{outputfd} is not a valid file descriptor open for
1436 writing, or @var{outputfd} has been opened with @code{O_APPEND}.
1438 @item EXDEV
1439 The input and output files reside on different file systems.
1440 @end table
1442 In addition, @code{copy_file_range} can fail with the error codes
1443 which are used by @code{read}, @code{pread}, @code{write}, and
1444 @code{pwrite}.
1446 The @code{copy_file_range} function is a cancellation point.  In case of
1447 cancellation, the input location (the file position or the value at
1448 @code{*@var{inputpos}}) is indeterminate.
1449 @end deftypefun
1451 @node Memory-mapped I/O
1452 @section Memory-mapped I/O
1454 On modern operating systems, it is possible to @dfn{mmap} (pronounced
1455 ``em-map'') a file to a region of memory.  When this is done, the file can
1456 be accessed just like an array in the program.
1458 This is more efficient than @code{read} or @code{write}, as only the regions
1459 of the file that a program actually accesses are loaded.  Accesses to
1460 not-yet-loaded parts of the mmapped region are handled in the same way as
1461 swapped out pages.
1463 Since mmapped pages can be stored back to their file when physical
1464 memory is low, it is possible to mmap files orders of magnitude larger
1465 than both the physical memory @emph{and} swap space.  The only limit is
1466 address space.  The theoretical limit is 4GB on a 32-bit machine -
1467 however, the actual limit will be smaller since some areas will be
1468 reserved for other purposes.  If the LFS interface is used the file size
1469 on 32-bit systems is not limited to 2GB (offsets are signed which
1470 reduces the addressable area of 4GB by half); the full 64-bit are
1471 available.
1473 Memory mapping only works on entire pages of memory.  Thus, addresses
1474 for mapping must be page-aligned, and length values will be rounded up.
1475 To determine the default size of a page the machine uses one should use:
1477 @vindex _SC_PAGESIZE
1478 @smallexample
1479 size_t page_size = (size_t) sysconf (_SC_PAGESIZE);
1480 @end smallexample
1482 On some systems, mappings can use larger page sizes
1483 for certain files, and applications can request larger page sizes for
1484 anonymous mappings as well (see the @code{MAP_HUGETLB} flag below).
1486 The following functions are declared in @file{sys/mman.h}:
1488 @deftypefun {void *} mmap (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off_t @var{offset})
1489 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1490 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1492 The @code{mmap} function creates a new mapping, connected to bytes
1493 (@var{offset}) to (@var{offset} + @var{length} - 1) in the file open on
1494 @var{filedes}.  A new reference for the file specified by @var{filedes}
1495 is created, which is not removed by closing the file.
1497 @var{address} gives a preferred starting address for the mapping.
1498 @code{NULL} expresses no preference.  Any previous mapping at that
1499 address is automatically removed.  The address you give may still be
1500 changed, unless you use the @code{MAP_FIXED} flag.
1502 @var{protect} contains flags that control what kind of access is
1503 permitted.  They include @code{PROT_READ}, @code{PROT_WRITE}, and
1504 @code{PROT_EXEC}.  The special flag @code{PROT_NONE} reserves a region
1505 of address space for future use.  The @code{mprotect} function can be
1506 used to change the protection flags.  @xref{Memory Protection}.
1508 @var{flags} contains flags that control the nature of the map.
1509 One of @code{MAP_SHARED} or @code{MAP_PRIVATE} must be specified.
1511 They include:
1513 @vtable @code
1514 @item MAP_PRIVATE
1515 This specifies that writes to the region should never be written back
1516 to the attached file.  Instead, a copy is made for the process, and the
1517 region will be swapped normally if memory runs low.  No other process will
1518 see the changes.
1520 Since private mappings effectively revert to ordinary memory
1521 when written to, you must have enough virtual memory for a copy of
1522 the entire mmapped region if you use this mode with @code{PROT_WRITE}.
1524 @item MAP_SHARED
1525 This specifies that writes to the region will be written back to the
1526 file.  Changes made will be shared immediately with other processes
1527 mmaping the same file.
1529 Note that actual writing may take place at any time.  You need to use
1530 @code{msync}, described below, if it is important that other processes
1531 using conventional I/O get a consistent view of the file.
1533 @item MAP_FIXED
1534 This forces the system to use the exact mapping address specified in
1535 @var{address} and fail if it can't.
1537 @c One of these is official - the other is obviously an obsolete synonym
1538 @c Which is which?
1539 @item MAP_ANONYMOUS
1540 @itemx MAP_ANON
1541 This flag tells the system to create an anonymous mapping, not connected
1542 to a file.  @var{filedes} and @var{offset} are ignored, and the region is
1543 initialized with zeros.
1545 Anonymous maps are used as the basic primitive to extend the heap on some
1546 systems.  They are also useful to share data between multiple tasks
1547 without creating a file.
1549 On some systems using private anonymous mmaps is more efficient than using
1550 @code{malloc} for large blocks.  This is not an issue with @theglibc{},
1551 as the included @code{malloc} automatically uses @code{mmap} where appropriate.
1553 @item MAP_HUGETLB
1554 @standards{Linux, sys/mman.h}
1555 This requests that the system uses an alternative page size which is
1556 larger than the default page size for the mapping.  For some workloads,
1557 increasing the page size for large mappings improves performance because
1558 the system needs to handle far fewer pages.  For other workloads which
1559 require frequent transfer of pages between storage or different nodes,
1560 the decreased page granularity may cause performance problems due to the
1561 increased page size and larger transfers.
1563 In order to create the mapping, the system needs physically contiguous
1564 memory of the size of the increased page size.  As a result,
1565 @code{MAP_HUGETLB} mappings are affected by memory fragmentation, and
1566 their creation can fail even if plenty of memory is available in the
1567 system.
1569 Not all file systems support mappings with an increased page size.
1571 The @code{MAP_HUGETLB} flag is specific to Linux.
1573 @c There is a mechanism to select different hugepage sizes; see
1574 @c include/uapi/asm-generic/hugetlb_encode.h in the kernel sources.
1576 @c Linux has some other MAP_ options, which I have not discussed here.
1577 @c MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE and MAP_GROWSDOWN don't seem applicable to
1578 @c user programs (and I don't understand the last two).  MAP_LOCKED does
1579 @c not appear to be implemented.
1581 @end vtable
1583 @code{mmap} returns the address of the new mapping, or
1584 @code{MAP_FAILED} for an error.
1586 Possible errors include:
1588 @table @code
1590 @item EINVAL
1592 Either @var{address} was unusable (because it is not a multiple of the
1593 applicable page size), or inconsistent @var{flags} were given.
1595 If @code{MAP_HUGETLB} was specified, the file or system does not support
1596 large page sizes.
1598 @item EACCES
1600 @var{filedes} was not open for the type of access specified in @var{protect}.
1602 @item ENOMEM
1604 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
1605 out of address space.
1607 @item ENODEV
1609 This file is of a type that doesn't support mapping.
1611 @item ENOEXEC
1613 The file is on a filesystem that doesn't support mapping.
1615 @c On Linux, EAGAIN will appear if the file has a conflicting mandatory lock.
1616 @c However mandatory locks are not discussed in this manual.
1618 @c Similarly, ETXTBSY will occur if the MAP_DENYWRITE flag (not documented
1619 @c here) is used and the file is already open for writing.
1621 @end table
1623 @end deftypefun
1625 @deftypefun {void *} mmap64 (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off64_t @var{offset})
1626 @standards{LFS, sys/mman.h}
1627 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1628 @c The page_shift auto detection when MMAP2_PAGE_SHIFT is -1 (it never
1629 @c is) would be thread-unsafe.
1630 The @code{mmap64} function is equivalent to the @code{mmap} function but
1631 the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t}.  On 32-bit systems
1632 this allows the file associated with the @var{filedes} descriptor to be
1633 larger than 2GB.  @var{filedes} must be a descriptor returned from a
1634 call to @code{open64} or @code{fopen64} and @code{freopen64} where the
1635 descriptor is retrieved with @code{fileno}.
1637 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
1638 function is actually available under the name @code{mmap}.  I.e., the
1639 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
1640 replaces the old API.
1641 @end deftypefun
1643 @deftypefun int munmap (void *@var{addr}, size_t @var{length})
1644 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1645 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1647 @code{munmap} removes any memory maps from (@var{addr}) to (@var{addr} +
1648 @var{length}).  @var{length} should be the length of the mapping.
1650 It is safe to unmap multiple mappings in one command, or include unmapped
1651 space in the range.  It is also possible to unmap only part of an existing
1652 mapping.  However, only entire pages can be removed.  If @var{length} is not
1653 an even number of pages, it will be rounded up.
1655 It returns @math{0} for success and @math{-1} for an error.
1657 One error is possible:
1659 @table @code
1661 @item EINVAL
1662 The memory range given was outside the user mmap range or wasn't page
1663 aligned.
1665 @end table
1667 @end deftypefun
1669 @deftypefun int msync (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{flags})
1670 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1671 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1673 When using shared mappings, the kernel can write the file at any time
1674 before the mapping is removed.  To be certain data has actually been
1675 written to the file and will be accessible to non-memory-mapped I/O, it
1676 is necessary to use this function.
1678 It operates on the region @var{address} to (@var{address} + @var{length}).
1679 It may be used on part of a mapping or multiple mappings, however the
1680 region given should not contain any unmapped space.
1682 @var{flags} can contain some options:
1684 @vtable @code
1686 @item MS_SYNC
1688 This flag makes sure the data is actually written @emph{to disk}.
1689 Normally @code{msync} only makes sure that accesses to a file with
1690 conventional I/O reflect the recent changes.
1692 @item MS_ASYNC
1694 This tells @code{msync} to begin the synchronization, but not to wait for
1695 it to complete.
1697 @c Linux also has MS_INVALIDATE, which I don't understand.
1699 @end vtable
1701 @code{msync} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1702 error.  Errors include:
1704 @table @code
1706 @item EINVAL
1707 An invalid region was given, or the @var{flags} were invalid.
1709 @item EFAULT
1710 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1712 @end table
1714 @end deftypefun
1716 @deftypefun {void *} mremap (void *@var{address}, size_t @var{length}, size_t @var{new_length}, int @var{flag})
1717 @standards{GNU, sys/mman.h}
1718 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1720 This function can be used to change the size of an existing memory
1721 area. @var{address} and @var{length} must cover a region entirely mapped
1722 in the same @code{mmap} statement.  A new mapping with the same
1723 characteristics will be returned with the length @var{new_length}.
1725 One option is possible, @code{MREMAP_MAYMOVE}.  If it is given in
1726 @var{flags}, the system may remove the existing mapping and create a new
1727 one of the desired length in another location.
1729 The address of the resulting mapping is returned, or @math{-1}.  Possible
1730 error codes include:
1732 @table @code
1734 @item EFAULT
1735 There is no existing mapping in at least part of the original region, or
1736 the region covers two or more distinct mappings.
1738 @item EINVAL
1739 The address given is misaligned or inappropriate.
1741 @item EAGAIN
1742 The region has pages locked, and if extended it would exceed the
1743 process's resource limit for locked pages.  @xref{Limits on Resources}.
1745 @item ENOMEM
1746 The region is private writable, and insufficient virtual memory is
1747 available to extend it.  Also, this error will occur if
1748 @code{MREMAP_MAYMOVE} is not given and the extension would collide with
1749 another mapped region.
1751 @end table
1752 @end deftypefun
1754 This function is only available on a few systems.  Except for performing
1755 optional optimizations one should not rely on this function.
1757 Not all file descriptors may be mapped.  Sockets, pipes, and most devices
1758 only allow sequential access and do not fit into the mapping abstraction.
1759 In addition, some regular files may not be mmapable, and older kernels may
1760 not support mapping at all.  Thus, programs using @code{mmap} should
1761 have a fallback method to use should it fail. @xref{Mmap,,,standards,GNU
1762 Coding Standards}.
1764 @deftypefun int madvise (void *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{advice})
1765 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1766 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1768 This function can be used to provide the system with @var{advice} about
1769 the intended usage patterns of the memory region starting at @var{addr}
1770 and extending @var{length} bytes.
1772 The valid BSD values for @var{advice} are:
1774 @vtable @code
1776 @item MADV_NORMAL
1777 The region should receive no further special treatment.
1779 @item MADV_RANDOM
1780 The region will be accessed via random page references.  The kernel
1781 should page-in the minimal number of pages for each page fault.
1783 @item MADV_SEQUENTIAL
1784 The region will be accessed via sequential page references.  This
1785 may cause the kernel to aggressively read-ahead, expecting further
1786 sequential references after any page fault within this region.
1788 @item MADV_WILLNEED
1789 The region will be needed.  The pages within this region may
1790 be pre-faulted in by the kernel.
1792 @item MADV_DONTNEED
1793 The region is no longer needed.  The kernel may free these pages,
1794 causing any changes to the pages to be lost, as well as swapped
1795 out pages to be discarded.
1797 @item MADV_HUGEPAGE
1798 @standards{Linux, sys/mman.h}
1799 Indicate that it is beneficial to increase the page size for this
1800 mapping.  This can improve performance for larger mappings because the
1801 system needs to handle far fewer pages.  However, if parts of the
1802 mapping are frequently transferred between storage or different nodes,
1803 performance may suffer because individual transfers can become
1804 substantially larger due to the increased page size.
1806 This flag is specific to Linux.
1808 @item MADV_NOHUGEPAGE
1809 Undo the effect of a previous @code{MADV_HUGEPAGE} advice.  This flag
1810 is specific to Linux.
1812 @end vtable
1814 The POSIX names are slightly different, but with the same meanings:
1816 @vtable @code
1818 @item POSIX_MADV_NORMAL
1819 This corresponds with BSD's @code{MADV_NORMAL}.
1821 @item POSIX_MADV_RANDOM
1822 This corresponds with BSD's @code{MADV_RANDOM}.
1824 @item POSIX_MADV_SEQUENTIAL
1825 This corresponds with BSD's @code{MADV_SEQUENTIAL}.
1827 @item POSIX_MADV_WILLNEED
1828 This corresponds with BSD's @code{MADV_WILLNEED}.
1830 @item POSIX_MADV_DONTNEED
1831 This corresponds with BSD's @code{MADV_DONTNEED}.
1833 @end vtable
1835 @code{madvise} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1836 error.  Errors include:
1837 @table @code
1839 @item EINVAL
1840 An invalid region was given, or the @var{advice} was invalid.
1842 @item EFAULT
1843 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1845 @end table
1846 @end deftypefun
1848 @deftypefn Function int shm_open (const char *@var{name}, int @var{oflag}, mode_t @var{mode})
1849 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1850 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1851 @c shm_open @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1852 @c  libc_once(where_is_shmfs) @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1853 @c   where_is_shmfs @mtslocale @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1854 @c    statfs dup ok
1855 @c    setmntent dup @ascuheap @asulock @acsmem @acsfd @aculock
1856 @c    getmntent_r dup @mtslocale @ascuheap @aculock @acsmem [no @asucorrupt @acucorrupt; exclusive stream]
1857 @c    strcmp dup ok
1858 @c    strlen dup ok
1859 @c    malloc dup @ascuheap @acsmem
1860 @c    mempcpy dup ok
1861 @c    endmntent dup @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1862 @c  strlen dup ok
1863 @c  strchr dup ok
1864 @c  mempcpy dup ok
1865 @c  open dup @acsfd
1866 @c  fcntl dup ok
1867 @c  close dup @acsfd
1869 This function returns a file descriptor that can be used to allocate shared
1870 memory via mmap.  Unrelated processes can use same @var{name} to create or
1871 open existing shared memory objects.
1873 A @var{name} argument specifies the shared memory object to be opened.
1874 In @theglibc{} it must be a string smaller than @code{NAME_MAX} bytes starting
1875 with an optional slash but containing no other slashes.
1877 The semantics of @var{oflag} and @var{mode} arguments is same as in @code{open}.
1879 @code{shm_open} returns the file descriptor on success or @math{-1} on error.
1880 On failure @code{errno} is set.
1881 @end deftypefn
1883 @deftypefn Function int shm_unlink (const char *@var{name})
1884 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1885 @c shm_unlink @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1886 @c  libc_once(where_is_shmfs) dup @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1887 @c  strlen dup ok
1888 @c  strchr dup ok
1889 @c  mempcpy dup ok
1890 @c  unlink dup ok
1892 This function is the inverse of @code{shm_open} and removes the object with
1893 the given @var{name} previously created by @code{shm_open}.
1895 @code{shm_unlink} returns @math{0} on success or @math{-1} on error.
1896 On failure @code{errno} is set.
1897 @end deftypefn
1899 @deftypefun int memfd_create (const char *@var{name}, unsigned int @var{flags})
1900 @standards{Linux, sys/mman.h}
1901 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
1902 The @code{memfd_create} function returns a file descriptor which can be
1903 used to create memory mappings using the @code{mmap} function.  It is
1904 similar to the @code{shm_open} function in the sense that these mappings
1905 are not backed by actual files.  However, the descriptor returned by
1906 @code{memfd_create} does not correspond to a named object; the
1907 @var{name} argument is used for debugging purposes only (e.g., will
1908 appear in @file{/proc}), and separate invocations of @code{memfd_create}
1909 with the same @var{name} will not return descriptors for the same region
1910 of memory.  The descriptor can also be used to create alias mappings
1911 within the same process.
1913 The descriptor initially refers to a zero-length file.  Before mappings
1914 can be created which are backed by memory, the file size needs to be
1915 increased with the @code{ftruncate} function.  @xref{File Size}.
1917 The @var{flags} argument can be a combination of the following flags:
1919 @vtable @code
1920 @item MFD_CLOEXEC
1921 @standards{Linux, sys/mman.h}
1922 The descriptor is created with the @code{O_CLOEXEC} flag.
1924 @item MFD_ALLOW_SEALING
1925 @standards{Linux, sys/mman.h}
1926 The descriptor supports the addition of seals using the @code{fcntl}
1927 function.
1929 @item MFD_HUGETLB
1930 @standards{Linux, sys/mman.h}
1931 This requests that mappings created using the returned file descriptor
1932 use a larger page size.  See @code{MAP_HUGETLB} above for details.
1934 This flag is incompatible with @code{MFD_ALLOW_SEALING}.
1935 @end vtable
1937 @code{memfd_create} returns a file descriptor on success, and @math{-1}
1938 on failure.
1940 The following @code{errno} error conditions are defined for this
1941 function:
1943 @table @code
1944 @item EINVAL
1945 An invalid combination is specified in @var{flags}, or @var{name} is
1946 too long.
1948 @item EFAULT
1949 The @var{name} argument does not point to a string.
1951 @item EMFILE
1952 The operation would exceed the file descriptor limit for this process.
1954 @item ENFILE
1955 The operation would exceed the system-wide file descriptor limit.
1957 @item ENOMEM
1958 There is not enough memory for the operation.
1959 @end table
1960 @end deftypefun
1962 @node Waiting for I/O
1963 @section Waiting for Input or Output
1964 @cindex waiting for input or output
1965 @cindex multiplexing input
1966 @cindex input from multiple files
1968 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
1969 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
1970 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
1971 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
1972 style requires responding immediately to input on any device.  Another
1973 example is a program that acts as a server to several other processes
1974 via pipes or sockets.
1976 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
1977 blocks the program until input is available on one particular file
1978 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
1979 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
1980 inefficient.
1982 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
1983 program until input or output is ready on a specified set of file
1984 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
1985 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
1986 @pindex sys/types.h
1988 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
1989 ``input'' is available when there are pending connections that could be
1990 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
1991 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
1992 for normal input.
1994 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
1995 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
1996 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
1997 and some macros for manipulating these objects.
1999 @deftp {Data Type} fd_set
2000 @standards{BSD, sys/types.h}
2001 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
2002 @code{select} function.  It is actually a bit array.
2003 @end deftp
2005 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
2006 @standards{BSD, sys/types.h}
2007 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
2008 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
2009 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
2010 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
2011 descriptors open, but this macro still has a constant value which
2012 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
2013 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
2014 that descriptor into an @code{fd_set}.
2015 @end deftypevr
2017 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
2018 @standards{BSD, sys/types.h}
2019 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2020 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
2021 empty set.
2022 @end deftypefn
2024 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
2025 @standards{BSD, sys/types.h}
2026 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2027 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
2028 @c here if set is not used exclusively.
2029 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
2031 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
2032 evaluated more than once.
2033 @end deftypefn
2035 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
2036 @standards{BSD, sys/types.h}
2037 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2038 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
2039 @c here if set is not used exclusively.
2040 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
2042 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
2043 evaluated more than once.
2044 @end deftypefn
2046 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, const fd_set *@var{set})
2047 @standards{BSD, sys/types.h}
2048 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2049 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
2050 of the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
2052 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
2053 evaluated more than once.
2054 @end deftypefn
2056 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
2058 @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})
2059 @standards{BSD, sys/types.h}
2060 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:read-fds} @mtsrace{:write-fds} @mtsrace{:except-fds}}@assafe{}@acsafe{}}
2061 @c The select syscall is preferred, but pselect6 may be used instead,
2062 @c which requires converting timeout to a timespec and back.  The
2063 @c conversions are not atomic.
2064 The @code{select} function blocks the calling process until there is
2065 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
2066 timeout period has expired.
2068 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
2069 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
2070 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
2071 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
2072 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
2073 you are not interested in checking for that kind of condition.
2075 A file descriptor is considered ready for reading if a @code{read}
2076 call will not block.  This usually includes the read offset being at
2077 the end of the file or there is an error to report.  A server socket
2078 is considered ready for reading if there is a pending connection which
2079 can be accepted with @code{accept}; @pxref{Accepting Connections}.  A
2080 client socket is ready for writing when its connection is fully
2081 established; @pxref{Connecting}.
2083 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
2084 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
2085 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
2086 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
2087 for information on urgent messages.)
2089 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
2090 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
2091 of this argument.
2093 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
2094 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until one
2095 of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide the
2096 time in @code{struct timeval} format; see @ref{High-Resolution
2097 Calendar}.  Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing
2098 all zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
2099 waiting if none are ready.
2101 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
2102 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
2103 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
2104 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
2105 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
2107 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
2108 a value of zero.
2110 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
2111 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
2112 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
2113 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
2114 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
2115 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
2117 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
2118 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
2119 conditions are defined for this function:
2121 @table @code
2122 @item EBADF
2123 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
2125 @item EINTR
2126 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
2128 @item EINVAL
2129 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
2130 or too large.
2131 @end table
2132 @end deftypefun
2134 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
2135 feature.
2137 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
2138 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
2139 function blocks the calling process until input is available on the
2140 file descriptor, or until the timeout period expires.
2142 @smallexample
2143 @include select.c.texi
2144 @end smallexample
2146 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
2147 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
2150 @node Synchronizing I/O
2151 @section Synchronizing I/O operations
2153 @cindex synchronizing
2154 In most modern operating systems, the normal I/O operations are not
2155 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
2156 returns, this does not mean the data is actually written to the media,
2157 e.g., the disk.
2159 In situations where synchronization points are necessary, you can use
2160 special functions which ensure that all operations finish before
2161 they return.
2163 @deftypefun void sync (void)
2164 @standards{X/Open, unistd.h}
2165 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2166 A call to this function will not return as long as there is data which
2167 has not been written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
2168 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
2169 other process in parallel writes data).
2171 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
2172 @end deftypefun
2174 Programs more often want to ensure that data written to a given file is
2175 committed, rather than all data in the system.  For this, @code{sync} is overkill.
2178 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
2179 @standards{POSIX, unistd.h}
2180 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2181 The @code{fsync} function can be used to make sure all data associated with
2182 the open file @var{fildes} is written to the device associated with the
2183 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
2184 finished.
2186 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
2188 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
2189 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
2190 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
2191 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
2192 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{fsync} should be
2193 protected using cancellation handlers.
2194 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
2196 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
2197 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
2198 following values:
2199 @table @code
2200 @item EBADF
2201 The descriptor @var{fildes} is not valid.
2203 @item EINVAL
2204 No synchronization is possible since the system does not implement this.
2205 @end table
2206 @end deftypefun
2208 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
2209 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
2210 is enough to write all the file content data to the device.
2211 Meta-information, like the modification time etc., are not that important
2212 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
2213 recovery of the file in case of a problem.
2215 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
2216 @standards{POSIX, unistd.h}
2217 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2218 When a call to the @code{fdatasync} function returns, it is ensured
2219 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
2220 operations, the parts guaranteeing data integrity finished.
2222 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
2223 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
2224 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
2225 required by @code{fdatasync}.
2227 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
2229 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
2230 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
2231 following values:
2232 @table @code
2233 @item EBADF
2234 The descriptor @var{fildes} is not valid.
2236 @item EINVAL
2237 No synchronization is possible since the system does not implement this.
2238 @end table
2239 @end deftypefun
2242 @node Asynchronous I/O
2243 @section Perform I/O Operations in Parallel
2245 The POSIX.1b standard defines a new set of I/O operations which can
2246 significantly reduce the time an application spends waiting for I/O.  The
2247 new functions allow a program to initiate one or more I/O operations and
2248 then immediately resume normal work while the I/O operations are
2249 executed in parallel.  This functionality is available if the
2250 @file{unistd.h} file defines the symbol @code{_POSIX_ASYNCHRONOUS_IO}.
2252 These functions are part of the library with realtime functions named
2253 @file{librt}.  They are not actually part of the @file{libc} binary.
2254 The implementation of these functions can be done using support in the
2255 kernel (if available) or using an implementation based on threads at
2256 userlevel.  In the latter case it might be necessary to link applications
2257 with the thread library @file{libpthread} in addition to @file{librt}.
2259 All AIO operations operate on files which were opened previously.  There
2260 might be arbitrarily many operations running for one file.  The
2261 asynchronous I/O operations are controlled using a data structure named
2262 @code{struct aiocb} (@dfn{AIO control block}).  It is defined in
2263 @file{aio.h} as follows.
2265 @deftp {Data Type} {struct aiocb}
2266 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2267 The POSIX.1b standard mandates that the @code{struct aiocb} structure
2268 contains at least the members described in the following table.  There
2269 might be more elements which are used by the implementation, but
2270 depending upon these elements is not portable and is highly deprecated.
2272 @table @code
2273 @item int aio_fildes
2274 This element specifies the file descriptor to be used for the
2275 operation.  It must be a legal descriptor, otherwise the operation will
2276 fail.
2278 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2279 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2280 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2282 @item off_t aio_offset
2283 This element specifies the offset in the file at which the operation (input
2284 or output) is performed.  Since the operations are carried out in arbitrary
2285 order and more than one operation for one file descriptor can be
2286 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2287 descriptor.
2289 @item volatile void *aio_buf
2290 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2291 where the read data is stored.
2293 @item size_t aio_nbytes
2294 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2296 @item int aio_reqprio
2297 If the platform has defined @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2298 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING}, the AIO requests are
2299 processed based on the current scheduling priority.  The
2300 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2301 AIO operation.
2303 @item struct sigevent aio_sigevent
2304 This element specifies how the calling process is notified once the
2305 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2306 @code{SIGEV_NONE}, no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2307 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2308 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD}.  In this case, a thread
2309 is created which starts executing the function pointed to by
2310 @code{sigev_notify_function}.
2312 @item int aio_lio_opcode
2313 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2314 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2315 arbitrary number of operations to start at once, and each operation can be
2316 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2317 control block.  The possible values are:
2319 @vtable @code
2320 @item LIO_READ
2321 Start a read operation.  Read from the file at position
2322 @code{aio_offset} and store the next @code{aio_nbytes} bytes in the
2323 buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2325 @item LIO_WRITE
2326 Start a write operation.  Write @code{aio_nbytes} bytes starting at
2327 @code{aio_buf} into the file starting at position @code{aio_offset}.
2329 @item LIO_NOP
2330 Do nothing for this control block.  This value is useful sometimes when
2331 an array of @code{struct aiocb} values contains holes, i.e., some of the
2332 values must not be handled although the whole array is presented to the
2333 @code{lio_listio} function.
2334 @end vtable
2335 @end table
2337 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2338 32 bit machine, this type is in fact @code{struct aiocb64}, since the LFS
2339 interface transparently replaces the @code{struct aiocb} definition.
2340 @end deftp
2342 For use with the AIO functions defined in the LFS, there is a similar type
2343 defined which replaces the types of the appropriate members with larger
2344 types but otherwise is equivalent to @code{struct aiocb}.  Particularly,
2345 all member names are the same.
2347 @deftp {Data Type} {struct aiocb64}
2348 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2349 @table @code
2350 @item int aio_fildes
2351 This element specifies the file descriptor which is used for the
2352 operation.  It must be a legal descriptor since otherwise the operation
2353 fails for obvious reasons.
2355 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2356 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2357 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2359 @item off64_t aio_offset
2360 This element specifies at which offset in the file the operation (input
2361 or output) is performed.  Since the operation are carried in arbitrary
2362 order and more than one operation for one file descriptor can be
2363 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2364 descriptor.
2366 @item volatile void *aio_buf
2367 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2368 where the read data is stored.
2370 @item size_t aio_nbytes
2371 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2373 @item int aio_reqprio
2374 If for the platform @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2375 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING} are defined the AIO requests are
2376 processed based on the current scheduling priority.  The
2377 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2378 AIO operation.
2380 @item struct sigevent aio_sigevent
2381 This element specifies how the calling process is notified once the
2382 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2383 @code{SIGEV_NONE} no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2384 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2385 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD} in which case a thread
2386 is created which starts executing the function pointed to by
2387 @code{sigev_notify_function}.
2389 @item int aio_lio_opcode
2390 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2391 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2392 arbitrary number of operations to start at once, and since each operation can be
2393 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2394 control block.  See the description of @code{struct aiocb} for a description
2395 of the possible values.
2396 @end table
2398 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2399 32 bit machine, this type is available under the name @code{struct
2400 aiocb64}, since the LFS transparently replaces the old interface.
2401 @end deftp
2403 @menu
2404 * Asynchronous Reads/Writes::    Asynchronous Read and Write Operations.
2405 * Status of AIO Operations::     Getting the Status of AIO Operations.
2406 * Synchronizing AIO Operations:: Getting into a consistent state.
2407 * Cancel AIO Operations::        Cancellation of AIO Operations.
2408 * Configuration of AIO::         How to optimize the AIO implementation.
2409 @end menu
2411 @node Asynchronous Reads/Writes
2412 @subsection Asynchronous Read and Write Operations
2414 @deftypefun int aio_read (struct aiocb *@var{aiocbp})
2415 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2416 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2417 @c Calls aio_enqueue_request.
2418 @c aio_enqueue_request @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2419 @c  pthread_self ok
2420 @c  pthread_getschedparam @asulock @aculock
2421 @c   lll_lock (pthread descriptor's lock) @asulock @aculock
2422 @c   sched_getparam ok
2423 @c   sched_getscheduler ok
2424 @c   lll_unlock @aculock
2425 @c  pthread_mutex_lock (aio_requests_mutex) @asulock @aculock
2426 @c  get_elem @ascuheap @acsmem [@asucorrupt @acucorrupt]
2427 @c   realloc @ascuheap @acsmem
2428 @c   calloc @ascuheap @acsmem
2429 @c  aio_create_helper_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2430 @c   pthread_attr_init ok
2431 @c   pthread_attr_setdetachstate ok
2432 @c   pthread_get_minstack ok
2433 @c   pthread_attr_setstacksize ok
2434 @c   sigfillset ok
2435 @c    memset ok
2436 @c    sigdelset ok
2437 @c   SYSCALL rt_sigprocmask ok
2438 @c   pthread_create @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2439 @c    lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2440 @c    alloca/malloc @ascuheap @acsmem
2441 @c    lll_unlock @aculock
2442 @c    allocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2443 @c     getpagesize dup
2444 @c     lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2445 @c     lll_unlock @aculock
2446 @c     _dl_allocate_tls @ascuheap @acsmem
2447 @c      _dl_allocate_tls_storage @ascuheap @acsmem
2448 @c       memalign @ascuheap @acsmem
2449 @c       memset ok
2450 @c       allocate_dtv dup
2451 @c       free @ascuheap @acsmem
2452 @c      allocate_dtv @ascuheap @acsmem
2453 @c       calloc @ascuheap @acsmem
2454 @c       INSTALL_DTV ok
2455 @c     list_add dup
2456 @c     get_cached_stack
2457 @c      lll_lock (stack_cache_lock) @asulock @aculock
2458 @c      list_for_each ok
2459 @c      list_entry dup
2460 @c      FREE_P dup
2461 @c      stack_list_del dup
2462 @c      stack_list_add dup
2463 @c      lll_unlock @aculock
2464 @c      _dl_allocate_tls_init ok
2465 @c       GET_DTV ok
2466 @c     mmap ok
2467 @c     atomic_increment_val ok
2468 @c     munmap ok
2469 @c     change_stack_perm ok
2470 @c      mprotect ok
2471 @c     mprotect ok
2472 @c     stack_list_del dup
2473 @c     _dl_deallocate_tls dup
2474 @c     munmap ok
2475 @c    THREAD_COPY_STACK_GUARD ok
2476 @c    THREAD_COPY_POINTER_GUARD ok
2477 @c    atomic_exchange_acq ok
2478 @c    lll_futex_wake ok
2479 @c    deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2480 @c     lll_lock (state_cache_lock) @asulock @aculock
2481 @c     stack_list_del ok
2482 @c      atomic_write_barrier ok
2483 @c      list_del ok
2484 @c      atomic_write_barrier ok
2485 @c     queue_stack @ascuheap @acsmem
2486 @c      stack_list_add ok
2487 @c       atomic_write_barrier ok
2488 @c       list_add ok
2489 @c       atomic_write_barrier ok
2490 @c      free_stacks @ascuheap @acsmem
2491 @c       list_for_each_prev_safe ok
2492 @c       list_entry ok
2493 @c       FREE_P ok
2494 @c       stack_list_del dup
2495 @c       _dl_deallocate_tls dup
2496 @c       munmap ok
2497 @c     _dl_deallocate_tls @ascuheap @acsmem
2498 @c      free @ascuheap @acsmem
2499 @c     lll_unlock @aculock
2500 @c    create_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2501 @c     td_eventword
2502 @c     td_eventmask
2503 @c     do_clone @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2504 @c      PREPARE_CREATE ok
2505 @c      lll_lock (pd->lock) @asulock @aculock
2506 @c      atomic_increment ok
2507 @c      clone ok
2508 @c      atomic_decrement ok
2509 @c      atomic_exchange_acq ok
2510 @c      lll_futex_wake ok
2511 @c      deallocate_stack dup
2512 @c      sched_setaffinity ok
2513 @c      tgkill ok
2514 @c      sched_setscheduler ok
2515 @c     atomic_compare_and_exchange_bool_acq ok
2516 @c     nptl_create_event ok
2517 @c     lll_unlock (pd->lock) @aculock
2518 @c    free @ascuheap @acsmem
2519 @c   pthread_attr_destroy ok (cpuset won't be set, so free isn't called)
2520 @c  add_request_to_runlist ok
2521 @c  pthread_cond_signal ok
2522 @c  aio_free_request ok
2523 @c  pthread_mutex_unlock @aculock
2525 @c (in the new thread, initiated with clone)
2526 @c    start_thread ok
2527 @c     HP_TIMING_NOW ok
2528 @c     ctype_init @mtslocale
2529 @c     atomic_exchange_acq ok
2530 @c     lll_futex_wake ok
2531 @c     sigemptyset ok
2532 @c     sigaddset ok
2533 @c     setjmp ok
2534 @c     CANCEL_ASYNC -> pthread_enable_asynccancel ok
2535 @c      do_cancel ok
2536 @c       pthread_unwind ok
2537 @c        Unwind_ForcedUnwind or longjmp ok [@ascuheap @acsmem?]
2538 @c     lll_lock @asulock @aculock
2539 @c     lll_unlock @asulock @aculock
2540 @c     CANCEL_RESET -> pthread_disable_asynccancel ok
2541 @c      lll_futex_wait ok
2542 @c     ->start_routine ok -----
2543 @c     call_tls_dtors @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2544 @c      user-supplied dtor
2545 @c      rtld_lock_lock_recursive (dl_load_lock) @asulock @aculock
2546 @c      rtld_lock_unlock_recursive @aculock
2547 @c      free @ascuheap @acsmem
2548 @c     nptl_deallocate_tsd @ascuheap @acsmem
2549 @c      tsd user-supplied dtors ok
2550 @c      free @ascuheap @acsmem
2551 @c     libc_thread_freeres
2552 @c      libc_thread_subfreeres ok
2553 @c     atomic_decrement_and_test ok
2554 @c     td_eventword ok
2555 @c     td_eventmask ok
2556 @c     atomic_compare_exchange_bool_acq ok
2557 @c     nptl_death_event ok
2558 @c     lll_robust_dead ok
2559 @c     getpagesize ok
2560 @c     madvise ok
2561 @c     free_tcb @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2562 @c      free @ascuheap @acsmem
2563 @c      deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2564 @c     lll_futex_wait ok
2565 @c     exit_thread_inline ok
2566 @c      syscall(exit) ok
2568 This function initiates an asynchronous read operation.  It
2569 immediately returns after the operation was enqueued or when an
2570 error was encountered.
2572 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes of the file for which
2573 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor are written to the buffer
2574 starting at @code{aiocbp->aio_buf}.  Reading starts at the absolute
2575 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2577 If prioritized I/O is supported by the platform the
2578 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2579 the request is actually enqueued.
2581 The calling process is notified about the termination of the read
2582 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2584 When @code{aio_read} returns, the return value is zero if no error
2585 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2586 early error is found, the function returns @math{-1} and sets
2587 @code{errno} to one of the following values:
2589 @table @code
2590 @item EAGAIN
2591 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2592 limitations.
2593 @item ENOSYS
2594 The @code{aio_read} function is not implemented.
2595 @item EBADF
2596 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2597 need not be recognized before enqueueing the request and so this error
2598 might also be signaled asynchronously.
2599 @item EINVAL
2600 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqpiro} value is
2601 invalid.  This condition need not be recognized before enqueueing the
2602 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2603 @end table
2605 If @code{aio_read} returns zero, the current status of the request
2606 can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return} functions.
2607 As long as the value returned by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS}
2608 the operation has not yet completed.  If @code{aio_error} returns zero,
2609 the operation successfully terminated, otherwise the value is to be
2610 interpreted as an error code.  If the function terminated, the result of
2611 the operation can be obtained using a call to @code{aio_return}.  The
2612 returned value is the same as an equivalent call to @code{read} would
2613 have returned.  Possible error codes returned by @code{aio_error} are:
2615 @table @code
2616 @item EBADF
2617 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2618 @item ECANCELED
2619 The operation was canceled before the operation was finished
2620 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2621 @item EINVAL
2622 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2623 @end table
2625 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2626 function is in fact @code{aio_read64} since the LFS interface transparently
2627 replaces the normal implementation.
2628 @end deftypefun
2630 @deftypefun int aio_read64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2631 @standards{Unix98, aio.h}
2632 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2633 This function is similar to the @code{aio_read} function.  The only
2634 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2635 be opened in the large file mode.  Internally, @code{aio_read64} uses
2636 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2637 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading,
2638 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_read}.
2640 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2641 function is available under the name @code{aio_read} and so transparently
2642 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2643 @end deftypefun
2645 To write data asynchronously to a file, there exists an equivalent pair
2646 of functions with a very similar interface.
2648 @deftypefun int aio_write (struct aiocb *@var{aiocbp})
2649 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2650 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2651 This function initiates an asynchronous write operation.  The function
2652 call immediately returns after the operation was enqueued or if before
2653 this happens an error was encountered.
2655 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes from the buffer starting at
2656 @code{aiocbp->aio_buf} are written to the file for which
2657 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor, starting at the absolute
2658 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2660 If prioritized I/O is supported by the platform, the
2661 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2662 the request is actually enqueued.
2664 The calling process is notified about the termination of the read
2665 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2667 When @code{aio_write} returns, the return value is zero if no error
2668 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2669 early error is found the function returns @math{-1} and sets
2670 @code{errno} to one of the following values.
2672 @table @code
2673 @item EAGAIN
2674 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2675 limitations.
2676 @item ENOSYS
2677 The @code{aio_write} function is not implemented.
2678 @item EBADF
2679 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2680 may not be recognized before enqueueing the request, and so this error
2681 might also be signaled asynchronously.
2682 @item EINVAL
2683 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqprio} value is
2684 invalid.  This condition may not be recognized before enqueueing the
2685 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2686 @end table
2688 In the case @code{aio_write} returns zero, the current status of the
2689 request can be queried using the @code{aio_error} and @code{aio_return}
2690 functions.  As long as the value returned by @code{aio_error} is
2691 @code{EINPROGRESS} the operation has not yet completed.  If
2692 @code{aio_error} returns zero, the operation successfully terminated,
2693 otherwise the value is to be interpreted as an error code.  If the
2694 function terminated, the result of the operation can be obtained using a call
2695 to @code{aio_return}.  The returned value is the same as an equivalent
2696 call to @code{read} would have returned.  Possible error codes returned
2697 by @code{aio_error} are:
2699 @table @code
2700 @item EBADF
2701 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2702 @item ECANCELED
2703 The operation was canceled before the operation was finished.
2704 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2705 @item EINVAL
2706 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2707 @end table
2709 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2710 function is in fact @code{aio_write64} since the LFS interface transparently
2711 replaces the normal implementation.
2712 @end deftypefun
2714 @deftypefun int aio_write64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2715 @standards{Unix98, aio.h}
2716 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2717 This function is similar to the @code{aio_write} function.  The only
2718 difference is that on @w{32 bit} machines the file descriptor should
2719 be opened in the large file mode.  Internally @code{aio_write64} uses
2720 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2721 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the writing,
2722 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_write}.
2724 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2725 function is available under the name @code{aio_write} and so transparently
2726 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2727 @end deftypefun
2729 Besides these functions with the more or less traditional interface,
2730 POSIX.1b also defines a function which can initiate more than one
2731 operation at a time, and which can handle freely mixed read and write
2732 operations.  It is therefore similar to a combination of @code{readv} and
2733 @code{writev}.
2735 @deftypefun int lio_listio (int @var{mode}, struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2736 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2737 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2738 @c Call lio_listio_internal, that takes the aio_requests_mutex lock and
2739 @c enqueues each request.  Then, it waits for notification or prepares
2740 @c for it before releasing the lock.  Even though it performs memory
2741 @c allocation and locking of its own, it doesn't add any classes of
2742 @c safety issues that aren't already covered by aio_enqueue_request.
2743 The @code{lio_listio} function can be used to enqueue an arbitrary
2744 number of read and write requests at one time.  The requests can all be
2745 meant for the same file, all for different files or every solution in
2746 between.
2748 @code{lio_listio} gets the @var{nent} requests from the array pointed to
2749 by @var{list}.  The operation to be performed is determined by the
2750 @code{aio_lio_opcode} member in each element of @var{list}.  If this
2751 field is @code{LIO_READ} a read operation is enqueued, similar to a call
2752 of @code{aio_read} for this element of the array (except that the way
2753 the termination is signalled is different, as we will see below).  If
2754 the @code{aio_lio_opcode} member is @code{LIO_WRITE} a write operation
2755 is enqueued.  Otherwise the @code{aio_lio_opcode} must be @code{LIO_NOP}
2756 in which case this element of @var{list} is simply ignored.  This
2757 ``operation'' is useful in situations where one has a fixed array of
2758 @code{struct aiocb} elements from which only a few need to be handled at
2759 a time.  Another situation is where the @code{lio_listio} call was
2760 canceled before all requests are processed (@pxref{Cancel AIO
2761 Operations}) and the remaining requests have to be reissued.
2763 The other members of each element of the array pointed to by
2764 @code{list} must have values suitable for the operation as described in
2765 the documentation for @code{aio_read} and @code{aio_write} above.
2767 The @var{mode} argument determines how @code{lio_listio} behaves after
2768 having enqueued all the requests.  If @var{mode} is @code{LIO_WAIT} it
2769 waits until all requests terminated.  Otherwise @var{mode} must be
2770 @code{LIO_NOWAIT} and in this case the function returns immediately after
2771 having enqueued all the requests.  In this case the caller gets a
2772 notification of the termination of all requests according to the
2773 @var{sig} parameter.  If @var{sig} is @code{NULL} no notification is
2774 sent.  Otherwise a signal is sent or a thread is started, just as
2775 described in the description for @code{aio_read} or @code{aio_write}.
2777 If @var{mode} is @code{LIO_WAIT}, the return value of @code{lio_listio}
2778 is @math{0} when all requests completed successfully.  Otherwise the
2779 function returns @math{-1} and @code{errno} is set accordingly.  To find
2780 out which request or requests failed one has to use the @code{aio_error}
2781 function on all the elements of the array @var{list}.
2783 In case @var{mode} is @code{LIO_NOWAIT}, the function returns @math{0} if
2784 all requests were enqueued correctly.  The current state of the requests
2785 can be found using @code{aio_error} and @code{aio_return} as described
2786 above.  If @code{lio_listio} returns @math{-1} in this mode, the
2787 global variable @code{errno} is set accordingly.  If a request did not
2788 yet terminate, a call to @code{aio_error} returns @code{EINPROGRESS}.  If
2789 the value is different, the request is finished and the error value (or
2790 @math{0}) is returned and the result of the operation can be retrieved
2791 using @code{aio_return}.
2793 Possible values for @code{errno} are:
2795 @table @code
2796 @item EAGAIN
2797 The resources necessary to queue all the requests are not available at
2798 the moment.  The error status for each element of @var{list} must be
2799 checked to determine which request failed.
2801 Another reason could be that the system wide limit of AIO requests is
2802 exceeded.  This cannot be the case for the implementation on @gnusystems{}
2803 since no arbitrary limits exist.
2804 @item EINVAL
2805 The @var{mode} parameter is invalid or @var{nent} is larger than
2806 @code{AIO_LISTIO_MAX}.
2807 @item EIO
2808 One or more of the request's I/O operations failed.  The error status of
2809 each request should be checked to determine which one failed.
2810 @item ENOSYS
2811 The @code{lio_listio} function is not supported.
2812 @end table
2814 If the @var{mode} parameter is @code{LIO_NOWAIT} and the caller cancels
2815 a request, the error status for this request returned by
2816 @code{aio_error} is @code{ECANCELED}.
2818 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2819 function is in fact @code{lio_listio64} since the LFS interface
2820 transparently replaces the normal implementation.
2821 @end deftypefun
2823 @deftypefun int lio_listio64 (int @var{mode}, struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2824 @standards{Unix98, aio.h}
2825 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2826 This function is similar to the @code{lio_listio} function.  The only
2827 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2828 be opened in the large file mode.  Internally, @code{lio_listio64} uses
2829 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2830 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading or
2831 writing, as opposed to the @code{lseek} functionality used in
2832 @code{lio_listio}.
2834 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2835 function is available under the name @code{lio_listio} and so
2836 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2837 machines.
2838 @end deftypefun
2840 @node Status of AIO Operations
2841 @subsection Getting the Status of AIO Operations
2843 As already described in the documentation of the functions in the last
2844 section, it must be possible to get information about the status of an I/O
2845 request.  When the operation is performed truly asynchronously (as with
2846 @code{aio_read} and @code{aio_write} and with @code{lio_listio} when the
2847 mode is @code{LIO_NOWAIT}), one sometimes needs to know whether a
2848 specific request already terminated and if so, what the result was.
2849 The following two functions allow you to get this kind of information.
2851 @deftypefun int aio_error (const struct aiocb *@var{aiocbp})
2852 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2853 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2854 This function determines the error state of the request described by the
2855 @code{struct aiocb} variable pointed to by @var{aiocbp}.  If the
2856 request has not yet terminated the value returned is always
2857 @code{EINPROGRESS}.  Once the request has terminated the value
2858 @code{aio_error} returns is either @math{0} if the request completed
2859 successfully or it returns the value which would be stored in the
2860 @code{errno} variable if the request would have been done using
2861 @code{read}, @code{write}, or @code{fsync}.
2863 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2864 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2865 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2867 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2868 function is in fact @code{aio_error64} since the LFS interface
2869 transparently replaces the normal implementation.
2870 @end deftypefun
2872 @deftypefun int aio_error64 (const struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2873 @standards{Unix98, aio.h}
2874 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2875 This function is similar to @code{aio_error} with the only difference
2876 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2877 aiocb64}.
2879 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2880 function is available under the name @code{aio_error} and so
2881 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2882 machines.
2883 @end deftypefun
2885 @deftypefun ssize_t aio_return (struct aiocb *@var{aiocbp})
2886 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2887 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2888 This function can be used to retrieve the return status of the operation
2889 carried out by the request described in the variable pointed to by
2890 @var{aiocbp}.  As long as the error status of this request as returned
2891 by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS} the return value of this function is
2892 undefined.
2894 Once the request is finished this function can be used exactly once to
2895 retrieve the return value.  Following calls might lead to undefined
2896 behavior.  The return value itself is the value which would have been
2897 returned by the @code{read}, @code{write}, or @code{fsync} call.
2899 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2900 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2901 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2903 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2904 function is in fact @code{aio_return64} since the LFS interface
2905 transparently replaces the normal implementation.
2906 @end deftypefun
2908 @deftypefun ssize_t aio_return64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2909 @standards{Unix98, aio.h}
2910 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2911 This function is similar to @code{aio_return} with the only difference
2912 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2913 aiocb64}.
2915 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2916 function is available under the name @code{aio_return} and so
2917 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2918 machines.
2919 @end deftypefun
2921 @node Synchronizing AIO Operations
2922 @subsection Getting into a Consistent State
2924 When dealing with asynchronous operations it is sometimes necessary to
2925 get into a consistent state.  This would mean for AIO that one wants to
2926 know whether a certain request or a group of requests were processed.
2927 This could be done by waiting for the notification sent by the system
2928 after the operation terminated, but this sometimes would mean wasting
2929 resources (mainly computation time).  Instead POSIX.1b defines two
2930 functions which will help with most kinds of consistency.
2932 The @code{aio_fsync} and @code{aio_fsync64} functions are only available
2933 if the symbol @code{_POSIX_SYNCHRONIZED_IO} is defined in @file{unistd.h}.
2935 @cindex synchronizing
2936 @deftypefun int aio_fsync (int @var{op}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2937 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2938 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2939 @c After fcntl to check that the FD is open, it calls
2940 @c aio_enqueue_request.
2941 Calling this function forces all I/O operations queued at the
2942 time of the function call operating on the file descriptor
2943 @code{aiocbp->aio_fildes} into the synchronized I/O completion state
2944 (@pxref{Synchronizing I/O}).  The @code{aio_fsync} function returns
2945 immediately but the notification through the method described in
2946 @code{aiocbp->aio_sigevent} will happen only after all requests for this
2947 file descriptor have terminated and the file is synchronized.  This also
2948 means that requests for this very same file descriptor which are queued
2949 after the synchronization request are not affected.
2951 If @var{op} is @code{O_DSYNC} the synchronization happens as with a call
2952 to @code{fdatasync}.  Otherwise @var{op} should be @code{O_SYNC} and
2953 the synchronization happens as with @code{fsync}.
2955 As long as the synchronization has not happened, a call to
2956 @code{aio_error} with the reference to the object pointed to by
2957 @var{aiocbp} returns @code{EINPROGRESS}.  Once the synchronization is
2958 done @code{aio_error} return @math{0} if the synchronization was not
2959 successful.  Otherwise the value returned is the value to which the
2960 @code{fsync} or @code{fdatasync} function would have set the
2961 @code{errno} variable.  In this case nothing can be assumed about the
2962 consistency of the data written to this file descriptor.
2964 The return value of this function is @math{0} if the request was
2965 successfully enqueued.  Otherwise the return value is @math{-1} and
2966 @code{errno} is set to one of the following values:
2968 @table @code
2969 @item EAGAIN
2970 The request could not be enqueued due to temporary lack of resources.
2971 @item EBADF
2972 The file descriptor @code{@var{aiocbp}->aio_fildes} is not valid.
2973 @item EINVAL
2974 The implementation does not support I/O synchronization or the @var{op}
2975 parameter is other than @code{O_DSYNC} and @code{O_SYNC}.
2976 @item ENOSYS
2977 This function is not implemented.
2978 @end table
2980 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2981 function is in fact @code{aio_fsync64} since the LFS interface
2982 transparently replaces the normal implementation.
2983 @end deftypefun
2985 @deftypefun int aio_fsync64 (int @var{op}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2986 @standards{Unix98, aio.h}
2987 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2988 This function is similar to @code{aio_fsync} with the only difference
2989 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2990 aiocb64}.
2992 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2993 function is available under the name @code{aio_fsync} and so
2994 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2995 machines.
2996 @end deftypefun
2998 Another method of synchronization is to wait until one or more requests of a
2999 specific set terminated.  This could be achieved by the @code{aio_*}
3000 functions to notify the initiating process about the termination but in
3001 some situations this is not the ideal solution.  In a program which
3002 constantly updates clients somehow connected to the server it is not
3003 always the best solution to go round robin since some connections might
3004 be slow.  On the other hand letting the @code{aio_*} functions notify the
3005 caller might also be not the best solution since whenever the process
3006 works on preparing data for a client it makes no sense to be
3007 interrupted by a notification since the new client will not be handled
3008 before the current client is served.  For situations like this
3009 @code{aio_suspend} should be used.
3011 @deftypefun int aio_suspend (const struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
3012 @standards{POSIX.1b, aio.h}
3013 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3014 @c Take aio_requests_mutex, set up waitlist and requestlist, wait
3015 @c for completion or timeout, and release the mutex.
3016 When calling this function, the calling thread is suspended until at
3017 least one of the requests pointed to by the @var{nent} elements of the
3018 array @var{list} has completed.  If any of the requests has already
3019 completed at the time @code{aio_suspend} is called, the function returns
3020 immediately.  Whether a request has terminated or not is determined by
3021 comparing the error status of the request with @code{EINPROGRESS}.  If
3022 an element of @var{list} is @code{NULL}, the entry is simply ignored.
3024 If no request has finished, the calling process is suspended.  If
3025 @var{timeout} is @code{NULL}, the process is not woken until a request
3026 has finished.  If @var{timeout} is not @code{NULL}, the process remains
3027 suspended at least as long as specified in @var{timeout}.  In this case,
3028 @code{aio_suspend} returns with an error.
3030 The return value of the function is @math{0} if one or more requests
3031 from the @var{list} have terminated.  Otherwise the function returns
3032 @math{-1} and @code{errno} is set to one of the following values:
3034 @table @code
3035 @item EAGAIN
3036 None of the requests from the @var{list} completed in the time specified
3037 by @var{timeout}.
3038 @item EINTR
3039 A signal interrupted the @code{aio_suspend} function.  This signal might
3040 also be sent by the AIO implementation while signalling the termination
3041 of one of the requests.
3042 @item ENOSYS
3043 The @code{aio_suspend} function is not implemented.
3044 @end table
3046 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
3047 function is in fact @code{aio_suspend64} since the LFS interface
3048 transparently replaces the normal implementation.
3049 @end deftypefun
3051 @deftypefun int aio_suspend64 (const struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
3052 @standards{Unix98, aio.h}
3053 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3054 This function is similar to @code{aio_suspend} with the only difference
3055 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
3056 aiocb64}.
3058 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
3059 function is available under the name @code{aio_suspend} and so
3060 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
3061 machines.
3062 @end deftypefun
3064 @node Cancel AIO Operations
3065 @subsection Cancellation of AIO Operations
3067 When one or more requests are asynchronously processed, it might be
3068 useful in some situations to cancel a selected operation, e.g., if it
3069 becomes obvious that the written data is no longer accurate and would
3070 have to be overwritten soon.  As an example, assume an application, which
3071 writes data in files in a situation where new incoming data would have
3072 to be written in a file which will be updated by an enqueued request.
3073 The POSIX AIO implementation provides such a function, but this function
3074 is not capable of forcing the cancellation of the request.  It is up to the
3075 implementation to decide whether it is possible to cancel the operation
3076 or not.  Therefore using this function is merely a hint.
3078 @deftypefun int aio_cancel (int @var{fildes}, struct aiocb *@var{aiocbp})
3079 @standards{POSIX.1b, aio.h}
3080 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3081 @c After fcntl to check the fd is open, hold aio_requests_mutex, call
3082 @c aio_find_req_fd, aio_remove_request, then aio_notify and
3083 @c aio_free_request each request before releasing the lock.
3084 @c aio_notify calls aio_notify_only and free, besides cond signal or
3085 @c similar.  aio_notify_only calls pthread_attr_init,
3086 @c pthread_attr_setdetachstate, malloc, pthread_create,
3087 @c notify_func_wrapper, aio_sigqueue, getpid, raise.
3088 @c notify_func_wraper calls aio_start_notify_thread, free and then the
3089 @c notifier function.
3090 The @code{aio_cancel} function can be used to cancel one or more
3091 outstanding requests.  If the @var{aiocbp} parameter is @code{NULL}, the
3092 function tries to cancel all of the outstanding requests which would process
3093 the file descriptor @var{fildes} (i.e., whose @code{aio_fildes} member
3094 is @var{fildes}).  If @var{aiocbp} is not @code{NULL}, @code{aio_cancel}
3095 attempts to cancel the specific request pointed to by @var{aiocbp}.
3097 For requests which were successfully canceled, the normal notification
3098 about the termination of the request should take place.  I.e., depending
3099 on the @code{struct sigevent} object which controls this, nothing
3100 happens, a signal is sent or a thread is started.  If the request cannot
3101 be canceled, it terminates the usual way after performing the operation.
3103 After a request is successfully canceled, a call to @code{aio_error} with
3104 a reference to this request as the parameter will return
3105 @code{ECANCELED} and a call to @code{aio_return} will return @math{-1}.
3106 If the request wasn't canceled and is still running the error status is
3107 still @code{EINPROGRESS}.
3109 The return value of the function is @code{AIO_CANCELED} if there were
3110 requests which haven't terminated and which were successfully canceled.
3111 If there is one or more requests left which couldn't be canceled, the
3112 return value is @code{AIO_NOTCANCELED}.  In this case @code{aio_error}
3113 must be used to find out which of the, perhaps multiple, requests (if
3114 @var{aiocbp} is @code{NULL}) weren't successfully canceled.  If all
3115 requests already terminated at the time @code{aio_cancel} is called the
3116 return value is @code{AIO_ALLDONE}.
3118 If an error occurred during the execution of @code{aio_cancel} the
3119 function returns @math{-1} and sets @code{errno} to one of the following
3120 values.
3122 @table @code
3123 @item EBADF
3124 The file descriptor @var{fildes} is not valid.
3125 @item ENOSYS
3126 @code{aio_cancel} is not implemented.
3127 @end table
3129 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
3130 function is in fact @code{aio_cancel64} since the LFS interface
3131 transparently replaces the normal implementation.
3132 @end deftypefun
3134 @deftypefun int aio_cancel64 (int @var{fildes}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
3135 @standards{Unix98, aio.h}
3136 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3137 This function is similar to @code{aio_cancel} with the only difference
3138 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
3139 aiocb64}.
3141 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
3142 function is available under the name @code{aio_cancel} and so
3143 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
3144 machines.
3145 @end deftypefun
3147 @node Configuration of AIO
3148 @subsection How to optimize the AIO implementation
3150 The POSIX standard does not specify how the AIO functions are
3151 implemented.  They could be system calls, but it is also possible to
3152 emulate them at userlevel.
3154 At the time of writing, the available implementation is a user-level
3155 implementation which uses threads for handling the enqueued requests.
3156 While this implementation requires making some decisions about
3157 limitations, hard limitations are something best avoided
3158 in @theglibc{}.  Therefore, @theglibc{} provides a means
3159 for tuning the AIO implementation according to the individual use.
3161 @deftp {Data Type} {struct aioinit}
3162 @standards{GNU, aio.h}
3163 This data type is used to pass the configuration or tunable parameters
3164 to the implementation.  The program has to initialize the members of
3165 this struct and pass it to the implementation using the @code{aio_init}
3166 function.
3168 @table @code
3169 @item int aio_threads
3170 This member specifies the maximal number of threads which may be used
3171 at any one time.
3172 @item int aio_num
3173 This number provides an estimate on the maximal number of simultaneously
3174 enqueued requests.
3175 @item int aio_locks
3176 Unused.
3177 @item int aio_usedba
3178 Unused.
3179 @item int aio_debug
3180 Unused.
3181 @item int aio_numusers
3182 Unused.
3183 @item int aio_reserved[2]
3184 Unused.
3185 @end table
3186 @end deftp
3188 @deftypefun void aio_init (const struct aioinit *@var{init})
3189 @standards{GNU, aio.h}
3190 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3191 @c All changes to global objects are guarded by aio_requests_mutex.
3192 This function must be called before any other AIO function.  Calling it
3193 is completely voluntary, as it is only meant to help the AIO
3194 implementation perform better.
3196 Before calling @code{aio_init}, the members of a variable of
3197 type @code{struct aioinit} must be initialized.  Then a reference to
3198 this variable is passed as the parameter to @code{aio_init} which itself
3199 may or may not pay attention to the hints.
3201 The function has no return value and no error cases are defined.  It is
3202 an extension which follows a proposal from the SGI implementation in
3203 @w{Irix 6}.  It is not covered by POSIX.1b or Unix98.
3204 @end deftypefun
3206 @node Control Operations
3207 @section Control Operations on Files
3209 @cindex control operations on files
3210 @cindex @code{fcntl} function
3211 This section describes how you can perform various other operations on
3212 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
3213 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
3214 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
3216 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
3217 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
3218 various flags that are used with it are declared in the header file
3219 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
3220 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
3221 @pindex fcntl.h
3223 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
3224 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3225 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3226 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
3227 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
3228 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
3229 and the return value and error conditions are given in the detailed
3230 descriptions of the individual commands.
3232 Briefly, here is a list of what the various commands are.
3234 @vtable @code
3235 @item F_DUPFD
3236 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
3237 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
3239 @item F_GETFD
3240 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3242 @item F_SETFD
3243 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3245 @item F_GETFL
3246 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3248 @item F_SETFL
3249 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3251 @item F_GETLK
3252 Test a file lock.  @xref{File Locks}.
3254 @item F_SETLK
3255 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
3257 @item F_SETLKW
3258 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
3260 @item F_OFD_GETLK
3261 Test an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3262 Specific to Linux.
3264 @item F_OFD_SETLK
3265 Set or clear an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3266 Specific to Linux.
3268 @item F_OFD_SETLKW
3269 Like @code{F_OFD_SETLK}, but block until lock is acquired.
3270 @xref{Open File Description Locks}.  Specific to Linux.
3272 @item F_GETOWN
3273 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3274 @xref{Interrupt Input}.
3276 @item F_SETOWN
3277 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3278 @xref{Interrupt Input}.
3279 @end vtable
3281 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
3282 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
3283 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fcntl} is
3284 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
3285 until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should be
3286 protected using cancellation handlers.
3287 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
3288 @end deftypefun
3291 @node Duplicating Descriptors
3292 @section Duplicating Descriptors
3294 @cindex duplicating file descriptors
3295 @cindex redirecting input and output
3297 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
3298 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
3299 descriptors share one file position and one set of file status flags
3300 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
3301 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
3303 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
3304 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
3305 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
3307 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
3308 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
3309 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
3311 @pindex unistd.h
3312 @pindex fcntl.h
3313 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
3314 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
3315 @file{unistd.h}.
3317 @deftypefun int dup (int @var{old})
3318 @standards{POSIX.1, unistd.h}
3319 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3320 This function copies descriptor @var{old} to the first available
3321 descriptor number (the first number not currently open).  It is
3322 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
3323 @end deftypefun
3325 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
3326 @standards{POSIX.1, unistd.h}
3327 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3328 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
3329 @var{new}.
3331 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
3332 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
3333 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
3334 were closed first.
3336 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
3337 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
3339 @smallexample
3340 close (@var{new});
3341 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
3342 @end smallexample
3344 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
3345 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
3346 duplicate of @var{old}.
3347 @end deftypefun
3349 @deftypevr Macro int F_DUPFD
3350 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3351 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3352 copy the file descriptor given as the first argument.
3354 The form of the call in this case is:
3356 @smallexample
3357 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
3358 @end smallexample
3360 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
3361 the file descriptor returned should be the next available one greater
3362 than or equal to this value.
3364 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
3365 of the new file descriptor.  A return value of @math{-1} indicates an
3366 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3367 this command:
3369 @table @code
3370 @item EBADF
3371 The @var{old} argument is invalid.
3373 @item EINVAL
3374 The @var{next-filedes} argument is invalid.
3376 @item EMFILE
3377 There are no more file descriptors available---your program is already
3378 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
3379 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
3380 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
3381 @end table
3383 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
3384 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
3385 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
3386 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
3387 distinct descriptor numbers in use in one process.
3388 @end deftypevr
3390 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
3391 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
3392 done by a shell or shell-like program before calling one of the
3393 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
3394 program in a child process.  When the new program is executed, it
3395 creates and initializes the standard streams to point to the
3396 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
3397 invoked.
3399 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
3400 like:
3402 @smallexample
3403 pid = fork ();
3404 if (pid == 0)
3405   @{
3406     char *filename;
3407     char *program;
3408     int file;
3409     @dots{}
3410     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
3411     dup2 (file, STDIN_FILENO);
3412     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
3413     execv (program, NULL);
3414   @}
3415 @end smallexample
3417 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
3418 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
3421 @node Descriptor Flags
3422 @section File Descriptor Flags
3423 @cindex file descriptor flags
3425 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
3426 descriptor.  These flags are associated with particular file
3427 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
3428 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
3430 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
3431 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
3432 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
3434 The symbols in this section are defined in the header file
3435 @file{fcntl.h}.
3436 @pindex fcntl.h
3438 @deftypevr Macro int F_GETFD
3439 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3440 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3441 specify that it should return the file descriptor flags associated
3442 with the @var{filedes} argument.
3444 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3445 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3446 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
3448 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3449 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3451 @table @code
3452 @item EBADF
3453 The @var{filedes} argument is invalid.
3454 @end table
3455 @end deftypevr
3458 @deftypevr Macro int F_SETFD
3459 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3460 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3461 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
3462 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
3463 specify the new flags, so the form of the call is:
3465 @smallexample
3466 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
3467 @end smallexample
3469 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3470 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.
3471 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
3472 command.
3473 @end deftypevr
3475 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
3476 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
3477 as a bit mask value.
3479 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
3480 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3481 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
3482 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
3483 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
3484 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
3485 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
3486 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
3487 @end deftypevr
3489 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
3490 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
3491 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
3492 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
3493 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
3494 without altering any other flags:
3496 @smallexample
3497 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3498    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3499    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3502 set_cloexec_flag (int desc, int value)
3504   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
3505   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3506   if (oldflags < 0)
3507     return oldflags;
3508   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3509   if (value != 0)
3510     oldflags |= FD_CLOEXEC;
3511   else
3512     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
3513   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3514   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
3516 @end smallexample
3518 @node File Status Flags
3519 @section File Status Flags
3520 @cindex file status flags
3522 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
3523 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
3524 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
3525 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
3526 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
3527 @pxref{Opening and Closing Files}.
3529 File status flags fall into three categories, which are described in the
3530 following sections.
3532 @itemize @bullet
3533 @item
3534 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
3535 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
3536 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
3538 @item
3539 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
3540 These flags are not preserved after the @code{open} call.
3542 @item
3543 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
3544 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
3545 changed with @code{fcntl}.
3546 @end itemize
3548 The symbols in this section are defined in the header file
3549 @file{fcntl.h}.
3550 @pindex fcntl.h
3552 @menu
3553 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
3554 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
3555 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
3556 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
3557 @end menu
3559 @node Access Modes
3560 @subsection File Access Modes
3562 The file access modes allow a file descriptor to be used for reading,
3563 writing, or both.  (On @gnuhurdsystems{}, they can also allow none of these,
3564 and allow execution of the file as a program.)  The access modes are chosen
3565 when the file is opened, and never change.
3567 @deftypevr Macro int O_RDONLY
3568 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3569 Open the file for read access.
3570 @end deftypevr
3572 @deftypevr Macro int O_WRONLY
3573 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3574 Open the file for write access.
3575 @end deftypevr
3577 @deftypevr Macro int O_RDWR
3578 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3579 Open the file for both reading and writing.
3580 @end deftypevr
3582 On @gnuhurdsystems{} (and not on other systems), @code{O_RDONLY} and
3583 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
3584 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
3585 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
3586 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
3587 output to the file, but does allow other operations such as
3588 @code{fchmod}.  On @gnuhurdsystems{}, since ``read-only'' or ``write-only''
3589 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
3590 access modes.  These names are preferred when writing GNU-specific code.
3591 But most programs will want to be portable to other POSIX.1 systems and
3592 should use the POSIX.1 names above instead.
3594 @deftypevr Macro int O_READ
3595 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3596 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDONLY}; only defined on GNU.
3597 @end deftypevr
3599 @deftypevr Macro int O_WRITE
3600 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3601 Open the file for writing.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU.
3602 @end deftypevr
3604 @deftypevr Macro int O_EXEC
3605 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3606 Open the file for executing.  Only defined on GNU.
3607 @end deftypevr
3609 To determine the file access mode with @code{fcntl}, you must extract
3610 the access mode bits from the retrieved file status flags.  On
3611 @gnuhurdsystems{},
3612 you can just test the @code{O_READ} and @code{O_WRITE} bits in
3613 the flags word.  But in other POSIX.1 systems, reading and writing
3614 access modes are not stored as distinct bit flags.  The portable way to
3615 extract the file access mode bits is with @code{O_ACCMODE}.
3617 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
3618 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3619 This macro stands for a mask that can be bitwise-ANDed with the file
3620 status flag value to produce a value representing the file access mode.
3621 The mode will be @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, or @code{O_RDWR}.
3622 (On @gnuhurdsystems{} it could also be zero, and it never includes the
3623 @code{O_EXEC} bit.)
3624 @end deftypevr
3626 @node Open-time Flags
3627 @subsection Open-time Flags
3629 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
3630 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
3631 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
3632 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
3633 @code{open}.
3635 There are two sorts of options specified by open-time flags.
3637 @itemize @bullet
3638 @item
3639 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
3640 file name to locate the file, and whether the file can be created.
3641 @cindex file name translation flags
3642 @cindex flags, file name translation
3644 @item
3645 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
3646 perform on the file once it is open.
3647 @cindex open-time action flags
3648 @cindex flags, open-time action
3649 @end itemize
3651 Here are the file name translation flags.
3653 @deftypevr Macro int O_CREAT
3654 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3655 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
3656 @c !!! mode arg, umask
3657 @cindex create on open (file status flag)
3658 @end deftypevr
3660 @deftypevr Macro int O_EXCL
3661 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3662 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
3663 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
3664 clobber an existing file.
3666 The @code{O_EXCL} flag has a special meaning in combination with
3667 @code{O_TMPFILE}; see below.
3668 @end deftypevr
3670 @deftypevr Macro int O_TMPFILE
3671 @standards{GNU, fcntl.h}
3672 If this flag is specified, functions in the @code{open} family create an
3673 unnamed temporary file.  In this case, the pathname argument to the
3674 @code{open} family of functions (@pxref{Opening and Closing Files}) is
3675 interpreted as the directory in which the temporary file is created
3676 (thus determining the file system which provides the storage for the
3677 file).  The @code{O_TMPFILE} flag must be combined with @code{O_WRONLY}
3678 or @code{O_RDWR}, and the @var{mode} argument is required.
3680 The temporary file can later be given a name using @code{linkat},
3681 turning it into a regular file.  This allows the atomic creation of a
3682 file with the specific file attributes (mode and extended attributes)
3683 and file contents.  If, for security reasons, it is not desirable that a
3684 name can be given to the file, the @code{O_EXCL} flag can be specified
3685 along with @code{O_TMPFILE}.
3687 Not all kernels support this open flag.  If this flag is unsupported, an
3688 attempt to create an unnamed temporary file fails with an error of
3689 @code{EINVAL}.  If the underlying file system does not support the
3690 @code{O_TMPFILE} flag, an @code{EOPNOTSUPP} error is the result.
3692 The @code{O_TMPFILE} flag is a GNU extension.
3693 @end deftypevr
3695 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3696 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3697 @cindex non-blocking open
3698 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
3699 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
3700 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
3701 ignored.  Often, opening a port to a modem blocks until the modem reports
3702 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
3703 return immediately without a carrier.
3705 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
3706 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
3707 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
3708 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
3709 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
3710 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
3711 @end deftypevr
3713 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
3714 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3715 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
3716 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
3717 what it means to be the controlling terminal.
3719 On @gnuhurdsystems{} and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
3720 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, @gnulinuxsystems{}
3721 and some other systems use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
3722 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
3723 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
3724 @cindex controlling terminal, setting
3725 @end deftypevr
3727 The following three file name translation flags exist only on
3728 @gnuhurdsystems{}.
3730 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
3731 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3732 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
3733 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
3734 on the new file descriptor will never induce job control signals.
3735 @xref{Job Control}.
3736 @end deftypevr
3738 @deftypevr Macro int O_NOLINK
3739 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3740 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
3741 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
3742 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
3743 @cindex symbolic link, opening
3744 @end deftypevr
3746 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
3747 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3748 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
3749 Open the bare file the translator itself sees.
3750 @end deftypevr
3753 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
3754 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
3755 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
3756 can do them @i{atomically}.
3758 @deftypevr Macro int O_TRUNC
3759 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3760 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
3761 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
3762 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
3763 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
3764 but you need not open for write access.
3766 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
3767 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
3768 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
3769 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
3770 compatibility.
3771 @end deftypevr
3773 The remaining operating modes are BSD extensions.  They exist only
3774 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3776 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
3777 @standards{BSD, fcntl.h (optional)}
3778 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
3779 @xref{File Locks}.
3781 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
3782 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
3783 the lock on the new file first.
3784 @end deftypevr
3786 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
3787 @standards{BSD, fcntl.h (optional)}
3788 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
3789 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
3790 @end deftypevr
3792 @node Operating Modes
3793 @subsection I/O Operating Modes
3795 The operating modes affect how input and output operations using a file
3796 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
3797 and changed with @code{fcntl}.
3799 @deftypevr Macro int O_APPEND
3800 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3801 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
3802 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
3803 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
3804 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
3805 data you write will always go to the current end of the file, regardless
3806 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
3807 the file position to the end of file and write, then another process can
3808 extend the file after you set the file position but before you write,
3809 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
3810 @end deftypevr
3812 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3813 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3814 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
3815 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
3816 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
3817 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
3818 failure status if the output can't be written immediately.
3820 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
3821 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
3822 @end deftypevr
3824 @deftypevr Macro int O_NDELAY
3825 @standards{BSD, fcntl.h}
3826 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
3827 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
3828 @end deftypevr
3830 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
3831 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3833 @deftypevr Macro int O_ASYNC
3834 @standards{BSD, fcntl.h}
3835 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
3836 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
3838 Asynchronous input mode is a BSD feature.
3839 @end deftypevr
3841 @deftypevr Macro int O_FSYNC
3842 @standards{BSD, fcntl.h}
3843 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
3844 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
3845 returning. @c !!! xref fsync
3847 Synchronous writing is a BSD feature.
3848 @end deftypevr
3850 @deftypevr Macro int O_SYNC
3851 @standards{BSD, fcntl.h}
3852 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
3853 @end deftypevr
3855 @deftypevr Macro int O_NOATIME
3856 @standards{GNU, fcntl.h}
3857 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
3858 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
3859 that backing a file up does not count as reading it.
3860 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
3862 This is a GNU extension.
3863 @end deftypevr
3865 @node Getting File Status Flags
3866 @subsection Getting and Setting File Status Flags
3868 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
3870 @deftypevr Macro int F_GETFL
3871 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3872 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3873 read the file status flags for the open file with descriptor
3874 @var{filedes}.
3876 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3877 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3878 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
3879 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
3880 to compare them.
3882 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3883 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3885 @table @code
3886 @item EBADF
3887 The @var{filedes} argument is invalid.
3888 @end table
3889 @end deftypevr
3891 @deftypevr Macro int F_SETFL
3892 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3893 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
3894 the file status flags for the open file corresponding to the
3895 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
3896 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
3898 @smallexample
3899 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
3900 @end smallexample
3902 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
3903 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
3905 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3906 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.  The
3907 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
3908 @end deftypevr
3910 If you want to modify the file status flags, you should get the current
3911 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
3912 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
3913 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
3914 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
3915 altering any other flags:
3917 @smallexample
3918 @group
3919 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3920    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3921    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3924 set_nonblock_flag (int desc, int value)
3926   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
3927   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3928   if (oldflags == -1)
3929     return -1;
3930   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3931   if (value != 0)
3932     oldflags |= O_NONBLOCK;
3933   else
3934     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
3935   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3936   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
3938 @end group
3939 @end smallexample
3941 @node File Locks
3942 @section File Locks
3944 @cindex file locks
3945 @cindex record locking
3946 This section describes record locks that are associated with the process.
3947 There is also a different type of record lock that is associated with the
3948 open file description instead of the process.  @xref{Open File Description Locks}.
3950 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
3951 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
3952 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
3953 ways.
3955 @cindex exclusive lock
3956 @cindex write lock
3957 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
3958 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
3959 place, no other process can lock that part of the file.
3961 @cindex shared lock
3962 @cindex read lock
3963 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
3964 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
3965 other processes can request read locks.
3967 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
3968 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
3969 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
3970 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
3971 appropriate points.
3973 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
3974 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
3975 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
3976 on that file are released, even if the locks were made using other
3977 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
3978 process exits, and are not inherited by child processes created using
3979 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
3981 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
3982 lock and where.  This data type and the associated macros for the
3983 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
3984 @pindex fcntl.h
3986 @deftp {Data Type} {struct flock}
3987 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3988 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
3989 lock.  It has these members:
3991 @table @code
3992 @item short int l_type
3993 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
3994 @code{F_UNLCK}.
3996 @item short int l_whence
3997 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
3998 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
3999 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
4001 @item off_t l_start
4002 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
4003 applies, and is given in bytes relative to the point specified by the
4004 @code{l_whence} member.
4006 @item off_t l_len
4007 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
4008 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
4009 the file.
4011 @item pid_t l_pid
4012 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
4013 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
4014 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.  If the
4015 conflicting lock is an open file description lock
4016 (@pxref{Open File Description Locks}), then this field will be set to
4017 @math{-1}.
4018 @end table
4019 @end deftp
4021 @deftypevr Macro int F_GETLK
4022 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4023 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4024 specify that it should get information about a lock.  This command
4025 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
4026 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4028 @smallexample
4029 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
4030 @end smallexample
4032 If there is a lock already in place that would block the lock described
4033 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
4034 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
4035 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
4036 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
4037 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
4038 write locks only.
4040 There might be more than one lock affecting the region specified by the
4041 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
4042 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
4043 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
4044 set to identify the locked region.
4046 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
4047 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
4049 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
4050 unspecified value other than @math{-1}, which is reserved to indicate an
4051 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
4052 this command:
4054 @table @code
4055 @item EBADF
4056 The @var{filedes} argument is invalid.
4058 @item EINVAL
4059 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4060 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4061 @end table
4062 @end deftypevr
4064 @deftypevr Macro int F_SETLK
4065 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4066 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4067 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
4068 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
4069 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4071 @smallexample
4072 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
4073 @end smallexample
4075 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
4076 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
4077 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
4079 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
4080 of @math{-1}.  This function does not block while waiting for other processes
4081 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns a value other
4082 than @math{-1}.
4084 The following @code{errno} error conditions are defined for this
4085 function:
4087 @table @code
4088 @item EAGAIN
4089 @itemx EACCES
4090 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
4091 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
4092 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
4093 @code{F_SETLK}.  (@gnulinuxhurdsystems{} always use @code{EAGAIN}.)
4095 @item EBADF
4096 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
4097 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
4098 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4100 @item EINVAL
4101 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4102 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4104 @item ENOLCK
4105 The system has run out of file lock resources; there are already too
4106 many file locks in place.
4108 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4109 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4110 of the possibility of this error, as it could result from network access
4111 to a file system on another machine.
4112 @end table
4113 @end deftypevr
4115 @deftypevr Macro int F_SETLKW
4116 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4117 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4118 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4119 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
4120 until the request can be specified.
4122 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4123 for the @code{F_SETLK} command.
4125 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4126 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4127 are defined for this command:
4129 @table @code
4130 @item EINTR
4131 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4132 @xref{Interrupted Primitives}.
4134 @item EDEADLK
4135 The specified region is being locked by another process.  But that
4136 process is waiting to lock a region which the current process has
4137 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
4138 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
4139 you know if it notices one.
4140 @end table
4141 @end deftypevr
4144 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
4145 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
4147 @vtable @code
4148 @item F_RDLCK
4149 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4150 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
4152 @item F_WRLCK
4153 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4154 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
4156 @item F_UNLCK
4157 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4158 This macro is used to specify that the region is unlocked.
4159 @end vtable
4161 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
4162 program that can be run simultaneously by several different users, that
4163 logs status information to a common file.  One example of such a program
4164 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
4165 example might be a program that records usage or accounting information
4166 for billing purposes.
4168 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
4169 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
4170 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
4171 file before actually writing to the file.
4173 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
4174 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
4175 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
4176 that part of the file for writing.
4178 @c ??? This section could use an example program.
4180 Remember that file locks are only an @emph{advisory} protocol for
4181 controlling access to a file.  There is still potential for access to
4182 the file by programs that don't use the lock protocol.
4184 @node Open File Description Locks
4185 @section Open File Description Locks
4187 In contrast to process-associated record locks (@pxref{File Locks}),
4188 open file description record locks are associated with an open file
4189 description rather than a process.
4191 Using @code{fcntl} to apply an open file description lock on a region that
4192 already has an existing open file description lock that was created via the
4193 same file descriptor will never cause a lock conflict.
4195 Open file description locks are also inherited by child processes across
4196 @code{fork}, or @code{clone} with @code{CLONE_FILES} set
4197 (@pxref{Creating a Process}), along with the file descriptor.
4199 It is important to distinguish between the open file @emph{description} (an
4200 instance of an open file, usually created by a call to @code{open}) and
4201 an open file @emph{descriptor}, which is a numeric value that refers to the
4202 open file description.  The locks described here are associated with the
4203 open file @emph{description} and not the open file @emph{descriptor}.
4205 Using @code{dup} (@pxref{Duplicating Descriptors}) to copy a file
4206 descriptor does not give you a new open file description, but rather copies a
4207 reference to an existing open file description and assigns it to a new
4208 file descriptor.  Thus, open file description locks set on a file
4209 descriptor cloned by @code{dup} will never conflict with open file
4210 description locks set on the original descriptor since they refer to the
4211 same open file description.  Depending on the range and type of lock
4212 involved, the original lock may be modified by a @code{F_OFD_SETLK} or
4213 @code{F_OFD_SETLKW} command in this situation however.
4215 Open file description locks always conflict with process-associated locks,
4216 even if acquired by the same process or on the same open file
4217 descriptor.
4219 Open file description locks use the same @code{struct flock} as
4220 process-associated locks as an argument (@pxref{File Locks}) and the
4221 macros for the @code{command} values are also declared in the header file
4222 @file{fcntl.h}. To use them, the macro @code{_GNU_SOURCE} must be
4223 defined prior to including any header file.
4225 In contrast to process-associated locks, any @code{struct flock} used as
4226 an argument to open file description lock commands must have the @code{l_pid}
4227 value set to @math{0}.  Also, when returning information about an
4228 open file description lock in a @code{F_GETLK} or @code{F_OFD_GETLK} request,
4229 the @code{l_pid} field in @code{struct flock} will be set to @math{-1}
4230 to indicate that the lock is not associated with a process.
4232 When the same @code{struct flock} is reused as an argument to a
4233 @code{F_OFD_SETLK} or @code{F_OFD_SETLKW} request after being used for an
4234 @code{F_OFD_GETLK} request, it is necessary to inspect and reset the
4235 @code{l_pid} field to @math{0}.
4237 @pindex fcntl.h.
4239 @deftypevr Macro int F_OFD_GETLK
4240 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4241 specify that it should get information about a lock.  This command
4242 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
4243 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4245 @smallexample
4246 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_GETLK, @var{lockp})
4247 @end smallexample
4249 If there is a lock already in place that would block the lock described
4250 by the @var{lockp} argument, information about that lock is written to
4251 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
4252 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
4253 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
4254 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
4255 write locks only.
4257 There might be more than one lock affecting the region specified by the
4258 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
4259 one of them. Which lock is returned in this situation is undefined.
4261 The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure are set to
4262 @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields are set
4263 to identify the locked region.
4265 If no conflicting lock exists, the only change to the @var{lockp} structure
4266 is to update the @code{l_type} field to the value @code{F_UNLCK}.
4268 The normal return value from @code{fcntl} with this command is either @math{0}
4269 on success or @math{-1}, which indicates an error. The following @code{errno}
4270 error conditions are defined for this command:
4272 @table @code
4273 @item EBADF
4274 The @var{filedes} argument is invalid.
4276 @item EINVAL
4277 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4278 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the file
4279 associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4280 @end table
4281 @end deftypevr
4283 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLK
4284 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4285 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4286 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
4287 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
4288 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4290 @smallexample
4291 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_SETLK, @var{lockp})
4292 @end smallexample
4294 If the open file already has a lock on any part of the
4295 region, the old lock on that part is replaced with the new lock.  You
4296 can remove a lock by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
4298 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
4299 of @math{-1}.  This command does not wait for other tasks
4300 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns @math{0}.
4302 The following @code{errno} error conditions are defined for this
4303 command:
4305 @table @code
4306 @item EAGAIN
4307 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
4308 file.
4310 @item EBADF
4311 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
4312 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
4313 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4315 @item EINVAL
4316 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4317 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the
4318 file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4320 @item ENOLCK
4321 The system has run out of file lock resources; there are already too
4322 many file locks in place.
4324 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4325 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4326 of the possibility of this error, as it could result from network access
4327 to a file system on another machine.
4328 @end table
4329 @end deftypevr
4331 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLKW
4332 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4333 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4334 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4335 @code{F_OFD_SETLK} command, but causes the process to wait until the request
4336 can be completed.
4338 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4339 for the @code{F_OFD_SETLK} command.
4341 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4342 @code{F_OFD_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4343 are defined for this command:
4345 @table @code
4346 @item EINTR
4347 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4348 @xref{Interrupted Primitives}.
4350 @end table
4351 @end deftypevr
4353 Open file description locks are useful in the same sorts of situations as
4354 process-associated locks. They can also be used to synchronize file
4355 access between threads within the same process by having each thread perform
4356 its own @code{open} of the file, to obtain its own open file description.
4358 Because open file description locks are automatically freed only upon
4359 closing the last file descriptor that refers to the open file
4360 description, this locking mechanism avoids the possibility that locks
4361 are inadvertently released due to a library routine opening and closing
4362 a file without the application being aware.
4364 As with process-associated locks, open file description locks are advisory.
4366 @node Open File Description Locks Example
4367 @section Open File Description Locks Example
4369 Here is an example of using open file description locks in a threaded
4370 program. If this program used process-associated locks, then it would be
4371 subject to data corruption because process-associated locks are shared
4372 by the threads inside a process, and thus cannot be used by one thread
4373 to lock out another thread in the same process.
4375 Proper error handling has been omitted in the following program for
4376 brevity.
4378 @smallexample
4379 @include ofdlocks.c.texi
4380 @end smallexample
4382 This example creates three threads each of which loops five times,
4383 appending to the file.  Access to the file is serialized via open file
4384 description locks. If we compile and run the above program, we'll end up
4385 with /tmp/foo that has 15 lines in it.
4387 If we, however, were to replace the @code{F_OFD_SETLK} and
4388 @code{F_OFD_SETLKW} commands with their process-associated lock
4389 equivalents, the locking essentially becomes a noop since it is all done
4390 within the context of the same process. That leads to data corruption
4391 (typically manifested as missing lines) as some threads race in and
4392 overwrite the data written by others.
4394 @node Interrupt Input
4395 @section Interrupt-Driven Input
4397 @cindex interrupt-driven input
4398 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
4399 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
4400 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
4401 or process group to receive the signal can be selected by using the
4402 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
4403 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
4404 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
4405 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
4406 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
4407 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
4409 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
4410 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
4411 @xref{Job Control}.
4413 @pindex fcntl.h
4414 The symbols in this section are defined in the header file
4415 @file{fcntl.h}.
4417 @deftypevr Macro int F_GETOWN
4418 @standards{BSD, fcntl.h}
4419 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4420 specify that it should get information about the process or process
4421 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
4422 actually the foreground process group ID, which you can get using
4423 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
4425 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
4426 absolute value is the process group ID.
4428 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
4430 @table @code
4431 @item EBADF
4432 The @var{filedes} argument is invalid.
4433 @end table
4434 @end deftypevr
4436 @deftypevr Macro int F_SETOWN
4437 @standards{BSD, fcntl.h}
4438 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4439 specify that it should set the process or process group to which
4440 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
4441 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
4442 the call is:
4444 @smallexample
4445 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
4446 @end smallexample
4448 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
4449 negative number whose absolute value is a process group ID.
4451 The return value from @code{fcntl} with this command is @math{-1}
4452 in case of error and some other value if successful.  The following
4453 @code{errno} error conditions are defined for this command:
4455 @table @code
4456 @item EBADF
4457 The @var{filedes} argument is invalid.
4459 @item ESRCH
4460 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
4461 @end table
4462 @end deftypevr
4464 @c ??? This section could use an example program.
4466 @node IOCTLs
4467 @section Generic I/O Control operations
4468 @cindex generic i/o control operations
4469 @cindex IOCTLs
4471 @gnusystems{} can handle most input/output operations on many different
4472 devices and objects in terms of a few file primitives - @code{read},
4473 @code{write} and @code{lseek}.  However, most devices also have a few
4474 peculiar operations which do not fit into this model.  Such as:
4476 @itemize @bullet
4478 @item
4479 Changing the character font used on a terminal.
4481 @item
4482 Telling a magnetic tape system to rewind or fast forward.  (Since they
4483 cannot move in byte increments, @code{lseek} is inapplicable).
4485 @item
4486 Ejecting a disk from a drive.
4488 @item
4489 Playing an audio track from a CD-ROM drive.
4491 @item
4492 Maintaining routing tables for a network.
4494 @end itemize
4496 Although some such objects such as sockets and terminals
4497 @footnote{Actually, the terminal-specific functions are implemented with
4498 IOCTLs on many platforms.} have special functions of their own, it would
4499 not be practical to create functions for all these cases.
4501 Instead these minor operations, known as @dfn{IOCTL}s, are assigned code
4502 numbers and multiplexed through the @code{ioctl} function, defined in
4503 @code{sys/ioctl.h}.  The code numbers themselves are defined in many
4504 different headers.
4506 @deftypefun int ioctl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
4507 @standards{BSD, sys/ioctl.h}
4508 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
4510 The @code{ioctl} function performs the generic I/O operation
4511 @var{command} on @var{filedes}.
4513 A third argument is usually present, either a single number or a pointer
4514 to a structure.  The meaning of this argument, the returned value, and
4515 any error codes depends upon the command used.  Often @math{-1} is
4516 returned for a failure.
4518 @end deftypefun
4520 On some systems, IOCTLs used by different devices share the same numbers.
4521 Thus, although use of an inappropriate IOCTL @emph{usually} only produces
4522 an error, you should not attempt to use device-specific IOCTLs on an
4523 unknown device.
4525 Most IOCTLs are OS-specific and/or only used in special system utilities,
4526 and are thus beyond the scope of this document.  For an example of the use
4527 of an IOCTL, see @ref{Out-of-Band Data}.
4529 @c FIXME this is undocumented:
4530 @c dup3