misc: Add support for Linux uio.h RWF_NOAPPEND flag
[glibc.git] / manual / llio.texi
blobfae49d14332db6756e2c35bd3c6b284c8e75fb75
1 @node Low-Level I/O, File System Interface, I/O on Streams, Top
2 @c %MENU% Low-level, less portable I/O
3 @chapter Low-Level Input/Output
5 This chapter describes functions for performing low-level input/output
6 operations on file descriptors.  These functions include the primitives
7 for the higher-level I/O functions described in @ref{I/O on Streams}, as
8 well as functions for performing low-level control operations for which
9 there are no equivalents on streams.
11 Stream-level I/O is more flexible and usually more convenient;
12 therefore, programmers generally use the descriptor-level functions only
13 when necessary.  These are some of the usual reasons:
15 @itemize @bullet
16 @item
17 For reading binary files in large chunks.
19 @item
20 For reading an entire file into core before parsing it.
22 @item
23 To perform operations other than data transfer, which can only be done
24 with a descriptor.  (You can use @code{fileno} to get the descriptor
25 corresponding to a stream.)
27 @item
28 To pass descriptors to a child process.  (The child can create its own
29 stream to use a descriptor that it inherits, but cannot inherit a stream
30 directly.)
31 @end itemize
33 @menu
34 * Opening and Closing Files::           How to open and close file
35                                          descriptors.
36 * I/O Primitives::                      Reading and writing data.
37 * File Position Primitive::             Setting a descriptor's file
38                                          position.
39 * Descriptors and Streams::             Converting descriptor to stream
40                                          or vice-versa.
41 * Stream/Descriptor Precautions::       Precautions needed if you use both
42                                          descriptors and streams.
43 * Scatter-Gather::                      Fast I/O to discontinuous buffers.
44 * Copying File Data::                   Copying data between files.
45 * Memory-mapped I/O::                   Using files like memory.
46 * Waiting for I/O::                     How to check for input or output
47                                          on multiple file descriptors.
48 * Synchronizing I/O::                   Making sure all I/O actions completed.
49 * Asynchronous I/O::                    Perform I/O in parallel.
50 * Control Operations::                  Various other operations on file
51                                          descriptors.
52 * Duplicating Descriptors::             Fcntl commands for duplicating
53                                          file descriptors.
54 * Descriptor Flags::                    Fcntl commands for manipulating
55                                          flags associated with file
56                                          descriptors.
57 * File Status Flags::                   Fcntl commands for manipulating
58                                          flags associated with open files.
59 * File Locks::                          Fcntl commands for implementing
60                                          file locking.
61 * Open File Description Locks::         Fcntl commands for implementing
62                                          open file description locking.
63 * Open File Description Locks Example:: An example of open file description lock
64                                          usage
65 * Interrupt Input::                     Getting an asynchronous signal when
66                                          input arrives.
67 * IOCTLs::                              Generic I/O Control operations.
68 @end menu
71 @node Opening and Closing Files
72 @section Opening and Closing Files
74 @cindex opening a file descriptor
75 @cindex closing a file descriptor
76 This section describes the primitives for opening and closing files
77 using file descriptors.  The @code{open} and @code{creat} functions are
78 declared in the header file @file{fcntl.h}, while @code{close} is
79 declared in @file{unistd.h}.
80 @pindex unistd.h
81 @pindex fcntl.h
83 @deftypefun int open (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
84 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
85 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
86 The @code{open} function creates and returns a new file descriptor for
87 the file named by @var{filename}.  Initially, the file position
88 indicator for the file is at the beginning of the file.  The argument
89 @var{mode} (@pxref{Permission Bits}) is used only when a file is
90 created, but it doesn't hurt to supply the argument in any case.
92 The @var{flags} argument controls how the file is to be opened.  This is
93 a bit mask; you create the value by the bitwise OR of the appropriate
94 parameters (using the @samp{|} operator in C).
95 @xref{File Status Flags}, for the parameters available.
97 The normal return value from @code{open} is a non-negative integer file
98 descriptor.  In the case of an error, a value of @math{-1} is returned
99 instead.  In addition to the usual file name errors (@pxref{File
100 Name Errors}), the following @code{errno} error conditions are defined
101 for this function:
103 @table @code
104 @item EACCES
105 The file exists but is not readable/writable as requested by the @var{flags}
106 argument, or the file does not exist and the directory is unwritable so
107 it cannot be created.
109 @item EEXIST
110 Both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, and the named file already
111 exists.
113 @item EINTR
114 The @code{open} operation was interrupted by a signal.
115 @xref{Interrupted Primitives}.
117 @item EISDIR
118 The @var{flags} argument specified write access, and the file is a directory.
120 @item EMFILE
121 The process has too many files open.
122 The maximum number of file descriptors is controlled by the
123 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
125 @item ENFILE
126 The entire system, or perhaps the file system which contains the
127 directory, cannot support any additional open files at the moment.
128 (This problem cannot happen on @gnuhurdsystems{}.)
130 @item ENOENT
131 The named file does not exist, and @code{O_CREAT} is not specified.
133 @item ENOSPC
134 The directory or file system that would contain the new file cannot be
135 extended, because there is no disk space left.
137 @item ENXIO
138 @code{O_NONBLOCK} and @code{O_WRONLY} are both set in the @var{flags}
139 argument, the file named by @var{filename} is a FIFO (@pxref{Pipes and
140 FIFOs}), and no process has the file open for reading.
142 @item EROFS
143 The file resides on a read-only file system and any of @w{@code{O_WRONLY}},
144 @code{O_RDWR}, and @code{O_TRUNC} are set in the @var{flags} argument,
145 or @code{O_CREAT} is set and the file does not already exist.
146 @end table
148 @c !!! umask
150 If on a 32 bit machine the sources are translated with
151 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{open} returns a file
152 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
153 functions to use files up to @twoexp{63} bytes in size and offset from
154 @minus{}@twoexp{63} to @twoexp{63}.  This happens transparently for the user
155 since all of the low-level file handling functions are equally replaced.
157 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
158 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
159 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{open} is
160 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
161 until the program ends.  To avoid this calls to @code{open} should be
162 protected using cancellation handlers.
163 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
165 The @code{open} function is the underlying primitive for the @code{fopen}
166 and @code{freopen} functions, that create streams.
167 @end deftypefun
169 @deftypefun int open64 (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
170 @standards{Unix98, fcntl.h}
171 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
172 This function is similar to @code{open}.  It returns a file descriptor
173 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
174 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
175 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
177 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
178 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
179 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
180 replaces the old API.
181 @end deftypefun
183 @deftypefn {Obsolete function} int creat (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
184 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
185 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
186 This function is obsolete.  The call:
188 @smallexample
189 creat (@var{filename}, @var{mode})
190 @end smallexample
192 @noindent
193 is equivalent to:
195 @smallexample
196 open (@var{filename}, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, @var{mode})
197 @end smallexample
199 If on a 32 bit machine the sources are translated with
200 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{creat} returns a file
201 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
202 functions to use files up to @twoexp{63} in size and offset from
203 @minus{}@twoexp{63} to @twoexp{63}.  This happens transparently for the user
204 since all of the low-level file handling functions are equally replaced.
205 @end deftypefn
207 @deftypefn {Obsolete function} int creat64 (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
208 @standards{Unix98, fcntl.h}
209 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
210 This function is similar to @code{creat}.  It returns a file descriptor
211 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
212 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
213 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
215 To use this file descriptor one must not use the normal operations but
216 instead the counterparts named @code{*64}, e.g., @code{read64}.
218 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
219 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
220 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
221 replaces the old API.
222 @end deftypefn
224 @deftypefun int close (int @var{filedes})
225 @standards{POSIX.1, unistd.h}
226 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
227 The function @code{close} closes the file descriptor @var{filedes}.
228 Closing a file has the following consequences:
230 @itemize @bullet
231 @item
232 The file descriptor is deallocated.
234 @item
235 Any record locks owned by the process on the file are unlocked.
237 @item
238 When all file descriptors associated with a pipe or FIFO have been closed,
239 any unread data is discarded.
240 @end itemize
242 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
243 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
244 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{close} is
245 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
246 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{close} should be
247 protected using cancellation handlers.
248 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
250 The normal return value from @code{close} is @math{0}; a value of @math{-1}
251 is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
252 conditions are defined for this function:
254 @table @code
255 @item EBADF
256 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor.
258 @item EINTR
259 The @code{close} call was interrupted by a signal.
260 @xref{Interrupted Primitives}.
261 Here is an example of how to handle @code{EINTR} properly:
263 @smallexample
264 TEMP_FAILURE_RETRY (close (desc));
265 @end smallexample
267 @item ENOSPC
268 @itemx EIO
269 @itemx EDQUOT
270 When the file is accessed by NFS, these errors from @code{write} can sometimes
271 not be detected until @code{close}.  @xref{I/O Primitives}, for details
272 on their meaning.
273 @end table
275 Please note that there is @emph{no} separate @code{close64} function.
276 This is not necessary since this function does not determine nor depend
277 on the mode of the file.  The kernel which performs the @code{close}
278 operation knows which mode the descriptor is used for and can handle
279 this situation.
280 @end deftypefun
282 To close a stream, call @code{fclose} (@pxref{Closing Streams}) instead
283 of trying to close its underlying file descriptor with @code{close}.
284 This flushes any buffered output and updates the stream object to
285 indicate that it is closed.
287 @deftypefun int close_range (unsigned int @var{lowfd}, unsigned int @var{maxfd}, int @var{flags})
288 @standards{Linux, unistd.h}
289 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
290 @c This is a syscall for Linux v5.9.  There is no fallback emulation for
291 @c older kernels.
293 The function @code{close_range} closes the file descriptor from @var{lowfd}
294 to @var{maxfd} (inclusive).  This function is similar to call @code{close} in
295 specified file descriptor range depending on the @var{flags}.
297 This is function is only supported on recent Linux versions and @theglibc{}
298 does not provide any fallback (the application will need to handle possible
299 @code{ENOSYS}).
301 The @var{flags} add options on how the files are closes.  Linux currently
302 supports:
304 @vtable @code
305 @item CLOSE_RANGE_UNSHARE
306 Unshare the file descriptor table before closing file descriptors.
308 @item CLOSE_RANGE_CLOEXEC
309 Set the @code{FD_CLOEXEC} bit instead of closing the file descriptor.
310 @end vtable
312 The normal return value from @code{close_range} is @math{0}; a value
313 of @math{-1} is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
314 conditions are defined for this function:
316 @table @code
317 @item EINVAL
318 The @var{lowfd} value is larger than @var{maxfd} or an unsupported @var{flags}
319 is used.
321 @item ENOMEM
322 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
323 out of address space.  It can only happen when @code{CLOSE_RANGE_UNSHARED}
324 flag is used.
326 @item EMFILE
327 The process has too many files open and it can only happens when
328 @code{CLOSE_RANGE_UNSHARED} flag is used.
329 The maximum number of file descriptors is controlled by the
330 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
332 @item ENOSYS
333 The kernel does not implement the required functionality.
334 @end table
335 @end deftypefun
337 @deftypefun void closefrom (int @var{lowfd})
338 @standards{GNU, unistd.h}
339 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
341 The function @code{closefrom} closes all file descriptors greater than or equal
342 to @var{lowfd}.  This function is similar to calling
343 @code{close} for all open file descriptors not less than @var{lowfd}.
345 Already closed file descriptors are ignored.
346 @end deftypefun
348 @node I/O Primitives
349 @section Input and Output Primitives
351 This section describes the functions for performing primitive input and
352 output operations on file descriptors: @code{read}, @code{write}, and
353 @code{lseek}.  These functions are declared in the header file
354 @file{unistd.h}.
355 @pindex unistd.h
357 @deftp {Data Type} ssize_t
358 @standards{POSIX.1, unistd.h}
359 This data type is used to represent the sizes of blocks that can be
360 read or written in a single operation.  It is similar to @code{size_t},
361 but must be a signed type.
362 @end deftp
364 @cindex reading from a file descriptor
365 @deftypefun ssize_t read (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size})
366 @standards{POSIX.1, unistd.h}
367 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
368 The @code{read} function reads up to @var{size} bytes from the file
369 with descriptor @var{filedes}, storing the results in the @var{buffer}.
370 (This is not necessarily a character string, and no terminating null
371 character is added.)
373 @cindex end-of-file, on a file descriptor
374 The return value is the number of bytes actually read.  This might be
375 less than @var{size}; for example, if there aren't that many bytes left
376 in the file or if there aren't that many bytes immediately available.
377 The exact behavior depends on what kind of file it is.  Note that
378 reading less than @var{size} bytes is not an error.
380 A value of zero indicates end-of-file (except if the value of the
381 @var{size} argument is also zero).  This is not considered an error.
382 If you keep calling @code{read} while at end-of-file, it will keep
383 returning zero and doing nothing else.
385 If @code{read} returns at least one character, there is no way you can
386 tell whether end-of-file was reached.  But if you did reach the end, the
387 next read will return zero.
389 In case of an error, @code{read} returns @math{-1}.  The following
390 @code{errno} error conditions are defined for this function:
392 @table @code
393 @item EAGAIN
394 Normally, when no input is immediately available, @code{read} waits for
395 some input.  But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file
396 (@pxref{File Status Flags}), @code{read} returns immediately without
397 reading any data, and reports this error.
399 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
400 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
401 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
402 which name you use.
404 On some systems, reading a large amount of data from a character special
405 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
406 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
407 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
408 which means it does not include terminals, since they always use
409 separate buffers inside the kernel.  This problem never happens on
410 @gnuhurdsystems{}.
412 Any condition that could result in @code{EAGAIN} can instead result in a
413 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
414 Calling @code{read} again immediately would result in @code{EAGAIN}.
416 @item EBADF
417 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
418 or is not open for reading.
420 @item EINTR
421 @code{read} was interrupted by a signal while it was waiting for input.
422 @xref{Interrupted Primitives}.  A signal will not necessarily cause
423 @code{read} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
424 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
426 @item EIO
427 For many devices, and for disk files, this error code indicates
428 a hardware error.
430 @code{EIO} also occurs when a background process tries to read from the
431 controlling terminal, and the normal action of stopping the process by
432 sending it a @code{SIGTTIN} signal isn't working.  This might happen if
433 the signal is being blocked or ignored, or because the process group is
434 orphaned.  @xref{Job Control}, for more information about job control,
435 and @ref{Signal Handling}, for information about signals.
437 @item EINVAL
438 In some systems, when reading from a character or block device, position
439 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
440 indicates that the offsets were not properly aligned.
441 @end table
443 Please note that there is no function named @code{read64}.  This is not
444 necessary since this function does not directly modify or handle the
445 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
446 internally, the @code{read} function can be used for all cases.
448 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
449 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
450 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{read} is
451 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
452 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{read} should be
453 protected using cancellation handlers.
454 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
456 The @code{read} function is the underlying primitive for all of the
457 functions that read from streams, such as @code{fgetc}.
458 @end deftypefun
460 @deftypefun ssize_t pread (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
461 @standards{Unix98, unistd.h}
462 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
463 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
464 @c is not MT-Safe because it uses lseek, read and lseek back, but is it
465 @c used anywhere?
466 The @code{pread} function is similar to the @code{read} function.  The
467 first three arguments are identical, and the return values and error
468 codes also correspond.
470 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
471 is not read from the current position of the file descriptor
472 @code{filedes}.  Instead the data is read from the file starting at
473 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
474 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
476 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
477 @code{pread} function is in fact @code{pread64} and the type
478 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
479 @twoexp{63} bytes in length.
481 The return value of @code{pread} describes the number of bytes read.
482 In the error case it returns @math{-1} like @code{read} does and the
483 error codes are also the same, with these additions:
485 @table @code
486 @item EINVAL
487 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
489 @item ESPIPE
490 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
491 this device does not allow positioning of the file pointer.
492 @end table
494 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
495 version 2.
496 @end deftypefun
498 @deftypefun ssize_t pread64 (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
499 @standards{Unix98, unistd.h}
500 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
501 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
502 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, read and lseek64 back, but is
503 @c it used anywhere?
504 This function is similar to the @code{pread} function.  The difference
505 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
506 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
507 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
508 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
509 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
510 errors with a descriptor in small file mode.
512 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
513 32 bit machine this function is actually available under the name
514 @code{pread} and so transparently replaces the 32 bit interface.
515 @end deftypefun
517 @cindex writing to a file descriptor
518 @deftypefun ssize_t write (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size})
519 @standards{POSIX.1, unistd.h}
520 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
521 @c Some say write is thread-unsafe on Linux without O_APPEND.  In the VFS layer
522 @c the vfs_write() does no locking around the acquisition of a file offset and
523 @c therefore multiple threads / kernel tasks may race and get the same offset
524 @c resulting in data loss.
526 @c See:
527 @c http://thread.gmane.org/gmane.linux.kernel/397980
528 @c http://lwn.net/Articles/180387/
530 @c The counter argument is that POSIX only says that the write starts at the
531 @c file position and that the file position is updated *before* the function
532 @c returns.  What that really means is that any expectation of atomic writes is
533 @c strictly an invention of the interpretation of the reader.  Data loss could
534 @c happen if two threads start the write at the same time.  Only writes that
535 @c come after the return of another write are guaranteed to follow the other
536 @c write.
538 @c The other side of the coin is that POSIX goes on further to say in
539 @c "2.9.7 Thread Interactions with Regular File Operations" that threads
540 @c should never see interleaving sets of file operations, but it is insane
541 @c to do anything like that because it kills performance, so you don't get
542 @c those guarantees in Linux.
544 @c So we mark it thread safe, it doesn't blow up, but you might loose
545 @c data, and we don't strictly meet the POSIX requirements.
547 @c The fix for file offsets racing was merged in 3.14, the commits were:
548 @c 9c225f2655e36a470c4f58dbbc99244c5fc7f2d4, and
549 @c d7a15f8d0777955986a2ab00ab181795cab14b01.  Therefore after Linux 3.14 you
550 @c should get mostly MT-safe writes.
551 The @code{write} function writes up to @var{size} bytes from
552 @var{buffer} to the file with descriptor @var{filedes}.  The data in
553 @var{buffer} is not necessarily a character string and a null character is
554 output like any other character.
556 The return value is the number of bytes actually written.  This may be
557 @var{size}, but can always be smaller.  Your program should always call
558 @code{write} in a loop, iterating until all the data is written.
560 Once @code{write} returns, the data is enqueued to be written and can be
561 read back right away, but it is not necessarily written out to permanent
562 storage immediately.  You can use @code{fsync} when you need to be sure
563 your data has been permanently stored before continuing.  (It is more
564 efficient for the system to batch up consecutive writes and do them all
565 at once when convenient.  Normally they will always be written to disk
566 within a minute or less.)  Modern systems provide another function
567 @code{fdatasync} which guarantees integrity only for the file data and
568 is therefore faster.
569 @c !!! xref fsync, fdatasync
570 You can use the @code{O_FSYNC} open mode to make @code{write} always
571 store the data to disk before returning; @pxref{Operating Modes}.
573 In the case of an error, @code{write} returns @math{-1}.  The following
574 @code{errno} error conditions are defined for this function:
576 @table @code
577 @item EAGAIN
578 Normally, @code{write} blocks until the write operation is complete.
579 But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file (@pxref{Control
580 Operations}), it returns immediately without writing any data and
581 reports this error.  An example of a situation that might cause the
582 process to block on output is writing to a terminal device that supports
583 flow control, where output has been suspended by receipt of a STOP
584 character.
586 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
587 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
588 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
589 which name you use.
591 On some systems, writing a large amount of data from a character special
592 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
593 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
594 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
595 which means it does not include terminals, since they always use
596 separate buffers inside the kernel.  This problem does not arise on
597 @gnuhurdsystems{}.
599 @item EBADF
600 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
601 or is not open for writing.
603 @item EFBIG
604 The size of the file would become larger than the implementation can support.
606 @item EINTR
607 The @code{write} operation was interrupted by a signal while it was
608 blocked waiting for completion.  A signal will not necessarily cause
609 @code{write} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
610 successful @code{write} which writes fewer bytes than requested.
611 @xref{Interrupted Primitives}.
613 @item EIO
614 For many devices, and for disk files, this error code indicates
615 a hardware error.
617 @item ENOSPC
618 The device containing the file is full.
620 @item EPIPE
621 This error is returned when you try to write to a pipe or FIFO that
622 isn't open for reading by any process.  When this happens, a @code{SIGPIPE}
623 signal is also sent to the process; see @ref{Signal Handling}.
625 @item EINVAL
626 In some systems, when writing to a character or block device, position
627 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
628 indicates that the offsets were not properly aligned.
629 @end table
631 Unless you have arranged to prevent @code{EINTR} failures, you should
632 check @code{errno} after each failing call to @code{write}, and if the
633 error was @code{EINTR}, you should simply repeat the call.
634 @xref{Interrupted Primitives}.  The easy way to do this is with the
635 macro @code{TEMP_FAILURE_RETRY}, as follows:
637 @smallexample
638 nbytes = TEMP_FAILURE_RETRY (write (desc, buffer, count));
639 @end smallexample
641 Please note that there is no function named @code{write64}.  This is not
642 necessary since this function does not directly modify or handle the
643 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
644 internally the @code{write} function can be used for all cases.
646 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
647 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
648 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{write} is
649 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
650 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{write} should be
651 protected using cancellation handlers.
652 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
654 The @code{write} function is the underlying primitive for all of the
655 functions that write to streams, such as @code{fputc}.
656 @end deftypefun
658 @deftypefun ssize_t pwrite (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
659 @standards{Unix98, unistd.h}
660 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
661 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
662 @c is not MT-Safe because it uses lseek, write and lseek back, but is it
663 @c used anywhere?
664 The @code{pwrite} function is similar to the @code{write} function.  The
665 first three arguments are identical, and the return values and error codes
666 also correspond.
668 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
669 is not written to the current position of the file descriptor
670 @code{filedes}.  Instead the data is written to the file starting at
671 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
672 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
674 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
675 appends data to the end of the file, regardless of the value of
676 @code{offset}.
678 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
679 @code{pwrite} function is in fact @code{pwrite64} and the type
680 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
681 @twoexp{63} bytes in length.
683 The return value of @code{pwrite} describes the number of written bytes.
684 In the error case it returns @math{-1} like @code{write} does and the
685 error codes are also the same, with these additions:
687 @table @code
688 @item EINVAL
689 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
691 @item ESPIPE
692 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
693 this device does not allow positioning of the file pointer.
694 @end table
696 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
697 version 2.
698 @end deftypefun
700 @deftypefun ssize_t pwrite64 (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
701 @standards{Unix98, unistd.h}
702 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
703 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
704 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, write and lseek64 back, but
705 @c is it used anywhere?
706 This function is similar to the @code{pwrite} function.  The difference
707 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
708 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
709 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
710 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
711 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
712 errors with a descriptor in small file mode.
714 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
715 32 bit machine this function is actually available under the name
716 @code{pwrite} and so transparently replaces the 32 bit interface.
717 @end deftypefun
719 @node File Position Primitive
720 @section Setting the File Position of a Descriptor
722 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
723 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
724 specifies the position in the file for the next @code{read} or
725 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
726 on the file position and what it means.
728 To read the current file position value from a descriptor, use
729 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
731 @cindex file positioning on a file descriptor
732 @cindex positioning a file descriptor
733 @cindex seeking on a file descriptor
734 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
735 @standards{POSIX.1, unistd.h}
736 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
737 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
738 file with descriptor @var{filedes}.
740 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
741 interpreted, in the same way as for the @code{fseek} function, and it must
742 be one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
743 @code{SEEK_END}.
745 @vtable @code
746 @item SEEK_SET
747 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the beginning
748 of the file.
750 @item SEEK_CUR
751 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the current
752 file position.  This count may be positive or negative.
754 @item SEEK_END
755 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the end of
756 the file.  A negative count specifies a position within the current
757 extent of the file; a positive count specifies a position past the
758 current end.  If you set the position past the current end, and
759 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
760 position.
761 @end vtable
763 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
764 position, measured in bytes from the beginning of the file.
765 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
766 current file position.
768 If you want to append to the file, setting the file position to the
769 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
770 process may write more data after you seek but before you write,
771 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
772 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
774 You can set the file position past the current end of the file.  This
775 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
776 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
777 Characters between the previous end of file and the new position are
778 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
779 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
780 file takes up less space than it appears to; it is then called a
781 ``sparse file''.
782 @cindex sparse files
783 @cindex holes in files
785 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
786 invalid, @code{lseek} returns a value of @math{-1}.  The following
787 @code{errno} error conditions are defined for this function:
789 @table @code
790 @item EBADF
791 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
793 @item EINVAL
794 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
795 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
797 @item ESPIPE
798 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
799 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
800 only for pipes and FIFOs, but on @gnusystems{}, you always get
801 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
802 @end table
804 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
805 @code{lseek} function is in fact @code{lseek64} and the type
806 @code{off_t} has 64 bits which makes it possible to handle files up to
807 @twoexp{63} bytes in length.
809 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
810 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
811 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
812 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
813 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
814 protected using cancellation handlers.
815 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
817 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
818 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
819 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
820 descriptors.
821 @end deftypefun
823 @deftypefun off64_t lseek64 (int @var{filedes}, off64_t @var{offset}, int @var{whence})
824 @standards{Unix98, unistd.h}
825 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
826 This function is similar to the @code{lseek} function.  The difference
827 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
828 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
829 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
830 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
831 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
832 errors with a descriptor in small file mode.
834 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
835 32 bits machine this function is actually available under the name
836 @code{lseek} and so transparently replaces the 32 bit interface.
837 @end deftypefun
839 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
840 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
841 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
842 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
843 other.  For example,
845 @smallexample
846 @group
848   int d1, d2;
849   char buf[4];
850   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
851   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
852   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
853   read (d2, buf, 4);
855 @end group
856 @end smallexample
858 @noindent
859 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
860 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
861 for brevity.)
863 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
864 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
865 which alters the file position of one of the duplicates, including
866 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
868 @smallexample
870   int d1, d2, d3;
871   char buf1[4], buf2[4];
872   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
873   d2 = dup (d1);
874   d3 = dup (d2);
875   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
876   read (d1, buf1, 4);
877   read (d2, buf2, 4);
879 @end smallexample
881 @noindent
882 will read four characters starting with the 1024'th character of
883 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
884 character.
886 @deftp {Data Type} off_t
887 @standards{POSIX.1, sys/types.h}
888 This is a signed integer type used to represent file sizes.  In
889 @theglibc{}, this type is no narrower than @code{int}.
891 If the source is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type
892 is transparently replaced by @code{off64_t}.
893 @end deftp
895 @deftp {Data Type} off64_t
896 @standards{Unix98, sys/types.h}
897 This type is used similar to @code{off_t}.  The difference is that even
898 on 32 bit machines, where the @code{off_t} type would have 32 bits,
899 @code{off64_t} has 64 bits and so is able to address files up to
900 @twoexp{63} bytes in length.
902 When compiling with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type is
903 available under the name @code{off_t}.
904 @end deftp
906 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
907 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
908 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
910 @vtable @code
911 @item L_SET
912 An alias for @code{SEEK_SET}.
914 @item L_INCR
915 An alias for @code{SEEK_CUR}.
917 @item L_XTND
918 An alias for @code{SEEK_END}.
919 @end vtable
921 @node Descriptors and Streams
922 @section Descriptors and Streams
923 @cindex streams, and file descriptors
924 @cindex converting file descriptor to stream
925 @cindex extracting file descriptor from stream
927 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
928 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
929 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
930 declared in the header file @file{stdio.h}.
931 @pindex stdio.h
933 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
934 @standards{POSIX.1, stdio.h}
935 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@acsmem{} @aculock{}}}
936 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
937 @var{filedes}.
939 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
940 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
941 the @samp{b} option is not permitted; this is because @gnusystems{} make no
942 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
943 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have an effect only
944 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
945 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
946 mode of the open file descriptor.
948 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
949 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
950 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
951 null pointer is returned instead.
953 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
954 for file descriptors do not permit the access specified by
955 @code{opentype}.  @Theglibc{} always checks for this.
956 @end deftypefun
958 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
959 see @ref{Creating a Pipe}.
961 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
962 @standards{POSIX.1, stdio.h}
963 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
964 This function returns the file descriptor associated with the stream
965 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
966 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
967 @code{fileno} returns @math{-1}.
968 @end deftypefun
970 @deftypefun int fileno_unlocked (FILE *@var{stream})
971 @standards{GNU, stdio.h}
972 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
973 The @code{fileno_unlocked} function is equivalent to the @code{fileno}
974 function except that it does not implicitly lock the stream if the state
975 is @code{FSETLOCKING_INTERNAL}.
977 This function is a GNU extension.
978 @end deftypefun
980 @cindex standard file descriptors
981 @cindex file descriptors, standard
982 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
983 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
984 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
985 @pindex unistd.h
987 @vtable @code
988 @item STDIN_FILENO
989 @standards{POSIX.1, unistd.h}
990 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
991 standard input.
992 @cindex standard input file descriptor
994 @item STDOUT_FILENO
995 @standards{POSIX.1, unistd.h}
996 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
997 standard output.
998 @cindex standard output file descriptor
1000 @item STDERR_FILENO
1001 @standards{POSIX.1, unistd.h}
1002 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
1003 standard error output.
1004 @end vtable
1005 @cindex standard error file descriptor
1007 @node Stream/Descriptor Precautions
1008 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
1009 @cindex channels
1010 @cindex streams and descriptors
1011 @cindex descriptors and streams
1012 @cindex mixing descriptors and streams
1014 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
1015 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
1016 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
1017 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
1018 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
1019 file positions.
1021 It's best to use just one channel in your program for actual data
1022 transfer to any given file, except when all the access is for input.
1023 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
1024 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
1025 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
1026 the stream.
1028 @menu
1029 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
1030 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
1031 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
1032                             another channel.
1033 @end menu
1035 @node Linked Channels
1036 @subsection Linked Channels
1037 @cindex linked channels
1039 Channels that come from a single opening share the same file position;
1040 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
1041 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
1042 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
1043 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
1044 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
1045 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
1046 random-access files, all append-type output streams are effectively
1047 linked to each other.
1049 @cindex cleaning up a stream
1050 If you have been using a stream for I/O (or have just opened the stream),
1051 and you want to do I/O using
1052 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
1053 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
1054 @xref{Cleaning Streams}.
1056 Terminating a process, or executing a new program in the process,
1057 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
1058 streams persist in other processes, their file positions become
1059 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
1060 before destroying them.
1062 @node Independent Channels
1063 @subsection Independent Channels
1064 @cindex independent channels
1066 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
1067 file, each channel has its own file position.  These are called
1068 @dfn{independent channels}.
1070 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
1071 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
1072 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
1073 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
1075 @itemize @bullet
1076 @item
1077 You should clean an output stream after use, before doing anything else
1078 that might read or write from the same part of the file.
1080 @item
1081 You should clean an input stream before reading data that may have been
1082 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
1083 obsolete data that had been in the stream's buffer.
1084 @end itemize
1086 If you do output to one channel at the end of the file, this will
1087 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
1088 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
1089 new end of file before writing, because the file can always be extended
1090 by another process between when you set the file position and when you
1091 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
1092 always output at the current end of the file.  In order to make the
1093 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
1094 were using, if it is a stream.
1096 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
1097 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
1098 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
1099 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
1100 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
1102 @node Cleaning Streams
1103 @subsection Cleaning Streams
1105 You can use @code{fflush} to clean a stream in most
1106 cases.
1108 You can skip the @code{fflush} if you know the stream
1109 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
1110 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
1111 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
1112 character output was a newline.  However, a just-opened input stream
1113 might not be clean, as its input buffer might not be empty.
1115 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
1116 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
1117 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
1118 not random access, there is no way to give back the excess data already
1119 read.  When an input stream reads from a random-access file,
1120 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
1121 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
1122 further I/O.
1124 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
1125 valid way of cleaning an output stream.
1127 You need not clean a stream before using its descriptor for control
1128 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
1129 the file position and are not affected by it.  You can use any
1130 descriptor for these operations, and all channels are affected
1131 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
1132 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
1133 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
1134 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
1135 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
1136 Modes}.
1138 @node Scatter-Gather
1139 @section Fast Scatter-Gather I/O
1140 @cindex scatter-gather
1142 Some applications may need to read or write data to multiple buffers,
1143 which are separated in memory.  Although this can be done easily enough
1144 with multiple calls to @code{read} and @code{write}, it is inefficient
1145 because there is overhead associated with each kernel call.
1147 Instead, many platforms provide special high-speed primitives to perform
1148 these @dfn{scatter-gather} operations in a single kernel call.  @Theglibc{}
1149 will provide an emulation on any system that lacks these
1150 primitives, so they are not a portability threat.  They are defined in
1151 @code{sys/uio.h}.
1153 These functions are controlled with arrays of @code{iovec} structures,
1154 which describe the location and size of each buffer.
1156 @deftp {Data Type} {struct iovec}
1157 @standards{BSD, sys/uio.h}
1159 The @code{iovec} structure describes a buffer.  It contains two fields:
1161 @table @code
1163 @item void *iov_base
1164 Contains the address of a buffer.
1166 @item size_t iov_len
1167 Contains the length of the buffer.
1169 @end table
1170 @end deftp
1172 @deftypefun ssize_t readv (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1173 @standards{BSD, sys/uio.h}
1174 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1175 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1176 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1177 @c malloc the buffer into which data is read, if the total read size is
1178 @c too large for alloca.
1180 The @code{readv} function reads data from @var{filedes} and scatters it
1181 into the buffers described in @var{vector}, which is taken to be
1182 @var{count} structures long.  As each buffer is filled, data is sent to the
1183 next.
1185 Note that @code{readv} is not guaranteed to fill all the buffers.
1186 It may stop at any point, for the same reasons @code{read} would.
1188 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1189 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1190 errors are the same as in @code{read}.
1192 @end deftypefun
1194 @deftypefun ssize_t writev (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1195 @standards{BSD, sys/uio.h}
1196 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1197 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1198 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1199 @c malloc the buffer from which data is written, if the total write size
1200 @c is too large for alloca.
1202 The @code{writev} function gathers data from the buffers described in
1203 @var{vector}, which is taken to be @var{count} structures long, and writes
1204 them to @code{filedes}.  As each buffer is written, it moves on to the
1205 next.
1207 Like @code{readv}, @code{writev} may stop midstream under the same
1208 conditions @code{write} would.
1210 The return value is a count of bytes written, or @math{-1} indicating an
1211 error.  The possible errors are the same as in @code{write}.
1213 @end deftypefun
1215 @deftypefun ssize_t preadv (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
1216 @standards{BSD, sys/uio.h}
1217 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1218 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1219 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1220 @c is also MT-Safe since it calls pread, and it is now a syscall on all
1221 @c targets.
1223 This function is similar to the @code{readv} function, with the difference
1224 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
1225 @code{pread}.  The data is read from the file starting at position
1226 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
1227 by the operation.  The value is the same as before the call.
1229 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1230 @code{preadv} function is in fact @code{preadv64} and the type
1231 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1232 @twoexp{63} bytes in length.
1234 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1235 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1236 errors are the same as in @code{readv} and @code{pread}.
1237 @end deftypefun
1239 @deftypefun ssize_t preadv64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
1240 @standards{BSD, unistd.h}
1241 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1242 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1243 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1244 @c is also MT-Safe since it calls pread64, and it is now a syscall on all
1245 @c targets.
1247 This function is similar to the @code{preadv} function with the difference
1248 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1249 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1250 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1251 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1252 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1253 errors with a descriptor in small file mode.
1255 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1256 32 bit machine this function is actually available under the name
1257 @code{preadv} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1258 @end deftypefun
1260 @deftypefun ssize_t pwritev (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
1261 @standards{BSD, sys/uio.h}
1262 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1263 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1264 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1265 @c is also MT-Safe since it calls pwrite, and it is now a syscall on all
1266 @c targets.
1268 This function is similar to the @code{writev} function, with the difference
1269 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
1270 @code{pwrite}.  The data is written to the file starting at position
1271 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
1272 by the operation.  The value is the same as before the call.
1274 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
1275 appends data to the end of the file, regardless of the value of
1276 @code{offset}.
1278 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1279 @code{pwritev} function is in fact @code{pwritev64} and the type
1280 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1281 @twoexp{63} bytes in length.
1283 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) written, @math{0}
1284 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1285 errors are the same as in @code{writev} and @code{pwrite}.
1286 @end deftypefun
1288 @deftypefun ssize_t pwritev64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
1289 @standards{BSD, unistd.h}
1290 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1291 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1292 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1293 @c is also MT-Safe since it calls pwrite64, and it is now a syscall on all
1294 @c targets.
1296 This function is similar to the @code{pwritev} function with the difference
1297 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1298 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1299 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1300 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1301 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1302 errors with a descriptor in small file mode.
1304 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1305 32 bit machine this function is actually available under the name
1306 @code{pwritev} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1307 @end deftypefun
1309 @deftypefun ssize_t preadv2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset}, int @var{flags})
1310 @standards{GNU, sys/uio.h}
1311 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1312 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1313 @c is also MT-Safe since it calls preadv.
1315 This function is similar to the @code{preadv} function, with the
1316 difference it adds an extra @var{flags} parameter of type @code{int}.
1317 Additionally, if @var{offset} is @math{-1}, the current file position
1318 is used and updated (like the @code{readv} function).
1320 The supported @var{flags} are dependent of the underlying system.  For
1321 Linux it supports:
1323 @vtable @code
1324 @item RWF_HIPRI
1325 High priority request.  This adds a flag that tells the file system that
1326 this is a high priority request for which it is worth to poll the hardware.
1327 The flag is purely advisory and can be ignored if not supported.  The
1328 @var{fd} must be opened using @code{O_DIRECT}.
1330 @item RWF_DSYNC
1331 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_DSYNC} flag.
1333 @item RWF_SYNC
1334 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_SYNC} flag.
1336 @item RWF_NOWAIT
1337 Use nonblocking mode for this operation; that is, this call to @code{preadv2}
1338 will fail and set @code{errno} to @code{EAGAIN} if the operation would block.
1340 @item RWF_APPEND
1341 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_APPEND} flag.
1343 @item RWF_NOAPPEND
1344 This flag allows an offset to be honored, even if the file was opened with
1345 @code{O_APPEND} flag.
1346 @end vtable
1348 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1349 @code{preadv2} function is in fact @code{preadv64v2} and the type
1350 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1351 @twoexp{63} bytes in length.
1353 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1354 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1355 errors are the same as in @code{preadv} with the addition of:
1357 @table @code
1359 @item EOPNOTSUPP
1361 @c The default sysdeps/posix code will return it for any flags value
1362 @c different than 0.
1363 An unsupported @var{flags} was used.
1365 @end table
1367 @end deftypefun
1369 @deftypefun ssize_t preadv64v2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset}, int @var{flags})
1370 @standards{GNU, unistd.h}
1371 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1372 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1373 @c is also MT-Safe since it calls preadv.
1375 This function is similar to the @code{preadv2} function with the difference
1376 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1377 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1378 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1379 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1380 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1381 errors with a descriptor in small file mode.
1383 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1384 32 bit machine this function is actually available under the name
1385 @code{preadv2} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1386 @end deftypefun
1389 @deftypefun ssize_t pwritev2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset}, int @var{flags})
1390 @standards{GNU, sys/uio.h}
1391 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1392 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1393 @c is also MT-Safe since it calls pwritev.
1395 This function is similar to the @code{pwritev} function, with the
1396 difference it adds an extra @var{flags} parameter of type @code{int}.
1397 Additionally, if @var{offset} is @math{-1}, the current file position
1398 should is used and updated (like the @code{writev} function).
1400 The supported @var{flags} are dependent of the underlying system.  For
1401 Linux, the supported flags are the same as those for @code{preadv2}.
1403 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1404 @code{pwritev2} function is in fact @code{pwritev64v2} and the type
1405 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1406 @twoexp{63} bytes in length.
1408 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) write, @math{0}
1409 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1410 errors are the same as in @code{preadv2}.
1411 @end deftypefun
1413 @deftypefun ssize_t pwritev64v2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset}, int @var{flags})
1414 @standards{GNU, unistd.h}
1415 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1416 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1417 @c is also MT-Safe since it calls pwritev.
1419 This function is similar to the @code{pwritev2} function with the difference
1420 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1421 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1422 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1423 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1424 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1425 errors with a descriptor in small file mode.
1427 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1428 32 bit machine this function is actually available under the name
1429 @code{pwritev2} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1430 @end deftypefun
1432 @node Copying File Data
1433 @section Copying data between two files
1434 @cindex copying files
1435 @cindex file copy
1437 A special function is provided to copy data between two files on the
1438 same file system.  The system can optimize such copy operations.  This
1439 is particularly important on network file systems, where the data would
1440 otherwise have to be transferred twice over the network.
1442 Note that this function only copies file data, but not metadata such as
1443 file permissions or extended attributes.
1445 @deftypefun ssize_t copy_file_range (int @var{inputfd}, off64_t *@var{inputpos}, int @var{outputfd}, off64_t *@var{outputpos}, ssize_t @var{length}, unsigned int @var{flags})
1446 @standards{GNU, unistd.h}
1447 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1449 This function copies up to @var{length} bytes from the file descriptor
1450 @var{inputfd} to the file descriptor @var{outputfd}.
1452 The function can operate on both the current file position (like
1453 @code{read} and @code{write}) and an explicit offset (like @code{pread}
1454 and @code{pwrite}).  If the @var{inputpos} pointer is null, the file
1455 position of @var{inputfd} is used as the starting point of the copy
1456 operation, and the file position is advanced during it.  If
1457 @var{inputpos} is not null, then @code{*@var{inputpos}} is used as the
1458 starting point of the copy operation, and @code{*@var{inputpos}} is
1459 incremented by the number of copied bytes, but the file position remains
1460 unchanged.  Similar rules apply to @var{outputfd} and @var{outputpos}
1461 for the output file position.
1463 The @var{flags} argument is currently reserved and must be zero.
1465 The @code{copy_file_range} function returns the number of bytes copied.
1466 This can be less than the specified @var{length} in case the input file
1467 contains fewer remaining bytes than @var{length}, or if a read or write
1468 failure occurs.  The return value is zero if the end of the input file
1469 is encountered immediately.
1471 If no bytes can be copied, to report an error, @code{copy_file_range}
1472 returns the value @math{-1} and sets @code{errno}.  The table below
1473 lists some of the error conditions for this function.
1475 @table @code
1476 @item ENOSYS
1477 The kernel does not implement the required functionality.
1479 @item EISDIR
1480 At least one of the descriptors @var{inputfd} or @var{outputfd} refers
1481 to a directory.
1483 @item EINVAL
1484 At least one of the descriptors @var{inputfd} or @var{outputfd} refers
1485 to a non-regular, non-directory file (such as a socket or a FIFO).
1487 The input or output positions before are after the copy operations are
1488 outside of an implementation-defined limit.
1490 The @var{flags} argument is not zero.
1492 @item EFBIG
1493 The new file size would exceed the process file size limit.
1494 @xref{Limits on Resources}.
1496 The input or output positions before are after the copy operations are
1497 outside of an implementation-defined limit.  This can happen if the file
1498 was not opened with large file support (LFS) on 32-bit machines, and the
1499 copy operation would create a file which is larger than what
1500 @code{off_t} could represent.
1502 @item EBADF
1503 The argument @var{inputfd} is not a valid file descriptor open for
1504 reading.
1506 The argument @var{outputfd} is not a valid file descriptor open for
1507 writing, or @var{outputfd} has been opened with @code{O_APPEND}.
1508 @end table
1510 In addition, @code{copy_file_range} can fail with the error codes
1511 which are used by @code{read}, @code{pread}, @code{write}, and
1512 @code{pwrite}.
1514 The @code{copy_file_range} function is a cancellation point.  In case of
1515 cancellation, the input location (the file position or the value at
1516 @code{*@var{inputpos}}) is indeterminate.
1517 @end deftypefun
1519 @node Memory-mapped I/O
1520 @section Memory-mapped I/O
1522 On modern operating systems, it is possible to @dfn{mmap} (pronounced
1523 ``em-map'') a file to a region of memory.  When this is done, the file can
1524 be accessed just like an array in the program.
1526 This is more efficient than @code{read} or @code{write}, as only the regions
1527 of the file that a program actually accesses are loaded.  Accesses to
1528 not-yet-loaded parts of the mmapped region are handled in the same way as
1529 swapped out pages.
1531 Since mmapped pages can be stored back to their file when physical
1532 memory is low, it is possible to mmap files orders of magnitude larger
1533 than both the physical memory @emph{and} swap space.  The only limit is
1534 address space.  The theoretical limit is 4GB on a 32-bit machine -
1535 however, the actual limit will be smaller since some areas will be
1536 reserved for other purposes.  If the LFS interface is used the file size
1537 on 32-bit systems is not limited to 2GB (offsets are signed which
1538 reduces the addressable area of 4GB by half); the full 64-bit are
1539 available.
1541 Memory mapping only works on entire pages of memory.  Thus, addresses
1542 for mapping must be page-aligned, and length values will be rounded up.
1543 To determine the default size of a page the machine uses one should use:
1545 @vindex _SC_PAGESIZE
1546 @smallexample
1547 size_t page_size = (size_t) sysconf (_SC_PAGESIZE);
1548 @end smallexample
1550 On some systems, mappings can use larger page sizes
1551 for certain files, and applications can request larger page sizes for
1552 anonymous mappings as well (see the @code{MAP_HUGETLB} flag below).
1554 The following functions are declared in @file{sys/mman.h}:
1556 @deftypefun {void *} mmap (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off_t @var{offset})
1557 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1558 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1560 The @code{mmap} function creates a new mapping, connected to bytes
1561 (@var{offset}) to (@var{offset} + @var{length} - 1) in the file open on
1562 @var{filedes}.  A new reference for the file specified by @var{filedes}
1563 is created, which is not removed by closing the file.
1565 @var{address} gives a preferred starting address for the mapping.
1566 @code{NULL} expresses no preference.  Any previous mapping at that
1567 address is automatically removed.  The address you give may still be
1568 changed, unless you use the @code{MAP_FIXED} flag.
1570 @var{protect} contains flags that control what kind of access is
1571 permitted.  They include @code{PROT_READ}, @code{PROT_WRITE}, and
1572 @code{PROT_EXEC}.  The special flag @code{PROT_NONE} reserves a region
1573 of address space for future use.  The @code{mprotect} function can be
1574 used to change the protection flags.  @xref{Memory Protection}.
1576 @var{flags} contains flags that control the nature of the map.
1577 One of @code{MAP_SHARED} or @code{MAP_PRIVATE} must be specified.
1579 They include:
1581 @vtable @code
1582 @item MAP_PRIVATE
1583 This specifies that writes to the region should never be written back
1584 to the attached file.  Instead, a copy is made for the process, and the
1585 region will be swapped normally if memory runs low.  No other process will
1586 see the changes.
1588 Since private mappings effectively revert to ordinary memory
1589 when written to, you must have enough virtual memory for a copy of
1590 the entire mmapped region if you use this mode with @code{PROT_WRITE}.
1592 @item MAP_SHARED
1593 This specifies that writes to the region will be written back to the
1594 file.  Changes made will be shared immediately with other processes
1595 mmaping the same file.
1597 Note that actual writing may take place at any time.  You need to use
1598 @code{msync}, described below, if it is important that other processes
1599 using conventional I/O get a consistent view of the file.
1601 @item MAP_FIXED
1602 This forces the system to use the exact mapping address specified in
1603 @var{address} and fail if it can't.
1605 @c One of these is official - the other is obviously an obsolete synonym
1606 @c Which is which?
1607 @item MAP_ANONYMOUS
1608 @itemx MAP_ANON
1609 This flag tells the system to create an anonymous mapping, not connected
1610 to a file.  @var{filedes} and @var{offset} are ignored, and the region is
1611 initialized with zeros.
1613 Anonymous maps are used as the basic primitive to extend the heap on some
1614 systems.  They are also useful to share data between multiple tasks
1615 without creating a file.
1617 On some systems using private anonymous mmaps is more efficient than using
1618 @code{malloc} for large blocks.  This is not an issue with @theglibc{},
1619 as the included @code{malloc} automatically uses @code{mmap} where appropriate.
1621 @item MAP_HUGETLB
1622 @standards{Linux, sys/mman.h}
1623 This requests that the system uses an alternative page size which is
1624 larger than the default page size for the mapping.  For some workloads,
1625 increasing the page size for large mappings improves performance because
1626 the system needs to handle far fewer pages.  For other workloads which
1627 require frequent transfer of pages between storage or different nodes,
1628 the decreased page granularity may cause performance problems due to the
1629 increased page size and larger transfers.
1631 In order to create the mapping, the system needs physically contiguous
1632 memory of the size of the increased page size.  As a result,
1633 @code{MAP_HUGETLB} mappings are affected by memory fragmentation, and
1634 their creation can fail even if plenty of memory is available in the
1635 system.
1637 Not all file systems support mappings with an increased page size.
1639 The @code{MAP_HUGETLB} flag is specific to Linux.
1641 @c There is a mechanism to select different hugepage sizes; see
1642 @c include/uapi/asm-generic/hugetlb_encode.h in the kernel sources.
1644 @c Linux has some other MAP_ options, which I have not discussed here.
1645 @c MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE and MAP_GROWSDOWN don't seem applicable to
1646 @c user programs (and I don't understand the last two).  MAP_LOCKED does
1647 @c not appear to be implemented.
1649 @end vtable
1651 @code{mmap} returns the address of the new mapping, or
1652 @code{MAP_FAILED} for an error.
1654 Possible errors include:
1656 @table @code
1658 @item EINVAL
1660 Either @var{address} was unusable (because it is not a multiple of the
1661 applicable page size), or inconsistent @var{flags} were given.
1663 If @code{MAP_HUGETLB} was specified, the file or system does not support
1664 large page sizes.
1666 @item EACCES
1668 @var{filedes} was not open for the type of access specified in @var{protect}.
1670 @item ENOMEM
1672 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
1673 out of address space.
1675 @item ENODEV
1677 This file is of a type that doesn't support mapping.
1679 @item ENOEXEC
1681 The file is on a filesystem that doesn't support mapping.
1683 @c On Linux, EAGAIN will appear if the file has a conflicting mandatory lock.
1684 @c However mandatory locks are not discussed in this manual.
1686 @c Similarly, ETXTBSY will occur if the MAP_DENYWRITE flag (not documented
1687 @c here) is used and the file is already open for writing.
1689 @end table
1691 @end deftypefun
1693 @deftypefun {void *} mmap64 (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off64_t @var{offset})
1694 @standards{LFS, sys/mman.h}
1695 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1696 @c The page_shift auto detection when MMAP2_PAGE_SHIFT is -1 (it never
1697 @c is) would be thread-unsafe.
1698 The @code{mmap64} function is equivalent to the @code{mmap} function but
1699 the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t}.  On 32-bit systems
1700 this allows the file associated with the @var{filedes} descriptor to be
1701 larger than 2GB.  @var{filedes} must be a descriptor returned from a
1702 call to @code{open64} or @code{fopen64} and @code{freopen64} where the
1703 descriptor is retrieved with @code{fileno}.
1705 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
1706 function is actually available under the name @code{mmap}.  I.e., the
1707 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
1708 replaces the old API.
1709 @end deftypefun
1711 @deftypefun int munmap (void *@var{addr}, size_t @var{length})
1712 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1713 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1715 @code{munmap} removes any memory maps from (@var{addr}) to (@var{addr} +
1716 @var{length}).  @var{length} should be the length of the mapping.
1718 It is safe to unmap multiple mappings in one command, or include unmapped
1719 space in the range.  It is also possible to unmap only part of an existing
1720 mapping.  However, only entire pages can be removed.  If @var{length} is not
1721 an even number of pages, it will be rounded up.
1723 It returns @math{0} for success and @math{-1} for an error.
1725 One error is possible:
1727 @table @code
1729 @item EINVAL
1730 The memory range given was outside the user mmap range or wasn't page
1731 aligned.
1733 @end table
1735 @end deftypefun
1737 @deftypefun int msync (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{flags})
1738 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1739 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1741 When using shared mappings, the kernel can write the file at any time
1742 before the mapping is removed.  To be certain data has actually been
1743 written to the file and will be accessible to non-memory-mapped I/O, it
1744 is necessary to use this function.
1746 It operates on the region @var{address} to (@var{address} + @var{length}).
1747 It may be used on part of a mapping or multiple mappings, however the
1748 region given should not contain any unmapped space.
1750 @var{flags} can contain some options:
1752 @vtable @code
1754 @item MS_SYNC
1756 This flag makes sure the data is actually written @emph{to disk}.
1757 Normally @code{msync} only makes sure that accesses to a file with
1758 conventional I/O reflect the recent changes.
1760 @item MS_ASYNC
1762 This tells @code{msync} to begin the synchronization, but not to wait for
1763 it to complete.
1765 @c Linux also has MS_INVALIDATE, which I don't understand.
1767 @end vtable
1769 @code{msync} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1770 error.  Errors include:
1772 @table @code
1774 @item EINVAL
1775 An invalid region was given, or the @var{flags} were invalid.
1777 @item EFAULT
1778 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1780 @end table
1782 @end deftypefun
1784 @deftypefun {void *} mremap (void *@var{address}, size_t @var{length}, size_t @var{new_length}, int @var{flag})
1785 @standards{GNU, sys/mman.h}
1786 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1788 This function can be used to change the size of an existing memory
1789 area. @var{address} and @var{length} must cover a region entirely mapped
1790 in the same @code{mmap} statement.  A new mapping with the same
1791 characteristics will be returned with the length @var{new_length}.
1793 One option is possible, @code{MREMAP_MAYMOVE}.  If it is given in
1794 @var{flags}, the system may remove the existing mapping and create a new
1795 one of the desired length in another location.
1797 The address of the resulting mapping is returned, or @math{-1}.  Possible
1798 error codes include:
1800 @table @code
1802 @item EFAULT
1803 There is no existing mapping in at least part of the original region, or
1804 the region covers two or more distinct mappings.
1806 @item EINVAL
1807 The address given is misaligned or inappropriate.
1809 @item EAGAIN
1810 The region has pages locked, and if extended it would exceed the
1811 process's resource limit for locked pages.  @xref{Limits on Resources}.
1813 @item ENOMEM
1814 The region is private writable, and insufficient virtual memory is
1815 available to extend it.  Also, this error will occur if
1816 @code{MREMAP_MAYMOVE} is not given and the extension would collide with
1817 another mapped region.
1819 @end table
1820 @end deftypefun
1822 This function is only available on a few systems.  Except for performing
1823 optional optimizations one should not rely on this function.
1825 Not all file descriptors may be mapped.  Sockets, pipes, and most devices
1826 only allow sequential access and do not fit into the mapping abstraction.
1827 In addition, some regular files may not be mmapable, and older kernels may
1828 not support mapping at all.  Thus, programs using @code{mmap} should
1829 have a fallback method to use should it fail. @xref{Mmap,,,standards,GNU
1830 Coding Standards}.
1832 @deftypefun int madvise (void *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{advice})
1833 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1834 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1836 This function can be used to provide the system with @var{advice} about
1837 the intended usage patterns of the memory region starting at @var{addr}
1838 and extending @var{length} bytes.
1840 The valid BSD values for @var{advice} are:
1842 @vtable @code
1844 @item MADV_NORMAL
1845 The region should receive no further special treatment.
1847 @item MADV_RANDOM
1848 The region will be accessed via random page references.  The kernel
1849 should page-in the minimal number of pages for each page fault.
1851 @item MADV_SEQUENTIAL
1852 The region will be accessed via sequential page references.  This
1853 may cause the kernel to aggressively read-ahead, expecting further
1854 sequential references after any page fault within this region.
1856 @item MADV_WILLNEED
1857 The region will be needed.  The pages within this region may
1858 be pre-faulted in by the kernel.
1860 @item MADV_DONTNEED
1861 The region is no longer needed.  The kernel may free these pages,
1862 causing any changes to the pages to be lost, as well as swapped
1863 out pages to be discarded.
1865 @item MADV_HUGEPAGE
1866 @standards{Linux, sys/mman.h}
1867 Indicate that it is beneficial to increase the page size for this
1868 mapping.  This can improve performance for larger mappings because the
1869 system needs to handle far fewer pages.  However, if parts of the
1870 mapping are frequently transferred between storage or different nodes,
1871 performance may suffer because individual transfers can become
1872 substantially larger due to the increased page size.
1874 This flag is specific to Linux.
1876 @item MADV_NOHUGEPAGE
1877 Undo the effect of a previous @code{MADV_HUGEPAGE} advice.  This flag
1878 is specific to Linux.
1880 @end vtable
1882 The POSIX names are slightly different, but with the same meanings:
1884 @vtable @code
1886 @item POSIX_MADV_NORMAL
1887 This corresponds with BSD's @code{MADV_NORMAL}.
1889 @item POSIX_MADV_RANDOM
1890 This corresponds with BSD's @code{MADV_RANDOM}.
1892 @item POSIX_MADV_SEQUENTIAL
1893 This corresponds with BSD's @code{MADV_SEQUENTIAL}.
1895 @item POSIX_MADV_WILLNEED
1896 This corresponds with BSD's @code{MADV_WILLNEED}.
1898 @item POSIX_MADV_DONTNEED
1899 This corresponds with BSD's @code{MADV_DONTNEED}.
1901 @end vtable
1903 @code{madvise} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1904 error.  Errors include:
1905 @table @code
1907 @item EINVAL
1908 An invalid region was given, or the @var{advice} was invalid.
1910 @item EFAULT
1911 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1913 @end table
1914 @end deftypefun
1916 @deftypefn Function int shm_open (const char *@var{name}, int @var{oflag}, mode_t @var{mode})
1917 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1918 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1919 @c shm_open @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1920 @c  libc_once(where_is_shmfs) @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1921 @c   where_is_shmfs @mtslocale @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1922 @c    statfs dup ok
1923 @c    setmntent dup @ascuheap @asulock @acsmem @acsfd @aculock
1924 @c    getmntent_r dup @mtslocale @ascuheap @aculock @acsmem [no @asucorrupt @acucorrupt; exclusive stream]
1925 @c    strcmp dup ok
1926 @c    strlen dup ok
1927 @c    malloc dup @ascuheap @acsmem
1928 @c    mempcpy dup ok
1929 @c    endmntent dup @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1930 @c  strlen dup ok
1931 @c  strchr dup ok
1932 @c  mempcpy dup ok
1933 @c  open dup @acsfd
1934 @c  fcntl dup ok
1935 @c  close dup @acsfd
1937 This function returns a file descriptor that can be used to allocate shared
1938 memory via mmap.  Unrelated processes can use same @var{name} to create or
1939 open existing shared memory objects.
1941 A @var{name} argument specifies the shared memory object to be opened.
1942 In @theglibc{} it must be a string smaller than @code{NAME_MAX} bytes starting
1943 with an optional slash but containing no other slashes.
1945 The semantics of @var{oflag} and @var{mode} arguments is same as in @code{open}.
1947 @code{shm_open} returns the file descriptor on success or @math{-1} on error.
1948 On failure @code{errno} is set.
1949 @end deftypefn
1951 @deftypefn Function int shm_unlink (const char *@var{name})
1952 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1953 @c shm_unlink @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1954 @c  libc_once(where_is_shmfs) dup @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1955 @c  strlen dup ok
1956 @c  strchr dup ok
1957 @c  mempcpy dup ok
1958 @c  unlink dup ok
1960 This function is the inverse of @code{shm_open} and removes the object with
1961 the given @var{name} previously created by @code{shm_open}.
1963 @code{shm_unlink} returns @math{0} on success or @math{-1} on error.
1964 On failure @code{errno} is set.
1965 @end deftypefn
1967 @deftypefun int memfd_create (const char *@var{name}, unsigned int @var{flags})
1968 @standards{Linux, sys/mman.h}
1969 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
1970 The @code{memfd_create} function returns a file descriptor which can be
1971 used to create memory mappings using the @code{mmap} function.  It is
1972 similar to the @code{shm_open} function in the sense that these mappings
1973 are not backed by actual files.  However, the descriptor returned by
1974 @code{memfd_create} does not correspond to a named object; the
1975 @var{name} argument is used for debugging purposes only (e.g., will
1976 appear in @file{/proc}), and separate invocations of @code{memfd_create}
1977 with the same @var{name} will not return descriptors for the same region
1978 of memory.  The descriptor can also be used to create alias mappings
1979 within the same process.
1981 The descriptor initially refers to a zero-length file.  Before mappings
1982 can be created which are backed by memory, the file size needs to be
1983 increased with the @code{ftruncate} function.  @xref{File Size}.
1985 The @var{flags} argument can be a combination of the following flags:
1987 @vtable @code
1988 @item MFD_CLOEXEC
1989 @standards{Linux, sys/mman.h}
1990 The descriptor is created with the @code{O_CLOEXEC} flag.
1992 @item MFD_ALLOW_SEALING
1993 @standards{Linux, sys/mman.h}
1994 The descriptor supports the addition of seals using the @code{fcntl}
1995 function.
1997 @item MFD_HUGETLB
1998 @standards{Linux, sys/mman.h}
1999 This requests that mappings created using the returned file descriptor
2000 use a larger page size.  See @code{MAP_HUGETLB} above for details.
2002 This flag is incompatible with @code{MFD_ALLOW_SEALING}.
2003 @end vtable
2005 @code{memfd_create} returns a file descriptor on success, and @math{-1}
2006 on failure.
2008 The following @code{errno} error conditions are defined for this
2009 function:
2011 @table @code
2012 @item EINVAL
2013 An invalid combination is specified in @var{flags}, or @var{name} is
2014 too long.
2016 @item EFAULT
2017 The @var{name} argument does not point to a string.
2019 @item EMFILE
2020 The operation would exceed the file descriptor limit for this process.
2022 @item ENFILE
2023 The operation would exceed the system-wide file descriptor limit.
2025 @item ENOMEM
2026 There is not enough memory for the operation.
2027 @end table
2028 @end deftypefun
2030 @node Waiting for I/O
2031 @section Waiting for Input or Output
2032 @cindex waiting for input or output
2033 @cindex multiplexing input
2034 @cindex input from multiple files
2036 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
2037 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
2038 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
2039 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
2040 style requires responding immediately to input on any device.  Another
2041 example is a program that acts as a server to several other processes
2042 via pipes or sockets.
2044 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
2045 blocks the program until input is available on one particular file
2046 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
2047 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
2048 inefficient.
2050 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
2051 program until input or output is ready on a specified set of file
2052 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
2053 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
2054 @pindex sys/types.h
2056 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
2057 ``input'' is available when there are pending connections that could be
2058 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
2059 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
2060 for normal input.
2062 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
2063 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
2064 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
2065 and some macros for manipulating these objects.
2067 @deftp {Data Type} fd_set
2068 @standards{BSD, sys/types.h}
2069 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
2070 @code{select} function.  It is actually a bit array.
2071 @end deftp
2073 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
2074 @standards{BSD, sys/types.h}
2075 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
2076 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
2077 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
2078 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
2079 descriptors open, but this macro still has a constant value which
2080 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
2081 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
2082 that descriptor into an @code{fd_set}.
2083 @end deftypevr
2085 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
2086 @standards{BSD, sys/types.h}
2087 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2088 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
2089 empty set.
2090 @end deftypefn
2092 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
2093 @standards{BSD, sys/types.h}
2094 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2095 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
2096 @c here if set is not used exclusively.
2097 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
2099 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
2100 evaluated more than once.
2101 @end deftypefn
2103 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
2104 @standards{BSD, sys/types.h}
2105 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2106 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
2107 @c here if set is not used exclusively.
2108 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
2110 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
2111 evaluated more than once.
2112 @end deftypefn
2114 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, const fd_set *@var{set})
2115 @standards{BSD, sys/types.h}
2116 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2117 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
2118 of the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
2120 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
2121 evaluated more than once.
2122 @end deftypefn
2124 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
2126 @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})
2127 @standards{BSD, sys/types.h}
2128 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:read-fds} @mtsrace{:write-fds} @mtsrace{:except-fds}}@assafe{}@acsafe{}}
2129 @c The select syscall is preferred, but pselect6 may be used instead,
2130 @c which requires converting timeout to a timespec and back.  The
2131 @c conversions are not atomic.
2132 The @code{select} function blocks the calling process until there is
2133 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
2134 timeout period has expired.
2136 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
2137 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
2138 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
2139 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
2140 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
2141 you are not interested in checking for that kind of condition.
2143 A file descriptor is considered ready for reading if a @code{read}
2144 call will not block.  This usually includes the read offset being at
2145 the end of the file or there is an error to report.  A server socket
2146 is considered ready for reading if there is a pending connection which
2147 can be accepted with @code{accept}; @pxref{Accepting Connections}.  A
2148 client socket is ready for writing when its connection is fully
2149 established; @pxref{Connecting}.
2151 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
2152 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
2153 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
2154 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
2155 for information on urgent messages.)
2157 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
2158 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
2159 of this argument.
2161 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
2162 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until
2163 one of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide
2164 the time in @code{struct timeval} format; see @ref{Time Types}.
2165 Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing all
2166 zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
2167 waiting if none are ready.
2169 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
2170 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
2171 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
2172 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
2173 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
2175 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
2176 a value of zero.
2178 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
2179 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
2180 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
2181 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
2182 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
2183 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
2185 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
2186 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
2187 conditions are defined for this function:
2189 @table @code
2190 @item EBADF
2191 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
2193 @item EINTR
2194 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
2196 @item EINVAL
2197 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
2198 or too large.
2199 @end table
2200 @end deftypefun
2202 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
2203 feature.
2205 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
2206 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
2207 function blocks the calling process until input is available on the
2208 file descriptor, or until the timeout period expires.
2210 @smallexample
2211 @include select.c.texi
2212 @end smallexample
2214 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
2215 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
2218 @node Synchronizing I/O
2219 @section Synchronizing I/O operations
2221 @cindex synchronizing
2222 In most modern operating systems, the normal I/O operations are not
2223 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
2224 returns, this does not mean the data is actually written to the media,
2225 e.g., the disk.
2227 In situations where synchronization points are necessary, you can use
2228 special functions which ensure that all operations finish before
2229 they return.
2231 @deftypefun void sync (void)
2232 @standards{X/Open, unistd.h}
2233 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2234 A call to this function will not return as long as there is data which
2235 has not been written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
2236 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
2237 other process in parallel writes data).
2239 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
2240 @end deftypefun
2242 Programs more often want to ensure that data written to a given file is
2243 committed, rather than all data in the system.  For this, @code{sync} is overkill.
2246 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
2247 @standards{POSIX, unistd.h}
2248 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2249 The @code{fsync} function can be used to make sure all data associated with
2250 the open file @var{fildes} is written to the device associated with the
2251 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
2252 finished.
2254 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
2256 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
2257 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
2258 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
2259 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
2260 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{fsync} should be
2261 protected using cancellation handlers.
2262 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
2264 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
2265 it is @math{-1} and the global variable @code{errno} is set to the
2266 following values:
2267 @table @code
2268 @item EBADF
2269 The descriptor @var{fildes} is not valid.
2271 @item EINVAL
2272 No synchronization is possible since the system does not implement this.
2273 @end table
2274 @end deftypefun
2276 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
2277 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
2278 is enough to write all the file content data to the device.
2279 Meta-information, like the modification time etc., are not that important
2280 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
2281 recovery of the file in case of a problem.
2283 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
2284 @standards{POSIX, unistd.h}
2285 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2286 When a call to the @code{fdatasync} function returns, it is ensured
2287 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
2288 operations, the parts guaranteeing data integrity finished.
2290 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
2291 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
2292 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
2293 required by @code{fdatasync}.
2295 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
2297 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
2298 it is @math{-1} and the global variable @code{errno} is set to the
2299 following values:
2300 @table @code
2301 @item EBADF
2302 The descriptor @var{fildes} is not valid.
2304 @item EINVAL
2305 No synchronization is possible since the system does not implement this.
2306 @end table
2307 @end deftypefun
2310 @node Asynchronous I/O
2311 @section Perform I/O Operations in Parallel
2313 The POSIX.1b standard defines a new set of I/O operations which can
2314 significantly reduce the time an application spends waiting for I/O.  The
2315 new functions allow a program to initiate one or more I/O operations and
2316 then immediately resume normal work while the I/O operations are
2317 executed in parallel.  This functionality is available if the
2318 @file{unistd.h} file defines the symbol @code{_POSIX_ASYNCHRONOUS_IO}.
2320 These functions are part of the library with realtime functions named
2321 @file{librt}.  They are not actually part of the @file{libc} binary.
2322 The implementation of these functions can be done using support in the
2323 kernel (if available) or using an implementation based on threads at
2324 userlevel.  In the latter case it might be necessary to link applications
2325 with the thread library @file{libpthread} in addition to @file{librt}.
2327 All AIO operations operate on files which were opened previously.  There
2328 might be arbitrarily many operations running for one file.  The
2329 asynchronous I/O operations are controlled using a data structure named
2330 @code{struct aiocb} (@dfn{AIO control block}).  It is defined in
2331 @file{aio.h} as follows.
2333 @deftp {Data Type} {struct aiocb}
2334 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2335 The POSIX.1b standard mandates that the @code{struct aiocb} structure
2336 contains at least the members described in the following table.  There
2337 might be more elements which are used by the implementation, but
2338 depending upon these elements is not portable and is highly deprecated.
2340 @table @code
2341 @item int aio_fildes
2342 This element specifies the file descriptor to be used for the
2343 operation.  It must be a legal descriptor, otherwise the operation will
2344 fail.
2346 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2347 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2348 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2350 @item off_t aio_offset
2351 This element specifies the offset in the file at which the operation (input
2352 or output) is performed.  Since the operations are carried out in arbitrary
2353 order and more than one operation for one file descriptor can be
2354 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2355 descriptor.
2357 @item volatile void *aio_buf
2358 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2359 where the read data is stored.
2361 @item size_t aio_nbytes
2362 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2364 @item int aio_reqprio
2365 If the platform has defined @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2366 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING}, the AIO requests are
2367 processed based on the current scheduling priority.  The
2368 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2369 AIO operation.
2371 @item struct sigevent aio_sigevent
2372 This element specifies how the calling process is notified once the
2373 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2374 @code{SIGEV_NONE}, no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2375 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2376 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD}.  In this case, a thread
2377 is created which starts executing the function pointed to by
2378 @code{sigev_notify_function}.
2380 @item int aio_lio_opcode
2381 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2382 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2383 arbitrary number of operations to start at once, and each operation can be
2384 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2385 control block.  The possible values are:
2387 @vtable @code
2388 @item LIO_READ
2389 Start a read operation.  Read from the file at position
2390 @code{aio_offset} and store the next @code{aio_nbytes} bytes in the
2391 buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2393 @item LIO_WRITE
2394 Start a write operation.  Write @code{aio_nbytes} bytes starting at
2395 @code{aio_buf} into the file starting at position @code{aio_offset}.
2397 @item LIO_NOP
2398 Do nothing for this control block.  This value is useful sometimes when
2399 an array of @code{struct aiocb} values contains holes, i.e., some of the
2400 values must not be handled although the whole array is presented to the
2401 @code{lio_listio} function.
2402 @end vtable
2403 @end table
2405 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2406 32 bit machine, this type is in fact @code{struct aiocb64}, since the LFS
2407 interface transparently replaces the @code{struct aiocb} definition.
2408 @end deftp
2410 For use with the AIO functions defined in the LFS, there is a similar type
2411 defined which replaces the types of the appropriate members with larger
2412 types but otherwise is equivalent to @code{struct aiocb}.  Particularly,
2413 all member names are the same.
2415 @deftp {Data Type} {struct aiocb64}
2416 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2417 @table @code
2418 @item int aio_fildes
2419 This element specifies the file descriptor which is used for the
2420 operation.  It must be a legal descriptor since otherwise the operation
2421 fails for obvious reasons.
2423 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2424 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2425 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2427 @item off64_t aio_offset
2428 This element specifies at which offset in the file the operation (input
2429 or output) is performed.  Since the operation are carried in arbitrary
2430 order and more than one operation for one file descriptor can be
2431 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2432 descriptor.
2434 @item volatile void *aio_buf
2435 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2436 where the read data is stored.
2438 @item size_t aio_nbytes
2439 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2441 @item int aio_reqprio
2442 If for the platform @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2443 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING} are defined the AIO requests are
2444 processed based on the current scheduling priority.  The
2445 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2446 AIO operation.
2448 @item struct sigevent aio_sigevent
2449 This element specifies how the calling process is notified once the
2450 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2451 @code{SIGEV_NONE} no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2452 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2453 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD} in which case a thread
2454 is created which starts executing the function pointed to by
2455 @code{sigev_notify_function}.
2457 @item int aio_lio_opcode
2458 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2459 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2460 arbitrary number of operations to start at once, and since each operation can be
2461 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2462 control block.  See the description of @code{struct aiocb} for a description
2463 of the possible values.
2464 @end table
2466 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2467 32 bit machine, this type is available under the name @code{struct
2468 aiocb64}, since the LFS transparently replaces the old interface.
2469 @end deftp
2471 @menu
2472 * Asynchronous Reads/Writes::    Asynchronous Read and Write Operations.
2473 * Status of AIO Operations::     Getting the Status of AIO Operations.
2474 * Synchronizing AIO Operations:: Getting into a consistent state.
2475 * Cancel AIO Operations::        Cancellation of AIO Operations.
2476 * Configuration of AIO::         How to optimize the AIO implementation.
2477 @end menu
2479 @node Asynchronous Reads/Writes
2480 @subsection Asynchronous Read and Write Operations
2482 @deftypefun int aio_read (struct aiocb *@var{aiocbp})
2483 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2484 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2485 @c Calls aio_enqueue_request.
2486 @c aio_enqueue_request @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2487 @c  pthread_self ok
2488 @c  pthread_getschedparam @asulock @aculock
2489 @c   lll_lock (pthread descriptor's lock) @asulock @aculock
2490 @c   sched_getparam ok
2491 @c   sched_getscheduler ok
2492 @c   lll_unlock @aculock
2493 @c  pthread_mutex_lock (aio_requests_mutex) @asulock @aculock
2494 @c  get_elem @ascuheap @acsmem [@asucorrupt @acucorrupt]
2495 @c   realloc @ascuheap @acsmem
2496 @c   calloc @ascuheap @acsmem
2497 @c  aio_create_helper_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2498 @c   pthread_attr_init ok
2499 @c   pthread_attr_setdetachstate ok
2500 @c   pthread_get_minstack ok
2501 @c   pthread_attr_setstacksize ok
2502 @c   sigfillset ok
2503 @c    memset ok
2504 @c    sigdelset ok
2505 @c   SYSCALL rt_sigprocmask ok
2506 @c   pthread_create @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2507 @c    lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2508 @c    alloca/malloc @ascuheap @acsmem
2509 @c    lll_unlock @aculock
2510 @c    allocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2511 @c     getpagesize dup
2512 @c     lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2513 @c     lll_unlock @aculock
2514 @c     _dl_allocate_tls @ascuheap @acsmem
2515 @c      _dl_allocate_tls_storage @ascuheap @acsmem
2516 @c       memalign @ascuheap @acsmem
2517 @c       memset ok
2518 @c       allocate_dtv dup
2519 @c       free @ascuheap @acsmem
2520 @c      allocate_dtv @ascuheap @acsmem
2521 @c       calloc @ascuheap @acsmem
2522 @c       INSTALL_DTV ok
2523 @c     list_add dup
2524 @c     get_cached_stack
2525 @c      lll_lock (stack_cache_lock) @asulock @aculock
2526 @c      list_for_each ok
2527 @c      list_entry dup
2528 @c      FREE_P dup
2529 @c      stack_list_del dup
2530 @c      stack_list_add dup
2531 @c      lll_unlock @aculock
2532 @c      _dl_allocate_tls_init ok
2533 @c       GET_DTV ok
2534 @c     mmap ok
2535 @c     atomic_fetch_add_relaxed ok
2536 @c     munmap ok
2537 @c     change_stack_perm ok
2538 @c      mprotect ok
2539 @c     mprotect ok
2540 @c     stack_list_del dup
2541 @c     _dl_deallocate_tls dup
2542 @c     munmap ok
2543 @c    THREAD_COPY_STACK_GUARD ok
2544 @c    THREAD_COPY_POINTER_GUARD ok
2545 @c    atomic_exchange_acquire ok
2546 @c    lll_futex_wake ok
2547 @c    deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2548 @c     lll_lock (state_cache_lock) @asulock @aculock
2549 @c     stack_list_del ok
2550 @c      atomic_write_barrier ok
2551 @c      list_del ok
2552 @c      atomic_write_barrier ok
2553 @c     queue_stack @ascuheap @acsmem
2554 @c      stack_list_add ok
2555 @c       atomic_write_barrier ok
2556 @c       list_add ok
2557 @c       atomic_write_barrier ok
2558 @c      free_stacks @ascuheap @acsmem
2559 @c       list_for_each_prev_safe ok
2560 @c       list_entry ok
2561 @c       FREE_P ok
2562 @c       stack_list_del dup
2563 @c       _dl_deallocate_tls dup
2564 @c       munmap ok
2565 @c     _dl_deallocate_tls @ascuheap @acsmem
2566 @c      free @ascuheap @acsmem
2567 @c     lll_unlock @aculock
2568 @c    create_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2569 @c     td_eventword
2570 @c     td_eventmask
2571 @c     do_clone @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2572 @c      PREPARE_CREATE ok
2573 @c      lll_lock (pd->lock) @asulock @aculock
2574 @c      atomic_fetch_add_relaxed ok
2575 @c      clone ok
2576 @c      atomic_fetch_add_relaxed ok
2577 @c      atomic_exchange_acquire ok
2578 @c      lll_futex_wake ok
2579 @c      deallocate_stack dup
2580 @c      sched_setaffinity ok
2581 @c      tgkill ok
2582 @c      sched_setscheduler ok
2583 @c     atomic_compare_and_exchange_bool_acq ok
2584 @c     nptl_create_event ok
2585 @c     lll_unlock (pd->lock) @aculock
2586 @c    free @ascuheap @acsmem
2587 @c   pthread_attr_destroy ok (cpuset won't be set, so free isn't called)
2588 @c  add_request_to_runlist ok
2589 @c  pthread_cond_signal ok
2590 @c  aio_free_request ok
2591 @c  pthread_mutex_unlock @aculock
2593 @c (in the new thread, initiated with clone)
2594 @c    start_thread ok
2595 @c     HP_TIMING_NOW ok
2596 @c     ctype_init @mtslocale
2597 @c     atomic_exchange_acquire ok
2598 @c     lll_futex_wake ok
2599 @c     sigemptyset ok
2600 @c     sigaddset ok
2601 @c     setjmp ok
2602 @c     LIBC_CANCEL_ASYNC -> __pthread_enable_asynccancel ok
2603 @c      do_cancel ok
2604 @c       pthread_unwind ok
2605 @c        Unwind_ForcedUnwind or longjmp ok [@ascuheap @acsmem?]
2606 @c     lll_lock @asulock @aculock
2607 @c     lll_unlock @asulock @aculock
2608 @c     LIBC_CANCEL_RESET -> __pthread_disable_asynccancel ok
2609 @c      lll_futex_wait ok
2610 @c     ->start_routine ok -----
2611 @c     call_tls_dtors @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2612 @c      user-supplied dtor
2613 @c      rtld_lock_lock_recursive (dl_load_lock) @asulock @aculock
2614 @c      rtld_lock_unlock_recursive @aculock
2615 @c      free @ascuheap @acsmem
2616 @c     nptl_deallocate_tsd @ascuheap @acsmem
2617 @c      tsd user-supplied dtors ok
2618 @c      free @ascuheap @acsmem
2619 @c     libc_thread_freeres
2620 @c      libc_thread_subfreeres ok
2621 @c     atomic_fetch_add_relaxed ok
2622 @c     td_eventword ok
2623 @c     td_eventmask ok
2624 @c     atomic_compare_exchange_bool_acq ok
2625 @c     nptl_death_event ok
2626 @c     lll_robust_dead ok
2627 @c     getpagesize ok
2628 @c     madvise ok
2629 @c     free_tcb @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2630 @c      free @ascuheap @acsmem
2631 @c      deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2632 @c     lll_futex_wait ok
2633 @c     exit_thread_inline ok
2634 @c      syscall(exit) ok
2636 This function initiates an asynchronous read operation.  It
2637 immediately returns after the operation was enqueued or when an
2638 error was encountered.
2640 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes of the file for which
2641 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor are written to the buffer
2642 starting at @code{aiocbp->aio_buf}.  Reading starts at the absolute
2643 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2645 If prioritized I/O is supported by the platform the
2646 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2647 the request is actually enqueued.
2649 The calling process is notified about the termination of the read
2650 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2652 When @code{aio_read} returns, the return value is zero if no error
2653 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2654 early error is found, the function returns @math{-1} and sets
2655 @code{errno} to one of the following values:
2657 @table @code
2658 @item EAGAIN
2659 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2660 limitations.
2661 @item ENOSYS
2662 The @code{aio_read} function is not implemented.
2663 @item EBADF
2664 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2665 need not be recognized before enqueueing the request and so this error
2666 might also be signaled asynchronously.
2667 @item EINVAL
2668 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqpiro} value is
2669 invalid.  This condition need not be recognized before enqueueing the
2670 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2671 @end table
2673 If @code{aio_read} returns zero, the current status of the request
2674 can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return} functions.
2675 As long as the value returned by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS}
2676 the operation has not yet completed.  If @code{aio_error} returns zero,
2677 the operation successfully terminated, otherwise the value is to be
2678 interpreted as an error code.  If the function terminated, the result of
2679 the operation can be obtained using a call to @code{aio_return}.  The
2680 returned value is the same as an equivalent call to @code{read} would
2681 have returned.  Possible error codes returned by @code{aio_error} are:
2683 @table @code
2684 @item EBADF
2685 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2686 @item ECANCELED
2687 The operation was canceled before the operation was finished
2688 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2689 @item EINVAL
2690 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2691 @end table
2693 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2694 function is in fact @code{aio_read64} since the LFS interface transparently
2695 replaces the normal implementation.
2696 @end deftypefun
2698 @deftypefun int aio_read64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2699 @standards{Unix98, aio.h}
2700 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2701 This function is similar to the @code{aio_read} function.  The only
2702 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2703 be opened in the large file mode.  Internally, @code{aio_read64} uses
2704 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2705 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading,
2706 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_read}.
2708 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2709 function is available under the name @code{aio_read} and so transparently
2710 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2711 @end deftypefun
2713 To write data asynchronously to a file, there exists an equivalent pair
2714 of functions with a very similar interface.
2716 @deftypefun int aio_write (struct aiocb *@var{aiocbp})
2717 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2718 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2719 This function initiates an asynchronous write operation.  The function
2720 call immediately returns after the operation was enqueued or if before
2721 this happens an error was encountered.
2723 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes from the buffer starting at
2724 @code{aiocbp->aio_buf} are written to the file for which
2725 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor, starting at the absolute
2726 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2728 If prioritized I/O is supported by the platform, the
2729 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2730 the request is actually enqueued.
2732 The calling process is notified about the termination of the read
2733 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2735 When @code{aio_write} returns, the return value is zero if no error
2736 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2737 early error is found the function returns @math{-1} and sets
2738 @code{errno} to one of the following values.
2740 @table @code
2741 @item EAGAIN
2742 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2743 limitations.
2744 @item ENOSYS
2745 The @code{aio_write} function is not implemented.
2746 @item EBADF
2747 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2748 may not be recognized before enqueueing the request, and so this error
2749 might also be signaled asynchronously.
2750 @item EINVAL
2751 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqprio} value is
2752 invalid.  This condition may not be recognized before enqueueing the
2753 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2754 @end table
2756 In the case @code{aio_write} returns zero, the current status of the
2757 request can be queried using the @code{aio_error} and @code{aio_return}
2758 functions.  As long as the value returned by @code{aio_error} is
2759 @code{EINPROGRESS} the operation has not yet completed.  If
2760 @code{aio_error} returns zero, the operation successfully terminated,
2761 otherwise the value is to be interpreted as an error code.  If the
2762 function terminated, the result of the operation can be obtained using a call
2763 to @code{aio_return}.  The returned value is the same as an equivalent
2764 call to @code{read} would have returned.  Possible error codes returned
2765 by @code{aio_error} are:
2767 @table @code
2768 @item EBADF
2769 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2770 @item ECANCELED
2771 The operation was canceled before the operation was finished.
2772 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2773 @item EINVAL
2774 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2775 @end table
2777 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2778 function is in fact @code{aio_write64} since the LFS interface transparently
2779 replaces the normal implementation.
2780 @end deftypefun
2782 @deftypefun int aio_write64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2783 @standards{Unix98, aio.h}
2784 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2785 This function is similar to the @code{aio_write} function.  The only
2786 difference is that on @w{32 bit} machines the file descriptor should
2787 be opened in the large file mode.  Internally @code{aio_write64} uses
2788 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2789 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the writing,
2790 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_write}.
2792 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2793 function is available under the name @code{aio_write} and so transparently
2794 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2795 @end deftypefun
2797 Besides these functions with the more or less traditional interface,
2798 POSIX.1b also defines a function which can initiate more than one
2799 operation at a time, and which can handle freely mixed read and write
2800 operations.  It is therefore similar to a combination of @code{readv} and
2801 @code{writev}.
2803 @deftypefun int lio_listio (int @var{mode}, struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2804 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2805 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2806 @c Call lio_listio_internal, that takes the aio_requests_mutex lock and
2807 @c enqueues each request.  Then, it waits for notification or prepares
2808 @c for it before releasing the lock.  Even though it performs memory
2809 @c allocation and locking of its own, it doesn't add any classes of
2810 @c safety issues that aren't already covered by aio_enqueue_request.
2811 The @code{lio_listio} function can be used to enqueue an arbitrary
2812 number of read and write requests at one time.  The requests can all be
2813 meant for the same file, all for different files or every solution in
2814 between.
2816 @code{lio_listio} gets the @var{nent} requests from the array pointed to
2817 by @var{list}.  The operation to be performed is determined by the
2818 @code{aio_lio_opcode} member in each element of @var{list}.  If this
2819 field is @code{LIO_READ} a read operation is enqueued, similar to a call
2820 of @code{aio_read} for this element of the array (except that the way
2821 the termination is signalled is different, as we will see below).  If
2822 the @code{aio_lio_opcode} member is @code{LIO_WRITE} a write operation
2823 is enqueued.  Otherwise the @code{aio_lio_opcode} must be @code{LIO_NOP}
2824 in which case this element of @var{list} is simply ignored.  This
2825 ``operation'' is useful in situations where one has a fixed array of
2826 @code{struct aiocb} elements from which only a few need to be handled at
2827 a time.  Another situation is where the @code{lio_listio} call was
2828 canceled before all requests are processed (@pxref{Cancel AIO
2829 Operations}) and the remaining requests have to be reissued.
2831 The other members of each element of the array pointed to by
2832 @code{list} must have values suitable for the operation as described in
2833 the documentation for @code{aio_read} and @code{aio_write} above.
2835 The @var{mode} argument determines how @code{lio_listio} behaves after
2836 having enqueued all the requests.  If @var{mode} is @code{LIO_WAIT} it
2837 waits until all requests terminated.  Otherwise @var{mode} must be
2838 @code{LIO_NOWAIT} and in this case the function returns immediately after
2839 having enqueued all the requests.  In this case the caller gets a
2840 notification of the termination of all requests according to the
2841 @var{sig} parameter.  If @var{sig} is @code{NULL} no notification is
2842 sent.  Otherwise a signal is sent or a thread is started, just as
2843 described in the description for @code{aio_read} or @code{aio_write}.
2845 If @var{mode} is @code{LIO_WAIT}, the return value of @code{lio_listio}
2846 is @math{0} when all requests completed successfully.  Otherwise the
2847 function returns @math{-1} and @code{errno} is set accordingly.  To find
2848 out which request or requests failed one has to use the @code{aio_error}
2849 function on all the elements of the array @var{list}.
2851 In case @var{mode} is @code{LIO_NOWAIT}, the function returns @math{0} if
2852 all requests were enqueued correctly.  The current state of the requests
2853 can be found using @code{aio_error} and @code{aio_return} as described
2854 above.  If @code{lio_listio} returns @math{-1} in this mode, the
2855 global variable @code{errno} is set accordingly.  If a request did not
2856 yet terminate, a call to @code{aio_error} returns @code{EINPROGRESS}.  If
2857 the value is different, the request is finished and the error value (or
2858 @math{0}) is returned and the result of the operation can be retrieved
2859 using @code{aio_return}.
2861 Possible values for @code{errno} are:
2863 @table @code
2864 @item EAGAIN
2865 The resources necessary to queue all the requests are not available at
2866 the moment.  The error status for each element of @var{list} must be
2867 checked to determine which request failed.
2869 Another reason could be that the system wide limit of AIO requests is
2870 exceeded.  This cannot be the case for the implementation on @gnusystems{}
2871 since no arbitrary limits exist.
2872 @item EINVAL
2873 The @var{mode} parameter is invalid or @var{nent} is larger than
2874 @code{AIO_LISTIO_MAX}.
2875 @item EIO
2876 One or more of the request's I/O operations failed.  The error status of
2877 each request should be checked to determine which one failed.
2878 @item ENOSYS
2879 The @code{lio_listio} function is not supported.
2880 @end table
2882 If the @var{mode} parameter is @code{LIO_NOWAIT} and the caller cancels
2883 a request, the error status for this request returned by
2884 @code{aio_error} is @code{ECANCELED}.
2886 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2887 function is in fact @code{lio_listio64} since the LFS interface
2888 transparently replaces the normal implementation.
2889 @end deftypefun
2891 @deftypefun int lio_listio64 (int @var{mode}, struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2892 @standards{Unix98, aio.h}
2893 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2894 This function is similar to the @code{lio_listio} function.  The only
2895 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2896 be opened in the large file mode.  Internally, @code{lio_listio64} uses
2897 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2898 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading or
2899 writing, as opposed to the @code{lseek} functionality used in
2900 @code{lio_listio}.
2902 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2903 function is available under the name @code{lio_listio} and so
2904 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2905 machines.
2906 @end deftypefun
2908 @node Status of AIO Operations
2909 @subsection Getting the Status of AIO Operations
2911 As already described in the documentation of the functions in the last
2912 section, it must be possible to get information about the status of an I/O
2913 request.  When the operation is performed truly asynchronously (as with
2914 @code{aio_read} and @code{aio_write} and with @code{lio_listio} when the
2915 mode is @code{LIO_NOWAIT}), one sometimes needs to know whether a
2916 specific request already terminated and if so, what the result was.
2917 The following two functions allow you to get this kind of information.
2919 @deftypefun int aio_error (const struct aiocb *@var{aiocbp})
2920 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2921 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2922 This function determines the error state of the request described by the
2923 @code{struct aiocb} variable pointed to by @var{aiocbp}.  If the
2924 request has not yet terminated the value returned is always
2925 @code{EINPROGRESS}.  Once the request has terminated the value
2926 @code{aio_error} returns is either @math{0} if the request completed
2927 successfully or it returns the value which would be stored in the
2928 @code{errno} variable if the request would have been done using
2929 @code{read}, @code{write}, or @code{fsync}.
2931 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2932 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2933 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2935 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2936 function is in fact @code{aio_error64} since the LFS interface
2937 transparently replaces the normal implementation.
2938 @end deftypefun
2940 @deftypefun int aio_error64 (const struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2941 @standards{Unix98, aio.h}
2942 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2943 This function is similar to @code{aio_error} with the only difference
2944 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2945 aiocb64}.
2947 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2948 function is available under the name @code{aio_error} and so
2949 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2950 machines.
2951 @end deftypefun
2953 @deftypefun ssize_t aio_return (struct aiocb *@var{aiocbp})
2954 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2955 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2956 This function can be used to retrieve the return status of the operation
2957 carried out by the request described in the variable pointed to by
2958 @var{aiocbp}.  As long as the error status of this request as returned
2959 by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS} the return value of this function is
2960 undefined.
2962 Once the request is finished this function can be used exactly once to
2963 retrieve the return value.  Following calls might lead to undefined
2964 behavior.  The return value itself is the value which would have been
2965 returned by the @code{read}, @code{write}, or @code{fsync} call.
2967 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2968 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2969 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2971 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2972 function is in fact @code{aio_return64} since the LFS interface
2973 transparently replaces the normal implementation.
2974 @end deftypefun
2976 @deftypefun ssize_t aio_return64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2977 @standards{Unix98, aio.h}
2978 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2979 This function is similar to @code{aio_return} with the only difference
2980 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2981 aiocb64}.
2983 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2984 function is available under the name @code{aio_return} and so
2985 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2986 machines.
2987 @end deftypefun
2989 @node Synchronizing AIO Operations
2990 @subsection Getting into a Consistent State
2992 When dealing with asynchronous operations it is sometimes necessary to
2993 get into a consistent state.  This would mean for AIO that one wants to
2994 know whether a certain request or a group of requests were processed.
2995 This could be done by waiting for the notification sent by the system
2996 after the operation terminated, but this sometimes would mean wasting
2997 resources (mainly computation time).  Instead POSIX.1b defines two
2998 functions which will help with most kinds of consistency.
3000 The @code{aio_fsync} and @code{aio_fsync64} functions are only available
3001 if the symbol @code{_POSIX_SYNCHRONIZED_IO} is defined in @file{unistd.h}.
3003 @cindex synchronizing
3004 @deftypefun int aio_fsync (int @var{op}, struct aiocb *@var{aiocbp})
3005 @standards{POSIX.1b, aio.h}
3006 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3007 @c After fcntl to check that the FD is open, it calls
3008 @c aio_enqueue_request.
3009 Calling this function forces all I/O operations queued at the
3010 time of the function call operating on the file descriptor
3011 @code{aiocbp->aio_fildes} into the synchronized I/O completion state
3012 (@pxref{Synchronizing I/O}).  The @code{aio_fsync} function returns
3013 immediately but the notification through the method described in
3014 @code{aiocbp->aio_sigevent} will happen only after all requests for this
3015 file descriptor have terminated and the file is synchronized.  This also
3016 means that requests for this very same file descriptor which are queued
3017 after the synchronization request are not affected.
3019 If @var{op} is @code{O_DSYNC} the synchronization happens as with a call
3020 to @code{fdatasync}.  Otherwise @var{op} should be @code{O_SYNC} and
3021 the synchronization happens as with @code{fsync}.
3023 As long as the synchronization has not happened, a call to
3024 @code{aio_error} with the reference to the object pointed to by
3025 @var{aiocbp} returns @code{EINPROGRESS}.  Once the synchronization is
3026 done @code{aio_error} return @math{0} if the synchronization was not
3027 successful.  Otherwise the value returned is the value to which the
3028 @code{fsync} or @code{fdatasync} function would have set the
3029 @code{errno} variable.  In this case nothing can be assumed about the
3030 consistency of the data written to this file descriptor.
3032 The return value of this function is @math{0} if the request was
3033 successfully enqueued.  Otherwise the return value is @math{-1} and
3034 @code{errno} is set to one of the following values:
3036 @table @code
3037 @item EAGAIN
3038 The request could not be enqueued due to temporary lack of resources.
3039 @item EBADF
3040 The file descriptor @code{@var{aiocbp}->aio_fildes} is not valid.
3041 @item EINVAL
3042 The implementation does not support I/O synchronization or the @var{op}
3043 parameter is other than @code{O_DSYNC} and @code{O_SYNC}.
3044 @item ENOSYS
3045 This function is not implemented.
3046 @end table
3048 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
3049 function is in fact @code{aio_fsync64} since the LFS interface
3050 transparently replaces the normal implementation.
3051 @end deftypefun
3053 @deftypefun int aio_fsync64 (int @var{op}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
3054 @standards{Unix98, aio.h}
3055 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3056 This function is similar to @code{aio_fsync} with the only difference
3057 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
3058 aiocb64}.
3060 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
3061 function is available under the name @code{aio_fsync} and so
3062 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
3063 machines.
3064 @end deftypefun
3066 Another method of synchronization is to wait until one or more requests of a
3067 specific set terminated.  This could be achieved by the @code{aio_*}
3068 functions to notify the initiating process about the termination but in
3069 some situations this is not the ideal solution.  In a program which
3070 constantly updates clients somehow connected to the server it is not
3071 always the best solution to go round robin since some connections might
3072 be slow.  On the other hand letting the @code{aio_*} functions notify the
3073 caller might also be not the best solution since whenever the process
3074 works on preparing data for a client it makes no sense to be
3075 interrupted by a notification since the new client will not be handled
3076 before the current client is served.  For situations like this
3077 @code{aio_suspend} should be used.
3079 @deftypefun int aio_suspend (const struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
3080 @standards{POSIX.1b, aio.h}
3081 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3082 @c Take aio_requests_mutex, set up waitlist and requestlist, wait
3083 @c for completion or timeout, and release the mutex.
3084 When calling this function, the calling thread is suspended until at
3085 least one of the requests pointed to by the @var{nent} elements of the
3086 array @var{list} has completed.  If any of the requests has already
3087 completed at the time @code{aio_suspend} is called, the function returns
3088 immediately.  Whether a request has terminated or not is determined by
3089 comparing the error status of the request with @code{EINPROGRESS}.  If
3090 an element of @var{list} is @code{NULL}, the entry is simply ignored.
3092 If no request has finished, the calling process is suspended.  If
3093 @var{timeout} is @code{NULL}, the process is not woken until a request
3094 has finished.  If @var{timeout} is not @code{NULL}, the process remains
3095 suspended at least as long as specified in @var{timeout}.  In this case,
3096 @code{aio_suspend} returns with an error.
3098 The return value of the function is @math{0} if one or more requests
3099 from the @var{list} have terminated.  Otherwise the function returns
3100 @math{-1} and @code{errno} is set to one of the following values:
3102 @table @code
3103 @item EAGAIN
3104 None of the requests from the @var{list} completed in the time specified
3105 by @var{timeout}.
3106 @item EINTR
3107 A signal interrupted the @code{aio_suspend} function.  This signal might
3108 also be sent by the AIO implementation while signalling the termination
3109 of one of the requests.
3110 @item ENOSYS
3111 The @code{aio_suspend} function is not implemented.
3112 @end table
3114 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
3115 function is in fact @code{aio_suspend64} since the LFS interface
3116 transparently replaces the normal implementation.
3117 @end deftypefun
3119 @deftypefun int aio_suspend64 (const struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
3120 @standards{Unix98, aio.h}
3121 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3122 This function is similar to @code{aio_suspend} with the only difference
3123 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
3124 aiocb64}.
3126 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
3127 function is available under the name @code{aio_suspend} and so
3128 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
3129 machines.
3130 @end deftypefun
3132 @node Cancel AIO Operations
3133 @subsection Cancellation of AIO Operations
3135 When one or more requests are asynchronously processed, it might be
3136 useful in some situations to cancel a selected operation, e.g., if it
3137 becomes obvious that the written data is no longer accurate and would
3138 have to be overwritten soon.  As an example, assume an application, which
3139 writes data in files in a situation where new incoming data would have
3140 to be written in a file which will be updated by an enqueued request.
3141 The POSIX AIO implementation provides such a function, but this function
3142 is not capable of forcing the cancellation of the request.  It is up to the
3143 implementation to decide whether it is possible to cancel the operation
3144 or not.  Therefore using this function is merely a hint.
3146 @deftypefun int aio_cancel (int @var{fildes}, struct aiocb *@var{aiocbp})
3147 @standards{POSIX.1b, aio.h}
3148 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3149 @c After fcntl to check the fd is open, hold aio_requests_mutex, call
3150 @c aio_find_req_fd, aio_remove_request, then aio_notify and
3151 @c aio_free_request each request before releasing the lock.
3152 @c aio_notify calls aio_notify_only and free, besides cond signal or
3153 @c similar.  aio_notify_only calls pthread_attr_init,
3154 @c pthread_attr_setdetachstate, malloc, pthread_create,
3155 @c notify_func_wrapper, aio_sigqueue, getpid, raise.
3156 @c notify_func_wraper calls aio_start_notify_thread, free and then the
3157 @c notifier function.
3158 The @code{aio_cancel} function can be used to cancel one or more
3159 outstanding requests.  If the @var{aiocbp} parameter is @code{NULL}, the
3160 function tries to cancel all of the outstanding requests which would process
3161 the file descriptor @var{fildes} (i.e., whose @code{aio_fildes} member
3162 is @var{fildes}).  If @var{aiocbp} is not @code{NULL}, @code{aio_cancel}
3163 attempts to cancel the specific request pointed to by @var{aiocbp}.
3165 For requests which were successfully canceled, the normal notification
3166 about the termination of the request should take place.  I.e., depending
3167 on the @code{struct sigevent} object which controls this, nothing
3168 happens, a signal is sent or a thread is started.  If the request cannot
3169 be canceled, it terminates the usual way after performing the operation.
3171 After a request is successfully canceled, a call to @code{aio_error} with
3172 a reference to this request as the parameter will return
3173 @code{ECANCELED} and a call to @code{aio_return} will return @math{-1}.
3174 If the request wasn't canceled and is still running the error status is
3175 still @code{EINPROGRESS}.
3177 The return value of the function is @code{AIO_CANCELED} if there were
3178 requests which haven't terminated and which were successfully canceled.
3179 If there is one or more requests left which couldn't be canceled, the
3180 return value is @code{AIO_NOTCANCELED}.  In this case @code{aio_error}
3181 must be used to find out which of the, perhaps multiple, requests (if
3182 @var{aiocbp} is @code{NULL}) weren't successfully canceled.  If all
3183 requests already terminated at the time @code{aio_cancel} is called the
3184 return value is @code{AIO_ALLDONE}.
3186 If an error occurred during the execution of @code{aio_cancel} the
3187 function returns @math{-1} and sets @code{errno} to one of the following
3188 values.
3190 @table @code
3191 @item EBADF
3192 The file descriptor @var{fildes} is not valid.
3193 @item ENOSYS
3194 @code{aio_cancel} is not implemented.
3195 @end table
3197 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
3198 function is in fact @code{aio_cancel64} since the LFS interface
3199 transparently replaces the normal implementation.
3200 @end deftypefun
3202 @deftypefun int aio_cancel64 (int @var{fildes}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
3203 @standards{Unix98, aio.h}
3204 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3205 This function is similar to @code{aio_cancel} with the only difference
3206 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
3207 aiocb64}.
3209 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
3210 function is available under the name @code{aio_cancel} and so
3211 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
3212 machines.
3213 @end deftypefun
3215 @node Configuration of AIO
3216 @subsection How to optimize the AIO implementation
3218 The POSIX standard does not specify how the AIO functions are
3219 implemented.  They could be system calls, but it is also possible to
3220 emulate them at userlevel.
3222 At the time of writing, the available implementation is a user-level
3223 implementation which uses threads for handling the enqueued requests.
3224 While this implementation requires making some decisions about
3225 limitations, hard limitations are something best avoided
3226 in @theglibc{}.  Therefore, @theglibc{} provides a means
3227 for tuning the AIO implementation according to the individual use.
3229 @deftp {Data Type} {struct aioinit}
3230 @standards{GNU, aio.h}
3231 This data type is used to pass the configuration or tunable parameters
3232 to the implementation.  The program has to initialize the members of
3233 this struct and pass it to the implementation using the @code{aio_init}
3234 function.
3236 @table @code
3237 @item int aio_threads
3238 This member specifies the maximal number of threads which may be used
3239 at any one time.
3240 @item int aio_num
3241 This number provides an estimate on the maximal number of simultaneously
3242 enqueued requests.
3243 @item int aio_locks
3244 Unused.
3245 @item int aio_usedba
3246 Unused.
3247 @item int aio_debug
3248 Unused.
3249 @item int aio_numusers
3250 Unused.
3251 @item int aio_reserved[2]
3252 Unused.
3253 @end table
3254 @end deftp
3256 @deftypefun void aio_init (const struct aioinit *@var{init})
3257 @standards{GNU, aio.h}
3258 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3259 @c All changes to global objects are guarded by aio_requests_mutex.
3260 This function must be called before any other AIO function.  Calling it
3261 is completely voluntary, as it is only meant to help the AIO
3262 implementation perform better.
3264 Before calling @code{aio_init}, the members of a variable of
3265 type @code{struct aioinit} must be initialized.  Then a reference to
3266 this variable is passed as the parameter to @code{aio_init} which itself
3267 may or may not pay attention to the hints.
3269 The function has no return value and no error cases are defined.  It is
3270 an extension which follows a proposal from the SGI implementation in
3271 @w{Irix 6}.  It is not covered by POSIX.1b or Unix98.
3272 @end deftypefun
3274 @node Control Operations
3275 @section Control Operations on Files
3277 @cindex control operations on files
3278 @cindex @code{fcntl} function
3279 This section describes how you can perform various other operations on
3280 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
3281 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
3282 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
3284 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
3285 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
3286 various flags that are used with it are declared in the header file
3287 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
3288 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
3289 @pindex fcntl.h
3291 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
3292 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3293 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3294 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
3295 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
3296 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
3297 and the return value and error conditions are given in the detailed
3298 descriptions of the individual commands.
3300 Briefly, here is a list of what the various commands are.
3302 @vtable @code
3303 @item F_DUPFD
3304 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
3305 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
3307 @item F_GETFD
3308 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3310 @item F_SETFD
3311 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3313 @item F_GETFL
3314 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3316 @item F_SETFL
3317 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3319 @item F_GETLK
3320 Test a file lock.  @xref{File Locks}.
3322 @item F_SETLK
3323 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
3325 @item F_SETLKW
3326 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
3328 @item F_OFD_GETLK
3329 Test an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3330 Specific to Linux.
3332 @item F_OFD_SETLK
3333 Set or clear an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3334 Specific to Linux.
3336 @item F_OFD_SETLKW
3337 Like @code{F_OFD_SETLK}, but block until lock is acquired.
3338 @xref{Open File Description Locks}.  Specific to Linux.
3340 @item F_GETOWN
3341 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3342 @xref{Interrupt Input}.
3344 @item F_SETOWN
3345 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3346 @xref{Interrupt Input}.
3347 @end vtable
3349 This function is a cancellation point in multi-threaded programs for the
3350 commands @code{F_SETLKW} (and the LFS analogous @code{F_SETLKW64}) and
3351 @code{F_OFD_SETLKW}.  This is a problem if the thread allocates some
3352 resources (like memory, file descriptors, semaphores or whatever) at the time
3353 @code{fcntl} is called.  If the thread gets canceled these resources stay
3354 allocated until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should
3355 be protected using cancellation handlers.
3356 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
3357 @end deftypefun
3360 @node Duplicating Descriptors
3361 @section Duplicating Descriptors
3363 @cindex duplicating file descriptors
3364 @cindex redirecting input and output
3366 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
3367 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
3368 descriptors share one file position and one set of file status flags
3369 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
3370 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
3372 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
3373 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
3374 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
3376 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
3377 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
3378 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
3380 @pindex unistd.h
3381 @pindex fcntl.h
3382 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
3383 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
3384 @file{unistd.h}.
3386 @deftypefun int dup (int @var{old})
3387 @standards{POSIX.1, unistd.h}
3388 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3389 This function copies descriptor @var{old} to the first available
3390 descriptor number (the first number not currently open).  It is
3391 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
3392 @end deftypefun
3394 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
3395 @standards{POSIX.1, unistd.h}
3396 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3397 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
3398 @var{new}.
3400 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
3401 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
3402 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
3403 were closed first.
3405 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
3406 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
3408 @smallexample
3409 close (@var{new});
3410 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
3411 @end smallexample
3413 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
3414 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
3415 duplicate of @var{old}.
3416 @end deftypefun
3418 @deftypevr Macro int F_DUPFD
3419 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3420 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3421 copy the file descriptor given as the first argument.
3423 The form of the call in this case is:
3425 @smallexample
3426 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
3427 @end smallexample
3429 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
3430 the file descriptor returned should be the next available one greater
3431 than or equal to this value.
3433 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
3434 of the new file descriptor.  A return value of @math{-1} indicates an
3435 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3436 this command:
3438 @table @code
3439 @item EBADF
3440 The @var{old} argument is invalid.
3442 @item EINVAL
3443 The @var{next-filedes} argument is invalid.
3445 @item EMFILE
3446 There are no more file descriptors available---your program is already
3447 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
3448 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
3449 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
3450 @end table
3452 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
3453 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
3454 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
3455 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
3456 distinct descriptor numbers in use in one process.
3457 @end deftypevr
3459 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
3460 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
3461 done by a shell or shell-like program before calling one of the
3462 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
3463 program in a child process.  When the new program is executed, it
3464 creates and initializes the standard streams to point to the
3465 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
3466 invoked.
3468 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
3469 like:
3471 @smallexample
3472 pid = fork ();
3473 if (pid == 0)
3474   @{
3475     char *filename;
3476     char *program;
3477     int file;
3478     @dots{}
3479     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
3480     dup2 (file, STDIN_FILENO);
3481     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
3482     execv (program, NULL);
3483   @}
3484 @end smallexample
3486 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
3487 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
3490 @node Descriptor Flags
3491 @section File Descriptor Flags
3492 @cindex file descriptor flags
3494 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
3495 descriptor.  These flags are associated with particular file
3496 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
3497 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
3499 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
3500 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
3501 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
3503 The symbols in this section are defined in the header file
3504 @file{fcntl.h}.
3505 @pindex fcntl.h
3507 @deftypevr Macro int F_GETFD
3508 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3509 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3510 specify that it should return the file descriptor flags associated
3511 with the @var{filedes} argument.
3513 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3514 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3515 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
3517 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3518 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3520 @table @code
3521 @item EBADF
3522 The @var{filedes} argument is invalid.
3523 @end table
3524 @end deftypevr
3527 @deftypevr Macro int F_SETFD
3528 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3529 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3530 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
3531 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
3532 specify the new flags, so the form of the call is:
3534 @smallexample
3535 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
3536 @end smallexample
3538 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3539 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.
3540 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
3541 command.
3542 @end deftypevr
3544 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
3545 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
3546 as a bit mask value.
3548 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
3549 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3550 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
3551 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
3552 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
3553 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
3554 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
3555 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
3556 @end deftypevr
3558 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
3559 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
3560 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
3561 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
3562 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
3563 without altering any other flags:
3565 @smallexample
3566 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3567    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3568    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3571 set_cloexec_flag (int desc, int value)
3573   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
3574   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3575   if (oldflags < 0)
3576     return oldflags;
3577   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3578   if (value != 0)
3579     oldflags |= FD_CLOEXEC;
3580   else
3581     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
3582   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3583   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
3585 @end smallexample
3587 @node File Status Flags
3588 @section File Status Flags
3589 @cindex file status flags
3591 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
3592 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
3593 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
3594 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
3595 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
3596 @pxref{Opening and Closing Files}.
3598 File status flags fall into three categories, which are described in the
3599 following sections.
3601 @itemize @bullet
3602 @item
3603 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
3604 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
3605 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
3607 @item
3608 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
3609 These flags are not preserved after the @code{open} call.
3611 @item
3612 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
3613 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
3614 changed with @code{fcntl}.
3615 @end itemize
3617 The symbols in this section are defined in the header file
3618 @file{fcntl.h}.
3619 @pindex fcntl.h
3621 @menu
3622 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
3623 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
3624 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
3625 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
3626 @end menu
3628 @node Access Modes
3629 @subsection File Access Modes
3631 The file access mode allows a file descriptor to be used for reading,
3632 writing, both, or neither.  The access mode is determined when the file
3633 is opened, and never change.
3635 @deftypevr Macro int O_RDONLY
3636 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3637 Open the file for read access.
3638 @end deftypevr
3640 @deftypevr Macro int O_WRONLY
3641 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3642 Open the file for write access.
3643 @end deftypevr
3645 @deftypevr Macro int O_RDWR
3646 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3647 Open the file for both reading and writing.
3648 @end deftypevr
3650 @deftypevr Macro int O_PATH
3651 @standards{Linux, fcntl.h}
3652 Obtain a file descriptor for the file, but do not open the file for
3653 reading or writing.  Permission checks for the file itself are skipped
3654 when the file is opened (but permission to access the directory that
3655 contains it is still needed), and permissions are checked when the
3656 descriptor is used later on.
3658 For example, such descriptors can be used with the @code{fexecve}
3659 function (@pxref{Executing a File}).
3661 This access mode is specific to Linux.  On @gnuhurdsystems{}, it is
3662 possible to use @code{O_EXEC} explicitly, or specify no access modes
3663 at all (see below).
3664 @end deftypevr
3666 The portable file access modes @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, and
3667 @code{O_RDWR} may not correspond to individual bits.  To determine the
3668 file access mode with @code{fcntl}, you must extract the access mode
3669 bits from the retrieved file status flags, using the @code{O_ACCMODE}
3670 mask.
3672 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
3673 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3675 This macro is a mask that can be bitwise-ANDed with the file status flag
3676 value to recover the file access mode, assuming that a standard file
3677 access mode is in use.
3678 @end deftypevr
3680 If a non-standard file access mode is used (such as @code{O_PATH} or
3681 @code{O_EXEC}), masking with @code{O_ACCMODE} may give incorrect
3682 results.  These non-standard access modes are identified by individual
3683 bits and have to be checked directly (without masking with
3684 @code{O_ACCMODE} first).
3686 On @gnuhurdsystems{} (but not on other systems), @code{O_RDONLY} and
3687 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
3688 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
3689 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
3690 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
3691 output to the file, but does allow other operations such as
3692 @code{fchmod}.  On @gnuhurdsystems{}, since ``read-only'' or ``write-only''
3693 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
3694 access modes.
3696 @deftypevr Macro int O_READ
3697 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3698 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDONLY}; only defined on GNU/Hurd.
3699 @end deftypevr
3701 @deftypevr Macro int O_WRITE
3702 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3703 Open the file for writing.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU/Hurd.
3704 @end deftypevr
3706 @deftypevr Macro int O_EXEC
3707 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3708 Open the file for executing.  Only defined on GNU/Hurd.
3709 @end deftypevr
3711 @node Open-time Flags
3712 @subsection Open-time Flags
3714 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
3715 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
3716 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
3717 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
3718 @code{open}.
3720 There are two sorts of options specified by open-time flags.
3722 @itemize @bullet
3723 @item
3724 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
3725 file name to locate the file, and whether the file can be created.
3726 @cindex file name translation flags
3727 @cindex flags, file name translation
3729 @item
3730 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
3731 perform on the file once it is open.
3732 @cindex open-time action flags
3733 @cindex flags, open-time action
3734 @end itemize
3736 Here are the file name translation flags.
3738 @deftypevr Macro int O_CREAT
3739 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3740 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
3741 @c !!! mode arg, umask
3742 @cindex create on open (file status flag)
3743 @end deftypevr
3745 @deftypevr Macro int O_EXCL
3746 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3747 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
3748 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
3749 clobber an existing file.
3751 The @code{O_EXCL} flag has a special meaning in combination with
3752 @code{O_TMPFILE}; see below.
3753 @end deftypevr
3755 @deftypevr Macro int O_DIRECTORY
3756 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3757 If set, the open operation fails if the given name is not the name of
3758 a directory.  The @code{errno} variable is set to @code{ENOTDIR} for
3759 this error condition.
3760 @end deftypevr
3762 @deftypevr Macro int O_NOFOLLOW
3763 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3764 If set, the open operation fails if the final component of the file name
3765 refers to a symbolic link.  The @code{errno} variable is set to
3766 @code{ELOOP} for this error condition.
3767 @end deftypevr
3769 @deftypevr Macro int O_TMPFILE
3770 @standards{GNU, fcntl.h}
3771 If this flag is specified, functions in the @code{open} family create an
3772 unnamed temporary file.  In this case, the pathname argument to the
3773 @code{open} family of functions (@pxref{Opening and Closing Files}) is
3774 interpreted as the directory in which the temporary file is created
3775 (thus determining the file system which provides the storage for the
3776 file).  The @code{O_TMPFILE} flag must be combined with @code{O_WRONLY}
3777 or @code{O_RDWR}, and the @var{mode} argument is required.
3779 The temporary file can later be given a name using @code{linkat},
3780 turning it into a regular file.  This allows the atomic creation of a
3781 file with the specific file attributes (mode and extended attributes)
3782 and file contents.  If, for security reasons, it is not desirable that a
3783 name can be given to the file, the @code{O_EXCL} flag can be specified
3784 along with @code{O_TMPFILE}.
3786 Not all kernels support this open flag.  If this flag is unsupported, an
3787 attempt to create an unnamed temporary file fails with an error of
3788 @code{EINVAL}.  If the underlying file system does not support the
3789 @code{O_TMPFILE} flag, an @code{EOPNOTSUPP} error is the result.
3791 The @code{O_TMPFILE} flag is a GNU extension.
3792 @end deftypevr
3794 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3795 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3796 @cindex non-blocking open
3797 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
3798 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
3799 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
3800 ignored.  Often, opening a port to a modem blocks until the modem reports
3801 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
3802 return immediately without a carrier.
3804 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
3805 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
3806 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
3807 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
3808 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
3809 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
3810 @end deftypevr
3812 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
3813 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3814 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
3815 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
3816 what it means to be the controlling terminal.
3818 On @gnuhurdsystems{} and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
3819 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, @gnulinuxsystems{}
3820 and some other systems use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
3821 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
3822 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
3823 @cindex controlling terminal, setting
3824 @end deftypevr
3826 The following three file name translation flags exist only on
3827 @gnuhurdsystems{}.
3829 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
3830 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3831 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
3832 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
3833 on the new file descriptor will never induce job control signals.
3834 @xref{Job Control}.
3835 @end deftypevr
3837 @deftypevr Macro int O_NOLINK
3838 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3839 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
3840 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
3841 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
3842 @cindex symbolic link, opening
3843 @end deftypevr
3845 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
3846 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3847 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
3848 Open the bare file the translator itself sees.
3849 @end deftypevr
3852 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
3853 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
3854 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
3855 can do them @i{atomically}.
3857 @deftypevr Macro int O_TRUNC
3858 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3859 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
3860 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
3861 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
3862 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
3863 but you need not open for write access.
3865 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
3866 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
3867 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
3868 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
3869 compatibility.
3870 @end deftypevr
3872 The remaining operating modes are BSD extensions.  They exist only
3873 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3875 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
3876 @standards{BSD, fcntl.h (optional)}
3877 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
3878 @xref{File Locks}.
3880 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
3881 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
3882 the lock on the new file first.
3883 @end deftypevr
3885 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
3886 @standards{BSD, fcntl.h (optional)}
3887 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
3888 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
3889 @end deftypevr
3891 @node Operating Modes
3892 @subsection I/O Operating Modes
3894 The operating modes affect how input and output operations using a file
3895 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
3896 and changed with @code{fcntl}.
3898 @deftypevr Macro int O_APPEND
3899 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3900 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
3901 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
3902 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
3903 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
3904 data you write will always go to the current end of the file, regardless
3905 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
3906 the file position to the end of file and write, then another process can
3907 extend the file after you set the file position but before you write,
3908 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
3909 @end deftypevr
3911 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3912 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3913 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
3914 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
3915 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
3916 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
3917 failure status if the output can't be written immediately.
3919 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
3920 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
3921 @end deftypevr
3923 @deftypevr Macro int O_NDELAY
3924 @standards{BSD, fcntl.h}
3925 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
3926 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
3927 @end deftypevr
3929 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
3930 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3932 @deftypevr Macro int O_ASYNC
3933 @standards{BSD, fcntl.h}
3934 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
3935 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
3937 Asynchronous input mode is a BSD feature.
3938 @end deftypevr
3940 @deftypevr Macro int O_FSYNC
3941 @standards{BSD, fcntl.h}
3942 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
3943 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
3944 returning. @c !!! xref fsync
3946 Synchronous writing is a BSD feature.
3947 @end deftypevr
3949 @deftypevr Macro int O_SYNC
3950 @standards{BSD, fcntl.h}
3951 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
3952 @end deftypevr
3954 @deftypevr Macro int O_NOATIME
3955 @standards{GNU, fcntl.h}
3956 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
3957 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
3958 that backing a file up does not count as reading it.
3959 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
3961 This is a GNU extension.
3962 @end deftypevr
3964 @node Getting File Status Flags
3965 @subsection Getting and Setting File Status Flags
3967 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
3969 @deftypevr Macro int F_GETFL
3970 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3971 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3972 read the file status flags for the open file with descriptor
3973 @var{filedes}.
3975 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3976 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3977 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
3978 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
3979 to compare them.
3981 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3982 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3984 @table @code
3985 @item EBADF
3986 The @var{filedes} argument is invalid.
3987 @end table
3988 @end deftypevr
3990 @deftypevr Macro int F_SETFL
3991 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3992 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
3993 the file status flags for the open file corresponding to the
3994 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
3995 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
3997 @smallexample
3998 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
3999 @end smallexample
4001 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
4002 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
4004 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
4005 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.  The
4006 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
4007 @end deftypevr
4009 If you want to modify the file status flags, you should get the current
4010 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
4011 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
4012 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
4013 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
4014 altering any other flags:
4016 @smallexample
4017 @group
4018 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
4019    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
4020    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
4023 set_nonblock_flag (int desc, int value)
4025   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
4026   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
4027   if (oldflags == -1)
4028     return -1;
4029   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
4030   if (value != 0)
4031     oldflags |= O_NONBLOCK;
4032   else
4033     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
4034   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
4035   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
4037 @end group
4038 @end smallexample
4040 @node File Locks
4041 @section File Locks
4043 @cindex file locks
4044 @cindex record locking
4045 This section describes record locks that are associated with the process.
4046 There is also a different type of record lock that is associated with the
4047 open file description instead of the process.  @xref{Open File Description Locks}.
4049 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
4050 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
4051 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
4052 ways.
4054 @cindex exclusive lock
4055 @cindex write lock
4056 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
4057 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
4058 place, no other process can lock that part of the file.
4060 @cindex shared lock
4061 @cindex read lock
4062 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
4063 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
4064 other processes can request read locks.
4066 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
4067 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
4068 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
4069 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
4070 appropriate points.
4072 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
4073 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
4074 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
4075 on that file are released, even if the locks were made using other
4076 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
4077 process exits, and are not inherited by child processes created using
4078 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
4080 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
4081 lock and where.  This data type and the associated macros for the
4082 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
4083 @pindex fcntl.h
4085 @deftp {Data Type} {struct flock}
4086 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4087 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
4088 lock.  It has these members:
4090 @table @code
4091 @item short int l_type
4092 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
4093 @code{F_UNLCK}.
4095 @item short int l_whence
4096 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
4097 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
4098 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
4100 @item off_t l_start
4101 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
4102 applies, and is given in bytes relative to the point specified by the
4103 @code{l_whence} member.
4105 @item off_t l_len
4106 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
4107 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
4108 the file.
4110 @item pid_t l_pid
4111 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
4112 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
4113 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.  If the
4114 conflicting lock is an open file description lock
4115 (@pxref{Open File Description Locks}), then this field will be set to
4116 @math{-1}.
4117 @end table
4118 @end deftp
4120 @deftypevr Macro int F_GETLK
4121 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4122 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4123 specify that it should get information about a lock.  This command
4124 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
4125 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4127 @smallexample
4128 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
4129 @end smallexample
4131 If there is a lock already in place that would block the lock described
4132 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
4133 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
4134 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
4135 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
4136 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
4137 write locks only.
4139 There might be more than one lock affecting the region specified by the
4140 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
4141 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
4142 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
4143 set to identify the locked region.
4145 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
4146 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
4148 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
4149 unspecified value other than @math{-1}, which is reserved to indicate an
4150 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
4151 this command:
4153 @table @code
4154 @item EBADF
4155 The @var{filedes} argument is invalid.
4157 @item EINVAL
4158 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4159 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4160 @end table
4161 @end deftypevr
4163 @deftypevr Macro int F_SETLK
4164 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4165 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4166 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
4167 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
4168 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4170 @smallexample
4171 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
4172 @end smallexample
4174 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
4175 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
4176 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
4178 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
4179 of @math{-1}.  This function does not block while waiting for other processes
4180 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns a value other
4181 than @math{-1}.
4183 The following @code{errno} error conditions are defined for this
4184 function:
4186 @table @code
4187 @item EAGAIN
4188 @itemx EACCES
4189 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
4190 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
4191 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
4192 @code{F_SETLK}.  (@gnulinuxhurdsystems{} always use @code{EAGAIN}.)
4194 @item EBADF
4195 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
4196 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
4197 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4199 @item EINVAL
4200 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4201 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4203 @item ENOLCK
4204 The system has run out of file lock resources; there are already too
4205 many file locks in place.
4207 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4208 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4209 of the possibility of this error, as it could result from network access
4210 to a file system on another machine.
4211 @end table
4212 @end deftypevr
4214 @deftypevr Macro int F_SETLKW
4215 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4216 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4217 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4218 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
4219 until the request can be specified.
4221 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4222 for the @code{F_SETLK} command.
4224 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4225 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4226 are defined for this command:
4228 @table @code
4229 @item EINTR
4230 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4231 @xref{Interrupted Primitives}.
4233 @item EDEADLK
4234 The specified region is being locked by another process.  But that
4235 process is waiting to lock a region which the current process has
4236 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
4237 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
4238 you know if it notices one.
4239 @end table
4240 @end deftypevr
4243 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
4244 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
4246 @vtable @code
4247 @item F_RDLCK
4248 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4249 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
4251 @item F_WRLCK
4252 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4253 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
4255 @item F_UNLCK
4256 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4257 This macro is used to specify that the region is unlocked.
4258 @end vtable
4260 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
4261 program that can be run simultaneously by several different users, that
4262 logs status information to a common file.  One example of such a program
4263 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
4264 example might be a program that records usage or accounting information
4265 for billing purposes.
4267 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
4268 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
4269 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
4270 file before actually writing to the file.
4272 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
4273 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
4274 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
4275 that part of the file for writing.
4277 @c ??? This section could use an example program.
4279 Remember that file locks are only an @emph{advisory} protocol for
4280 controlling access to a file.  There is still potential for access to
4281 the file by programs that don't use the lock protocol.
4283 @node Open File Description Locks
4284 @section Open File Description Locks
4286 In contrast to process-associated record locks (@pxref{File Locks}),
4287 open file description record locks are associated with an open file
4288 description rather than a process.
4290 Using @code{fcntl} to apply an open file description lock on a region that
4291 already has an existing open file description lock that was created via the
4292 same file descriptor will never cause a lock conflict.
4294 Open file description locks are also inherited by child processes across
4295 @code{fork}, or @code{clone} with @code{CLONE_FILES} set
4296 (@pxref{Creating a Process}), along with the file descriptor.
4298 It is important to distinguish between the open file @emph{description} (an
4299 instance of an open file, usually created by a call to @code{open}) and
4300 an open file @emph{descriptor}, which is a numeric value that refers to the
4301 open file description.  The locks described here are associated with the
4302 open file @emph{description} and not the open file @emph{descriptor}.
4304 Using @code{dup} (@pxref{Duplicating Descriptors}) to copy a file
4305 descriptor does not give you a new open file description, but rather copies a
4306 reference to an existing open file description and assigns it to a new
4307 file descriptor.  Thus, open file description locks set on a file
4308 descriptor cloned by @code{dup} will never conflict with open file
4309 description locks set on the original descriptor since they refer to the
4310 same open file description.  Depending on the range and type of lock
4311 involved, the original lock may be modified by a @code{F_OFD_SETLK} or
4312 @code{F_OFD_SETLKW} command in this situation however.
4314 Open file description locks always conflict with process-associated locks,
4315 even if acquired by the same process or on the same open file
4316 descriptor.
4318 Open file description locks use the same @code{struct flock} as
4319 process-associated locks as an argument (@pxref{File Locks}) and the
4320 macros for the @code{command} values are also declared in the header file
4321 @file{fcntl.h}. To use them, the macro @code{_GNU_SOURCE} must be
4322 defined prior to including any header file.
4324 In contrast to process-associated locks, any @code{struct flock} used as
4325 an argument to open file description lock commands must have the @code{l_pid}
4326 value set to @math{0}.  Also, when returning information about an
4327 open file description lock in a @code{F_GETLK} or @code{F_OFD_GETLK} request,
4328 the @code{l_pid} field in @code{struct flock} will be set to @math{-1}
4329 to indicate that the lock is not associated with a process.
4331 When the same @code{struct flock} is reused as an argument to a
4332 @code{F_OFD_SETLK} or @code{F_OFD_SETLKW} request after being used for an
4333 @code{F_OFD_GETLK} request, it is necessary to inspect and reset the
4334 @code{l_pid} field to @math{0}.
4336 @pindex fcntl.h.
4338 @deftypevr Macro int F_OFD_GETLK
4339 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4340 specify that it should get information about a lock.  This command
4341 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
4342 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4344 @smallexample
4345 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_GETLK, @var{lockp})
4346 @end smallexample
4348 If there is a lock already in place that would block the lock described
4349 by the @var{lockp} argument, information about that lock is written to
4350 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
4351 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
4352 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
4353 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
4354 write locks only.
4356 There might be more than one lock affecting the region specified by the
4357 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
4358 one of them. Which lock is returned in this situation is undefined.
4360 The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure are set to
4361 @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields are set
4362 to identify the locked region.
4364 If no conflicting lock exists, the only change to the @var{lockp} structure
4365 is to update the @code{l_type} field to the value @code{F_UNLCK}.
4367 The normal return value from @code{fcntl} with this command is either @math{0}
4368 on success or @math{-1}, which indicates an error. The following @code{errno}
4369 error conditions are defined for this command:
4371 @table @code
4372 @item EBADF
4373 The @var{filedes} argument is invalid.
4375 @item EINVAL
4376 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4377 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the file
4378 associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4379 @end table
4380 @end deftypevr
4382 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLK
4383 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4384 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4385 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
4386 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
4387 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4389 @smallexample
4390 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_SETLK, @var{lockp})
4391 @end smallexample
4393 If the open file already has a lock on any part of the
4394 region, the old lock on that part is replaced with the new lock.  You
4395 can remove a lock by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
4397 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
4398 of @math{-1}.  This command does not wait for other tasks
4399 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns @math{0}.
4401 The following @code{errno} error conditions are defined for this
4402 command:
4404 @table @code
4405 @item EAGAIN
4406 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
4407 file.
4409 @item EBADF
4410 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
4411 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
4412 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4414 @item EINVAL
4415 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4416 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the
4417 file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4419 @item ENOLCK
4420 The system has run out of file lock resources; there are already too
4421 many file locks in place.
4423 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4424 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4425 of the possibility of this error, as it could result from network access
4426 to a file system on another machine.
4427 @end table
4428 @end deftypevr
4430 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLKW
4431 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4432 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4433 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4434 @code{F_OFD_SETLK} command, but causes the process to wait until the request
4435 can be completed.
4437 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4438 for the @code{F_OFD_SETLK} command.
4440 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4441 @code{F_OFD_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4442 are defined for this command:
4444 @table @code
4445 @item EINTR
4446 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4447 @xref{Interrupted Primitives}.
4449 @end table
4450 @end deftypevr
4452 Open file description locks are useful in the same sorts of situations as
4453 process-associated locks. They can also be used to synchronize file
4454 access between threads within the same process by having each thread perform
4455 its own @code{open} of the file, to obtain its own open file description.
4457 Because open file description locks are automatically freed only upon
4458 closing the last file descriptor that refers to the open file
4459 description, this locking mechanism avoids the possibility that locks
4460 are inadvertently released due to a library routine opening and closing
4461 a file without the application being aware.
4463 As with process-associated locks, open file description locks are advisory.
4465 @node Open File Description Locks Example
4466 @section Open File Description Locks Example
4468 Here is an example of using open file description locks in a threaded
4469 program. If this program used process-associated locks, then it would be
4470 subject to data corruption because process-associated locks are shared
4471 by the threads inside a process, and thus cannot be used by one thread
4472 to lock out another thread in the same process.
4474 Proper error handling has been omitted in the following program for
4475 brevity.
4477 @smallexample
4478 @include ofdlocks.c.texi
4479 @end smallexample
4481 This example creates three threads each of which loops five times,
4482 appending to the file.  Access to the file is serialized via open file
4483 description locks. If we compile and run the above program, we'll end up
4484 with /tmp/foo that has 15 lines in it.
4486 If we, however, were to replace the @code{F_OFD_SETLK} and
4487 @code{F_OFD_SETLKW} commands with their process-associated lock
4488 equivalents, the locking essentially becomes a noop since it is all done
4489 within the context of the same process. That leads to data corruption
4490 (typically manifested as missing lines) as some threads race in and
4491 overwrite the data written by others.
4493 @node Interrupt Input
4494 @section Interrupt-Driven Input
4496 @cindex interrupt-driven input
4497 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
4498 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
4499 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
4500 or process group to receive the signal can be selected by using the
4501 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
4502 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
4503 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
4504 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
4505 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
4506 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
4508 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
4509 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
4510 @xref{Job Control}.
4512 @pindex fcntl.h
4513 The symbols in this section are defined in the header file
4514 @file{fcntl.h}.
4516 @deftypevr Macro int F_GETOWN
4517 @standards{BSD, fcntl.h}
4518 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4519 specify that it should get information about the process or process
4520 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
4521 actually the foreground process group ID, which you can get using
4522 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
4524 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
4525 absolute value is the process group ID.
4527 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
4529 @table @code
4530 @item EBADF
4531 The @var{filedes} argument is invalid.
4532 @end table
4533 @end deftypevr
4535 @deftypevr Macro int F_SETOWN
4536 @standards{BSD, fcntl.h}
4537 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4538 specify that it should set the process or process group to which
4539 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
4540 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
4541 the call is:
4543 @smallexample
4544 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
4545 @end smallexample
4547 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
4548 negative number whose absolute value is a process group ID.
4550 The return value from @code{fcntl} with this command is @math{-1}
4551 in case of error and some other value if successful.  The following
4552 @code{errno} error conditions are defined for this command:
4554 @table @code
4555 @item EBADF
4556 The @var{filedes} argument is invalid.
4558 @item ESRCH
4559 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
4560 @end table
4561 @end deftypevr
4563 @c ??? This section could use an example program.
4565 @node IOCTLs
4566 @section Generic I/O Control operations
4567 @cindex generic i/o control operations
4568 @cindex IOCTLs
4570 @gnusystems{} can handle most input/output operations on many different
4571 devices and objects in terms of a few file primitives - @code{read},
4572 @code{write} and @code{lseek}.  However, most devices also have a few
4573 peculiar operations which do not fit into this model.  Such as:
4575 @itemize @bullet
4577 @item
4578 Changing the character font used on a terminal.
4580 @item
4581 Telling a magnetic tape system to rewind or fast forward.  (Since they
4582 cannot move in byte increments, @code{lseek} is inapplicable).
4584 @item
4585 Ejecting a disk from a drive.
4587 @item
4588 Playing an audio track from a CD-ROM drive.
4590 @item
4591 Maintaining routing tables for a network.
4593 @end itemize
4595 Although some such objects such as sockets and terminals
4596 @footnote{Actually, the terminal-specific functions are implemented with
4597 IOCTLs on many platforms.} have special functions of their own, it would
4598 not be practical to create functions for all these cases.
4600 Instead these minor operations, known as @dfn{IOCTL}s, are assigned code
4601 numbers and multiplexed through the @code{ioctl} function, defined in
4602 @code{sys/ioctl.h}.  The code numbers themselves are defined in many
4603 different headers.
4605 @deftypefun int ioctl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
4606 @standards{BSD, sys/ioctl.h}
4607 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
4609 The @code{ioctl} function performs the generic I/O operation
4610 @var{command} on @var{filedes}.
4612 A third argument is usually present, either a single number or a pointer
4613 to a structure.  The meaning of this argument, the returned value, and
4614 any error codes depends upon the command used.  Often @math{-1} is
4615 returned for a failure.
4617 @end deftypefun
4619 On some systems, IOCTLs used by different devices share the same numbers.
4620 Thus, although use of an inappropriate IOCTL @emph{usually} only produces
4621 an error, you should not attempt to use device-specific IOCTLs on an
4622 unknown device.
4624 Most IOCTLs are OS-specific and/or only used in special system utilities,
4625 and are thus beyond the scope of this document.  For an example of the use
4626 of an IOCTL, see @ref{Out-of-Band Data}.
4628 @c FIXME this is undocumented:
4629 @c dup3