NPTL: Clean up gratuitous Linuxism in libpthread.so entry point.
[glibc.git] / manual / llio.texi
blob864060dc71403c3ce14ea740ccbeb6d06c1bf592
1 @node Low-Level I/O, File System Interface, I/O on Streams, Top
2 @c %MENU% Low-level, less portable I/O
3 @chapter Low-Level Input/Output
5 This chapter describes functions for performing low-level input/output
6 operations on file descriptors.  These functions include the primitives
7 for the higher-level I/O functions described in @ref{I/O on Streams}, as
8 well as functions for performing low-level control operations for which
9 there are no equivalents on streams.
11 Stream-level I/O is more flexible and usually more convenient;
12 therefore, programmers generally use the descriptor-level functions only
13 when necessary.  These are some of the usual reasons:
15 @itemize @bullet
16 @item
17 For reading binary files in large chunks.
19 @item
20 For reading an entire file into core before parsing it.
22 @item
23 To perform operations other than data transfer, which can only be done
24 with a descriptor.  (You can use @code{fileno} to get the descriptor
25 corresponding to a stream.)
27 @item
28 To pass descriptors to a child process.  (The child can create its own
29 stream to use a descriptor that it inherits, but cannot inherit a stream
30 directly.)
31 @end itemize
33 @menu
34 * Opening and Closing Files::           How to open and close file
35                                          descriptors.
36 * I/O Primitives::                      Reading and writing data.
37 * File Position Primitive::             Setting a descriptor's file
38                                          position.
39 * Descriptors and Streams::             Converting descriptor to stream
40                                          or vice-versa.
41 * Stream/Descriptor Precautions::       Precautions needed if you use both
42                                          descriptors and streams.
43 * Scatter-Gather::                      Fast I/O to discontinuous buffers.
44 * Memory-mapped I/O::                   Using files like memory.
45 * Waiting for I/O::                     How to check for input or output
46                                          on multiple file descriptors.
47 * Synchronizing I/O::                   Making sure all I/O actions completed.
48 * Asynchronous I/O::                    Perform I/O in parallel.
49 * Control Operations::                  Various other operations on file
50                                          descriptors.
51 * Duplicating Descriptors::             Fcntl commands for duplicating
52                                          file descriptors.
53 * Descriptor Flags::                    Fcntl commands for manipulating
54                                          flags associated with file
55                                          descriptors.
56 * File Status Flags::                   Fcntl commands for manipulating
57                                          flags associated with open files.
58 * File Locks::                          Fcntl commands for implementing
59                                          file locking.
60 * Open File Description Locks::         Fcntl commands for implementing
61                                          open file description locking.
62 * Open File Description Locks Example:: An example of open file description lock
63                                          usage
64 * Interrupt Input::                     Getting an asynchronous signal when
65                                          input arrives.
66 * IOCTLs::                              Generic I/O Control operations.
67 @end menu
70 @node Opening and Closing Files
71 @section Opening and Closing Files
73 @cindex opening a file descriptor
74 @cindex closing a file descriptor
75 This section describes the primitives for opening and closing files
76 using file descriptors.  The @code{open} and @code{creat} functions are
77 declared in the header file @file{fcntl.h}, while @code{close} is
78 declared in @file{unistd.h}.
79 @pindex unistd.h
80 @pindex fcntl.h
82 @comment fcntl.h
83 @comment POSIX.1
84 @deftypefun int open (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
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, 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 @math{2^63} bytes in size and offset from
154 @math{-2^63} to @math{2^63}.  This happens transparently for the user
155 since all of the lowlevel 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 @comment fcntl.h
170 @comment Unix98
171 @deftypefun int open64 (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
172 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
173 This function is similar to @code{open}.  It returns a file descriptor
174 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
175 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
176 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
178 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
179 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
180 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
181 replaces the old API.
182 @end deftypefun
184 @comment fcntl.h
185 @comment POSIX.1
186 @deftypefn {Obsolete function} int creat (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
187 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
188 This function is obsolete.  The call:
190 @smallexample
191 creat (@var{filename}, @var{mode})
192 @end smallexample
194 @noindent
195 is equivalent to:
197 @smallexample
198 open (@var{filename}, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, @var{mode})
199 @end smallexample
201 If on a 32 bit machine the sources are translated with
202 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{creat} returns a file
203 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
204 functions to use files up to @math{2^63} in size and offset from
205 @math{-2^63} to @math{2^63}.  This happens transparently for the user
206 since all of the lowlevel file handling functions are equally replaced.
207 @end deftypefn
209 @comment fcntl.h
210 @comment Unix98
211 @deftypefn {Obsolete function} int creat64 (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
212 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
213 This function is similar to @code{creat}.  It returns a file descriptor
214 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
215 the difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
216 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
218 To use this file descriptor one must not use the normal operations but
219 instead the counterparts named @code{*64}, e.g., @code{read64}.
221 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
222 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
223 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
224 replaces the old API.
225 @end deftypefn
227 @comment unistd.h
228 @comment POSIX.1
229 @deftypefun int close (int @var{filedes})
230 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
231 The function @code{close} closes the file descriptor @var{filedes}.
232 Closing a file has the following consequences:
234 @itemize @bullet
235 @item
236 The file descriptor is deallocated.
238 @item
239 Any record locks owned by the process on the file are unlocked.
241 @item
242 When all file descriptors associated with a pipe or FIFO have been closed,
243 any unread data is discarded.
244 @end itemize
246 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
247 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
248 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{close} is
249 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
250 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{close} should be
251 protected using cancellation handlers.
252 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
254 The normal return value from @code{close} is @math{0}; a value of @math{-1}
255 is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
256 conditions are defined for this function:
258 @table @code
259 @item EBADF
260 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor.
262 @item EINTR
263 The @code{close} call was interrupted by a signal.
264 @xref{Interrupted Primitives}.
265 Here is an example of how to handle @code{EINTR} properly:
267 @smallexample
268 TEMP_FAILURE_RETRY (close (desc));
269 @end smallexample
271 @item ENOSPC
272 @itemx EIO
273 @itemx EDQUOT
274 When the file is accessed by NFS, these errors from @code{write} can sometimes
275 not be detected until @code{close}.  @xref{I/O Primitives}, for details
276 on their meaning.
277 @end table
279 Please note that there is @emph{no} separate @code{close64} function.
280 This is not necessary since this function does not determine nor depend
281 on the mode of the file.  The kernel which performs the @code{close}
282 operation knows which mode the descriptor is used for and can handle
283 this situation.
284 @end deftypefun
286 To close a stream, call @code{fclose} (@pxref{Closing Streams}) instead
287 of trying to close its underlying file descriptor with @code{close}.
288 This flushes any buffered output and updates the stream object to
289 indicate that it is closed.
291 @node I/O Primitives
292 @section Input and Output Primitives
294 This section describes the functions for performing primitive input and
295 output operations on file descriptors: @code{read}, @code{write}, and
296 @code{lseek}.  These functions are declared in the header file
297 @file{unistd.h}.
298 @pindex unistd.h
300 @comment unistd.h
301 @comment POSIX.1
302 @deftp {Data Type} ssize_t
303 This data type is used to represent the sizes of blocks that can be
304 read or written in a single operation.  It is similar to @code{size_t},
305 but must be a signed type.
306 @end deftp
308 @cindex reading from a file descriptor
309 @comment unistd.h
310 @comment POSIX.1
311 @deftypefun ssize_t read (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size})
312 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
313 The @code{read} function reads up to @var{size} bytes from the file
314 with descriptor @var{filedes}, storing the results in the @var{buffer}.
315 (This is not necessarily a character string, and no terminating null
316 character is added.)
318 @cindex end-of-file, on a file descriptor
319 The return value is the number of bytes actually read.  This might be
320 less than @var{size}; for example, if there aren't that many bytes left
321 in the file or if there aren't that many bytes immediately available.
322 The exact behavior depends on what kind of file it is.  Note that
323 reading less than @var{size} bytes is not an error.
325 A value of zero indicates end-of-file (except if the value of the
326 @var{size} argument is also zero).  This is not considered an error.
327 If you keep calling @code{read} while at end-of-file, it will keep
328 returning zero and doing nothing else.
330 If @code{read} returns at least one character, there is no way you can
331 tell whether end-of-file was reached.  But if you did reach the end, the
332 next read will return zero.
334 In case of an error, @code{read} returns @math{-1}.  The following
335 @code{errno} error conditions are defined for this function:
337 @table @code
338 @item EAGAIN
339 Normally, when no input is immediately available, @code{read} waits for
340 some input.  But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file
341 (@pxref{File Status Flags}), @code{read} returns immediately without
342 reading any data, and reports this error.
344 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
345 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
346 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
347 which name you use.
349 On some systems, reading a large amount of data from a character special
350 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
351 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
352 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
353 which means it does not include terminals, since they always use
354 separate buffers inside the kernel.  This problem never happens on
355 @gnuhurdsystems{}.
357 Any condition that could result in @code{EAGAIN} can instead result in a
358 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
359 Calling @code{read} again immediately would result in @code{EAGAIN}.
361 @item EBADF
362 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
363 or is not open for reading.
365 @item EINTR
366 @code{read} was interrupted by a signal while it was waiting for input.
367 @xref{Interrupted Primitives}.  A signal will not necessary cause
368 @code{read} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
369 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
371 @item EIO
372 For many devices, and for disk files, this error code indicates
373 a hardware error.
375 @code{EIO} also occurs when a background process tries to read from the
376 controlling terminal, and the normal action of stopping the process by
377 sending it a @code{SIGTTIN} signal isn't working.  This might happen if
378 the signal is being blocked or ignored, or because the process group is
379 orphaned.  @xref{Job Control}, for more information about job control,
380 and @ref{Signal Handling}, for information about signals.
382 @item EINVAL
383 In some systems, when reading from a character or block device, position
384 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
385 indicates that the offsets were not properly aligned.
386 @end table
388 Please note that there is no function named @code{read64}.  This is not
389 necessary since this function does not directly modify or handle the
390 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
391 internally, the @code{read} function can be used for all cases.
393 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
394 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
395 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{read} is
396 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
397 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{read} should be
398 protected using cancellation handlers.
399 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
401 The @code{read} function is the underlying primitive for all of the
402 functions that read from streams, such as @code{fgetc}.
403 @end deftypefun
405 @comment unistd.h
406 @comment Unix98
407 @deftypefun ssize_t pread (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
408 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
409 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
410 @c is not MT-Safe because it uses lseek, read and lseek back, but is it
411 @c used anywhere?
412 The @code{pread} function is similar to the @code{read} function.  The
413 first three arguments are identical, and the return values and error
414 codes also correspond.
416 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
417 is not read from the current position of the file descriptor
418 @code{filedes}.  Instead the data is read from the file starting at
419 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
420 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
422 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
423 @code{pread} function is in fact @code{pread64} and the type
424 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
425 @math{2^63} bytes in length.
427 The return value of @code{pread} describes the number of bytes read.
428 In the error case it returns @math{-1} like @code{read} does and the
429 error codes are also the same, with these additions:
431 @table @code
432 @item EINVAL
433 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
435 @item ESPIPE
436 The file descriptor @var{filedes} is associate with a pipe or a FIFO and
437 this device does not allow positioning of the file pointer.
438 @end table
440 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
441 version 2.
442 @end deftypefun
444 @comment unistd.h
445 @comment Unix98
446 @deftypefun ssize_t pread64 (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
447 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
448 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
449 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, read and lseek64 back, but is
450 @c it used anywhere?
451 This function is similar to the @code{pread} function.  The difference
452 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
453 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
454 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
455 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
456 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
457 errors with a descriptor in small file mode.
459 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
460 32 bit machine this function is actually available under the name
461 @code{pread} and so transparently replaces the 32 bit interface.
462 @end deftypefun
464 @cindex writing to a file descriptor
465 @comment unistd.h
466 @comment POSIX.1
467 @deftypefun ssize_t write (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size})
468 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
469 The @code{write} function writes up to @var{size} bytes from
470 @var{buffer} to the file with descriptor @var{filedes}.  The data in
471 @var{buffer} is not necessarily a character string and a null character is
472 output like any other character.
474 The return value is the number of bytes actually written.  This may be
475 @var{size}, but can always be smaller.  Your program should always call
476 @code{write} in a loop, iterating until all the data is written.
478 Once @code{write} returns, the data is enqueued to be written and can be
479 read back right away, but it is not necessarily written out to permanent
480 storage immediately.  You can use @code{fsync} when you need to be sure
481 your data has been permanently stored before continuing.  (It is more
482 efficient for the system to batch up consecutive writes and do them all
483 at once when convenient.  Normally they will always be written to disk
484 within a minute or less.)  Modern systems provide another function
485 @code{fdatasync} which guarantees integrity only for the file data and
486 is therefore faster.
487 @c !!! xref fsync, fdatasync
488 You can use the @code{O_FSYNC} open mode to make @code{write} always
489 store the data to disk before returning; @pxref{Operating Modes}.
491 In the case of an error, @code{write} returns @math{-1}.  The following
492 @code{errno} error conditions are defined for this function:
494 @table @code
495 @item EAGAIN
496 Normally, @code{write} blocks until the write operation is complete.
497 But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file (@pxref{Control
498 Operations}), it returns immediately without writing any data and
499 reports this error.  An example of a situation that might cause the
500 process to block on output is writing to a terminal device that supports
501 flow control, where output has been suspended by receipt of a STOP
502 character.
504 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
505 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
506 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
507 which name you use.
509 On some systems, writing a large amount of data from a character special
510 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
511 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
512 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
513 which means it does not include terminals, since they always use
514 separate buffers inside the kernel.  This problem does not arise on
515 @gnuhurdsystems{}.
517 @item EBADF
518 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
519 or is not open for writing.
521 @item EFBIG
522 The size of the file would become larger than the implementation can support.
524 @item EINTR
525 The @code{write} operation was interrupted by a signal while it was
526 blocked waiting for completion.  A signal will not necessarily cause
527 @code{write} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
528 successful @code{write} which writes fewer bytes than requested.
529 @xref{Interrupted Primitives}.
531 @item EIO
532 For many devices, and for disk files, this error code indicates
533 a hardware error.
535 @item ENOSPC
536 The device containing the file is full.
538 @item EPIPE
539 This error is returned when you try to write to a pipe or FIFO that
540 isn't open for reading by any process.  When this happens, a @code{SIGPIPE}
541 signal is also sent to the process; see @ref{Signal Handling}.
543 @item EINVAL
544 In some systems, when writing to a character or block device, position
545 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
546 indicates that the offsets were not properly aligned.
547 @end table
549 Unless you have arranged to prevent @code{EINTR} failures, you should
550 check @code{errno} after each failing call to @code{write}, and if the
551 error was @code{EINTR}, you should simply repeat the call.
552 @xref{Interrupted Primitives}.  The easy way to do this is with the
553 macro @code{TEMP_FAILURE_RETRY}, as follows:
555 @smallexample
556 nbytes = TEMP_FAILURE_RETRY (write (desc, buffer, count));
557 @end smallexample
559 Please note that there is no function named @code{write64}.  This is not
560 necessary since this function does not directly modify or handle the
561 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
562 internally the @code{write} function can be used for all cases.
564 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
565 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
566 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{write} is
567 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
568 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{write} should be
569 protected using cancellation handlers.
570 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
572 The @code{write} function is the underlying primitive for all of the
573 functions that write to streams, such as @code{fputc}.
574 @end deftypefun
576 @comment unistd.h
577 @comment Unix98
578 @deftypefun ssize_t pwrite (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
579 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
580 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
581 @c is not MT-Safe because it uses lseek, write and lseek back, but is it
582 @c used anywhere?
583 The @code{pwrite} function is similar to the @code{write} function.  The
584 first three arguments are identical, and the return values and error codes
585 also correspond.
587 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
588 is not written to the current position of the file descriptor
589 @code{filedes}.  Instead the data is written to the file starting at
590 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
591 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
593 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
594 @code{pwrite} function is in fact @code{pwrite64} and the type
595 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
596 @math{2^63} bytes in length.
598 The return value of @code{pwrite} describes the number of written bytes.
599 In the error case it returns @math{-1} like @code{write} does and the
600 error codes are also the same, with these additions:
602 @table @code
603 @item EINVAL
604 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
606 @item ESPIPE
607 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
608 this device does not allow positioning of the file pointer.
609 @end table
611 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
612 version 2.
613 @end deftypefun
615 @comment unistd.h
616 @comment Unix98
617 @deftypefun ssize_t pwrite64 (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
618 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
619 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
620 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, write and lseek64 back, but
621 @c is it used anywhere?
622 This function is similar to the @code{pwrite} function.  The difference
623 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
624 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
625 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
626 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
627 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
628 errors with a descriptor in small file mode.
630 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
631 32 bit machine this function is actually available under the name
632 @code{pwrite} and so transparently replaces the 32 bit interface.
633 @end deftypefun
636 @node File Position Primitive
637 @section Setting the File Position of a Descriptor
639 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
640 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
641 specifies the position in the file for the next @code{read} or
642 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
643 on the file position and what it means.
645 To read the current file position value from a descriptor, use
646 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
648 @cindex file positioning on a file descriptor
649 @cindex positioning a file descriptor
650 @cindex seeking on a file descriptor
651 @comment unistd.h
652 @comment POSIX.1
653 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
654 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
655 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
656 file with descriptor @var{filedes}.
658 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
659 interpreted, in the same way as for the @code{fseek} function, and it must
660 be one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
661 @code{SEEK_END}.
663 @table @code
664 @item SEEK_SET
665 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the beginning
666 of the file.
668 @item SEEK_CUR
669 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the current
670 file position.  This count may be positive or negative.
672 @item SEEK_END
673 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the end of
674 the file.  A negative count specifies a position within the current
675 extent of the file; a positive count specifies a position past the
676 current end.  If you set the position past the current end, and
677 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
678 position.
679 @end table
681 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
682 position, measured in bytes from the beginning of the file.
683 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
684 current file position.
686 If you want to append to the file, setting the file position to the
687 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
688 process may write more data after you seek but before you write,
689 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
690 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
692 You can set the file position past the current end of the file.  This
693 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
694 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
695 Characters between the previous end of file and the new position are
696 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
697 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
698 file takes up less space than it appears to; it is then called a
699 ``sparse file''.
700 @cindex sparse files
701 @cindex holes in files
703 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
704 invalid, @code{lseek} returns a value of @math{-1}.  The following
705 @code{errno} error conditions are defined for this function:
707 @table @code
708 @item EBADF
709 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
711 @item EINVAL
712 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
713 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
715 @item ESPIPE
716 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
717 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
718 only for pipes and FIFOs, but on @gnusystems{}, you always get
719 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
720 @end table
722 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
723 @code{lseek} function is in fact @code{lseek64} and the type
724 @code{off_t} has 64 bits which makes it possible to handle files up to
725 @math{2^63} bytes in length.
727 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
728 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
729 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
730 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
731 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
732 protected using cancellation handlers.
733 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
735 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
736 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
737 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
738 descriptors.
739 @end deftypefun
741 @comment unistd.h
742 @comment Unix98
743 @deftypefun off64_t lseek64 (int @var{filedes}, off64_t @var{offset}, int @var{whence})
744 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
745 This function is similar to the @code{lseek} function.  The difference
746 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
747 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
748 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
749 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
750 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
751 errors with a descriptor in small file mode.
753 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
754 32 bits machine this function is actually available under the name
755 @code{lseek} and so transparently replaces the 32 bit interface.
756 @end deftypefun
758 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
759 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
760 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
761 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
762 other.  For example,
764 @smallexample
765 @group
767   int d1, d2;
768   char buf[4];
769   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
770   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
771   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
772   read (d2, buf, 4);
774 @end group
775 @end smallexample
777 @noindent
778 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
779 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
780 for brevity.)
782 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
783 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
784 which alters the file position of one of the duplicates, including
785 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
787 @smallexample
789   int d1, d2, d3;
790   char buf1[4], buf2[4];
791   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
792   d2 = dup (d1);
793   d3 = dup (d2);
794   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
795   read (d1, buf1, 4);
796   read (d2, buf2, 4);
798 @end smallexample
800 @noindent
801 will read four characters starting with the 1024'th character of
802 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
803 character.
805 @comment sys/types.h
806 @comment POSIX.1
807 @deftp {Data Type} off_t
808 This is a signed integer type used to represent file sizes.  In
809 @theglibc{}, this type is no narrower than @code{int}.
811 If the source is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type
812 is transparently replaced by @code{off64_t}.
813 @end deftp
815 @comment sys/types.h
816 @comment Unix98
817 @deftp {Data Type} off64_t
818 This type is used similar to @code{off_t}.  The difference is that even
819 on 32 bit machines, where the @code{off_t} type would have 32 bits,
820 @code{off64_t} has 64 bits and so is able to address files up to
821 @math{2^63} bytes in length.
823 When compiling with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type is
824 available under the name @code{off_t}.
825 @end deftp
827 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
828 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
829 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
831 @table @code
832 @item L_SET
833 An alias for @code{SEEK_SET}.
835 @item L_INCR
836 An alias for @code{SEEK_CUR}.
838 @item L_XTND
839 An alias for @code{SEEK_END}.
840 @end table
842 @node Descriptors and Streams
843 @section Descriptors and Streams
844 @cindex streams, and file descriptors
845 @cindex converting file descriptor to stream
846 @cindex extracting file descriptor from stream
848 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
849 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
850 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
851 declared in the header file @file{stdio.h}.
852 @pindex stdio.h
854 @comment stdio.h
855 @comment POSIX.1
856 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
857 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@acsmem{} @aculock{}}}
858 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
859 @var{filedes}.
861 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
862 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
863 the @samp{b} option is not permitted; this is because @gnusystems{} make no
864 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
865 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have an effect only
866 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
867 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
868 mode of the open file descriptor.
870 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
871 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
872 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
873 null pointer is returned instead.
875 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
876 for file descriptor do not permit the access specified by
877 @code{opentype}.  @Theglibc{} always checks for this.
878 @end deftypefun
880 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
881 see @ref{Creating a Pipe}.
883 @comment stdio.h
884 @comment POSIX.1
885 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
886 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
887 This function returns the file descriptor associated with the stream
888 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
889 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
890 @code{fileno} returns @math{-1}.
891 @end deftypefun
893 @comment stdio.h
894 @comment GNU
895 @deftypefun int fileno_unlocked (FILE *@var{stream})
896 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
897 The @code{fileno_unlocked} function is equivalent to the @code{fileno}
898 function except that it does not implicitly lock the stream if the state
899 is @code{FSETLOCKING_INTERNAL}.
901 This function is a GNU extension.
902 @end deftypefun
904 @cindex standard file descriptors
905 @cindex file descriptors, standard
906 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
907 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
908 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
909 @pindex unistd.h
911 @comment unistd.h
912 @comment POSIX.1
913 @table @code
914 @item STDIN_FILENO
915 @vindex STDIN_FILENO
916 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
917 standard input.
918 @cindex standard input file descriptor
920 @comment unistd.h
921 @comment POSIX.1
922 @item STDOUT_FILENO
923 @vindex STDOUT_FILENO
924 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
925 standard output.
926 @cindex standard output file descriptor
928 @comment unistd.h
929 @comment POSIX.1
930 @item STDERR_FILENO
931 @vindex STDERR_FILENO
932 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
933 standard error output.
934 @end table
935 @cindex standard error file descriptor
937 @node Stream/Descriptor Precautions
938 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
939 @cindex channels
940 @cindex streams and descriptors
941 @cindex descriptors and streams
942 @cindex mixing descriptors and streams
944 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
945 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
946 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
947 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
948 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
949 file positions.
951 It's best to use just one channel in your program for actual data
952 transfer to any given file, except when all the access is for input.
953 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
954 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
955 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
956 the stream.
958 @menu
959 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
960 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
961 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
962                             another channel.
963 @end menu
965 @node Linked Channels
966 @subsection Linked Channels
967 @cindex linked channels
969 Channels that come from a single opening share the same file position;
970 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
971 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
972 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
973 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
974 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
975 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
976 random-access files, all append-type output streams are effectively
977 linked to each other.
979 @cindex cleaning up a stream
980 If you have been using a stream for I/O (or have just opened the stream),
981 and you want to do I/O using
982 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
983 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
984 @xref{Cleaning Streams}.
986 Terminating a process, or executing a new program in the process,
987 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
988 streams persist in other processes, their file positions become
989 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
990 before destroying them.
992 @node Independent Channels
993 @subsection Independent Channels
994 @cindex independent channels
996 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
997 file, each channel has its own file position.  These are called
998 @dfn{independent channels}.
1000 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
1001 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
1002 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
1003 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
1005 @itemize @bullet
1006 @item
1007 You should clean an output stream after use, before doing anything else
1008 that might read or write from the same part of the file.
1010 @item
1011 You should clean an input stream before reading data that may have been
1012 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
1013 obsolete data that had been in the stream's buffer.
1014 @end itemize
1016 If you do output to one channel at the end of the file, this will
1017 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
1018 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
1019 new end of file before writing, because the file can always be extended
1020 by another process between when you set the file position and when you
1021 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
1022 always output at the current end of the file.  In order to make the
1023 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
1024 were using, if it is a stream.
1026 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
1027 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
1028 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
1029 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
1030 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
1032 @node Cleaning Streams
1033 @subsection Cleaning Streams
1035 You can use @code{fflush} to clean a stream in most
1036 cases.
1038 You can skip the @code{fflush} if you know the stream
1039 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
1040 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
1041 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
1042 character output was a newline.  However, a just-opened input stream
1043 might not be clean, as its input buffer might not be empty.
1045 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
1046 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
1047 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
1048 not random access, there is no way to give back the excess data already
1049 read.  When an input stream reads from a random-access file,
1050 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
1051 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
1052 further I/O.
1054 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
1055 valid way of cleaning an output stream.
1057 You need not clean a stream before using its descriptor for control
1058 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
1059 the file position and are not affected by it.  You can use any
1060 descriptor for these operations, and all channels are affected
1061 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
1062 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
1063 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
1064 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
1065 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
1066 Modes}.
1068 @node Scatter-Gather
1069 @section Fast Scatter-Gather I/O
1070 @cindex scatter-gather
1072 Some applications may need to read or write data to multiple buffers,
1073 which are separated in memory.  Although this can be done easily enough
1074 with multiple calls to @code{read} and @code{write}, it is inefficient
1075 because there is overhead associated with each kernel call.
1077 Instead, many platforms provide special high-speed primitives to perform
1078 these @dfn{scatter-gather} operations in a single kernel call.  @Theglibc{}
1079 will provide an emulation on any system that lacks these
1080 primitives, so they are not a portability threat.  They are defined in
1081 @code{sys/uio.h}.
1083 These functions are controlled with arrays of @code{iovec} structures,
1084 which describe the location and size of each buffer.
1086 @comment sys/uio.h
1087 @comment BSD
1088 @deftp {Data Type} {struct iovec}
1090 The @code{iovec} structure describes a buffer.  It contains two fields:
1092 @table @code
1094 @item void *iov_base
1095 Contains the address of a buffer.
1097 @item size_t iov_len
1098 Contains the length of the buffer.
1100 @end table
1101 @end deftp
1103 @comment sys/uio.h
1104 @comment BSD
1105 @deftypefun ssize_t readv (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1106 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1107 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1108 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1109 @c malloc the buffer into which data is read, if the total read size is
1110 @c too large for alloca.
1112 The @code{readv} function reads data from @var{filedes} and scatters it
1113 into the buffers described in @var{vector}, which is taken to be
1114 @var{count} structures long.  As each buffer is filled, data is sent to the
1115 next.
1117 Note that @code{readv} is not guaranteed to fill all the buffers.
1118 It may stop at any point, for the same reasons @code{read} would.
1120 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1121 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1122 errors are the same as in @code{read}.
1124 @end deftypefun
1126 @comment sys/uio.h
1127 @comment BSD
1128 @deftypefun ssize_t writev (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1129 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1130 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1131 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1132 @c malloc the buffer from which data is written, if the total write size
1133 @c is too large for alloca.
1135 The @code{writev} function gathers data from the buffers described in
1136 @var{vector}, which is taken to be @var{count} structures long, and writes
1137 them to @code{filedes}.  As each buffer is written, it moves on to the
1138 next.
1140 Like @code{readv}, @code{writev} may stop midstream under the same
1141 conditions @code{write} would.
1143 The return value is a count of bytes written, or @math{-1} indicating an
1144 error.  The possible errors are the same as in @code{write}.
1146 @end deftypefun
1148 @c Note - I haven't read this anywhere.  I surmised it from my knowledge
1149 @c of computer science.  Thus, there could be subtleties I'm missing.
1151 Note that if the buffers are small (under about 1kB), high-level streams
1152 may be easier to use than these functions.  However, @code{readv} and
1153 @code{writev} are more efficient when the individual buffers themselves
1154 (as opposed to the total output), are large.  In that case, a high-level
1155 stream would not be able to cache the data effectively.
1157 @node Memory-mapped I/O
1158 @section Memory-mapped I/O
1160 On modern operating systems, it is possible to @dfn{mmap} (pronounced
1161 ``em-map'') a file to a region of memory.  When this is done, the file can
1162 be accessed just like an array in the program.
1164 This is more efficient than @code{read} or @code{write}, as only the regions
1165 of the file that a program actually accesses are loaded.  Accesses to
1166 not-yet-loaded parts of the mmapped region are handled in the same way as
1167 swapped out pages.
1169 Since mmapped pages can be stored back to their file when physical
1170 memory is low, it is possible to mmap files orders of magnitude larger
1171 than both the physical memory @emph{and} swap space.  The only limit is
1172 address space.  The theoretical limit is 4GB on a 32-bit machine -
1173 however, the actual limit will be smaller since some areas will be
1174 reserved for other purposes.  If the LFS interface is used the file size
1175 on 32-bit systems is not limited to 2GB (offsets are signed which
1176 reduces the addressable area of 4GB by half); the full 64-bit are
1177 available.
1179 Memory mapping only works on entire pages of memory.  Thus, addresses
1180 for mapping must be page-aligned, and length values will be rounded up.
1181 To determine the size of a page the machine uses one should use
1183 @vindex _SC_PAGESIZE
1184 @smallexample
1185 size_t page_size = (size_t) sysconf (_SC_PAGESIZE);
1186 @end smallexample
1188 @noindent
1189 These functions are declared in @file{sys/mman.h}.
1191 @comment sys/mman.h
1192 @comment POSIX
1193 @deftypefun {void *} mmap (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off_t @var{offset})
1194 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1196 The @code{mmap} function creates a new mapping, connected to bytes
1197 (@var{offset}) to (@var{offset} + @var{length} - 1) in the file open on
1198 @var{filedes}.  A new reference for the file specified by @var{filedes}
1199 is created, which is not removed by closing the file.
1201 @var{address} gives a preferred starting address for the mapping.
1202 @code{NULL} expresses no preference.  Any previous mapping at that
1203 address is automatically removed.  The address you give may still be
1204 changed, unless you use the @code{MAP_FIXED} flag.
1206 @vindex PROT_READ
1207 @vindex PROT_WRITE
1208 @vindex PROT_EXEC
1209 @var{protect} contains flags that control what kind of access is
1210 permitted.  They include @code{PROT_READ}, @code{PROT_WRITE}, and
1211 @code{PROT_EXEC}, which permit reading, writing, and execution,
1212 respectively.  Inappropriate access will cause a segfault (@pxref{Program
1213 Error Signals}).
1215 Note that most hardware designs cannot support write permission without
1216 read permission, and many do not distinguish read and execute permission.
1217 Thus, you may receive wider permissions than you ask for, and mappings of
1218 write-only files may be denied even if you do not use @code{PROT_READ}.
1220 @var{flags} contains flags that control the nature of the map.
1221 One of @code{MAP_SHARED} or @code{MAP_PRIVATE} must be specified.
1223 They include:
1225 @vtable @code
1226 @item MAP_PRIVATE
1227 This specifies that writes to the region should never be written back
1228 to the attached file.  Instead, a copy is made for the process, and the
1229 region will be swapped normally if memory runs low.  No other process will
1230 see the changes.
1232 Since private mappings effectively revert to ordinary memory
1233 when written to, you must have enough virtual memory for a copy of
1234 the entire mmapped region if you use this mode with @code{PROT_WRITE}.
1236 @item MAP_SHARED
1237 This specifies that writes to the region will be written back to the
1238 file.  Changes made will be shared immediately with other processes
1239 mmaping the same file.
1241 Note that actual writing may take place at any time.  You need to use
1242 @code{msync}, described below, if it is important that other processes
1243 using conventional I/O get a consistent view of the file.
1245 @item MAP_FIXED
1246 This forces the system to use the exact mapping address specified in
1247 @var{address} and fail if it can't.
1249 @c One of these is official - the other is obviously an obsolete synonym
1250 @c Which is which?
1251 @item MAP_ANONYMOUS
1252 @itemx MAP_ANON
1253 This flag tells the system to create an anonymous mapping, not connected
1254 to a file.  @var{filedes} and @var{off} are ignored, and the region is
1255 initialized with zeros.
1257 Anonymous maps are used as the basic primitive to extend the heap on some
1258 systems.  They are also useful to share data between multiple tasks
1259 without creating a file.
1261 On some systems using private anonymous mmaps is more efficient than using
1262 @code{malloc} for large blocks.  This is not an issue with @theglibc{},
1263 as the included @code{malloc} automatically uses @code{mmap} where appropriate.
1265 @c Linux has some other MAP_ options, which I have not discussed here.
1266 @c MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE and MAP_GROWSDOWN don't seem applicable to
1267 @c user programs (and I don't understand the last two).  MAP_LOCKED does
1268 @c not appear to be implemented.
1270 @end vtable
1272 @code{mmap} returns the address of the new mapping, or
1273 @code{MAP_FAILED} for an error.
1275 Possible errors include:
1277 @table @code
1279 @item EINVAL
1281 Either @var{address} was unusable, or inconsistent @var{flags} were
1282 given.
1284 @item EACCES
1286 @var{filedes} was not open for the type of access specified in @var{protect}.
1288 @item ENOMEM
1290 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
1291 out of address space.
1293 @item ENODEV
1295 This file is of a type that doesn't support mapping.
1297 @item ENOEXEC
1299 The file is on a filesystem that doesn't support mapping.
1301 @c On Linux, EAGAIN will appear if the file has a conflicting mandatory lock.
1302 @c However mandatory locks are not discussed in this manual.
1304 @c Similarly, ETXTBSY will occur if the MAP_DENYWRITE flag (not documented
1305 @c here) is used and the file is already open for writing.
1307 @end table
1309 @end deftypefun
1311 @comment sys/mman.h
1312 @comment LFS
1313 @deftypefun {void *} mmap64 (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off64_t @var{offset})
1314 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1315 @c The page_shift auto detection when MMAP2_PAGE_SHIFT is -1 (it never
1316 @c is) would be thread-unsafe.
1317 The @code{mmap64} function is equivalent to the @code{mmap} function but
1318 the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t}.  On 32-bit systems
1319 this allows the file associated with the @var{filedes} descriptor to be
1320 larger than 2GB.  @var{filedes} must be a descriptor returned from a
1321 call to @code{open64} or @code{fopen64} and @code{freopen64} where the
1322 descriptor is retrieved with @code{fileno}.
1324 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
1325 function is actually available under the name @code{mmap}.  I.e., the
1326 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
1327 replaces the old API.
1328 @end deftypefun
1330 @comment sys/mman.h
1331 @comment POSIX
1332 @deftypefun int munmap (void *@var{addr}, size_t @var{length})
1333 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1335 @code{munmap} removes any memory maps from (@var{addr}) to (@var{addr} +
1336 @var{length}).  @var{length} should be the length of the mapping.
1338 It is safe to unmap multiple mappings in one command, or include unmapped
1339 space in the range.  It is also possible to unmap only part of an existing
1340 mapping.  However, only entire pages can be removed.  If @var{length} is not
1341 an even number of pages, it will be rounded up.
1343 It returns @math{0} for success and @math{-1} for an error.
1345 One error is possible:
1347 @table @code
1349 @item EINVAL
1350 The memory range given was outside the user mmap range or wasn't page
1351 aligned.
1353 @end table
1355 @end deftypefun
1357 @comment sys/mman.h
1358 @comment POSIX
1359 @deftypefun int msync (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{flags})
1360 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1362 When using shared mappings, the kernel can write the file at any time
1363 before the mapping is removed.  To be certain data has actually been
1364 written to the file and will be accessible to non-memory-mapped I/O, it
1365 is necessary to use this function.
1367 It operates on the region @var{address} to (@var{address} + @var{length}).
1368 It may be used on part of a mapping or multiple mappings, however the
1369 region given should not contain any unmapped space.
1371 @var{flags} can contain some options:
1373 @vtable @code
1375 @item MS_SYNC
1377 This flag makes sure the data is actually written @emph{to disk}.
1378 Normally @code{msync} only makes sure that accesses to a file with
1379 conventional I/O reflect the recent changes.
1381 @item MS_ASYNC
1383 This tells @code{msync} to begin the synchronization, but not to wait for
1384 it to complete.
1386 @c Linux also has MS_INVALIDATE, which I don't understand.
1388 @end vtable
1390 @code{msync} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1391 error.  Errors include:
1393 @table @code
1395 @item EINVAL
1396 An invalid region was given, or the @var{flags} were invalid.
1398 @item EFAULT
1399 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1401 @end table
1403 @end deftypefun
1405 @comment sys/mman.h
1406 @comment GNU
1407 @deftypefun {void *} mremap (void *@var{address}, size_t @var{length}, size_t @var{new_length}, int @var{flag})
1408 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1410 This function can be used to change the size of an existing memory
1411 area. @var{address} and @var{length} must cover a region entirely mapped
1412 in the same @code{mmap} statement.  A new mapping with the same
1413 characteristics will be returned with the length @var{new_length}.
1415 One option is possible, @code{MREMAP_MAYMOVE}.  If it is given in
1416 @var{flags}, the system may remove the existing mapping and create a new
1417 one of the desired length in another location.
1419 The address of the resulting mapping is returned, or @math{-1}.  Possible
1420 error codes include:
1422 @table @code
1424 @item EFAULT
1425 There is no existing mapping in at least part of the original region, or
1426 the region covers two or more distinct mappings.
1428 @item EINVAL
1429 The address given is misaligned or inappropriate.
1431 @item EAGAIN
1432 The region has pages locked, and if extended it would exceed the
1433 process's resource limit for locked pages.  @xref{Limits on Resources}.
1435 @item ENOMEM
1436 The region is private writable, and insufficient virtual memory is
1437 available to extend it.  Also, this error will occur if
1438 @code{MREMAP_MAYMOVE} is not given and the extension would collide with
1439 another mapped region.
1441 @end table
1442 @end deftypefun
1444 This function is only available on a few systems.  Except for performing
1445 optional optimizations one should not rely on this function.
1447 Not all file descriptors may be mapped.  Sockets, pipes, and most devices
1448 only allow sequential access and do not fit into the mapping abstraction.
1449 In addition, some regular files may not be mmapable, and older kernels may
1450 not support mapping at all.  Thus, programs using @code{mmap} should
1451 have a fallback method to use should it fail. @xref{Mmap,,,standards,GNU
1452 Coding Standards}.
1454 @comment sys/mman.h
1455 @comment POSIX
1456 @deftypefun int madvise (void *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{advice})
1457 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1459 This function can be used to provide the system with @var{advice} about
1460 the intended usage patterns of the memory region starting at @var{addr}
1461 and extending @var{length} bytes.
1463 The valid BSD values for @var{advice} are:
1465 @table @code
1467 @item MADV_NORMAL
1468 The region should receive no further special treatment.
1470 @item MADV_RANDOM
1471 The region will be accessed via random page references.  The kernel
1472 should page-in the minimal number of pages for each page fault.
1474 @item MADV_SEQUENTIAL
1475 The region will be accessed via sequential page references.  This
1476 may cause the kernel to aggressively read-ahead, expecting further
1477 sequential references after any page fault within this region.
1479 @item MADV_WILLNEED
1480 The region will be needed.  The pages within this region may
1481 be pre-faulted in by the kernel.
1483 @item MADV_DONTNEED
1484 The region is no longer needed.  The kernel may free these pages,
1485 causing any changes to the pages to be lost, as well as swapped
1486 out pages to be discarded.
1488 @end table
1490 The POSIX names are slightly different, but with the same meanings:
1492 @table @code
1494 @item POSIX_MADV_NORMAL
1495 This corresponds with BSD's @code{MADV_NORMAL}.
1497 @item POSIX_MADV_RANDOM
1498 This corresponds with BSD's @code{MADV_RANDOM}.
1500 @item POSIX_MADV_SEQUENTIAL
1501 This corresponds with BSD's @code{MADV_SEQUENTIAL}.
1503 @item POSIX_MADV_WILLNEED
1504 This corresponds with BSD's @code{MADV_WILLNEED}.
1506 @item POSIX_MADV_DONTNEED
1507 This corresponds with BSD's @code{MADV_DONTNEED}.
1509 @end table
1511 @code{madvise} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1512 error.  Errors include:
1513 @table @code
1515 @item EINVAL
1516 An invalid region was given, or the @var{advice} was invalid.
1518 @item EFAULT
1519 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1521 @end table
1522 @end deftypefun
1524 @comment sys/mman.h
1525 @comment POSIX
1526 @deftypefn Function int shm_open (const char *@var{name}, int @var{oflag}, mode_t @var{mode})
1527 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1528 @c shm_open @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1529 @c  libc_once(where_is_shmfs) @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1530 @c   where_is_shmfs @mtslocale @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1531 @c    statfs dup ok
1532 @c    setmntent dup @ascuheap @asulock @acsmem @acsfd @aculock
1533 @c    getmntent_r dup @mtslocale @ascuheap @aculock @acsmem [no @asucorrupt @acucorrupt; exclusive stream]
1534 @c    strcmp dup ok
1535 @c    strlen dup ok
1536 @c    malloc dup @ascuheap @acsmem
1537 @c    mempcpy dup ok
1538 @c    endmntent dup @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1539 @c  strlen dup ok
1540 @c  strchr dup ok
1541 @c  mempcpy dup ok
1542 @c  open dup @acsfd
1543 @c  fcntl dup ok
1544 @c  close dup @acsfd
1546 This function returns a file descriptor that can be used to allocate shared
1547 memory via mmap.  Unrelated processes can use same @var{name} to create or
1548 open existing shared memory objects.
1550 A @var{name} argument specifies the shared memory object to be opened.
1551 In @theglibc{} it must be a string smaller than @code{NAME_MAX} bytes starting
1552 with an optional slash but containing no other slashes.
1554 The semantics of @var{oflag} and @var{mode} arguments is same as in @code{open}.
1556 @code{shm_open} returns the file descriptor on success or @math{-1} on error.
1557 On failure @code{errno} is set.
1558 @end deftypefn
1560 @deftypefn Function int shm_unlink (const char *@var{name})
1561 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1562 @c shm_unlink @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1563 @c  libc_once(where_is_shmfs) dup @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1564 @c  strlen dup ok
1565 @c  strchr dup ok
1566 @c  mempcpy dup ok
1567 @c  unlink dup ok
1569 This function is inverse of @code{shm_open} and removes the object with
1570 the given @var{name} previously created by @code{shm_open}.
1572 @code{shm_unlink} returns @math{0} on success or @math{-1} on error.
1573 On failure @code{errno} is set.
1574 @end deftypefn
1576 @node Waiting for I/O
1577 @section Waiting for Input or Output
1578 @cindex waiting for input or output
1579 @cindex multiplexing input
1580 @cindex input from multiple files
1582 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
1583 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
1584 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
1585 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
1586 style requires responding immediately to input on any device.  Another
1587 example is a program that acts as a server to several other processes
1588 via pipes or sockets.
1590 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
1591 blocks the program until input is available on one particular file
1592 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
1593 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
1594 inefficient.
1596 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
1597 program until input or output is ready on a specified set of file
1598 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
1599 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
1600 @pindex sys/types.h
1602 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
1603 ``input'' is available when there are pending connections that could be
1604 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
1605 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
1606 for normal input.
1608 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
1609 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
1610 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
1611 and some macros for manipulating these objects.
1613 @comment sys/types.h
1614 @comment BSD
1615 @deftp {Data Type} fd_set
1616 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
1617 @code{select} function.  It is actually a bit array.
1618 @end deftp
1620 @comment sys/types.h
1621 @comment BSD
1622 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
1623 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
1624 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
1625 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
1626 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
1627 descriptors open, but this macro still has a constant value which
1628 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
1629 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
1630 that descriptor into an @code{fd_set}.
1631 @end deftypevr
1633 @comment sys/types.h
1634 @comment BSD
1635 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
1636 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1637 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
1638 empty set.
1639 @end deftypefn
1641 @comment sys/types.h
1642 @comment BSD
1643 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1644 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1645 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1646 @c here if set is not used exclusively.
1647 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
1649 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1650 evaluated more than once.
1651 @end deftypefn
1653 @comment sys/types.h
1654 @comment BSD
1655 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1656 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1657 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1658 @c here if set is not used exclusively.
1659 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
1661 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1662 evaluated more than once.
1663 @end deftypefn
1665 @comment sys/types.h
1666 @comment BSD
1667 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, const fd_set *@var{set})
1668 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1669 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
1670 of the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
1672 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1673 evaluated more than once.
1674 @end deftypefn
1676 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
1678 @comment sys/types.h
1679 @comment BSD
1680 @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})
1681 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:read-fds} @mtsrace{:write-fds} @mtsrace{:except-fds}}@assafe{}@acsafe{}}
1682 @c The select syscall is preferred, but pselect6 may be used instead,
1683 @c which requires converting timeout to a timespec and back.  The
1684 @c conversions are not atomic.
1685 The @code{select} function blocks the calling process until there is
1686 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
1687 timeout period has expired.
1689 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
1690 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
1691 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
1692 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
1693 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
1694 you are not interested in checking for that kind of condition.
1696 A file descriptor is considered ready for reading if a @code{read}
1697 call will not block.  This usually includes the read offset being at
1698 the end of the file or there is an error to report.  A server socket
1699 is considered ready for reading if there is a pending connection which
1700 can be accepted with @code{accept}; @pxref{Accepting Connections}.  A
1701 client socket is ready for writing when its connection is fully
1702 established; @pxref{Connecting}.
1704 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
1705 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
1706 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
1707 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
1708 for information on urgent messages.)
1710 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
1711 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
1712 of this argument.
1714 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
1715 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until one
1716 of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide the
1717 time in @code{struct timeval} format; see @ref{High-Resolution
1718 Calendar}.  Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing
1719 all zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
1720 waiting if none are ready.
1722 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
1723 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
1724 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
1725 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
1726 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
1728 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
1729 a value of zero.
1731 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
1732 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
1733 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
1734 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
1735 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
1736 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
1738 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
1739 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
1740 conditions are defined for this function:
1742 @table @code
1743 @item EBADF
1744 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
1746 @item EINTR
1747 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
1749 @item EINVAL
1750 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
1751 or too large.
1752 @end table
1753 @end deftypefun
1755 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
1756 feature.
1758 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
1759 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
1760 function blocks the calling process until input is available on the
1761 file descriptor, or until the timeout period expires.
1763 @smallexample
1764 @include select.c.texi
1765 @end smallexample
1767 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
1768 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
1771 @node Synchronizing I/O
1772 @section Synchronizing I/O operations
1774 @cindex synchronizing
1775 In most modern operating systems, the normal I/O operations are not
1776 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
1777 returns, this does not mean the data is actually written to the media,
1778 e.g., the disk.
1780 In situations where synchronization points are necessary, you can use
1781 special functions which ensure that all operations finish before
1782 they return.
1784 @comment unistd.h
1785 @comment X/Open
1786 @deftypefun void sync (void)
1787 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1788 A call to this function will not return as long as there is data which
1789 has not been written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
1790 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
1791 other process in parallel writes data).
1793 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
1794 @end deftypefun
1796 Programs more often want to ensure that data written to a given file is
1797 committed, rather than all data in the system.  For this, @code{sync} is overkill.
1800 @comment unistd.h
1801 @comment POSIX
1802 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
1803 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1804 The @code{fsync} function can be used to make sure all data associated with
1805 the open file @var{fildes} is written to the device associated with the
1806 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
1807 finished.
1809 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
1811 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
1812 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
1813 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
1814 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
1815 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{fsync} should be
1816 protected using cancellation handlers.
1817 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
1819 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
1820 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1821 following values:
1822 @table @code
1823 @item EBADF
1824 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1826 @item EINVAL
1827 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1828 @end table
1829 @end deftypefun
1831 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
1832 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
1833 is enough to write all the file content data to the device.
1834 Meta-information, like the modification time etc., are not that important
1835 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
1836 recovering of the file in case of a problem.
1838 @comment unistd.h
1839 @comment POSIX
1840 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
1841 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1842 When a call to the @code{fdatasync} function returns, it is ensured
1843 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
1844 operations, the parts guaranteeing data integrity finished.
1846 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
1847 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
1848 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
1849 required by @code{fdatasync}.
1851 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
1853 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
1854 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1855 following values:
1856 @table @code
1857 @item EBADF
1858 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1860 @item EINVAL
1861 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1862 @end table
1863 @end deftypefun
1866 @node Asynchronous I/O
1867 @section Perform I/O Operations in Parallel
1869 The POSIX.1b standard defines a new set of I/O operations which can
1870 significantly reduce the time an application spends waiting at I/O.  The
1871 new functions allow a program to initiate one or more I/O operations and
1872 then immediately resume normal work while the I/O operations are
1873 executed in parallel.  This functionality is available if the
1874 @file{unistd.h} file defines the symbol @code{_POSIX_ASYNCHRONOUS_IO}.
1876 These functions are part of the library with realtime functions named
1877 @file{librt}.  They are not actually part of the @file{libc} binary.
1878 The implementation of these functions can be done using support in the
1879 kernel (if available) or using an implementation based on threads at
1880 userlevel.  In the latter case it might be necessary to link applications
1881 with the thread library @file{libpthread} in addition to @file{librt}.
1883 All AIO operations operate on files which were opened previously.  There
1884 might be arbitrarily many operations running for one file.  The
1885 asynchronous I/O operations are controlled using a data structure named
1886 @code{struct aiocb} (@dfn{AIO control block}).  It is defined in
1887 @file{aio.h} as follows.
1889 @comment aio.h
1890 @comment POSIX.1b
1891 @deftp {Data Type} {struct aiocb}
1892 The POSIX.1b standard mandates that the @code{struct aiocb} structure
1893 contains at least the members described in the following table.  There
1894 might be more elements which are used by the implementation, but
1895 depending upon these elements is not portable and is highly deprecated.
1897 @table @code
1898 @item int aio_fildes
1899 This element specifies the file descriptor to be used for the
1900 operation.  It must be a legal descriptor, otherwise the operation will
1901 fail.
1903 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
1904 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
1905 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
1907 @item off_t aio_offset
1908 This element specifies the offset in the file at which the operation (input
1909 or output) is performed.  Since the operations are carried out in arbitrary
1910 order and more than one operation for one file descriptor can be
1911 started, one cannot expect a current read/write position of the file
1912 descriptor.
1914 @item volatile void *aio_buf
1915 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
1916 where the read data is stored.
1918 @item size_t aio_nbytes
1919 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1921 @item int aio_reqprio
1922 If the platform has defined @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
1923 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING}, the AIO requests are
1924 processed based on the current scheduling priority.  The
1925 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
1926 AIO operation.
1928 @item struct sigevent aio_sigevent
1929 This element specifies how the calling process is notified once the
1930 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
1931 @code{SIGEV_NONE}, no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
1932 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
1933 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD}.  In this case, a thread
1934 is created which starts executing the function pointed to by
1935 @code{sigev_notify_function}.
1937 @item int aio_lio_opcode
1938 This element is only used by the @code{lio_listio} and
1939 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
1940 arbitrary number of operations to start at once, and each operation can be
1941 input or output (or nothing), the information must be stored in the
1942 control block.  The possible values are:
1944 @vtable @code
1945 @item LIO_READ
1946 Start a read operation.  Read from the file at position
1947 @code{aio_offset} and store the next @code{aio_nbytes} bytes in the
1948 buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1950 @item LIO_WRITE
1951 Start a write operation.  Write @code{aio_nbytes} bytes starting at
1952 @code{aio_buf} into the file starting at position @code{aio_offset}.
1954 @item LIO_NOP
1955 Do nothing for this control block.  This value is useful sometimes when
1956 an array of @code{struct aiocb} values contains holes, i.e., some of the
1957 values must not be handled although the whole array is presented to the
1958 @code{lio_listio} function.
1959 @end vtable
1960 @end table
1962 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1963 32 bit machine, this type is in fact @code{struct aiocb64}, since the LFS
1964 interface transparently replaces the @code{struct aiocb} definition.
1965 @end deftp
1967 For use with the AIO functions defined in the LFS, there is a similar type
1968 defined which replaces the types of the appropriate members with larger
1969 types but otherwise is equivalent to @code{struct aiocb}.  Particularly,
1970 all member names are the same.
1972 @comment aio.h
1973 @comment POSIX.1b
1974 @deftp {Data Type} {struct aiocb64}
1975 @table @code
1976 @item int aio_fildes
1977 This element specifies the file descriptor which is used for the
1978 operation.  It must be a legal descriptor since otherwise the operation
1979 fails for obvious reasons.
1981 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
1982 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
1983 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
1985 @item off64_t aio_offset
1986 This element specifies at which offset in the file the operation (input
1987 or output) is performed.  Since the operation are carried in arbitrary
1988 order and more than one operation for one file descriptor can be
1989 started, one cannot expect a current read/write position of the file
1990 descriptor.
1992 @item volatile void *aio_buf
1993 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
1994 where the read data is stored.
1996 @item size_t aio_nbytes
1997 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1999 @item int aio_reqprio
2000 If for the platform @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2001 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING} are defined the AIO requests are
2002 processed based on the current scheduling priority.  The
2003 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2004 AIO operation.
2006 @item struct sigevent aio_sigevent
2007 This element specifies how the calling process is notified once the
2008 operation terminates.  If the @code{sigev_notify}, element is
2009 @code{SIGEV_NONE} no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2010 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2011 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD} in which case a thread
2012 which starts executing the function pointed to by
2013 @code{sigev_notify_function}.
2015 @item int aio_lio_opcode
2016 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2017 @code{[lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2018 arbitrary number of operations to start at once, and since each operation can be
2019 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2020 control block.  See the description of @code{struct aiocb} for a description
2021 of the possible values.
2022 @end table
2024 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2025 32 bit machine, this type is available under the name @code{struct
2026 aiocb64}, since the LFS transparently replaces the old interface.
2027 @end deftp
2029 @menu
2030 * Asynchronous Reads/Writes::    Asynchronous Read and Write Operations.
2031 * Status of AIO Operations::     Getting the Status of AIO Operations.
2032 * Synchronizing AIO Operations:: Getting into a consistent state.
2033 * Cancel AIO Operations::        Cancellation of AIO Operations.
2034 * Configuration of AIO::         How to optimize the AIO implementation.
2035 @end menu
2037 @node Asynchronous Reads/Writes
2038 @subsection Asynchronous Read and Write Operations
2040 @comment aio.h
2041 @comment POSIX.1b
2042 @deftypefun int aio_read (struct aiocb *@var{aiocbp})
2043 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2044 @c Calls aio_enqueue_request.
2045 @c aio_enqueue_request @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2046 @c  pthread_self ok
2047 @c  pthread_getschedparam @asulock @aculock
2048 @c   lll_lock (pthread descriptor's lock) @asulock @aculock
2049 @c   sched_getparam ok
2050 @c   sched_getscheduler ok
2051 @c   lll_unlock @aculock
2052 @c  pthread_mutex_lock (aio_requests_mutex) @asulock @aculock
2053 @c  get_elem @ascuheap @acsmem [@asucorrupt @acucorrupt]
2054 @c   realloc @ascuheap @acsmem
2055 @c   calloc @ascuheap @acsmem
2056 @c  aio_create_helper_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2057 @c   pthread_attr_init ok
2058 @c   pthread_attr_setdetachstate ok
2059 @c   pthread_get_minstack ok
2060 @c   pthread_attr_setstacksize ok
2061 @c   sigfillset ok
2062 @c    memset ok
2063 @c    sigdelset ok
2064 @c   SYSCALL rt_sigprocmask ok
2065 @c   pthread_create @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2066 @c    lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2067 @c    alloca/malloc @ascuheap @acsmem
2068 @c    lll_unlock @aculock
2069 @c    allocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2070 @c     getpagesize dup
2071 @c     lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2072 @c     lll_unlock @aculock
2073 @c     _dl_allocate_tls @ascuheap @acsmem
2074 @c      _dl_allocate_tls_storage @ascuheap @acsmem
2075 @c       memalign @ascuheap @acsmem
2076 @c       memset ok
2077 @c       allocate_dtv dup
2078 @c       free @ascuheap @acsmem
2079 @c      allocate_dtv @ascuheap @acsmem
2080 @c       calloc @ascuheap @acsmem
2081 @c       INSTALL_DTV ok
2082 @c     list_add dup
2083 @c     get_cached_stack
2084 @c      lll_lock (stack_cache_lock) @asulock @aculock
2085 @c      list_for_each ok
2086 @c      list_entry dup
2087 @c      FREE_P dup
2088 @c      stack_list_del dup
2089 @c      stack_list_add dup
2090 @c      lll_unlock @aculock
2091 @c      _dl_allocate_tls_init ok
2092 @c       GET_DTV ok
2093 @c     mmap ok
2094 @c     atomic_increment_val ok
2095 @c     munmap ok
2096 @c     change_stack_perm ok
2097 @c      mprotect ok
2098 @c     mprotect ok
2099 @c     stack_list_del dup
2100 @c     _dl_deallocate_tls dup
2101 @c     munmap ok
2102 @c    THREAD_COPY_STACK_GUARD ok
2103 @c    THREAD_COPY_POINTER_GUARD ok
2104 @c    atomic_exchange_acq ok
2105 @c    lll_futex_wake ok
2106 @c    deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2107 @c     lll_lock (state_cache_lock) @asulock @aculock
2108 @c     stack_list_del ok
2109 @c      atomic_write_barrier ok
2110 @c      list_del ok
2111 @c      atomic_write_barrier ok
2112 @c     queue_stack @ascuheap @acsmem
2113 @c      stack_list_add ok
2114 @c       atomic_write_barrier ok
2115 @c       list_add ok
2116 @c       atomic_write_barrier ok
2117 @c      free_stacks @ascuheap @acsmem
2118 @c       list_for_each_prev_safe ok
2119 @c       list_entry ok
2120 @c       FREE_P ok
2121 @c       stack_list_del dup
2122 @c       _dl_deallocate_tls dup
2123 @c       munmap ok
2124 @c     _dl_deallocate_tls @ascuheap @acsmem
2125 @c      free @ascuheap @acsmem
2126 @c     lll_unlock @aculock
2127 @c    create_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2128 @c     td_eventword
2129 @c     td_eventmask
2130 @c     do_clone @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2131 @c      PREPARE_CREATE ok
2132 @c      lll_lock (pd->lock) @asulock @aculock
2133 @c      atomic_increment ok
2134 @c      clone ok
2135 @c      atomic_decrement ok
2136 @c      atomic_exchange_acq ok
2137 @c      lll_futex_wake ok
2138 @c      deallocate_stack dup
2139 @c      sched_setaffinity ok
2140 @c      tgkill ok
2141 @c      sched_setscheduler ok
2142 @c     atomic_compare_and_exchange_bool_acq ok
2143 @c     nptl_create_event ok
2144 @c     lll_unlock (pd->lock) @aculock
2145 @c    free @ascuheap @acsmem
2146 @c   pthread_attr_destroy ok (cpuset won't be set, so free isn't called)
2147 @c  add_request_to_runlist ok
2148 @c  pthread_cond_signal ok
2149 @c  aio_free_request ok
2150 @c  pthread_mutex_unlock @aculock
2152 @c (in the new thread, initiated with clone)
2153 @c    start_thread ok
2154 @c     HP_TIMING_NOW ok
2155 @c     ctype_init @mtslocale
2156 @c     atomic_exchange_acq ok
2157 @c     lll_futex_wake ok
2158 @c     sigemptyset ok
2159 @c     sigaddset ok
2160 @c     setjmp ok
2161 @c     CANCEL_ASYNC -> pthread_enable_asynccancel ok
2162 @c      do_cancel ok
2163 @c       pthread_unwind ok
2164 @c        Unwind_ForcedUnwind or longjmp ok [@ascuheap @acsmem?]
2165 @c     lll_lock @asulock @aculock
2166 @c     lll_unlock @asulock @aculock
2167 @c     CANCEL_RESET -> pthread_disable_asynccancel ok
2168 @c      lll_futex_wait ok
2169 @c     ->start_routine ok -----
2170 @c     call_tls_dtors @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2171 @c      user-supplied dtor
2172 @c      rtld_lock_lock_recursive (dl_load_lock) @asulock @aculock
2173 @c      rtld_lock_unlock_recursive @aculock
2174 @c      free @ascuheap @acsmem
2175 @c     nptl_deallocate_tsd @ascuheap @acsmem
2176 @c      tsd user-supplied dtors ok
2177 @c      free @ascuheap @acsmem
2178 @c     libc_thread_freeres
2179 @c      libc_thread_subfreeres ok
2180 @c     atomic_decrement_and_test ok
2181 @c     td_eventword ok
2182 @c     td_eventmask ok
2183 @c     atomic_compare_exchange_bool_acq ok
2184 @c     nptl_death_event ok
2185 @c     lll_robust_dead ok
2186 @c     getpagesize ok
2187 @c     madvise ok
2188 @c     free_tcb @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2189 @c      free @ascuheap @acsmem
2190 @c      deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2191 @c     lll_futex_wait ok
2192 @c     exit_thread_inline ok
2193 @c      syscall(exit) ok
2195 This function initiates an asynchronous read operation.  It
2196 immediately returns after the operation was enqueued or when an
2197 error was encountered.
2199 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes of the file for which
2200 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor are written to the buffer
2201 starting at @code{aiocbp->aio_buf}.  Reading starts at the absolute
2202 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2204 If prioritized I/O is supported by the platform the
2205 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2206 the request is actually enqueued.
2208 The calling process is notified about the termination of the read
2209 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2211 When @code{aio_read} returns, the return value is zero if no error
2212 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2213 early error is found, the function returns @math{-1} and sets
2214 @code{errno} to one of the following values:
2216 @table @code
2217 @item EAGAIN
2218 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2219 limitations.
2220 @item ENOSYS
2221 The @code{aio_read} function is not implemented.
2222 @item EBADF
2223 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2224 need not be recognized before enqueueing the request and so this error
2225 might also be signaled asynchronously.
2226 @item EINVAL
2227 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqpiro} value is
2228 invalid.  This condition need not be recognized before enqueueing the
2229 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2230 @end table
2232 If @code{aio_read} returns zero, the current status of the request
2233 can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return} functions.
2234 As long as the value returned by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS}
2235 the operation has not yet completed.  If @code{aio_error} returns zero,
2236 the operation successfully terminated, otherwise the value is to be
2237 interpreted as an error code.  If the function terminated, the result of
2238 the operation can be obtained using a call to @code{aio_return}.  The
2239 returned value is the same as an equivalent call to @code{read} would
2240 have returned.  Possible error codes returned by @code{aio_error} are:
2242 @table @code
2243 @item EBADF
2244 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2245 @item ECANCELED
2246 The operation was canceled before the operation was finished
2247 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2248 @item EINVAL
2249 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2250 @end table
2252 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2253 function is in fact @code{aio_read64} since the LFS interface transparently
2254 replaces the normal implementation.
2255 @end deftypefun
2257 @comment aio.h
2258 @comment Unix98
2259 @deftypefun int aio_read64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2260 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2261 This function is similar to the @code{aio_read} function.  The only
2262 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2263 be opened in the large file mode.  Internally, @code{aio_read64} uses
2264 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2265 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading,
2266 as opposed to @code{lseek} functionality used in @code{aio_read}.
2268 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2269 function is available under the name @code{aio_read} and so transparently
2270 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2271 @end deftypefun
2273 To write data asynchronously to a file, there exists an equivalent pair
2274 of functions with a very similar interface.
2276 @comment aio.h
2277 @comment POSIX.1b
2278 @deftypefun int aio_write (struct aiocb *@var{aiocbp})
2279 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2280 This function initiates an asynchronous write operation.  The function
2281 call immediately returns after the operation was enqueued or if before
2282 this happens an error was encountered.
2284 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes from the buffer starting at
2285 @code{aiocbp->aio_buf} are written to the file for which
2286 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor, starting at the absolute
2287 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2289 If prioritized I/O is supported by the platform, the
2290 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2291 the request is actually enqueued.
2293 The calling process is notified about the termination of the read
2294 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2296 When @code{aio_write} returns, the return value is zero if no error
2297 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2298 early error is found the function returns @math{-1} and sets
2299 @code{errno} to one of the following values.
2301 @table @code
2302 @item EAGAIN
2303 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2304 limitations.
2305 @item ENOSYS
2306 The @code{aio_write} function is not implemented.
2307 @item EBADF
2308 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2309 may not be recognized before enqueueing the request, and so this error
2310 might also be signaled asynchronously.
2311 @item EINVAL
2312 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqprio} value is
2313 invalid.  This condition may not be recognized before enqueueing the
2314 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2315 @end table
2317 In the case @code{aio_write} returns zero, the current status of the
2318 request can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return}
2319 functions.  As long as the value returned by @code{aio_error} is
2320 @code{EINPROGRESS} the operation has not yet completed.  If
2321 @code{aio_error} returns zero, the operation successfully terminated,
2322 otherwise the value is to be interpreted as an error code.  If the
2323 function terminated, the result of the operation can be get using a call
2324 to @code{aio_return}.  The returned value is the same as an equivalent
2325 call to @code{read} would have returned.  Possible error codes returned
2326 by @code{aio_error} are:
2328 @table @code
2329 @item EBADF
2330 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2331 @item ECANCELED
2332 The operation was canceled before the operation was finished.
2333 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2334 @item EINVAL
2335 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2336 @end table
2338 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2339 function is in fact @code{aio_write64} since the LFS interface transparently
2340 replaces the normal implementation.
2341 @end deftypefun
2343 @comment aio.h
2344 @comment Unix98
2345 @deftypefun int aio_write64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2346 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2347 This function is similar to the @code{aio_write} function.  The only
2348 difference is that on @w{32 bit} machines the file descriptor should
2349 be opened in the large file mode.  Internally @code{aio_write64} uses
2350 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2351 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the writing,
2352 as opposed to @code{lseek} functionality used in @code{aio_write}.
2354 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2355 function is available under the name @code{aio_write} and so transparently
2356 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2357 @end deftypefun
2359 Besides these functions with the more or less traditional interface,
2360 POSIX.1b also defines a function which can initiate more than one
2361 operation at a time, and which can handle freely mixed read and write
2362 operations.  It is therefore similar to a combination of @code{readv} and
2363 @code{writev}.
2365 @comment aio.h
2366 @comment POSIX.1b
2367 @deftypefun int lio_listio (int @var{mode}, struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2368 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2369 @c Call lio_listio_internal, that takes the aio_requests_mutex lock and
2370 @c enqueues each request.  Then, it waits for notification or prepares
2371 @c for it before releasing the lock.  Even though it performs memory
2372 @c allocation and locking of its own, it doesn't add any classes of
2373 @c safety issues that aren't already covered by aio_enqueue_request.
2374 The @code{lio_listio} function can be used to enqueue an arbitrary
2375 number of read and write requests at one time.  The requests can all be
2376 meant for the same file, all for different files or every solution in
2377 between.
2379 @code{lio_listio} gets the @var{nent} requests from the array pointed to
2380 by @var{list}.  The operation to be performed is determined by the
2381 @code{aio_lio_opcode} member in each element of @var{list}.  If this
2382 field is @code{LIO_READ} a read operation is enqueued, similar to a call
2383 of @code{aio_read} for this element of the array (except that the way
2384 the termination is signalled is different, as we will see below).  If
2385 the @code{aio_lio_opcode} member is @code{LIO_WRITE} a write operation
2386 is enqueued.  Otherwise the @code{aio_lio_opcode} must be @code{LIO_NOP}
2387 in which case this element of @var{list} is simply ignored.  This
2388 ``operation'' is useful in situations where one has a fixed array of
2389 @code{struct aiocb} elements from which only a few need to be handled at
2390 a time.  Another situation is where the @code{lio_listio} call was
2391 canceled before all requests are processed (@pxref{Cancel AIO
2392 Operations}) and the remaining requests have to be reissued.
2394 The other members of each element of the array pointed to by
2395 @code{list} must have values suitable for the operation as described in
2396 the documentation for @code{aio_read} and @code{aio_write} above.
2398 The @var{mode} argument determines how @code{lio_listio} behaves after
2399 having enqueued all the requests.  If @var{mode} is @code{LIO_WAIT} it
2400 waits until all requests terminated.  Otherwise @var{mode} must be
2401 @code{LIO_NOWAIT} and in this case the function returns immediately after
2402 having enqueued all the requests.  In this case the caller gets a
2403 notification of the termination of all requests according to the
2404 @var{sig} parameter.  If @var{sig} is @code{NULL} no notification is
2405 send.  Otherwise a signal is sent or a thread is started, just as
2406 described in the description for @code{aio_read} or @code{aio_write}.
2408 If @var{mode} is @code{LIO_WAIT}, the return value of @code{lio_listio}
2409 is @math{0} when all requests completed successfully.  Otherwise the
2410 function return @math{-1} and @code{errno} is set accordingly.  To find
2411 out which request or requests failed one has to use the @code{aio_error}
2412 function on all the elements of the array @var{list}.
2414 In case @var{mode} is @code{LIO_NOWAIT}, the function returns @math{0} if
2415 all requests were enqueued correctly.  The current state of the requests
2416 can be found using @code{aio_error} and @code{aio_return} as described
2417 above.  If @code{lio_listio} returns @math{-1} in this mode, the
2418 global variable @code{errno} is set accordingly.  If a request did not
2419 yet terminate, a call to @code{aio_error} returns @code{EINPROGRESS}.  If
2420 the value is different, the request is finished and the error value (or
2421 @math{0}) is returned and the result of the operation can be retrieved
2422 using @code{aio_return}.
2424 Possible values for @code{errno} are:
2426 @table @code
2427 @item EAGAIN
2428 The resources necessary to queue all the requests are not available at
2429 the moment.  The error status for each element of @var{list} must be
2430 checked to determine which request failed.
2432 Another reason could be that the system wide limit of AIO requests is
2433 exceeded.  This cannot be the case for the implementation on @gnusystems{}
2434 since no arbitrary limits exist.
2435 @item EINVAL
2436 The @var{mode} parameter is invalid or @var{nent} is larger than
2437 @code{AIO_LISTIO_MAX}.
2438 @item EIO
2439 One or more of the request's I/O operations failed.  The error status of
2440 each request should be checked to determine which one failed.
2441 @item ENOSYS
2442 The @code{lio_listio} function is not supported.
2443 @end table
2445 If the @var{mode} parameter is @code{LIO_NOWAIT} and the caller cancels
2446 a request, the error status for this request returned by
2447 @code{aio_error} is @code{ECANCELED}.
2449 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2450 function is in fact @code{lio_listio64} since the LFS interface
2451 transparently replaces the normal implementation.
2452 @end deftypefun
2454 @comment aio.h
2455 @comment Unix98
2456 @deftypefun int lio_listio64 (int @var{mode}, struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2457 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2458 This function is similar to the @code{lio_listio} function.  The only
2459 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2460 be opened in the large file mode.  Internally, @code{lio_listio64} uses
2461 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2462 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading or
2463 writing, as opposed to @code{lseek} functionality used in
2464 @code{lio_listio}.
2466 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2467 function is available under the name @code{lio_listio} and so
2468 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2469 machines.
2470 @end deftypefun
2472 @node Status of AIO Operations
2473 @subsection Getting the Status of AIO Operations
2475 As already described in the documentation of the functions in the last
2476 section, it must be possible to get information about the status of an I/O
2477 request.  When the operation is performed truly asynchronously (as with
2478 @code{aio_read} and @code{aio_write} and with @code{lio_listio} when the
2479 mode is @code{LIO_NOWAIT}), one sometimes needs to know whether a
2480 specific request already terminated and if so, what the result was.
2481 The following two functions allow you to get this kind of information.
2483 @comment aio.h
2484 @comment POSIX.1b
2485 @deftypefun int aio_error (const struct aiocb *@var{aiocbp})
2486 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2487 This function determines the error state of the request described by the
2488 @code{struct aiocb} variable pointed to by @var{aiocbp}.  If the
2489 request has not yet terminated the value returned is always
2490 @code{EINPROGRESS}.  Once the request has terminated the value
2491 @code{aio_error} returns is either @math{0} if the request completed
2492 successfully or it returns the value which would be stored in the
2493 @code{errno} variable if the request would have been done using
2494 @code{read}, @code{write}, or @code{fsync}.
2496 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2497 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2498 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2500 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2501 function is in fact @code{aio_error64} since the LFS interface
2502 transparently replaces the normal implementation.
2503 @end deftypefun
2505 @comment aio.h
2506 @comment Unix98
2507 @deftypefun int aio_error64 (const struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2508 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2509 This function is similar to @code{aio_error} with the only difference
2510 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2511 aiocb64}.
2513 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2514 function is available under the name @code{aio_error} and so
2515 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2516 machines.
2517 @end deftypefun
2519 @comment aio.h
2520 @comment POSIX.1b
2521 @deftypefun ssize_t aio_return (struct aiocb *@var{aiocbp})
2522 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2523 This function can be used to retrieve the return status of the operation
2524 carried out by the request described in the variable pointed to by
2525 @var{aiocbp}.  As long as the error status of this request as returned
2526 by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS} the return of this function is
2527 undefined.
2529 Once the request is finished this function can be used exactly once to
2530 retrieve the return value.  Following calls might lead to undefined
2531 behavior.  The return value itself is the value which would have been
2532 returned by the @code{read}, @code{write}, or @code{fsync} call.
2534 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2535 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2536 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2538 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2539 function is in fact @code{aio_return64} since the LFS interface
2540 transparently replaces the normal implementation.
2541 @end deftypefun
2543 @comment aio.h
2544 @comment Unix98
2545 @deftypefun ssize_t aio_return64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2546 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2547 This function is similar to @code{aio_return} with the only difference
2548 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2549 aiocb64}.
2551 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2552 function is available under the name @code{aio_return} and so
2553 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2554 machines.
2555 @end deftypefun
2557 @node Synchronizing AIO Operations
2558 @subsection Getting into a Consistent State
2560 When dealing with asynchronous operations it is sometimes necessary to
2561 get into a consistent state.  This would mean for AIO that one wants to
2562 know whether a certain request or a group of request were processed.
2563 This could be done by waiting for the notification sent by the system
2564 after the operation terminated, but this sometimes would mean wasting
2565 resources (mainly computation time).  Instead POSIX.1b defines two
2566 functions which will help with most kinds of consistency.
2568 The @code{aio_fsync} and @code{aio_fsync64} functions are only available
2569 if the symbol @code{_POSIX_SYNCHRONIZED_IO} is defined in @file{unistd.h}.
2571 @cindex synchronizing
2572 @comment aio.h
2573 @comment POSIX.1b
2574 @deftypefun int aio_fsync (int @var{op}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2575 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2576 @c After fcntl to check that the FD is open, it calls
2577 @c aio_enqueue_request.
2578 Calling this function forces all I/O operations operating queued at the
2579 time of the function call operating on the file descriptor
2580 @code{aiocbp->aio_fildes} into the synchronized I/O completion state
2581 (@pxref{Synchronizing I/O}).  The @code{aio_fsync} function returns
2582 immediately but the notification through the method described in
2583 @code{aiocbp->aio_sigevent} will happen only after all requests for this
2584 file descriptor have terminated and the file is synchronized.  This also
2585 means that requests for this very same file descriptor which are queued
2586 after the synchronization request are not affected.
2588 If @var{op} is @code{O_DSYNC} the synchronization happens as with a call
2589 to @code{fdatasync}.  Otherwise @var{op} should be @code{O_SYNC} and
2590 the synchronization happens as with @code{fsync}.
2592 As long as the synchronization has not happened, a call to
2593 @code{aio_error} with the reference to the object pointed to by
2594 @var{aiocbp} returns @code{EINPROGRESS}.  Once the synchronization is
2595 done @code{aio_error} return @math{0} if the synchronization was not
2596 successful.  Otherwise the value returned is the value to which the
2597 @code{fsync} or @code{fdatasync} function would have set the
2598 @code{errno} variable.  In this case nothing can be assumed about the
2599 consistency for the data written to this file descriptor.
2601 The return value of this function is @math{0} if the request was
2602 successfully enqueued.  Otherwise the return value is @math{-1} and
2603 @code{errno} is set to one of the following values:
2605 @table @code
2606 @item EAGAIN
2607 The request could not be enqueued due to temporary lack of resources.
2608 @item EBADF
2609 The file descriptor @code{@var{aiocbp}->aio_fildes} is not valid.
2610 @item EINVAL
2611 The implementation does not support I/O synchronization or the @var{op}
2612 parameter is other than @code{O_DSYNC} and @code{O_SYNC}.
2613 @item ENOSYS
2614 This function is not implemented.
2615 @end table
2617 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2618 function is in fact @code{aio_fsync64} since the LFS interface
2619 transparently replaces the normal implementation.
2620 @end deftypefun
2622 @comment aio.h
2623 @comment Unix98
2624 @deftypefun int aio_fsync64 (int @var{op}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2625 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2626 This function is similar to @code{aio_fsync} with the only difference
2627 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2628 aiocb64}.
2630 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2631 function is available under the name @code{aio_fsync} and so
2632 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2633 machines.
2634 @end deftypefun
2636 Another method of synchronization is to wait until one or more requests of a
2637 specific set terminated.  This could be achieved by the @code{aio_*}
2638 functions to notify the initiating process about the termination but in
2639 some situations this is not the ideal solution.  In a program which
2640 constantly updates clients somehow connected to the server it is not
2641 always the best solution to go round robin since some connections might
2642 be slow.  On the other hand letting the @code{aio_*} function notify the
2643 caller might also be not the best solution since whenever the process
2644 works on preparing data for on client it makes no sense to be
2645 interrupted by a notification since the new client will not be handled
2646 before the current client is served.  For situations like this
2647 @code{aio_suspend} should be used.
2649 @comment aio.h
2650 @comment POSIX.1b
2651 @deftypefun int aio_suspend (const struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2652 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2653 @c Take aio_requests_mutex, set up waitlist and requestlist, wait
2654 @c for completion or timeout, and release the mutex.
2655 When calling this function, the calling thread is suspended until at
2656 least one of the requests pointed to by the @var{nent} elements of the
2657 array @var{list} has completed.  If any of the requests has already
2658 completed at the time @code{aio_suspend} is called, the function returns
2659 immediately.  Whether a request has terminated or not is determined by
2660 comparing the error status of the request with @code{EINPROGRESS}.  If
2661 an element of @var{list} is @code{NULL}, the entry is simply ignored.
2663 If no request has finished, the calling process is suspended.  If
2664 @var{timeout} is @code{NULL}, the process is not woken until a request
2665 has finished.  If @var{timeout} is not @code{NULL}, the process remains
2666 suspended at least as long as specified in @var{timeout}.  In this case,
2667 @code{aio_suspend} returns with an error.
2669 The return value of the function is @math{0} if one or more requests
2670 from the @var{list} have terminated.  Otherwise the function returns
2671 @math{-1} and @code{errno} is set to one of the following values:
2673 @table @code
2674 @item EAGAIN
2675 None of the requests from the @var{list} completed in the time specified
2676 by @var{timeout}.
2677 @item EINTR
2678 A signal interrupted the @code{aio_suspend} function.  This signal might
2679 also be sent by the AIO implementation while signalling the termination
2680 of one of the requests.
2681 @item ENOSYS
2682 The @code{aio_suspend} function is not implemented.
2683 @end table
2685 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2686 function is in fact @code{aio_suspend64} since the LFS interface
2687 transparently replaces the normal implementation.
2688 @end deftypefun
2690 @comment aio.h
2691 @comment Unix98
2692 @deftypefun int aio_suspend64 (const struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2693 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2694 This function is similar to @code{aio_suspend} with the only difference
2695 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2696 aiocb64}.
2698 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2699 function is available under the name @code{aio_suspend} and so
2700 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2701 machines.
2702 @end deftypefun
2704 @node Cancel AIO Operations
2705 @subsection Cancellation of AIO Operations
2707 When one or more requests are asynchronously processed, it might be
2708 useful in some situations to cancel a selected operation, e.g., if it
2709 becomes obvious that the written data is no longer accurate and would
2710 have to be overwritten soon.  As an example, assume an application, which
2711 writes data in files in a situation where new incoming data would have
2712 to be written in a file which will be updated by an enqueued request.
2713 The POSIX AIO implementation provides such a function, but this function
2714 is not capable of forcing the cancellation of the request.  It is up to the
2715 implementation to decide whether it is possible to cancel the operation
2716 or not.  Therefore using this function is merely a hint.
2718 @comment aio.h
2719 @comment POSIX.1b
2720 @deftypefun int aio_cancel (int @var{fildes}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2721 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2722 @c After fcntl to check the fd is open, hold aio_requests_mutex, call
2723 @c aio_find_req_fd, aio_remove_request, then aio_notify and
2724 @c aio_free_request each request before releasing the lock.
2725 @c aio_notify calls aio_notify_only and free, besides cond signal or
2726 @c similar.  aio_notify_only calls pthread_attr_init,
2727 @c pthread_attr_setdetachstate, malloc, pthread_create,
2728 @c notify_func_wrapper, aio_sigqueue, getpid, raise.
2729 @c notify_func_wraper calls aio_start_notify_thread, free and then the
2730 @c notifier function.
2731 The @code{aio_cancel} function can be used to cancel one or more
2732 outstanding requests.  If the @var{aiocbp} parameter is @code{NULL}, the
2733 function tries to cancel all of the outstanding requests which would process
2734 the file descriptor @var{fildes} (i.e., whose @code{aio_fildes} member
2735 is @var{fildes}).  If @var{aiocbp} is not @code{NULL}, @code{aio_cancel}
2736 attempts to cancel the specific request pointed to by @var{aiocbp}.
2738 For requests which were successfully canceled, the normal notification
2739 about the termination of the request should take place.  I.e., depending
2740 on the @code{struct sigevent} object which controls this, nothing
2741 happens, a signal is sent or a thread is started.  If the request cannot
2742 be canceled, it terminates the usual way after performing the operation.
2744 After a request is successfully canceled, a call to @code{aio_error} with
2745 a reference to this request as the parameter will return
2746 @code{ECANCELED} and a call to @code{aio_return} will return @math{-1}.
2747 If the request wasn't canceled and is still running the error status is
2748 still @code{EINPROGRESS}.
2750 The return value of the function is @code{AIO_CANCELED} if there were
2751 requests which haven't terminated and which were successfully canceled.
2752 If there is one or more requests left which couldn't be canceled, the
2753 return value is @code{AIO_NOTCANCELED}.  In this case @code{aio_error}
2754 must be used to find out which of the, perhaps multiple, requests (in
2755 @var{aiocbp} is @code{NULL}) weren't successfully canceled.  If all
2756 requests already terminated at the time @code{aio_cancel} is called the
2757 return value is @code{AIO_ALLDONE}.
2759 If an error occurred during the execution of @code{aio_cancel} the
2760 function returns @math{-1} and sets @code{errno} to one of the following
2761 values.
2763 @table @code
2764 @item EBADF
2765 The file descriptor @var{fildes} is not valid.
2766 @item ENOSYS
2767 @code{aio_cancel} is not implemented.
2768 @end table
2770 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2771 function is in fact @code{aio_cancel64} since the LFS interface
2772 transparently replaces the normal implementation.
2773 @end deftypefun
2775 @comment aio.h
2776 @comment Unix98
2777 @deftypefun int aio_cancel64 (int @var{fildes}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2778 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2779 This function is similar to @code{aio_cancel} with the only difference
2780 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2781 aiocb64}.
2783 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2784 function is available under the name @code{aio_cancel} and so
2785 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2786 machines.
2787 @end deftypefun
2789 @node Configuration of AIO
2790 @subsection How to optimize the AIO implementation
2792 The POSIX standard does not specify how the AIO functions are
2793 implemented.  They could be system calls, but it is also possible to
2794 emulate them at userlevel.
2796 At the point of this writing, the available implementation is a userlevel
2797 implementation which uses threads for handling the enqueued requests.
2798 While this implementation requires making some decisions about
2799 limitations, hard limitations are something which is best avoided
2800 in @theglibc{}.  Therefore, @theglibc{} provides a means
2801 for tuning the AIO implementation according to the individual use.
2803 @comment aio.h
2804 @comment GNU
2805 @deftp {Data Type} {struct aioinit}
2806 This data type is used to pass the configuration or tunable parameters
2807 to the implementation.  The program has to initialize the members of
2808 this struct and pass it to the implementation using the @code{aio_init}
2809 function.
2811 @table @code
2812 @item int aio_threads
2813 This member specifies the maximal number of threads which may be used
2814 at any one time.
2815 @item int aio_num
2816 This number provides an estimate on the maximal number of simultaneously
2817 enqueued requests.
2818 @item int aio_locks
2819 Unused.
2820 @item int aio_usedba
2821 Unused.
2822 @item int aio_debug
2823 Unused.
2824 @item int aio_numusers
2825 Unused.
2826 @item int aio_reserved[2]
2827 Unused.
2828 @end table
2829 @end deftp
2831 @comment aio.h
2832 @comment GNU
2833 @deftypefun void aio_init (const struct aioinit *@var{init})
2834 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2835 @c All changes to global objects are guarded by aio_requests_mutex.
2836 This function must be called before any other AIO function.  Calling it
2837 is completely voluntary, as it is only meant to help the AIO
2838 implementation perform better.
2840 Before calling the @code{aio_init}, function the members of a variable of
2841 type @code{struct aioinit} must be initialized.  Then a reference to
2842 this variable is passed as the parameter to @code{aio_init} which itself
2843 may or may not pay attention to the hints.
2845 The function has no return value and no error cases are defined.  It is
2846 a extension which follows a proposal from the SGI implementation in
2847 @w{Irix 6}.  It is not covered by POSIX.1b or Unix98.
2848 @end deftypefun
2850 @node Control Operations
2851 @section Control Operations on Files
2853 @cindex control operations on files
2854 @cindex @code{fcntl} function
2855 This section describes how you can perform various other operations on
2856 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
2857 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
2858 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
2860 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
2861 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
2862 various flags that are used with it are declared in the header file
2863 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
2864 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
2865 @pindex fcntl.h
2867 @comment fcntl.h
2868 @comment POSIX.1
2869 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
2870 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2871 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
2872 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
2873 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
2874 and the return value and error conditions are given in the detailed
2875 descriptions of the individual commands.
2877 Briefly, here is a list of what the various commands are.
2879 @table @code
2880 @item F_DUPFD
2881 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
2882 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
2884 @item F_GETFD
2885 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
2887 @item F_SETFD
2888 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
2890 @item F_GETFL
2891 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
2893 @item F_SETFL
2894 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
2896 @item F_GETLK
2897 Test a file lock.  @xref{File Locks}.
2899 @item F_SETLK
2900 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
2902 @item F_SETLKW
2903 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
2905 @item F_OFD_GETLK
2906 Test an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
2907 Specific to Linux.
2909 @item F_OFD_SETLK
2910 Set or clear an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
2911 Specific to Linux.
2913 @item F_OFD_SETLKW
2914 Like @code{F_OFD_SETLK}, but block until lock is acquired.
2915 @xref{Open File Description Locks}.  Specific to Linux.
2917 @item F_GETOWN
2918 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
2919 @xref{Interrupt Input}.
2921 @item F_SETOWN
2922 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
2923 @xref{Interrupt Input}.
2924 @end table
2926 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
2927 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
2928 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fcntl} is
2929 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
2930 until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should be
2931 protected using cancellation handlers.
2932 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
2933 @end deftypefun
2936 @node Duplicating Descriptors
2937 @section Duplicating Descriptors
2939 @cindex duplicating file descriptors
2940 @cindex redirecting input and output
2942 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
2943 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
2944 descriptors share one file position and one set of file status flags
2945 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
2946 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
2948 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
2949 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
2950 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
2952 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
2953 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
2954 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
2956 @pindex unistd.h
2957 @pindex fcntl.h
2958 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
2959 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
2960 @file{unistd.h}.
2962 @comment unistd.h
2963 @comment POSIX.1
2964 @deftypefun int dup (int @var{old})
2965 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2966 This function copies descriptor @var{old} to the first available
2967 descriptor number (the first number not currently open).  It is
2968 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
2969 @end deftypefun
2971 @comment unistd.h
2972 @comment POSIX.1
2973 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
2974 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2975 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
2976 @var{new}.
2978 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
2979 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
2980 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
2981 were closed first.
2983 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
2984 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
2986 @smallexample
2987 close (@var{new});
2988 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
2989 @end smallexample
2991 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
2992 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
2993 duplicate of @var{old}.
2994 @end deftypefun
2996 @comment fcntl.h
2997 @comment POSIX.1
2998 @deftypevr Macro int F_DUPFD
2999 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3000 copy the file descriptor given as the first argument.
3002 The form of the call in this case is:
3004 @smallexample
3005 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
3006 @end smallexample
3008 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
3009 the file descriptor returned should be the next available one greater
3010 than or equal to this value.
3012 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
3013 of the new file descriptor.  A return value of @math{-1} indicates an
3014 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3015 this command:
3017 @table @code
3018 @item EBADF
3019 The @var{old} argument is invalid.
3021 @item EINVAL
3022 The @var{next-filedes} argument is invalid.
3024 @item EMFILE
3025 There are no more file descriptors available---your program is already
3026 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
3027 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
3028 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
3029 @end table
3031 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
3032 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
3033 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
3034 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
3035 distinct descriptor numbers in use in one process.
3036 @end deftypevr
3038 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
3039 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
3040 done by a shell or shell-like program before calling one of the
3041 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
3042 program in a child process.  When the new program is executed, it
3043 creates and initializes the standard streams to point to the
3044 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
3045 invoked.
3047 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
3048 like:
3050 @smallexample
3051 pid = fork ();
3052 if (pid == 0)
3053   @{
3054     char *filename;
3055     char *program;
3056     int file;
3057     @dots{}
3058     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
3059     dup2 (file, STDIN_FILENO);
3060     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
3061     execv (program, NULL);
3062   @}
3063 @end smallexample
3065 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
3066 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
3069 @node Descriptor Flags
3070 @section File Descriptor Flags
3071 @cindex file descriptor flags
3073 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
3074 descriptor.  These flags are associated with particular file
3075 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
3076 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
3078 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
3079 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
3080 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
3082 The symbols in this section are defined in the header file
3083 @file{fcntl.h}.
3084 @pindex fcntl.h
3086 @comment fcntl.h
3087 @comment POSIX.1
3088 @deftypevr Macro int F_GETFD
3089 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3090 specify that it should return the file descriptor flags associated
3091 with the @var{filedes} argument.
3093 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3094 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3095 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
3097 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3098 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3100 @table @code
3101 @item EBADF
3102 The @var{filedes} argument is invalid.
3103 @end table
3104 @end deftypevr
3107 @comment fcntl.h
3108 @comment POSIX.1
3109 @deftypevr Macro int F_SETFD
3110 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3111 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
3112 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
3113 specify the new flags, so the form of the call is:
3115 @smallexample
3116 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
3117 @end smallexample
3119 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3120 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.
3121 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
3122 command.
3123 @end deftypevr
3125 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
3126 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
3127 as a bit mask value.
3129 @comment fcntl.h
3130 @comment POSIX.1
3131 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
3132 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
3133 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
3134 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
3135 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
3136 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
3137 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
3138 @end deftypevr
3140 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
3141 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
3142 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
3143 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
3144 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
3145 without altering any other flags:
3147 @smallexample
3148 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3149    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3150    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3153 set_cloexec_flag (int desc, int value)
3155   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
3156   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3157   if (oldflags < 0)
3158     return oldflags;
3159   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3160   if (value != 0)
3161     oldflags |= FD_CLOEXEC;
3162   else
3163     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
3164   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3165   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
3167 @end smallexample
3169 @node File Status Flags
3170 @section File Status Flags
3171 @cindex file status flags
3173 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
3174 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
3175 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
3176 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
3177 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
3178 @pxref{Opening and Closing Files}.
3180 File status flags fall into three categories, which are described in the
3181 following sections.
3183 @itemize @bullet
3184 @item
3185 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
3186 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
3187 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
3189 @item
3190 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
3191 These flags are not preserved after the @code{open} call.
3193 @item
3194 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
3195 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
3196 changed with @code{fcntl}.
3197 @end itemize
3199 The symbols in this section are defined in the header file
3200 @file{fcntl.h}.
3201 @pindex fcntl.h
3203 @menu
3204 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
3205 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
3206 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
3207 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
3208 @end menu
3210 @node Access Modes
3211 @subsection File Access Modes
3213 The file access modes allow a file descriptor to be used for reading,
3214 writing, or both.  (On @gnuhurdsystems{}, they can also allow none of these,
3215 and allow execution of the file as a program.)  The access modes are chosen
3216 when the file is opened, and never change.
3218 @comment fcntl.h
3219 @comment POSIX.1
3220 @deftypevr Macro int O_RDONLY
3221 Open the file for read access.
3222 @end deftypevr
3224 @comment fcntl.h
3225 @comment POSIX.1
3226 @deftypevr Macro int O_WRONLY
3227 Open the file for write access.
3228 @end deftypevr
3230 @comment fcntl.h
3231 @comment POSIX.1
3232 @deftypevr Macro int O_RDWR
3233 Open the file for both reading and writing.
3234 @end deftypevr
3236 On @gnuhurdsystems{} (and not on other systems), @code{O_RDONLY} and
3237 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
3238 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
3239 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
3240 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
3241 output to the file, but does allow other operations such as
3242 @code{fchmod}.  On @gnuhurdsystems{}, since ``read-only'' or ``write-only''
3243 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
3244 access modes.  These names are preferred when writing GNU-specific code.
3245 But most programs will want to be portable to other POSIX.1 systems and
3246 should use the POSIX.1 names above instead.
3248 @comment fcntl.h (optional)
3249 @comment GNU
3250 @deftypevr Macro int O_READ
3251 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDONLY}; only defined on GNU.
3252 @end deftypevr
3254 @comment fcntl.h (optional)
3255 @comment GNU
3256 @deftypevr Macro int O_WRITE
3257 Open the file for writing.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU.
3258 @end deftypevr
3260 @comment fcntl.h (optional)
3261 @comment GNU
3262 @deftypevr Macro int O_EXEC
3263 Open the file for executing.  Only defined on GNU.
3264 @end deftypevr
3266 To determine the file access mode with @code{fcntl}, you must extract
3267 the access mode bits from the retrieved file status flags.  On
3268 @gnuhurdsystems{},
3269 you can just test the @code{O_READ} and @code{O_WRITE} bits in
3270 the flags word.  But in other POSIX.1 systems, reading and writing
3271 access modes are not stored as distinct bit flags.  The portable way to
3272 extract the file access mode bits is with @code{O_ACCMODE}.
3274 @comment fcntl.h
3275 @comment POSIX.1
3276 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
3277 This macro stands for a mask that can be bitwise-ANDed with the file
3278 status flag value to produce a value representing the file access mode.
3279 The mode will be @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, or @code{O_RDWR}.
3280 (On @gnuhurdsystems{} it could also be zero, and it never includes the
3281 @code{O_EXEC} bit.)
3282 @end deftypevr
3284 @node Open-time Flags
3285 @subsection Open-time Flags
3287 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
3288 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
3289 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
3290 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
3291 @code{open}.
3293 There are two sorts of options specified by open-time flags.
3295 @itemize @bullet
3296 @item
3297 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
3298 file name to locate the file, and whether the file can be created.
3299 @cindex file name translation flags
3300 @cindex flags, file name translation
3302 @item
3303 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
3304 perform on the file once it is open.
3305 @cindex open-time action flags
3306 @cindex flags, open-time action
3307 @end itemize
3309 Here are the file name translation flags.
3311 @comment fcntl.h
3312 @comment POSIX.1
3313 @deftypevr Macro int O_CREAT
3314 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
3315 @c !!! mode arg, umask
3316 @cindex create on open (file status flag)
3317 @end deftypevr
3319 @comment fcntl.h
3320 @comment POSIX.1
3321 @deftypevr Macro int O_EXCL
3322 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
3323 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
3324 clobber an existing file.
3325 @end deftypevr
3327 @comment fcntl.h
3328 @comment POSIX.1
3329 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3330 @cindex non-blocking open
3331 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
3332 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
3333 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
3334 ignored.  Often opening a port to a modem blocks until the modem reports
3335 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
3336 return immediately without a carrier.
3338 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
3339 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
3340 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
3341 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
3342 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
3343 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
3344 @end deftypevr
3346 @comment fcntl.h
3347 @comment POSIX.1
3348 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
3349 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
3350 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
3351 what it means to be the controlling terminal.
3353 On @gnuhurdsystems{} and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
3354 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, @gnulinuxsystems{}
3355 and some other systems use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
3356 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
3357 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
3358 @cindex controlling terminal, setting
3359 @end deftypevr
3361 The following three file name translation flags exist only on
3362 @gnuhurdsystems{}.
3364 @comment fcntl.h (optional)
3365 @comment GNU
3366 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
3367 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
3368 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
3369 on the new file descriptor will never induce job control signals.
3370 @xref{Job Control}.
3371 @end deftypevr
3373 @comment fcntl.h (optional)
3374 @comment GNU
3375 @deftypevr Macro int O_NOLINK
3376 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
3377 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
3378 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
3379 @cindex symbolic link, opening
3380 @end deftypevr
3382 @comment fcntl.h (optional)
3383 @comment GNU
3384 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
3385 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
3386 Open the bare file the translator itself sees.
3387 @end deftypevr
3390 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
3391 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
3392 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
3393 can do them @i{atomically}.
3395 @comment fcntl.h
3396 @comment POSIX.1
3397 @deftypevr Macro int O_TRUNC
3398 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
3399 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
3400 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
3401 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
3402 but you need not open for write access.
3404 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
3405 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
3406 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
3407 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
3408 compatibility.
3409 @end deftypevr
3411 The remaining operating modes are BSD extensions.  They exist only
3412 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3414 @comment fcntl.h (optional)
3415 @comment BSD
3416 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
3417 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
3418 @xref{File Locks}.
3420 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
3421 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
3422 the lock on the new file first.
3423 @end deftypevr
3425 @comment fcntl.h (optional)
3426 @comment BSD
3427 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
3428 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
3429 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
3430 @end deftypevr
3432 @node Operating Modes
3433 @subsection I/O Operating Modes
3435 The operating modes affect how input and output operations using a file
3436 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
3437 and changed with @code{fcntl}.
3439 @comment fcntl.h
3440 @comment POSIX.1
3441 @deftypevr Macro int O_APPEND
3442 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
3443 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
3444 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
3445 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
3446 data you write will always go to the current end of the file, regardless
3447 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
3448 the file position to the end of file and write, then another process can
3449 extend the file after you set the file position but before you write,
3450 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
3451 @end deftypevr
3453 @comment fcntl.h
3454 @comment POSIX.1
3455 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3456 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
3457 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
3458 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
3459 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
3460 failure status if the output can't be written immediately.
3462 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
3463 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
3464 @end deftypevr
3466 @comment fcntl.h
3467 @comment BSD
3468 @deftypevr Macro int O_NDELAY
3469 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
3470 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
3471 @end deftypevr
3473 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
3474 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3476 @comment fcntl.h
3477 @comment BSD
3478 @deftypevr Macro int O_ASYNC
3479 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
3480 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
3482 Asynchronous input mode is a BSD feature.
3483 @end deftypevr
3485 @comment fcntl.h
3486 @comment BSD
3487 @deftypevr Macro int O_FSYNC
3488 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
3489 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
3490 returning. @c !!! xref fsync
3492 Synchronous writing is a BSD feature.
3493 @end deftypevr
3495 @comment fcntl.h
3496 @comment BSD
3497 @deftypevr Macro int O_SYNC
3498 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
3499 @end deftypevr
3501 @comment fcntl.h
3502 @comment GNU
3503 @deftypevr Macro int O_NOATIME
3504 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
3505 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
3506 that backing a file up does not count as reading it.
3507 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
3509 This is a GNU extension.
3510 @end deftypevr
3512 @node Getting File Status Flags
3513 @subsection Getting and Setting File Status Flags
3515 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
3517 @comment fcntl.h
3518 @comment POSIX.1
3519 @deftypevr Macro int F_GETFL
3520 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3521 read the file status flags for the open file with descriptor
3522 @var{filedes}.
3524 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3525 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3526 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
3527 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
3528 to compare them.
3530 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3531 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3533 @table @code
3534 @item EBADF
3535 The @var{filedes} argument is invalid.
3536 @end table
3537 @end deftypevr
3539 @comment fcntl.h
3540 @comment POSIX.1
3541 @deftypevr Macro int F_SETFL
3542 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
3543 the file status flags for the open file corresponding to the
3544 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
3545 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
3547 @smallexample
3548 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
3549 @end smallexample
3551 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
3552 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
3554 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3555 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.  The
3556 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
3557 @end deftypevr
3559 If you want to modify the file status flags, you should get the current
3560 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
3561 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
3562 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
3563 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
3564 altering any other flags:
3566 @smallexample
3567 @group
3568 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3569    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3570    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3573 set_nonblock_flag (int desc, int value)
3575   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
3576   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3577   if (oldflags == -1)
3578     return -1;
3579   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3580   if (value != 0)
3581     oldflags |= O_NONBLOCK;
3582   else
3583     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
3584   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3585   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
3587 @end group
3588 @end smallexample
3590 @node File Locks
3591 @section File Locks
3593 @cindex file locks
3594 @cindex record locking
3595 This section describes record locks that are associated with the process.
3596 There is also a different type of record lock that is associated with the
3597 open file description instead of the process.  @xref{Open File Description Locks}.
3599 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
3600 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
3601 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
3602 ways.
3604 @cindex exclusive lock
3605 @cindex write lock
3606 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
3607 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
3608 place, no other process can lock that part of the file.
3610 @cindex shared lock
3611 @cindex read lock
3612 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
3613 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
3614 other processes can request read locks.
3616 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
3617 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
3618 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
3619 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
3620 appropriate points.
3622 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
3623 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
3624 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
3625 on that file are released, even if the locks were made using other
3626 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
3627 process exits, and are not inherited by child processes created using
3628 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
3630 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
3631 lock and where.  This data type and the associated macros for the
3632 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
3633 @pindex fcntl.h
3635 @comment fcntl.h
3636 @comment POSIX.1
3637 @deftp {Data Type} {struct flock}
3638 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
3639 lock.  It has these members:
3641 @table @code
3642 @item short int l_type
3643 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
3644 @code{F_UNLCK}.
3646 @item short int l_whence
3647 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
3648 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
3649 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
3651 @item off_t l_start
3652 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
3653 applies, and is given in bytes relative to the point specified by
3654 @code{l_whence} member.
3656 @item off_t l_len
3657 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
3658 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
3659 the file.
3661 @item pid_t l_pid
3662 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
3663 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
3664 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.  If the
3665 conflicting lock is an open file description lock
3666 (@pxref{Open File Description Locks}), then this field will be set to
3667 @math{-1}.
3668 @end table
3669 @end deftp
3671 @comment fcntl.h
3672 @comment POSIX.1
3673 @deftypevr Macro int F_GETLK
3674 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3675 specify that it should get information about a lock.  This command
3676 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
3677 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3679 @smallexample
3680 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
3681 @end smallexample
3683 If there is a lock already in place that would block the lock described
3684 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
3685 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
3686 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
3687 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
3688 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
3689 write locks only.
3691 There might be more than one lock affecting the region specified by the
3692 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
3693 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
3694 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
3695 set to identify the locked region.
3697 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
3698 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
3700 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3701 unspecified value other than @math{-1}, which is reserved to indicate an
3702 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3703 this command:
3705 @table @code
3706 @item EBADF
3707 The @var{filedes} argument is invalid.
3709 @item EINVAL
3710 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3711 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3712 @end table
3713 @end deftypevr
3715 @comment fcntl.h
3716 @comment POSIX.1
3717 @deftypevr Macro int F_SETLK
3718 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3719 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
3720 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
3721 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3723 @smallexample
3724 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
3725 @end smallexample
3727 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
3728 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
3729 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
3731 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
3732 of @math{-1}.  This function does not block waiting for other processes
3733 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it return a value other
3734 than @math{-1}.
3736 The following @code{errno} error conditions are defined for this
3737 function:
3739 @table @code
3740 @item EAGAIN
3741 @itemx EACCES
3742 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
3743 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
3744 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
3745 @code{F_SETLK}.  (@gnulinuxhurdsystems{} always use @code{EAGAIN}.)
3747 @item EBADF
3748 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
3749 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
3750 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
3752 @item EINVAL
3753 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3754 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3756 @item ENOLCK
3757 The system has run out of file lock resources; there are already too
3758 many file locks in place.
3760 Well-designed file systems never report this error, because they have no
3761 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
3762 of the possibility of this error, as it could result from network access
3763 to a file system on another machine.
3764 @end table
3765 @end deftypevr
3767 @comment fcntl.h
3768 @comment POSIX.1
3769 @deftypevr Macro int F_SETLKW
3770 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3771 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
3772 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
3773 until the request can be specified.
3775 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
3776 for the @code{F_SETLK} command.
3778 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
3779 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
3780 are defined for this command:
3782 @table @code
3783 @item EINTR
3784 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
3785 @xref{Interrupted Primitives}.
3787 @item EDEADLK
3788 The specified region is being locked by another process.  But that
3789 process is waiting to lock a region which the current process has
3790 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
3791 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
3792 you know if it notices one.
3793 @end table
3794 @end deftypevr
3797 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
3798 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
3800 @table @code
3801 @comment fcntl.h
3802 @comment POSIX.1
3803 @vindex F_RDLCK
3804 @item F_RDLCK
3805 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
3807 @comment fcntl.h
3808 @comment POSIX.1
3809 @vindex F_WRLCK
3810 @item F_WRLCK
3811 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
3813 @comment fcntl.h
3814 @comment POSIX.1
3815 @vindex F_UNLCK
3816 @item F_UNLCK
3817 This macro is used to specify that the region is unlocked.
3818 @end table
3820 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
3821 program that can be run simultaneously by several different users, that
3822 logs status information to a common file.  One example of such a program
3823 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
3824 example might be a program that records usage or accounting information
3825 for billing purposes.
3827 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
3828 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
3829 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
3830 file before actually writing to the file.
3832 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
3833 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
3834 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
3835 that part of the file for writing.
3837 @c ??? This section could use an example program.
3839 Remember that file locks are only an @emph{advisory} protocol for
3840 controlling access to a file.  There is still potential for access to
3841 the file by programs that don't use the lock protocol.
3843 @node Open File Description Locks
3844 @section Open File Description Locks
3846 In contrast to process-associated record locks (@pxref{File Locks}),
3847 open file description record locks are associated with an open file
3848 description rather than a process.
3850 Using @code{fcntl} to apply an open file description lock on a region that
3851 already has an existing open file description lock that was created via the
3852 same file descriptor will never cause a lock conflict.
3854 Open file description locks are also inherited by child processes across
3855 @code{fork}, or @code{clone} with @code{CLONE_FILES} set
3856 (@pxref{Creating a Process}), along with the file descriptor.
3858 It is important to distinguish between the open file @emph{description} (an
3859 instance of an open file, usually created by a call to @code{open}) and
3860 an open file @emph{descriptor}, which is a numeric value that refers to the
3861 open file description.  The locks described here are associated with the
3862 open file @emph{description} and not the open file @emph{descriptor}.
3864 Using @code{dup} (@pxref{Duplicating Descriptors}) to copy a file
3865 descriptor does not give you a new open file description, but rather copies a
3866 reference to an existing open file description and assigns it to a new
3867 file descriptor.  Thus, open file description locks set on a file
3868 descriptor cloned by @code{dup} will never conflict with open file
3869 description locks set on the original descriptor since they refer to the
3870 same open file description.  Depending on the range and type of lock
3871 involved, the original lock may be modified by a @code{F_OFD_SETLK} or
3872 @code{F_OFD_SETLKW} command in this situation however.
3874 Open file description locks always conflict with process-associated locks,
3875 even if acquired by the same process or on the same open file
3876 descriptor.
3878 Open file description locks use the same @code{struct flock} as
3879 process-associated locks as an argument (@pxref{File Locks}) and the
3880 macros for the @code{command} values are also declared in the header file
3881 @file{fcntl.h}. To use them, the macro @code{_GNU_SOURCE} must be
3882 defined prior to including any header file.
3884 In contrast to process-associated locks, any @code{struct flock} used as
3885 an argument to open file description lock commands must have the @code{l_pid}
3886 value set to @math{0}.  Also, when returning information about an
3887 open file description lock in a @code{F_GETLK} or @code{F_OFD_GETLK} request,
3888 the @code{l_pid} field in @code{struct flock} will be set to @math{-1}
3889 to indicate that the lock is not associated with a process.
3891 When the same @code{struct flock} is reused as an argument to a
3892 @code{F_OFD_SETLK} or @code{F_OFD_SETLKW} request after being used for an
3893 @code{F_OFD_GETLK} request, it is necessary to inspect and reset the
3894 @code{l_pid} field to @math{0}.
3896 @pindex fcntl.h.
3898 @deftypevr Macro int F_OFD_GETLK
3899 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3900 specify that it should get information about a lock.  This command
3901 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
3902 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3904 @smallexample
3905 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_GETLK, @var{lockp})
3906 @end smallexample
3908 If there is a lock already in place that would block the lock described
3909 by the @var{lockp} argument, information about that lock is written to
3910 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
3911 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
3912 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
3913 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
3914 write locks only.
3916 There might be more than one lock affecting the region specified by the
3917 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
3918 one of them. Which lock is returned in this situation is undefined.
3920 The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure are set to
3921 @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields are set
3922 to identify the locked region.
3924 If no conflicting lock exists, the only change to the @var{lockp} structure
3925 is to update the @code{l_type} field to the value @code{F_UNLCK}.
3927 The normal return value from @code{fcntl} with this command is either @math{0}
3928 on success or @math{-1}, which indicates an error. The following @code{errno}
3929 error conditions are defined for this command:
3931 @table @code
3932 @item EBADF
3933 The @var{filedes} argument is invalid.
3935 @item EINVAL
3936 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3937 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the file
3938 associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3939 @end table
3940 @end deftypevr
3942 @comment fcntl.h
3943 @comment POSIX.1
3944 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLK
3945 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3946 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
3947 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
3948 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3950 @smallexample
3951 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_SETLK, @var{lockp})
3952 @end smallexample
3954 If the open file already has a lock on any part of the
3955 region, the old lock on that part is replaced with the new lock.  You
3956 can remove a lock by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
3958 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
3959 of @math{-1}.  This command does not wait for other tasks
3960 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns @math{0}.
3962 The following @code{errno} error conditions are defined for this
3963 command:
3965 @table @code
3966 @item EAGAIN
3967 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
3968 file.
3970 @item EBADF
3971 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
3972 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
3973 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
3975 @item EINVAL
3976 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3977 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the
3978 file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3980 @item ENOLCK
3981 The system has run out of file lock resources; there are already too
3982 many file locks in place.
3984 Well-designed file systems never report this error, because they have no
3985 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
3986 of the possibility of this error, as it could result from network access
3987 to a file system on another machine.
3988 @end table
3989 @end deftypevr
3991 @comment fcntl.h
3992 @comment POSIX.1
3993 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLKW
3994 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3995 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
3996 @code{F_OFD_SETLK} command, but causes the process to wait until the request
3997 can be completed.
3999 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4000 for the @code{F_OFD_SETLK} command.
4002 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4003 @code{F_OFD_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4004 are defined for this command:
4006 @table @code
4007 @item EINTR
4008 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4009 @xref{Interrupted Primitives}.
4011 @end table
4012 @end deftypevr
4014 Open file description locks are useful in the same sorts of situations as
4015 process-associated locks. They can also be used to synchronize file
4016 access between threads within the same process by having each thread perform
4017 its own @code{open} of the file, to obtain its own open file description.
4019 Because open file description locks are automatically freed only upon
4020 closing the last file descriptor that refers to the open file
4021 description, this locking mechanism avoids the possibility that locks
4022 are inadvertently released due to a library routine opening and closing
4023 a file without the application being aware.
4025 As with process-associated locks, open file description locks are advisory.
4027 @node Open File Description Locks Example
4028 @section Open File Description Locks Example
4030 Here is an example of using open file description locks in a threaded
4031 program. If this program used process-associated locks, then it would be
4032 subject to data corruption because process-associated locks are shared
4033 by the threads inside a process, and thus cannot be used by one thread
4034 to lock out another thread in the same process.
4036 Proper error handling has been omitted in the following program for
4037 brevity.
4039 @smallexample
4040 @include ofdlocks.c.texi
4041 @end smallexample
4043 This example creates three threads each of which loops five times,
4044 appending to the file.  Access to the file is serialized via open file
4045 description locks. If we compile and run the above program, we'll end up
4046 with /tmp/foo that has 15 lines in it.
4048 If we, however, were to replace the @code{F_OFD_SETLK} and
4049 @code{F_OFD_SETLKW} commands with their process-associated lock
4050 equivalents, the locking essentially becomes a noop since it is all done
4051 within the context of the same process. That leads to data corruption
4052 (typically manifested as missing lines) as some threads race in and
4053 overwrite the data written by others.
4055 @node Interrupt Input
4056 @section Interrupt-Driven Input
4058 @cindex interrupt-driven input
4059 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
4060 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
4061 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
4062 or process group to receive the signal can be selected by using the
4063 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
4064 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
4065 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
4066 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
4067 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
4068 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
4070 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
4071 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
4072 @xref{Job Control}.
4074 @pindex fcntl.h
4075 The symbols in this section are defined in the header file
4076 @file{fcntl.h}.
4078 @comment fcntl.h
4079 @comment BSD
4080 @deftypevr Macro int F_GETOWN
4081 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4082 specify that it should get information about the process or process
4083 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
4084 actually the foreground process group ID, which you can get using
4085 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
4087 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
4088 absolute value is the process group ID.
4090 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
4092 @table @code
4093 @item EBADF
4094 The @var{filedes} argument is invalid.
4095 @end table
4096 @end deftypevr
4098 @comment fcntl.h
4099 @comment BSD
4100 @deftypevr Macro int F_SETOWN
4101 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4102 specify that it should set the process or process group to which
4103 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
4104 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
4105 the call is:
4107 @smallexample
4108 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
4109 @end smallexample
4111 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
4112 negative number whose absolute value is a process group ID.
4114 The return value from @code{fcntl} with this command is @math{-1}
4115 in case of error and some other value if successful.  The following
4116 @code{errno} error conditions are defined for this command:
4118 @table @code
4119 @item EBADF
4120 The @var{filedes} argument is invalid.
4122 @item ESRCH
4123 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
4124 @end table
4125 @end deftypevr
4127 @c ??? This section could use an example program.
4129 @node IOCTLs
4130 @section Generic I/O Control operations
4131 @cindex generic i/o control operations
4132 @cindex IOCTLs
4134 @gnusystems{} can handle most input/output operations on many different
4135 devices and objects in terms of a few file primitives - @code{read},
4136 @code{write} and @code{lseek}.  However, most devices also have a few
4137 peculiar operations which do not fit into this model.  Such as:
4139 @itemize @bullet
4141 @item
4142 Changing the character font used on a terminal.
4144 @item
4145 Telling a magnetic tape system to rewind or fast forward.  (Since they
4146 cannot move in byte increments, @code{lseek} is inapplicable).
4148 @item
4149 Ejecting a disk from a drive.
4151 @item
4152 Playing an audio track from a CD-ROM drive.
4154 @item
4155 Maintaining routing tables for a network.
4157 @end itemize
4159 Although some such objects such as sockets and terminals
4160 @footnote{Actually, the terminal-specific functions are implemented with
4161 IOCTLs on many platforms.} have special functions of their own, it would
4162 not be practical to create functions for all these cases.
4164 Instead these minor operations, known as @dfn{IOCTL}s, are assigned code
4165 numbers and multiplexed through the @code{ioctl} function, defined in
4166 @code{sys/ioctl.h}.  The code numbers themselves are defined in many
4167 different headers.
4169 @comment sys/ioctl.h
4170 @comment BSD
4171 @deftypefun int ioctl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
4172 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
4174 The @code{ioctl} function performs the generic I/O operation
4175 @var{command} on @var{filedes}.
4177 A third argument is usually present, either a single number or a pointer
4178 to a structure.  The meaning of this argument, the returned value, and
4179 any error codes depends upon the command used.  Often @math{-1} is
4180 returned for a failure.
4182 @end deftypefun
4184 On some systems, IOCTLs used by different devices share the same numbers.
4185 Thus, although use of an inappropriate IOCTL @emph{usually} only produces
4186 an error, you should not attempt to use device-specific IOCTLs on an
4187 unknown device.
4189 Most IOCTLs are OS-specific and/or only used in special system utilities,
4190 and are thus beyond the scope of this document.  For an example of the use
4191 of an IOCTL, see @ref{Out-of-Band Data}.
4193 @c FIXME this is undocumented:
4194 @c dup3