BZ#17496: Fix gnu/lib-names.h dependency.
[glibc.git] / manual / llio.texi
blob393ddf30ab1dc489b064467c4e3e16d2e5b7a3dd
1 @node Low-Level I/O, File System Interface, I/O on Streams, Top
2 @c %MENU% Low-level, less portable I/O
3 @chapter Low-Level Input/Output
5 This chapter describes functions for performing low-level input/output
6 operations on file descriptors.  These functions include the primitives
7 for the higher-level I/O functions described in @ref{I/O on Streams}, as
8 well as functions for performing low-level control operations for which
9 there are no equivalents on streams.
11 Stream-level I/O is more flexible and usually more convenient;
12 therefore, programmers generally use the descriptor-level functions only
13 when necessary.  These are some of the usual reasons:
15 @itemize @bullet
16 @item
17 For reading binary files in large chunks.
19 @item
20 For reading an entire file into core before parsing it.
22 @item
23 To perform operations other than data transfer, which can only be done
24 with a descriptor.  (You can use @code{fileno} to get the descriptor
25 corresponding to a stream.)
27 @item
28 To pass descriptors to a child process.  (The child can create its own
29 stream to use a descriptor that it inherits, but cannot inherit a stream
30 directly.)
31 @end itemize
33 @menu
34 * Opening and Closing Files::           How to open and close file
35                                          descriptors.
36 * I/O Primitives::                      Reading and writing data.
37 * File Position Primitive::             Setting a descriptor's file
38                                          position.
39 * Descriptors and Streams::             Converting descriptor to stream
40                                          or vice-versa.
41 * Stream/Descriptor Precautions::       Precautions needed if you use both
42                                          descriptors and streams.
43 * Scatter-Gather::                      Fast I/O to discontinuous buffers.
44 * Memory-mapped I/O::                   Using files like memory.
45 * Waiting for I/O::                     How to check for input or output
46                                          on multiple file descriptors.
47 * Synchronizing I/O::                   Making sure all I/O actions completed.
48 * Asynchronous I/O::                    Perform I/O in parallel.
49 * Control Operations::                  Various other operations on file
50                                          descriptors.
51 * Duplicating Descriptors::             Fcntl commands for duplicating
52                                          file descriptors.
53 * Descriptor Flags::                    Fcntl commands for manipulating
54                                          flags associated with file
55                                          descriptors.
56 * File Status Flags::                   Fcntl commands for manipulating
57                                          flags associated with open files.
58 * File Locks::                          Fcntl commands for implementing
59                                          file locking.
60 * Open File Description Locks::         Fcntl commands for implementing
61                                          open file description locking.
62 * Open File Description Locks Example:: An example of open file description lock
63                                          usage
64 * Interrupt Input::                     Getting an asynchronous signal when
65                                          input arrives.
66 * IOCTLs::                              Generic I/O Control operations.
67 @end menu
70 @node Opening and Closing Files
71 @section Opening and Closing Files
73 @cindex opening a file descriptor
74 @cindex closing a file descriptor
75 This section describes the primitives for opening and closing files
76 using file descriptors.  The @code{open} and @code{creat} functions are
77 declared in the header file @file{fcntl.h}, while @code{close} is
78 declared in @file{unistd.h}.
79 @pindex unistd.h
80 @pindex fcntl.h
82 @comment fcntl.h
83 @comment POSIX.1
84 @deftypefun int open (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
85 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
86 The @code{open} function creates and returns a new file descriptor for
87 the file named by @var{filename}.  Initially, the file position
88 indicator for the file is at the beginning of the file.  The argument
89 @var{mode} (@pxref{Permission Bits}) is used only when a file is
90 created, but it doesn't hurt to supply the argument in any case.
92 The @var{flags} argument controls how the file is to be opened.  This is
93 a bit mask; you create the value by the bitwise OR of the appropriate
94 parameters (using the @samp{|} operator in C).
95 @xref{File Status Flags}, for the parameters available.
97 The normal return value from @code{open} is a non-negative integer file
98 descriptor.  In the case of an error, a value of @math{-1} is returned
99 instead.  In addition to the usual file name errors (@pxref{File
100 Name Errors}), the following @code{errno} error conditions are defined
101 for this function:
103 @table @code
104 @item EACCES
105 The file exists but is not readable/writable as requested by the @var{flags}
106 argument, the file does not exist and the directory is unwritable so
107 it cannot be created.
109 @item EEXIST
110 Both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, and the named file already
111 exists.
113 @item EINTR
114 The @code{open} operation was interrupted by a signal.
115 @xref{Interrupted Primitives}.
117 @item EISDIR
118 The @var{flags} argument specified write access, and the file is a directory.
120 @item EMFILE
121 The process has too many files open.
122 The maximum number of file descriptors is controlled by the
123 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
125 @item ENFILE
126 The entire system, or perhaps the file system which contains the
127 directory, cannot support any additional open files at the moment.
128 (This problem cannot happen on @gnuhurdsystems{}.)
130 @item ENOENT
131 The named file does not exist, and @code{O_CREAT} is not specified.
133 @item ENOSPC
134 The directory or file system that would contain the new file cannot be
135 extended, because there is no disk space left.
137 @item ENXIO
138 @code{O_NONBLOCK} and @code{O_WRONLY} are both set in the @var{flags}
139 argument, the file named by @var{filename} is a FIFO (@pxref{Pipes and
140 FIFOs}), and no process has the file open for reading.
142 @item EROFS
143 The file resides on a read-only file system and any of @w{@code{O_WRONLY}},
144 @code{O_RDWR}, and @code{O_TRUNC} are set in the @var{flags} argument,
145 or @code{O_CREAT} is set and the file does not already exist.
146 @end table
148 @c !!! umask
150 If on a 32 bit machine the sources are translated with
151 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{open} returns a file
152 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
153 functions to use files up to @math{2^63} bytes in size and offset from
154 @math{-2^63} to @math{2^63}.  This happens transparently for the user
155 since all of the lowlevel file handling functions are equally replaced.
157 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
158 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
159 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{open} is
160 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
161 until the program ends.  To avoid this calls to @code{open} should be
162 protected using cancellation handlers.
163 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
165 The @code{open} function is the underlying primitive for the @code{fopen}
166 and @code{freopen} functions, that create streams.
167 @end deftypefun
169 @comment fcntl.h
170 @comment Unix98
171 @deftypefun int open64 (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
172 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
173 This function is similar to @code{open}.  It returns a file descriptor
174 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
175 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
176 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
178 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
179 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
180 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
181 replaces the old API.
182 @end deftypefun
184 @comment fcntl.h
185 @comment POSIX.1
186 @deftypefn {Obsolete function} int creat (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
187 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
188 This function is obsolete.  The call:
190 @smallexample
191 creat (@var{filename}, @var{mode})
192 @end smallexample
194 @noindent
195 is equivalent to:
197 @smallexample
198 open (@var{filename}, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, @var{mode})
199 @end smallexample
201 If on a 32 bit machine the sources are translated with
202 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{creat} returns a file
203 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
204 functions to use files up to @math{2^63} in size and offset from
205 @math{-2^63} to @math{2^63}.  This happens transparently for the user
206 since all of the lowlevel file handling functions are equally replaced.
207 @end deftypefn
209 @comment fcntl.h
210 @comment Unix98
211 @deftypefn {Obsolete function} int creat64 (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
212 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
213 This function is similar to @code{creat}.  It returns a file descriptor
214 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
215 the difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
216 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
218 To use this file descriptor one must not use the normal operations but
219 instead the counterparts named @code{*64}, e.g., @code{read64}.
221 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
222 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
223 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
224 replaces the old API.
225 @end deftypefn
227 @comment unistd.h
228 @comment POSIX.1
229 @deftypefun int close (int @var{filedes})
230 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
231 The function @code{close} closes the file descriptor @var{filedes}.
232 Closing a file has the following consequences:
234 @itemize @bullet
235 @item
236 The file descriptor is deallocated.
238 @item
239 Any record locks owned by the process on the file are unlocked.
241 @item
242 When all file descriptors associated with a pipe or FIFO have been closed,
243 any unread data is discarded.
244 @end itemize
246 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
247 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
248 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{close} is
249 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
250 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{close} should be
251 protected using cancellation handlers.
252 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
254 The normal return value from @code{close} is @math{0}; a value of @math{-1}
255 is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
256 conditions are defined for this function:
258 @table @code
259 @item EBADF
260 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor.
262 @item EINTR
263 The @code{close} call was interrupted by a signal.
264 @xref{Interrupted Primitives}.
265 Here is an example of how to handle @code{EINTR} properly:
267 @smallexample
268 TEMP_FAILURE_RETRY (close (desc));
269 @end smallexample
271 @item ENOSPC
272 @itemx EIO
273 @itemx EDQUOT
274 When the file is accessed by NFS, these errors from @code{write} can sometimes
275 not be detected until @code{close}.  @xref{I/O Primitives}, for details
276 on their meaning.
277 @end table
279 Please note that there is @emph{no} separate @code{close64} function.
280 This is not necessary since this function does not determine nor depend
281 on the mode of the file.  The kernel which performs the @code{close}
282 operation knows which mode the descriptor is used for and can handle
283 this situation.
284 @end deftypefun
286 To close a stream, call @code{fclose} (@pxref{Closing Streams}) instead
287 of trying to close its underlying file descriptor with @code{close}.
288 This flushes any buffered output and updates the stream object to
289 indicate that it is closed.
291 @node I/O Primitives
292 @section Input and Output Primitives
294 This section describes the functions for performing primitive input and
295 output operations on file descriptors: @code{read}, @code{write}, and
296 @code{lseek}.  These functions are declared in the header file
297 @file{unistd.h}.
298 @pindex unistd.h
300 @comment unistd.h
301 @comment POSIX.1
302 @deftp {Data Type} ssize_t
303 This data type is used to represent the sizes of blocks that can be
304 read or written in a single operation.  It is similar to @code{size_t},
305 but must be a signed type.
306 @end deftp
308 @cindex reading from a file descriptor
309 @comment unistd.h
310 @comment POSIX.1
311 @deftypefun ssize_t read (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size})
312 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
313 The @code{read} function reads up to @var{size} bytes from the file
314 with descriptor @var{filedes}, storing the results in the @var{buffer}.
315 (This is not necessarily a character string, and no terminating null
316 character is added.)
318 @cindex end-of-file, on a file descriptor
319 The return value is the number of bytes actually read.  This might be
320 less than @var{size}; for example, if there aren't that many bytes left
321 in the file or if there aren't that many bytes immediately available.
322 The exact behavior depends on what kind of file it is.  Note that
323 reading less than @var{size} bytes is not an error.
325 A value of zero indicates end-of-file (except if the value of the
326 @var{size} argument is also zero).  This is not considered an error.
327 If you keep calling @code{read} while at end-of-file, it will keep
328 returning zero and doing nothing else.
330 If @code{read} returns at least one character, there is no way you can
331 tell whether end-of-file was reached.  But if you did reach the end, the
332 next read will return zero.
334 In case of an error, @code{read} returns @math{-1}.  The following
335 @code{errno} error conditions are defined for this function:
337 @table @code
338 @item EAGAIN
339 Normally, when no input is immediately available, @code{read} waits for
340 some input.  But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file
341 (@pxref{File Status Flags}), @code{read} returns immediately without
342 reading any data, and reports this error.
344 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
345 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
346 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
347 which name you use.
349 On some systems, reading a large amount of data from a character special
350 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
351 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
352 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
353 which means it does not include terminals, since they always use
354 separate buffers inside the kernel.  This problem never happens on
355 @gnuhurdsystems{}.
357 Any condition that could result in @code{EAGAIN} can instead result in a
358 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
359 Calling @code{read} again immediately would result in @code{EAGAIN}.
361 @item EBADF
362 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
363 or is not open for reading.
365 @item EINTR
366 @code{read} was interrupted by a signal while it was waiting for input.
367 @xref{Interrupted Primitives}.  A signal will not necessary cause
368 @code{read} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
369 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
371 @item EIO
372 For many devices, and for disk files, this error code indicates
373 a hardware error.
375 @code{EIO} also occurs when a background process tries to read from the
376 controlling terminal, and the normal action of stopping the process by
377 sending it a @code{SIGTTIN} signal isn't working.  This might happen if
378 the signal is being blocked or ignored, or because the process group is
379 orphaned.  @xref{Job Control}, for more information about job control,
380 and @ref{Signal Handling}, for information about signals.
382 @item EINVAL
383 In some systems, when reading from a character or block device, position
384 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
385 indicates that the offsets were not properly aligned.
386 @end table
388 Please note that there is no function named @code{read64}.  This is not
389 necessary since this function does not directly modify or handle the
390 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
391 internally, the @code{read} function can be used for all cases.
393 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
394 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
395 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{read} is
396 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
397 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{read} should be
398 protected using cancellation handlers.
399 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
401 The @code{read} function is the underlying primitive for all of the
402 functions that read from streams, such as @code{fgetc}.
403 @end deftypefun
405 @comment unistd.h
406 @comment Unix98
407 @deftypefun ssize_t pread (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
408 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
409 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
410 @c is not MT-Safe because it uses lseek, read and lseek back, but is it
411 @c used anywhere?
412 The @code{pread} function is similar to the @code{read} function.  The
413 first three arguments are identical, and the return values and error
414 codes also correspond.
416 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
417 is not read from the current position of the file descriptor
418 @code{filedes}.  Instead the data is read from the file starting at
419 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
420 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
422 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
423 @code{pread} function is in fact @code{pread64} and the type
424 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
425 @math{2^63} bytes in length.
427 The return value of @code{pread} describes the number of bytes read.
428 In the error case it returns @math{-1} like @code{read} does and the
429 error codes are also the same, with these additions:
431 @table @code
432 @item EINVAL
433 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
435 @item ESPIPE
436 The file descriptor @var{filedes} is associate with a pipe or a FIFO and
437 this device does not allow positioning of the file pointer.
438 @end table
440 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
441 version 2.
442 @end deftypefun
444 @comment unistd.h
445 @comment Unix98
446 @deftypefun ssize_t pread64 (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
447 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
448 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
449 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, read and lseek64 back, but is
450 @c it used anywhere?
451 This function is similar to the @code{pread} function.  The difference
452 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
453 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
454 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
455 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
456 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
457 errors with a descriptor in small file mode.
459 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
460 32 bit machine this function is actually available under the name
461 @code{pread} and so transparently replaces the 32 bit interface.
462 @end deftypefun
464 @cindex writing to a file descriptor
465 @comment unistd.h
466 @comment POSIX.1
467 @deftypefun ssize_t write (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size})
468 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
469 @c Some say write is thread-unsafe on Linux without O_APPEND.  In the VFS layer
470 @c the vfs_write() does no locking around the acquisition of a file offset and
471 @c therefore multiple threads / kernel tasks may race and get the same offset
472 @c resulting in data loss.
474 @c See:
475 @c http://thread.gmane.org/gmane.linux.kernel/397980
476 @c http://lwn.net/Articles/180387/
478 @c The counter argument is that POSIX only says that the write starts at the
479 @c file position and that the file position is updated *before* the function
480 @c returns.  What that really means is that any expectation of atomic writes is
481 @c strictly an invention of the interpretation of the reader.  Data loss could
482 @c happen if two threads start the write at the same time.  Only writes that
483 @c come after the return of another write are guaranteed to follow the other
484 @c write.
486 @c The other side of the coin is that POSIX goes on further to say in
487 @c "2.9.7 Thread Interactions with Regular File Operations" that threads
488 @c should never see interleaving sets of file operations, but it is insane
489 @c to do anything like that because it kills performance, so you don't get
490 @c those guarantees in Linux.
492 @c So we mark it thread safe, it doesn't blow up, but you might loose
493 @c data, and we don't strictly meet the POSIX requirements.
494 The @code{write} function writes up to @var{size} bytes from
495 @var{buffer} to the file with descriptor @var{filedes}.  The data in
496 @var{buffer} is not necessarily a character string and a null character is
497 output like any other character.
499 The return value is the number of bytes actually written.  This may be
500 @var{size}, but can always be smaller.  Your program should always call
501 @code{write} in a loop, iterating until all the data is written.
503 Once @code{write} returns, the data is enqueued to be written and can be
504 read back right away, but it is not necessarily written out to permanent
505 storage immediately.  You can use @code{fsync} when you need to be sure
506 your data has been permanently stored before continuing.  (It is more
507 efficient for the system to batch up consecutive writes and do them all
508 at once when convenient.  Normally they will always be written to disk
509 within a minute or less.)  Modern systems provide another function
510 @code{fdatasync} which guarantees integrity only for the file data and
511 is therefore faster.
512 @c !!! xref fsync, fdatasync
513 You can use the @code{O_FSYNC} open mode to make @code{write} always
514 store the data to disk before returning; @pxref{Operating Modes}.
516 In the case of an error, @code{write} returns @math{-1}.  The following
517 @code{errno} error conditions are defined for this function:
519 @table @code
520 @item EAGAIN
521 Normally, @code{write} blocks until the write operation is complete.
522 But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file (@pxref{Control
523 Operations}), it returns immediately without writing any data and
524 reports this error.  An example of a situation that might cause the
525 process to block on output is writing to a terminal device that supports
526 flow control, where output has been suspended by receipt of a STOP
527 character.
529 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
530 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
531 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
532 which name you use.
534 On some systems, writing a large amount of data from a character special
535 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
536 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
537 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
538 which means it does not include terminals, since they always use
539 separate buffers inside the kernel.  This problem does not arise on
540 @gnuhurdsystems{}.
542 @item EBADF
543 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
544 or is not open for writing.
546 @item EFBIG
547 The size of the file would become larger than the implementation can support.
549 @item EINTR
550 The @code{write} operation was interrupted by a signal while it was
551 blocked waiting for completion.  A signal will not necessarily cause
552 @code{write} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
553 successful @code{write} which writes fewer bytes than requested.
554 @xref{Interrupted Primitives}.
556 @item EIO
557 For many devices, and for disk files, this error code indicates
558 a hardware error.
560 @item ENOSPC
561 The device containing the file is full.
563 @item EPIPE
564 This error is returned when you try to write to a pipe or FIFO that
565 isn't open for reading by any process.  When this happens, a @code{SIGPIPE}
566 signal is also sent to the process; see @ref{Signal Handling}.
568 @item EINVAL
569 In some systems, when writing to a character or block device, position
570 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
571 indicates that the offsets were not properly aligned.
572 @end table
574 Unless you have arranged to prevent @code{EINTR} failures, you should
575 check @code{errno} after each failing call to @code{write}, and if the
576 error was @code{EINTR}, you should simply repeat the call.
577 @xref{Interrupted Primitives}.  The easy way to do this is with the
578 macro @code{TEMP_FAILURE_RETRY}, as follows:
580 @smallexample
581 nbytes = TEMP_FAILURE_RETRY (write (desc, buffer, count));
582 @end smallexample
584 Please note that there is no function named @code{write64}.  This is not
585 necessary since this function does not directly modify or handle the
586 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
587 internally the @code{write} function can be used for all cases.
589 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
590 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
591 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{write} is
592 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
593 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{write} should be
594 protected using cancellation handlers.
595 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
597 The @code{write} function is the underlying primitive for all of the
598 functions that write to streams, such as @code{fputc}.
599 @end deftypefun
601 @comment unistd.h
602 @comment Unix98
603 @deftypefun ssize_t pwrite (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
604 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
605 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
606 @c is not MT-Safe because it uses lseek, write and lseek back, but is it
607 @c used anywhere?
608 The @code{pwrite} function is similar to the @code{write} function.  The
609 first three arguments are identical, and the return values and error codes
610 also correspond.
612 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
613 is not written to the current position of the file descriptor
614 @code{filedes}.  Instead the data is written to the file starting at
615 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
616 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
618 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
619 @code{pwrite} function is in fact @code{pwrite64} and the type
620 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
621 @math{2^63} bytes in length.
623 The return value of @code{pwrite} describes the number of written bytes.
624 In the error case it returns @math{-1} like @code{write} does and the
625 error codes are also the same, with these additions:
627 @table @code
628 @item EINVAL
629 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
631 @item ESPIPE
632 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
633 this device does not allow positioning of the file pointer.
634 @end table
636 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
637 version 2.
638 @end deftypefun
640 @comment unistd.h
641 @comment Unix98
642 @deftypefun ssize_t pwrite64 (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
643 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
644 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
645 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, write and lseek64 back, but
646 @c is it used anywhere?
647 This function is similar to the @code{pwrite} function.  The difference
648 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
649 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
650 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
651 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
652 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
653 errors with a descriptor in small file mode.
655 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
656 32 bit machine this function is actually available under the name
657 @code{pwrite} and so transparently replaces the 32 bit interface.
658 @end deftypefun
661 @node File Position Primitive
662 @section Setting the File Position of a Descriptor
664 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
665 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
666 specifies the position in the file for the next @code{read} or
667 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
668 on the file position and what it means.
670 To read the current file position value from a descriptor, use
671 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
673 @cindex file positioning on a file descriptor
674 @cindex positioning a file descriptor
675 @cindex seeking on a file descriptor
676 @comment unistd.h
677 @comment POSIX.1
678 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
679 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
680 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
681 file with descriptor @var{filedes}.
683 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
684 interpreted, in the same way as for the @code{fseek} function, and it must
685 be one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
686 @code{SEEK_END}.
688 @table @code
689 @item SEEK_SET
690 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the beginning
691 of the file.
693 @item SEEK_CUR
694 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the current
695 file position.  This count may be positive or negative.
697 @item SEEK_END
698 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the end of
699 the file.  A negative count specifies a position within the current
700 extent of the file; a positive count specifies a position past the
701 current end.  If you set the position past the current end, and
702 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
703 position.
704 @end table
706 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
707 position, measured in bytes from the beginning of the file.
708 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
709 current file position.
711 If you want to append to the file, setting the file position to the
712 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
713 process may write more data after you seek but before you write,
714 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
715 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
717 You can set the file position past the current end of the file.  This
718 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
719 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
720 Characters between the previous end of file and the new position are
721 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
722 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
723 file takes up less space than it appears to; it is then called a
724 ``sparse file''.
725 @cindex sparse files
726 @cindex holes in files
728 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
729 invalid, @code{lseek} returns a value of @math{-1}.  The following
730 @code{errno} error conditions are defined for this function:
732 @table @code
733 @item EBADF
734 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
736 @item EINVAL
737 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
738 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
740 @item ESPIPE
741 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
742 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
743 only for pipes and FIFOs, but on @gnusystems{}, you always get
744 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
745 @end table
747 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
748 @code{lseek} function is in fact @code{lseek64} and the type
749 @code{off_t} has 64 bits which makes it possible to handle files up to
750 @math{2^63} bytes in length.
752 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
753 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
754 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
755 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
756 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
757 protected using cancellation handlers.
758 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
760 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
761 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
762 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
763 descriptors.
764 @end deftypefun
766 @comment unistd.h
767 @comment Unix98
768 @deftypefun off64_t lseek64 (int @var{filedes}, off64_t @var{offset}, int @var{whence})
769 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
770 This function is similar to the @code{lseek} function.  The difference
771 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
772 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
773 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
774 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
775 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
776 errors with a descriptor in small file mode.
778 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
779 32 bits machine this function is actually available under the name
780 @code{lseek} and so transparently replaces the 32 bit interface.
781 @end deftypefun
783 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
784 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
785 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
786 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
787 other.  For example,
789 @smallexample
790 @group
792   int d1, d2;
793   char buf[4];
794   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
795   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
796   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
797   read (d2, buf, 4);
799 @end group
800 @end smallexample
802 @noindent
803 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
804 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
805 for brevity.)
807 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
808 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
809 which alters the file position of one of the duplicates, including
810 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
812 @smallexample
814   int d1, d2, d3;
815   char buf1[4], buf2[4];
816   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
817   d2 = dup (d1);
818   d3 = dup (d2);
819   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
820   read (d1, buf1, 4);
821   read (d2, buf2, 4);
823 @end smallexample
825 @noindent
826 will read four characters starting with the 1024'th character of
827 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
828 character.
830 @comment sys/types.h
831 @comment POSIX.1
832 @deftp {Data Type} off_t
833 This is a signed integer type used to represent file sizes.  In
834 @theglibc{}, this type is no narrower than @code{int}.
836 If the source is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type
837 is transparently replaced by @code{off64_t}.
838 @end deftp
840 @comment sys/types.h
841 @comment Unix98
842 @deftp {Data Type} off64_t
843 This type is used similar to @code{off_t}.  The difference is that even
844 on 32 bit machines, where the @code{off_t} type would have 32 bits,
845 @code{off64_t} has 64 bits and so is able to address files up to
846 @math{2^63} bytes in length.
848 When compiling with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type is
849 available under the name @code{off_t}.
850 @end deftp
852 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
853 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
854 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
856 @table @code
857 @item L_SET
858 An alias for @code{SEEK_SET}.
860 @item L_INCR
861 An alias for @code{SEEK_CUR}.
863 @item L_XTND
864 An alias for @code{SEEK_END}.
865 @end table
867 @node Descriptors and Streams
868 @section Descriptors and Streams
869 @cindex streams, and file descriptors
870 @cindex converting file descriptor to stream
871 @cindex extracting file descriptor from stream
873 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
874 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
875 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
876 declared in the header file @file{stdio.h}.
877 @pindex stdio.h
879 @comment stdio.h
880 @comment POSIX.1
881 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
882 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@acsmem{} @aculock{}}}
883 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
884 @var{filedes}.
886 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
887 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
888 the @samp{b} option is not permitted; this is because @gnusystems{} make no
889 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
890 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have an effect only
891 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
892 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
893 mode of the open file descriptor.
895 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
896 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
897 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
898 null pointer is returned instead.
900 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
901 for file descriptor do not permit the access specified by
902 @code{opentype}.  @Theglibc{} always checks for this.
903 @end deftypefun
905 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
906 see @ref{Creating a Pipe}.
908 @comment stdio.h
909 @comment POSIX.1
910 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
911 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
912 This function returns the file descriptor associated with the stream
913 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
914 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
915 @code{fileno} returns @math{-1}.
916 @end deftypefun
918 @comment stdio.h
919 @comment GNU
920 @deftypefun int fileno_unlocked (FILE *@var{stream})
921 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
922 The @code{fileno_unlocked} function is equivalent to the @code{fileno}
923 function except that it does not implicitly lock the stream if the state
924 is @code{FSETLOCKING_INTERNAL}.
926 This function is a GNU extension.
927 @end deftypefun
929 @cindex standard file descriptors
930 @cindex file descriptors, standard
931 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
932 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
933 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
934 @pindex unistd.h
936 @comment unistd.h
937 @comment POSIX.1
938 @table @code
939 @item STDIN_FILENO
940 @vindex STDIN_FILENO
941 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
942 standard input.
943 @cindex standard input file descriptor
945 @comment unistd.h
946 @comment POSIX.1
947 @item STDOUT_FILENO
948 @vindex STDOUT_FILENO
949 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
950 standard output.
951 @cindex standard output file descriptor
953 @comment unistd.h
954 @comment POSIX.1
955 @item STDERR_FILENO
956 @vindex STDERR_FILENO
957 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
958 standard error output.
959 @end table
960 @cindex standard error file descriptor
962 @node Stream/Descriptor Precautions
963 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
964 @cindex channels
965 @cindex streams and descriptors
966 @cindex descriptors and streams
967 @cindex mixing descriptors and streams
969 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
970 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
971 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
972 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
973 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
974 file positions.
976 It's best to use just one channel in your program for actual data
977 transfer to any given file, except when all the access is for input.
978 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
979 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
980 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
981 the stream.
983 @menu
984 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
985 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
986 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
987                             another channel.
988 @end menu
990 @node Linked Channels
991 @subsection Linked Channels
992 @cindex linked channels
994 Channels that come from a single opening share the same file position;
995 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
996 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
997 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
998 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
999 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
1000 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
1001 random-access files, all append-type output streams are effectively
1002 linked to each other.
1004 @cindex cleaning up a stream
1005 If you have been using a stream for I/O (or have just opened the stream),
1006 and you want to do I/O using
1007 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
1008 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
1009 @xref{Cleaning Streams}.
1011 Terminating a process, or executing a new program in the process,
1012 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
1013 streams persist in other processes, their file positions become
1014 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
1015 before destroying them.
1017 @node Independent Channels
1018 @subsection Independent Channels
1019 @cindex independent channels
1021 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
1022 file, each channel has its own file position.  These are called
1023 @dfn{independent channels}.
1025 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
1026 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
1027 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
1028 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
1030 @itemize @bullet
1031 @item
1032 You should clean an output stream after use, before doing anything else
1033 that might read or write from the same part of the file.
1035 @item
1036 You should clean an input stream before reading data that may have been
1037 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
1038 obsolete data that had been in the stream's buffer.
1039 @end itemize
1041 If you do output to one channel at the end of the file, this will
1042 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
1043 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
1044 new end of file before writing, because the file can always be extended
1045 by another process between when you set the file position and when you
1046 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
1047 always output at the current end of the file.  In order to make the
1048 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
1049 were using, if it is a stream.
1051 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
1052 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
1053 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
1054 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
1055 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
1057 @node Cleaning Streams
1058 @subsection Cleaning Streams
1060 You can use @code{fflush} to clean a stream in most
1061 cases.
1063 You can skip the @code{fflush} if you know the stream
1064 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
1065 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
1066 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
1067 character output was a newline.  However, a just-opened input stream
1068 might not be clean, as its input buffer might not be empty.
1070 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
1071 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
1072 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
1073 not random access, there is no way to give back the excess data already
1074 read.  When an input stream reads from a random-access file,
1075 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
1076 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
1077 further I/O.
1079 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
1080 valid way of cleaning an output stream.
1082 You need not clean a stream before using its descriptor for control
1083 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
1084 the file position and are not affected by it.  You can use any
1085 descriptor for these operations, and all channels are affected
1086 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
1087 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
1088 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
1089 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
1090 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
1091 Modes}.
1093 @node Scatter-Gather
1094 @section Fast Scatter-Gather I/O
1095 @cindex scatter-gather
1097 Some applications may need to read or write data to multiple buffers,
1098 which are separated in memory.  Although this can be done easily enough
1099 with multiple calls to @code{read} and @code{write}, it is inefficient
1100 because there is overhead associated with each kernel call.
1102 Instead, many platforms provide special high-speed primitives to perform
1103 these @dfn{scatter-gather} operations in a single kernel call.  @Theglibc{}
1104 will provide an emulation on any system that lacks these
1105 primitives, so they are not a portability threat.  They are defined in
1106 @code{sys/uio.h}.
1108 These functions are controlled with arrays of @code{iovec} structures,
1109 which describe the location and size of each buffer.
1111 @comment sys/uio.h
1112 @comment BSD
1113 @deftp {Data Type} {struct iovec}
1115 The @code{iovec} structure describes a buffer.  It contains two fields:
1117 @table @code
1119 @item void *iov_base
1120 Contains the address of a buffer.
1122 @item size_t iov_len
1123 Contains the length of the buffer.
1125 @end table
1126 @end deftp
1128 @comment sys/uio.h
1129 @comment BSD
1130 @deftypefun ssize_t readv (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1131 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1132 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1133 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1134 @c malloc the buffer into which data is read, if the total read size is
1135 @c too large for alloca.
1137 The @code{readv} function reads data from @var{filedes} and scatters it
1138 into the buffers described in @var{vector}, which is taken to be
1139 @var{count} structures long.  As each buffer is filled, data is sent to the
1140 next.
1142 Note that @code{readv} is not guaranteed to fill all the buffers.
1143 It may stop at any point, for the same reasons @code{read} would.
1145 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1146 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1147 errors are the same as in @code{read}.
1149 @end deftypefun
1151 @comment sys/uio.h
1152 @comment BSD
1153 @deftypefun ssize_t writev (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1154 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1155 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1156 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1157 @c malloc the buffer from which data is written, if the total write size
1158 @c is too large for alloca.
1160 The @code{writev} function gathers data from the buffers described in
1161 @var{vector}, which is taken to be @var{count} structures long, and writes
1162 them to @code{filedes}.  As each buffer is written, it moves on to the
1163 next.
1165 Like @code{readv}, @code{writev} may stop midstream under the same
1166 conditions @code{write} would.
1168 The return value is a count of bytes written, or @math{-1} indicating an
1169 error.  The possible errors are the same as in @code{write}.
1171 @end deftypefun
1173 @c Note - I haven't read this anywhere.  I surmised it from my knowledge
1174 @c of computer science.  Thus, there could be subtleties I'm missing.
1176 Note that if the buffers are small (under about 1kB), high-level streams
1177 may be easier to use than these functions.  However, @code{readv} and
1178 @code{writev} are more efficient when the individual buffers themselves
1179 (as opposed to the total output), are large.  In that case, a high-level
1180 stream would not be able to cache the data effectively.
1182 @node Memory-mapped I/O
1183 @section Memory-mapped I/O
1185 On modern operating systems, it is possible to @dfn{mmap} (pronounced
1186 ``em-map'') a file to a region of memory.  When this is done, the file can
1187 be accessed just like an array in the program.
1189 This is more efficient than @code{read} or @code{write}, as only the regions
1190 of the file that a program actually accesses are loaded.  Accesses to
1191 not-yet-loaded parts of the mmapped region are handled in the same way as
1192 swapped out pages.
1194 Since mmapped pages can be stored back to their file when physical
1195 memory is low, it is possible to mmap files orders of magnitude larger
1196 than both the physical memory @emph{and} swap space.  The only limit is
1197 address space.  The theoretical limit is 4GB on a 32-bit machine -
1198 however, the actual limit will be smaller since some areas will be
1199 reserved for other purposes.  If the LFS interface is used the file size
1200 on 32-bit systems is not limited to 2GB (offsets are signed which
1201 reduces the addressable area of 4GB by half); the full 64-bit are
1202 available.
1204 Memory mapping only works on entire pages of memory.  Thus, addresses
1205 for mapping must be page-aligned, and length values will be rounded up.
1206 To determine the size of a page the machine uses one should use
1208 @vindex _SC_PAGESIZE
1209 @smallexample
1210 size_t page_size = (size_t) sysconf (_SC_PAGESIZE);
1211 @end smallexample
1213 @noindent
1214 These functions are declared in @file{sys/mman.h}.
1216 @comment sys/mman.h
1217 @comment POSIX
1218 @deftypefun {void *} mmap (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off_t @var{offset})
1219 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1221 The @code{mmap} function creates a new mapping, connected to bytes
1222 (@var{offset}) to (@var{offset} + @var{length} - 1) in the file open on
1223 @var{filedes}.  A new reference for the file specified by @var{filedes}
1224 is created, which is not removed by closing the file.
1226 @var{address} gives a preferred starting address for the mapping.
1227 @code{NULL} expresses no preference.  Any previous mapping at that
1228 address is automatically removed.  The address you give may still be
1229 changed, unless you use the @code{MAP_FIXED} flag.
1231 @vindex PROT_READ
1232 @vindex PROT_WRITE
1233 @vindex PROT_EXEC
1234 @var{protect} contains flags that control what kind of access is
1235 permitted.  They include @code{PROT_READ}, @code{PROT_WRITE}, and
1236 @code{PROT_EXEC}, which permit reading, writing, and execution,
1237 respectively.  Inappropriate access will cause a segfault (@pxref{Program
1238 Error Signals}).
1240 Note that most hardware designs cannot support write permission without
1241 read permission, and many do not distinguish read and execute permission.
1242 Thus, you may receive wider permissions than you ask for, and mappings of
1243 write-only files may be denied even if you do not use @code{PROT_READ}.
1245 @var{flags} contains flags that control the nature of the map.
1246 One of @code{MAP_SHARED} or @code{MAP_PRIVATE} must be specified.
1248 They include:
1250 @vtable @code
1251 @item MAP_PRIVATE
1252 This specifies that writes to the region should never be written back
1253 to the attached file.  Instead, a copy is made for the process, and the
1254 region will be swapped normally if memory runs low.  No other process will
1255 see the changes.
1257 Since private mappings effectively revert to ordinary memory
1258 when written to, you must have enough virtual memory for a copy of
1259 the entire mmapped region if you use this mode with @code{PROT_WRITE}.
1261 @item MAP_SHARED
1262 This specifies that writes to the region will be written back to the
1263 file.  Changes made will be shared immediately with other processes
1264 mmaping the same file.
1266 Note that actual writing may take place at any time.  You need to use
1267 @code{msync}, described below, if it is important that other processes
1268 using conventional I/O get a consistent view of the file.
1270 @item MAP_FIXED
1271 This forces the system to use the exact mapping address specified in
1272 @var{address} and fail if it can't.
1274 @c One of these is official - the other is obviously an obsolete synonym
1275 @c Which is which?
1276 @item MAP_ANONYMOUS
1277 @itemx MAP_ANON
1278 This flag tells the system to create an anonymous mapping, not connected
1279 to a file.  @var{filedes} and @var{off} are ignored, and the region is
1280 initialized with zeros.
1282 Anonymous maps are used as the basic primitive to extend the heap on some
1283 systems.  They are also useful to share data between multiple tasks
1284 without creating a file.
1286 On some systems using private anonymous mmaps is more efficient than using
1287 @code{malloc} for large blocks.  This is not an issue with @theglibc{},
1288 as the included @code{malloc} automatically uses @code{mmap} where appropriate.
1290 @c Linux has some other MAP_ options, which I have not discussed here.
1291 @c MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE and MAP_GROWSDOWN don't seem applicable to
1292 @c user programs (and I don't understand the last two).  MAP_LOCKED does
1293 @c not appear to be implemented.
1295 @end vtable
1297 @code{mmap} returns the address of the new mapping, or
1298 @code{MAP_FAILED} for an error.
1300 Possible errors include:
1302 @table @code
1304 @item EINVAL
1306 Either @var{address} was unusable, or inconsistent @var{flags} were
1307 given.
1309 @item EACCES
1311 @var{filedes} was not open for the type of access specified in @var{protect}.
1313 @item ENOMEM
1315 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
1316 out of address space.
1318 @item ENODEV
1320 This file is of a type that doesn't support mapping.
1322 @item ENOEXEC
1324 The file is on a filesystem that doesn't support mapping.
1326 @c On Linux, EAGAIN will appear if the file has a conflicting mandatory lock.
1327 @c However mandatory locks are not discussed in this manual.
1329 @c Similarly, ETXTBSY will occur if the MAP_DENYWRITE flag (not documented
1330 @c here) is used and the file is already open for writing.
1332 @end table
1334 @end deftypefun
1336 @comment sys/mman.h
1337 @comment LFS
1338 @deftypefun {void *} mmap64 (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off64_t @var{offset})
1339 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1340 @c The page_shift auto detection when MMAP2_PAGE_SHIFT is -1 (it never
1341 @c is) would be thread-unsafe.
1342 The @code{mmap64} function is equivalent to the @code{mmap} function but
1343 the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t}.  On 32-bit systems
1344 this allows the file associated with the @var{filedes} descriptor to be
1345 larger than 2GB.  @var{filedes} must be a descriptor returned from a
1346 call to @code{open64} or @code{fopen64} and @code{freopen64} where the
1347 descriptor is retrieved with @code{fileno}.
1349 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
1350 function is actually available under the name @code{mmap}.  I.e., the
1351 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
1352 replaces the old API.
1353 @end deftypefun
1355 @comment sys/mman.h
1356 @comment POSIX
1357 @deftypefun int munmap (void *@var{addr}, size_t @var{length})
1358 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1360 @code{munmap} removes any memory maps from (@var{addr}) to (@var{addr} +
1361 @var{length}).  @var{length} should be the length of the mapping.
1363 It is safe to unmap multiple mappings in one command, or include unmapped
1364 space in the range.  It is also possible to unmap only part of an existing
1365 mapping.  However, only entire pages can be removed.  If @var{length} is not
1366 an even number of pages, it will be rounded up.
1368 It returns @math{0} for success and @math{-1} for an error.
1370 One error is possible:
1372 @table @code
1374 @item EINVAL
1375 The memory range given was outside the user mmap range or wasn't page
1376 aligned.
1378 @end table
1380 @end deftypefun
1382 @comment sys/mman.h
1383 @comment POSIX
1384 @deftypefun int msync (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{flags})
1385 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1387 When using shared mappings, the kernel can write the file at any time
1388 before the mapping is removed.  To be certain data has actually been
1389 written to the file and will be accessible to non-memory-mapped I/O, it
1390 is necessary to use this function.
1392 It operates on the region @var{address} to (@var{address} + @var{length}).
1393 It may be used on part of a mapping or multiple mappings, however the
1394 region given should not contain any unmapped space.
1396 @var{flags} can contain some options:
1398 @vtable @code
1400 @item MS_SYNC
1402 This flag makes sure the data is actually written @emph{to disk}.
1403 Normally @code{msync} only makes sure that accesses to a file with
1404 conventional I/O reflect the recent changes.
1406 @item MS_ASYNC
1408 This tells @code{msync} to begin the synchronization, but not to wait for
1409 it to complete.
1411 @c Linux also has MS_INVALIDATE, which I don't understand.
1413 @end vtable
1415 @code{msync} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1416 error.  Errors include:
1418 @table @code
1420 @item EINVAL
1421 An invalid region was given, or the @var{flags} were invalid.
1423 @item EFAULT
1424 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1426 @end table
1428 @end deftypefun
1430 @comment sys/mman.h
1431 @comment GNU
1432 @deftypefun {void *} mremap (void *@var{address}, size_t @var{length}, size_t @var{new_length}, int @var{flag})
1433 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1435 This function can be used to change the size of an existing memory
1436 area. @var{address} and @var{length} must cover a region entirely mapped
1437 in the same @code{mmap} statement.  A new mapping with the same
1438 characteristics will be returned with the length @var{new_length}.
1440 One option is possible, @code{MREMAP_MAYMOVE}.  If it is given in
1441 @var{flags}, the system may remove the existing mapping and create a new
1442 one of the desired length in another location.
1444 The address of the resulting mapping is returned, or @math{-1}.  Possible
1445 error codes include:
1447 @table @code
1449 @item EFAULT
1450 There is no existing mapping in at least part of the original region, or
1451 the region covers two or more distinct mappings.
1453 @item EINVAL
1454 The address given is misaligned or inappropriate.
1456 @item EAGAIN
1457 The region has pages locked, and if extended it would exceed the
1458 process's resource limit for locked pages.  @xref{Limits on Resources}.
1460 @item ENOMEM
1461 The region is private writable, and insufficient virtual memory is
1462 available to extend it.  Also, this error will occur if
1463 @code{MREMAP_MAYMOVE} is not given and the extension would collide with
1464 another mapped region.
1466 @end table
1467 @end deftypefun
1469 This function is only available on a few systems.  Except for performing
1470 optional optimizations one should not rely on this function.
1472 Not all file descriptors may be mapped.  Sockets, pipes, and most devices
1473 only allow sequential access and do not fit into the mapping abstraction.
1474 In addition, some regular files may not be mmapable, and older kernels may
1475 not support mapping at all.  Thus, programs using @code{mmap} should
1476 have a fallback method to use should it fail. @xref{Mmap,,,standards,GNU
1477 Coding Standards}.
1479 @comment sys/mman.h
1480 @comment POSIX
1481 @deftypefun int madvise (void *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{advice})
1482 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1484 This function can be used to provide the system with @var{advice} about
1485 the intended usage patterns of the memory region starting at @var{addr}
1486 and extending @var{length} bytes.
1488 The valid BSD values for @var{advice} are:
1490 @table @code
1492 @item MADV_NORMAL
1493 The region should receive no further special treatment.
1495 @item MADV_RANDOM
1496 The region will be accessed via random page references.  The kernel
1497 should page-in the minimal number of pages for each page fault.
1499 @item MADV_SEQUENTIAL
1500 The region will be accessed via sequential page references.  This
1501 may cause the kernel to aggressively read-ahead, expecting further
1502 sequential references after any page fault within this region.
1504 @item MADV_WILLNEED
1505 The region will be needed.  The pages within this region may
1506 be pre-faulted in by the kernel.
1508 @item MADV_DONTNEED
1509 The region is no longer needed.  The kernel may free these pages,
1510 causing any changes to the pages to be lost, as well as swapped
1511 out pages to be discarded.
1513 @end table
1515 The POSIX names are slightly different, but with the same meanings:
1517 @table @code
1519 @item POSIX_MADV_NORMAL
1520 This corresponds with BSD's @code{MADV_NORMAL}.
1522 @item POSIX_MADV_RANDOM
1523 This corresponds with BSD's @code{MADV_RANDOM}.
1525 @item POSIX_MADV_SEQUENTIAL
1526 This corresponds with BSD's @code{MADV_SEQUENTIAL}.
1528 @item POSIX_MADV_WILLNEED
1529 This corresponds with BSD's @code{MADV_WILLNEED}.
1531 @item POSIX_MADV_DONTNEED
1532 This corresponds with BSD's @code{MADV_DONTNEED}.
1534 @end table
1536 @code{madvise} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1537 error.  Errors include:
1538 @table @code
1540 @item EINVAL
1541 An invalid region was given, or the @var{advice} was invalid.
1543 @item EFAULT
1544 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1546 @end table
1547 @end deftypefun
1549 @comment sys/mman.h
1550 @comment POSIX
1551 @deftypefn Function int shm_open (const char *@var{name}, int @var{oflag}, mode_t @var{mode})
1552 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1553 @c shm_open @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1554 @c  libc_once(where_is_shmfs) @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1555 @c   where_is_shmfs @mtslocale @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1556 @c    statfs dup ok
1557 @c    setmntent dup @ascuheap @asulock @acsmem @acsfd @aculock
1558 @c    getmntent_r dup @mtslocale @ascuheap @aculock @acsmem [no @asucorrupt @acucorrupt; exclusive stream]
1559 @c    strcmp dup ok
1560 @c    strlen dup ok
1561 @c    malloc dup @ascuheap @acsmem
1562 @c    mempcpy dup ok
1563 @c    endmntent dup @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1564 @c  strlen dup ok
1565 @c  strchr dup ok
1566 @c  mempcpy dup ok
1567 @c  open dup @acsfd
1568 @c  fcntl dup ok
1569 @c  close dup @acsfd
1571 This function returns a file descriptor that can be used to allocate shared
1572 memory via mmap.  Unrelated processes can use same @var{name} to create or
1573 open existing shared memory objects.
1575 A @var{name} argument specifies the shared memory object to be opened.
1576 In @theglibc{} it must be a string smaller than @code{NAME_MAX} bytes starting
1577 with an optional slash but containing no other slashes.
1579 The semantics of @var{oflag} and @var{mode} arguments is same as in @code{open}.
1581 @code{shm_open} returns the file descriptor on success or @math{-1} on error.
1582 On failure @code{errno} is set.
1583 @end deftypefn
1585 @deftypefn Function int shm_unlink (const char *@var{name})
1586 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1587 @c shm_unlink @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1588 @c  libc_once(where_is_shmfs) dup @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1589 @c  strlen dup ok
1590 @c  strchr dup ok
1591 @c  mempcpy dup ok
1592 @c  unlink dup ok
1594 This function is inverse of @code{shm_open} and removes the object with
1595 the given @var{name} previously created by @code{shm_open}.
1597 @code{shm_unlink} returns @math{0} on success or @math{-1} on error.
1598 On failure @code{errno} is set.
1599 @end deftypefn
1601 @node Waiting for I/O
1602 @section Waiting for Input or Output
1603 @cindex waiting for input or output
1604 @cindex multiplexing input
1605 @cindex input from multiple files
1607 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
1608 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
1609 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
1610 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
1611 style requires responding immediately to input on any device.  Another
1612 example is a program that acts as a server to several other processes
1613 via pipes or sockets.
1615 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
1616 blocks the program until input is available on one particular file
1617 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
1618 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
1619 inefficient.
1621 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
1622 program until input or output is ready on a specified set of file
1623 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
1624 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
1625 @pindex sys/types.h
1627 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
1628 ``input'' is available when there are pending connections that could be
1629 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
1630 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
1631 for normal input.
1633 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
1634 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
1635 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
1636 and some macros for manipulating these objects.
1638 @comment sys/types.h
1639 @comment BSD
1640 @deftp {Data Type} fd_set
1641 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
1642 @code{select} function.  It is actually a bit array.
1643 @end deftp
1645 @comment sys/types.h
1646 @comment BSD
1647 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
1648 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
1649 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
1650 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
1651 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
1652 descriptors open, but this macro still has a constant value which
1653 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
1654 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
1655 that descriptor into an @code{fd_set}.
1656 @end deftypevr
1658 @comment sys/types.h
1659 @comment BSD
1660 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
1661 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1662 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
1663 empty set.
1664 @end deftypefn
1666 @comment sys/types.h
1667 @comment BSD
1668 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1669 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1670 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1671 @c here if set is not used exclusively.
1672 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
1674 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1675 evaluated more than once.
1676 @end deftypefn
1678 @comment sys/types.h
1679 @comment BSD
1680 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1681 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1682 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1683 @c here if set is not used exclusively.
1684 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
1686 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1687 evaluated more than once.
1688 @end deftypefn
1690 @comment sys/types.h
1691 @comment BSD
1692 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, const fd_set *@var{set})
1693 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1694 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
1695 of the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
1697 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1698 evaluated more than once.
1699 @end deftypefn
1701 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
1703 @comment sys/types.h
1704 @comment BSD
1705 @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})
1706 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:read-fds} @mtsrace{:write-fds} @mtsrace{:except-fds}}@assafe{}@acsafe{}}
1707 @c The select syscall is preferred, but pselect6 may be used instead,
1708 @c which requires converting timeout to a timespec and back.  The
1709 @c conversions are not atomic.
1710 The @code{select} function blocks the calling process until there is
1711 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
1712 timeout period has expired.
1714 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
1715 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
1716 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
1717 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
1718 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
1719 you are not interested in checking for that kind of condition.
1721 A file descriptor is considered ready for reading if a @code{read}
1722 call will not block.  This usually includes the read offset being at
1723 the end of the file or there is an error to report.  A server socket
1724 is considered ready for reading if there is a pending connection which
1725 can be accepted with @code{accept}; @pxref{Accepting Connections}.  A
1726 client socket is ready for writing when its connection is fully
1727 established; @pxref{Connecting}.
1729 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
1730 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
1731 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
1732 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
1733 for information on urgent messages.)
1735 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
1736 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
1737 of this argument.
1739 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
1740 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until one
1741 of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide the
1742 time in @code{struct timeval} format; see @ref{High-Resolution
1743 Calendar}.  Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing
1744 all zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
1745 waiting if none are ready.
1747 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
1748 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
1749 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
1750 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
1751 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
1753 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
1754 a value of zero.
1756 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
1757 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
1758 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
1759 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
1760 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
1761 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
1763 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
1764 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
1765 conditions are defined for this function:
1767 @table @code
1768 @item EBADF
1769 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
1771 @item EINTR
1772 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
1774 @item EINVAL
1775 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
1776 or too large.
1777 @end table
1778 @end deftypefun
1780 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
1781 feature.
1783 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
1784 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
1785 function blocks the calling process until input is available on the
1786 file descriptor, or until the timeout period expires.
1788 @smallexample
1789 @include select.c.texi
1790 @end smallexample
1792 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
1793 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
1796 @node Synchronizing I/O
1797 @section Synchronizing I/O operations
1799 @cindex synchronizing
1800 In most modern operating systems, the normal I/O operations are not
1801 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
1802 returns, this does not mean the data is actually written to the media,
1803 e.g., the disk.
1805 In situations where synchronization points are necessary, you can use
1806 special functions which ensure that all operations finish before
1807 they return.
1809 @comment unistd.h
1810 @comment X/Open
1811 @deftypefun void sync (void)
1812 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1813 A call to this function will not return as long as there is data which
1814 has not been written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
1815 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
1816 other process in parallel writes data).
1818 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
1819 @end deftypefun
1821 Programs more often want to ensure that data written to a given file is
1822 committed, rather than all data in the system.  For this, @code{sync} is overkill.
1825 @comment unistd.h
1826 @comment POSIX
1827 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
1828 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1829 The @code{fsync} function can be used to make sure all data associated with
1830 the open file @var{fildes} is written to the device associated with the
1831 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
1832 finished.
1834 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
1836 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
1837 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
1838 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
1839 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
1840 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{fsync} should be
1841 protected using cancellation handlers.
1842 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
1844 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
1845 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1846 following values:
1847 @table @code
1848 @item EBADF
1849 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1851 @item EINVAL
1852 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1853 @end table
1854 @end deftypefun
1856 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
1857 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
1858 is enough to write all the file content data to the device.
1859 Meta-information, like the modification time etc., are not that important
1860 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
1861 recovering of the file in case of a problem.
1863 @comment unistd.h
1864 @comment POSIX
1865 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
1866 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1867 When a call to the @code{fdatasync} function returns, it is ensured
1868 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
1869 operations, the parts guaranteeing data integrity finished.
1871 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
1872 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
1873 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
1874 required by @code{fdatasync}.
1876 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
1878 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
1879 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1880 following values:
1881 @table @code
1882 @item EBADF
1883 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1885 @item EINVAL
1886 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1887 @end table
1888 @end deftypefun
1891 @node Asynchronous I/O
1892 @section Perform I/O Operations in Parallel
1894 The POSIX.1b standard defines a new set of I/O operations which can
1895 significantly reduce the time an application spends waiting at I/O.  The
1896 new functions allow a program to initiate one or more I/O operations and
1897 then immediately resume normal work while the I/O operations are
1898 executed in parallel.  This functionality is available if the
1899 @file{unistd.h} file defines the symbol @code{_POSIX_ASYNCHRONOUS_IO}.
1901 These functions are part of the library with realtime functions named
1902 @file{librt}.  They are not actually part of the @file{libc} binary.
1903 The implementation of these functions can be done using support in the
1904 kernel (if available) or using an implementation based on threads at
1905 userlevel.  In the latter case it might be necessary to link applications
1906 with the thread library @file{libpthread} in addition to @file{librt}.
1908 All AIO operations operate on files which were opened previously.  There
1909 might be arbitrarily many operations running for one file.  The
1910 asynchronous I/O operations are controlled using a data structure named
1911 @code{struct aiocb} (@dfn{AIO control block}).  It is defined in
1912 @file{aio.h} as follows.
1914 @comment aio.h
1915 @comment POSIX.1b
1916 @deftp {Data Type} {struct aiocb}
1917 The POSIX.1b standard mandates that the @code{struct aiocb} structure
1918 contains at least the members described in the following table.  There
1919 might be more elements which are used by the implementation, but
1920 depending upon these elements is not portable and is highly deprecated.
1922 @table @code
1923 @item int aio_fildes
1924 This element specifies the file descriptor to be used for the
1925 operation.  It must be a legal descriptor, otherwise the operation will
1926 fail.
1928 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
1929 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
1930 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
1932 @item off_t aio_offset
1933 This element specifies the offset in the file at which the operation (input
1934 or output) is performed.  Since the operations are carried out in arbitrary
1935 order and more than one operation for one file descriptor can be
1936 started, one cannot expect a current read/write position of the file
1937 descriptor.
1939 @item volatile void *aio_buf
1940 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
1941 where the read data is stored.
1943 @item size_t aio_nbytes
1944 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1946 @item int aio_reqprio
1947 If the platform has defined @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
1948 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING}, the AIO requests are
1949 processed based on the current scheduling priority.  The
1950 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
1951 AIO operation.
1953 @item struct sigevent aio_sigevent
1954 This element specifies how the calling process is notified once the
1955 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
1956 @code{SIGEV_NONE}, no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
1957 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
1958 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD}.  In this case, a thread
1959 is created which starts executing the function pointed to by
1960 @code{sigev_notify_function}.
1962 @item int aio_lio_opcode
1963 This element is only used by the @code{lio_listio} and
1964 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
1965 arbitrary number of operations to start at once, and each operation can be
1966 input or output (or nothing), the information must be stored in the
1967 control block.  The possible values are:
1969 @vtable @code
1970 @item LIO_READ
1971 Start a read operation.  Read from the file at position
1972 @code{aio_offset} and store the next @code{aio_nbytes} bytes in the
1973 buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1975 @item LIO_WRITE
1976 Start a write operation.  Write @code{aio_nbytes} bytes starting at
1977 @code{aio_buf} into the file starting at position @code{aio_offset}.
1979 @item LIO_NOP
1980 Do nothing for this control block.  This value is useful sometimes when
1981 an array of @code{struct aiocb} values contains holes, i.e., some of the
1982 values must not be handled although the whole array is presented to the
1983 @code{lio_listio} function.
1984 @end vtable
1985 @end table
1987 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1988 32 bit machine, this type is in fact @code{struct aiocb64}, since the LFS
1989 interface transparently replaces the @code{struct aiocb} definition.
1990 @end deftp
1992 For use with the AIO functions defined in the LFS, there is a similar type
1993 defined which replaces the types of the appropriate members with larger
1994 types but otherwise is equivalent to @code{struct aiocb}.  Particularly,
1995 all member names are the same.
1997 @comment aio.h
1998 @comment POSIX.1b
1999 @deftp {Data Type} {struct aiocb64}
2000 @table @code
2001 @item int aio_fildes
2002 This element specifies the file descriptor which is used for the
2003 operation.  It must be a legal descriptor since otherwise the operation
2004 fails for obvious reasons.
2006 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2007 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2008 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2010 @item off64_t aio_offset
2011 This element specifies at which offset in the file the operation (input
2012 or output) is performed.  Since the operation are carried in arbitrary
2013 order and more than one operation for one file descriptor can be
2014 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2015 descriptor.
2017 @item volatile void *aio_buf
2018 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2019 where the read data is stored.
2021 @item size_t aio_nbytes
2022 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2024 @item int aio_reqprio
2025 If for the platform @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2026 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING} are defined the AIO requests are
2027 processed based on the current scheduling priority.  The
2028 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2029 AIO operation.
2031 @item struct sigevent aio_sigevent
2032 This element specifies how the calling process is notified once the
2033 operation terminates.  If the @code{sigev_notify}, element is
2034 @code{SIGEV_NONE} no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2035 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2036 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD} in which case a thread
2037 which starts executing the function pointed to by
2038 @code{sigev_notify_function}.
2040 @item int aio_lio_opcode
2041 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2042 @code{[lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2043 arbitrary number of operations to start at once, and since each operation can be
2044 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2045 control block.  See the description of @code{struct aiocb} for a description
2046 of the possible values.
2047 @end table
2049 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2050 32 bit machine, this type is available under the name @code{struct
2051 aiocb64}, since the LFS transparently replaces the old interface.
2052 @end deftp
2054 @menu
2055 * Asynchronous Reads/Writes::    Asynchronous Read and Write Operations.
2056 * Status of AIO Operations::     Getting the Status of AIO Operations.
2057 * Synchronizing AIO Operations:: Getting into a consistent state.
2058 * Cancel AIO Operations::        Cancellation of AIO Operations.
2059 * Configuration of AIO::         How to optimize the AIO implementation.
2060 @end menu
2062 @node Asynchronous Reads/Writes
2063 @subsection Asynchronous Read and Write Operations
2065 @comment aio.h
2066 @comment POSIX.1b
2067 @deftypefun int aio_read (struct aiocb *@var{aiocbp})
2068 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2069 @c Calls aio_enqueue_request.
2070 @c aio_enqueue_request @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2071 @c  pthread_self ok
2072 @c  pthread_getschedparam @asulock @aculock
2073 @c   lll_lock (pthread descriptor's lock) @asulock @aculock
2074 @c   sched_getparam ok
2075 @c   sched_getscheduler ok
2076 @c   lll_unlock @aculock
2077 @c  pthread_mutex_lock (aio_requests_mutex) @asulock @aculock
2078 @c  get_elem @ascuheap @acsmem [@asucorrupt @acucorrupt]
2079 @c   realloc @ascuheap @acsmem
2080 @c   calloc @ascuheap @acsmem
2081 @c  aio_create_helper_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2082 @c   pthread_attr_init ok
2083 @c   pthread_attr_setdetachstate ok
2084 @c   pthread_get_minstack ok
2085 @c   pthread_attr_setstacksize ok
2086 @c   sigfillset ok
2087 @c    memset ok
2088 @c    sigdelset ok
2089 @c   SYSCALL rt_sigprocmask ok
2090 @c   pthread_create @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2091 @c    lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2092 @c    alloca/malloc @ascuheap @acsmem
2093 @c    lll_unlock @aculock
2094 @c    allocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2095 @c     getpagesize dup
2096 @c     lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2097 @c     lll_unlock @aculock
2098 @c     _dl_allocate_tls @ascuheap @acsmem
2099 @c      _dl_allocate_tls_storage @ascuheap @acsmem
2100 @c       memalign @ascuheap @acsmem
2101 @c       memset ok
2102 @c       allocate_dtv dup
2103 @c       free @ascuheap @acsmem
2104 @c      allocate_dtv @ascuheap @acsmem
2105 @c       calloc @ascuheap @acsmem
2106 @c       INSTALL_DTV ok
2107 @c     list_add dup
2108 @c     get_cached_stack
2109 @c      lll_lock (stack_cache_lock) @asulock @aculock
2110 @c      list_for_each ok
2111 @c      list_entry dup
2112 @c      FREE_P dup
2113 @c      stack_list_del dup
2114 @c      stack_list_add dup
2115 @c      lll_unlock @aculock
2116 @c      _dl_allocate_tls_init ok
2117 @c       GET_DTV ok
2118 @c     mmap ok
2119 @c     atomic_increment_val ok
2120 @c     munmap ok
2121 @c     change_stack_perm ok
2122 @c      mprotect ok
2123 @c     mprotect ok
2124 @c     stack_list_del dup
2125 @c     _dl_deallocate_tls dup
2126 @c     munmap ok
2127 @c    THREAD_COPY_STACK_GUARD ok
2128 @c    THREAD_COPY_POINTER_GUARD ok
2129 @c    atomic_exchange_acq ok
2130 @c    lll_futex_wake ok
2131 @c    deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2132 @c     lll_lock (state_cache_lock) @asulock @aculock
2133 @c     stack_list_del ok
2134 @c      atomic_write_barrier ok
2135 @c      list_del ok
2136 @c      atomic_write_barrier ok
2137 @c     queue_stack @ascuheap @acsmem
2138 @c      stack_list_add ok
2139 @c       atomic_write_barrier ok
2140 @c       list_add ok
2141 @c       atomic_write_barrier ok
2142 @c      free_stacks @ascuheap @acsmem
2143 @c       list_for_each_prev_safe ok
2144 @c       list_entry ok
2145 @c       FREE_P ok
2146 @c       stack_list_del dup
2147 @c       _dl_deallocate_tls dup
2148 @c       munmap ok
2149 @c     _dl_deallocate_tls @ascuheap @acsmem
2150 @c      free @ascuheap @acsmem
2151 @c     lll_unlock @aculock
2152 @c    create_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2153 @c     td_eventword
2154 @c     td_eventmask
2155 @c     do_clone @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2156 @c      PREPARE_CREATE ok
2157 @c      lll_lock (pd->lock) @asulock @aculock
2158 @c      atomic_increment ok
2159 @c      clone ok
2160 @c      atomic_decrement ok
2161 @c      atomic_exchange_acq ok
2162 @c      lll_futex_wake ok
2163 @c      deallocate_stack dup
2164 @c      sched_setaffinity ok
2165 @c      tgkill ok
2166 @c      sched_setscheduler ok
2167 @c     atomic_compare_and_exchange_bool_acq ok
2168 @c     nptl_create_event ok
2169 @c     lll_unlock (pd->lock) @aculock
2170 @c    free @ascuheap @acsmem
2171 @c   pthread_attr_destroy ok (cpuset won't be set, so free isn't called)
2172 @c  add_request_to_runlist ok
2173 @c  pthread_cond_signal ok
2174 @c  aio_free_request ok
2175 @c  pthread_mutex_unlock @aculock
2177 @c (in the new thread, initiated with clone)
2178 @c    start_thread ok
2179 @c     HP_TIMING_NOW ok
2180 @c     ctype_init @mtslocale
2181 @c     atomic_exchange_acq ok
2182 @c     lll_futex_wake ok
2183 @c     sigemptyset ok
2184 @c     sigaddset ok
2185 @c     setjmp ok
2186 @c     CANCEL_ASYNC -> pthread_enable_asynccancel ok
2187 @c      do_cancel ok
2188 @c       pthread_unwind ok
2189 @c        Unwind_ForcedUnwind or longjmp ok [@ascuheap @acsmem?]
2190 @c     lll_lock @asulock @aculock
2191 @c     lll_unlock @asulock @aculock
2192 @c     CANCEL_RESET -> pthread_disable_asynccancel ok
2193 @c      lll_futex_wait ok
2194 @c     ->start_routine ok -----
2195 @c     call_tls_dtors @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2196 @c      user-supplied dtor
2197 @c      rtld_lock_lock_recursive (dl_load_lock) @asulock @aculock
2198 @c      rtld_lock_unlock_recursive @aculock
2199 @c      free @ascuheap @acsmem
2200 @c     nptl_deallocate_tsd @ascuheap @acsmem
2201 @c      tsd user-supplied dtors ok
2202 @c      free @ascuheap @acsmem
2203 @c     libc_thread_freeres
2204 @c      libc_thread_subfreeres ok
2205 @c     atomic_decrement_and_test ok
2206 @c     td_eventword ok
2207 @c     td_eventmask ok
2208 @c     atomic_compare_exchange_bool_acq ok
2209 @c     nptl_death_event ok
2210 @c     lll_robust_dead ok
2211 @c     getpagesize ok
2212 @c     madvise ok
2213 @c     free_tcb @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2214 @c      free @ascuheap @acsmem
2215 @c      deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2216 @c     lll_futex_wait ok
2217 @c     exit_thread_inline ok
2218 @c      syscall(exit) ok
2220 This function initiates an asynchronous read operation.  It
2221 immediately returns after the operation was enqueued or when an
2222 error was encountered.
2224 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes of the file for which
2225 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor are written to the buffer
2226 starting at @code{aiocbp->aio_buf}.  Reading starts at the absolute
2227 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2229 If prioritized I/O is supported by the platform the
2230 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2231 the request is actually enqueued.
2233 The calling process is notified about the termination of the read
2234 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2236 When @code{aio_read} returns, the return value is zero if no error
2237 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2238 early error is found, the function returns @math{-1} and sets
2239 @code{errno} to one of the following values:
2241 @table @code
2242 @item EAGAIN
2243 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2244 limitations.
2245 @item ENOSYS
2246 The @code{aio_read} function is not implemented.
2247 @item EBADF
2248 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2249 need not be recognized before enqueueing the request and so this error
2250 might also be signaled asynchronously.
2251 @item EINVAL
2252 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqpiro} value is
2253 invalid.  This condition need not be recognized before enqueueing the
2254 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2255 @end table
2257 If @code{aio_read} returns zero, the current status of the request
2258 can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return} functions.
2259 As long as the value returned by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS}
2260 the operation has not yet completed.  If @code{aio_error} returns zero,
2261 the operation successfully terminated, otherwise the value is to be
2262 interpreted as an error code.  If the function terminated, the result of
2263 the operation can be obtained using a call to @code{aio_return}.  The
2264 returned value is the same as an equivalent call to @code{read} would
2265 have returned.  Possible error codes returned by @code{aio_error} are:
2267 @table @code
2268 @item EBADF
2269 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2270 @item ECANCELED
2271 The operation was canceled before the operation was finished
2272 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2273 @item EINVAL
2274 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2275 @end table
2277 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2278 function is in fact @code{aio_read64} since the LFS interface transparently
2279 replaces the normal implementation.
2280 @end deftypefun
2282 @comment aio.h
2283 @comment Unix98
2284 @deftypefun int aio_read64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2285 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2286 This function is similar to the @code{aio_read} function.  The only
2287 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2288 be opened in the large file mode.  Internally, @code{aio_read64} uses
2289 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2290 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading,
2291 as opposed to @code{lseek} functionality used in @code{aio_read}.
2293 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2294 function is available under the name @code{aio_read} and so transparently
2295 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2296 @end deftypefun
2298 To write data asynchronously to a file, there exists an equivalent pair
2299 of functions with a very similar interface.
2301 @comment aio.h
2302 @comment POSIX.1b
2303 @deftypefun int aio_write (struct aiocb *@var{aiocbp})
2304 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2305 This function initiates an asynchronous write operation.  The function
2306 call immediately returns after the operation was enqueued or if before
2307 this happens an error was encountered.
2309 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes from the buffer starting at
2310 @code{aiocbp->aio_buf} are written to the file for which
2311 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor, starting at the absolute
2312 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2314 If prioritized I/O is supported by the platform, the
2315 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2316 the request is actually enqueued.
2318 The calling process is notified about the termination of the read
2319 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2321 When @code{aio_write} returns, the return value is zero if no error
2322 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2323 early error is found the function returns @math{-1} and sets
2324 @code{errno} to one of the following values.
2326 @table @code
2327 @item EAGAIN
2328 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2329 limitations.
2330 @item ENOSYS
2331 The @code{aio_write} function is not implemented.
2332 @item EBADF
2333 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2334 may not be recognized before enqueueing the request, and so this error
2335 might also be signaled asynchronously.
2336 @item EINVAL
2337 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqprio} value is
2338 invalid.  This condition may not be recognized before enqueueing the
2339 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2340 @end table
2342 In the case @code{aio_write} returns zero, the current status of the
2343 request can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return}
2344 functions.  As long as the value returned by @code{aio_error} is
2345 @code{EINPROGRESS} the operation has not yet completed.  If
2346 @code{aio_error} returns zero, the operation successfully terminated,
2347 otherwise the value is to be interpreted as an error code.  If the
2348 function terminated, the result of the operation can be get using a call
2349 to @code{aio_return}.  The returned value is the same as an equivalent
2350 call to @code{read} would have returned.  Possible error codes returned
2351 by @code{aio_error} are:
2353 @table @code
2354 @item EBADF
2355 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2356 @item ECANCELED
2357 The operation was canceled before the operation was finished.
2358 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2359 @item EINVAL
2360 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2361 @end table
2363 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2364 function is in fact @code{aio_write64} since the LFS interface transparently
2365 replaces the normal implementation.
2366 @end deftypefun
2368 @comment aio.h
2369 @comment Unix98
2370 @deftypefun int aio_write64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2371 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2372 This function is similar to the @code{aio_write} function.  The only
2373 difference is that on @w{32 bit} machines the file descriptor should
2374 be opened in the large file mode.  Internally @code{aio_write64} uses
2375 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2376 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the writing,
2377 as opposed to @code{lseek} functionality used in @code{aio_write}.
2379 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2380 function is available under the name @code{aio_write} and so transparently
2381 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2382 @end deftypefun
2384 Besides these functions with the more or less traditional interface,
2385 POSIX.1b also defines a function which can initiate more than one
2386 operation at a time, and which can handle freely mixed read and write
2387 operations.  It is therefore similar to a combination of @code{readv} and
2388 @code{writev}.
2390 @comment aio.h
2391 @comment POSIX.1b
2392 @deftypefun int lio_listio (int @var{mode}, struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2393 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2394 @c Call lio_listio_internal, that takes the aio_requests_mutex lock and
2395 @c enqueues each request.  Then, it waits for notification or prepares
2396 @c for it before releasing the lock.  Even though it performs memory
2397 @c allocation and locking of its own, it doesn't add any classes of
2398 @c safety issues that aren't already covered by aio_enqueue_request.
2399 The @code{lio_listio} function can be used to enqueue an arbitrary
2400 number of read and write requests at one time.  The requests can all be
2401 meant for the same file, all for different files or every solution in
2402 between.
2404 @code{lio_listio} gets the @var{nent} requests from the array pointed to
2405 by @var{list}.  The operation to be performed is determined by the
2406 @code{aio_lio_opcode} member in each element of @var{list}.  If this
2407 field is @code{LIO_READ} a read operation is enqueued, similar to a call
2408 of @code{aio_read} for this element of the array (except that the way
2409 the termination is signalled is different, as we will see below).  If
2410 the @code{aio_lio_opcode} member is @code{LIO_WRITE} a write operation
2411 is enqueued.  Otherwise the @code{aio_lio_opcode} must be @code{LIO_NOP}
2412 in which case this element of @var{list} is simply ignored.  This
2413 ``operation'' is useful in situations where one has a fixed array of
2414 @code{struct aiocb} elements from which only a few need to be handled at
2415 a time.  Another situation is where the @code{lio_listio} call was
2416 canceled before all requests are processed (@pxref{Cancel AIO
2417 Operations}) and the remaining requests have to be reissued.
2419 The other members of each element of the array pointed to by
2420 @code{list} must have values suitable for the operation as described in
2421 the documentation for @code{aio_read} and @code{aio_write} above.
2423 The @var{mode} argument determines how @code{lio_listio} behaves after
2424 having enqueued all the requests.  If @var{mode} is @code{LIO_WAIT} it
2425 waits until all requests terminated.  Otherwise @var{mode} must be
2426 @code{LIO_NOWAIT} and in this case the function returns immediately after
2427 having enqueued all the requests.  In this case the caller gets a
2428 notification of the termination of all requests according to the
2429 @var{sig} parameter.  If @var{sig} is @code{NULL} no notification is
2430 send.  Otherwise a signal is sent or a thread is started, just as
2431 described in the description for @code{aio_read} or @code{aio_write}.
2433 If @var{mode} is @code{LIO_WAIT}, the return value of @code{lio_listio}
2434 is @math{0} when all requests completed successfully.  Otherwise the
2435 function return @math{-1} and @code{errno} is set accordingly.  To find
2436 out which request or requests failed one has to use the @code{aio_error}
2437 function on all the elements of the array @var{list}.
2439 In case @var{mode} is @code{LIO_NOWAIT}, the function returns @math{0} if
2440 all requests were enqueued correctly.  The current state of the requests
2441 can be found using @code{aio_error} and @code{aio_return} as described
2442 above.  If @code{lio_listio} returns @math{-1} in this mode, the
2443 global variable @code{errno} is set accordingly.  If a request did not
2444 yet terminate, a call to @code{aio_error} returns @code{EINPROGRESS}.  If
2445 the value is different, the request is finished and the error value (or
2446 @math{0}) is returned and the result of the operation can be retrieved
2447 using @code{aio_return}.
2449 Possible values for @code{errno} are:
2451 @table @code
2452 @item EAGAIN
2453 The resources necessary to queue all the requests are not available at
2454 the moment.  The error status for each element of @var{list} must be
2455 checked to determine which request failed.
2457 Another reason could be that the system wide limit of AIO requests is
2458 exceeded.  This cannot be the case for the implementation on @gnusystems{}
2459 since no arbitrary limits exist.
2460 @item EINVAL
2461 The @var{mode} parameter is invalid or @var{nent} is larger than
2462 @code{AIO_LISTIO_MAX}.
2463 @item EIO
2464 One or more of the request's I/O operations failed.  The error status of
2465 each request should be checked to determine which one failed.
2466 @item ENOSYS
2467 The @code{lio_listio} function is not supported.
2468 @end table
2470 If the @var{mode} parameter is @code{LIO_NOWAIT} and the caller cancels
2471 a request, the error status for this request returned by
2472 @code{aio_error} is @code{ECANCELED}.
2474 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2475 function is in fact @code{lio_listio64} since the LFS interface
2476 transparently replaces the normal implementation.
2477 @end deftypefun
2479 @comment aio.h
2480 @comment Unix98
2481 @deftypefun int lio_listio64 (int @var{mode}, struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2482 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2483 This function is similar to the @code{lio_listio} function.  The only
2484 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2485 be opened in the large file mode.  Internally, @code{lio_listio64} uses
2486 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2487 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading or
2488 writing, as opposed to @code{lseek} functionality used in
2489 @code{lio_listio}.
2491 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2492 function is available under the name @code{lio_listio} and so
2493 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2494 machines.
2495 @end deftypefun
2497 @node Status of AIO Operations
2498 @subsection Getting the Status of AIO Operations
2500 As already described in the documentation of the functions in the last
2501 section, it must be possible to get information about the status of an I/O
2502 request.  When the operation is performed truly asynchronously (as with
2503 @code{aio_read} and @code{aio_write} and with @code{lio_listio} when the
2504 mode is @code{LIO_NOWAIT}), one sometimes needs to know whether a
2505 specific request already terminated and if so, what the result was.
2506 The following two functions allow you to get this kind of information.
2508 @comment aio.h
2509 @comment POSIX.1b
2510 @deftypefun int aio_error (const struct aiocb *@var{aiocbp})
2511 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2512 This function determines the error state of the request described by the
2513 @code{struct aiocb} variable pointed to by @var{aiocbp}.  If the
2514 request has not yet terminated the value returned is always
2515 @code{EINPROGRESS}.  Once the request has terminated the value
2516 @code{aio_error} returns is either @math{0} if the request completed
2517 successfully or it returns the value which would be stored in the
2518 @code{errno} variable if the request would have been done using
2519 @code{read}, @code{write}, or @code{fsync}.
2521 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2522 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2523 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2525 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2526 function is in fact @code{aio_error64} since the LFS interface
2527 transparently replaces the normal implementation.
2528 @end deftypefun
2530 @comment aio.h
2531 @comment Unix98
2532 @deftypefun int aio_error64 (const struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2533 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2534 This function is similar to @code{aio_error} with the only difference
2535 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2536 aiocb64}.
2538 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2539 function is available under the name @code{aio_error} and so
2540 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2541 machines.
2542 @end deftypefun
2544 @comment aio.h
2545 @comment POSIX.1b
2546 @deftypefun ssize_t aio_return (struct aiocb *@var{aiocbp})
2547 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2548 This function can be used to retrieve the return status of the operation
2549 carried out by the request described in the variable pointed to by
2550 @var{aiocbp}.  As long as the error status of this request as returned
2551 by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS} the return of this function is
2552 undefined.
2554 Once the request is finished this function can be used exactly once to
2555 retrieve the return value.  Following calls might lead to undefined
2556 behavior.  The return value itself is the value which would have been
2557 returned by the @code{read}, @code{write}, or @code{fsync} call.
2559 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2560 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2561 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2563 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2564 function is in fact @code{aio_return64} since the LFS interface
2565 transparently replaces the normal implementation.
2566 @end deftypefun
2568 @comment aio.h
2569 @comment Unix98
2570 @deftypefun ssize_t aio_return64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2571 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2572 This function is similar to @code{aio_return} with the only difference
2573 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2574 aiocb64}.
2576 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2577 function is available under the name @code{aio_return} and so
2578 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2579 machines.
2580 @end deftypefun
2582 @node Synchronizing AIO Operations
2583 @subsection Getting into a Consistent State
2585 When dealing with asynchronous operations it is sometimes necessary to
2586 get into a consistent state.  This would mean for AIO that one wants to
2587 know whether a certain request or a group of request were processed.
2588 This could be done by waiting for the notification sent by the system
2589 after the operation terminated, but this sometimes would mean wasting
2590 resources (mainly computation time).  Instead POSIX.1b defines two
2591 functions which will help with most kinds of consistency.
2593 The @code{aio_fsync} and @code{aio_fsync64} functions are only available
2594 if the symbol @code{_POSIX_SYNCHRONIZED_IO} is defined in @file{unistd.h}.
2596 @cindex synchronizing
2597 @comment aio.h
2598 @comment POSIX.1b
2599 @deftypefun int aio_fsync (int @var{op}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2600 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2601 @c After fcntl to check that the FD is open, it calls
2602 @c aio_enqueue_request.
2603 Calling this function forces all I/O operations operating queued at the
2604 time of the function call operating on the file descriptor
2605 @code{aiocbp->aio_fildes} into the synchronized I/O completion state
2606 (@pxref{Synchronizing I/O}).  The @code{aio_fsync} function returns
2607 immediately but the notification through the method described in
2608 @code{aiocbp->aio_sigevent} will happen only after all requests for this
2609 file descriptor have terminated and the file is synchronized.  This also
2610 means that requests for this very same file descriptor which are queued
2611 after the synchronization request are not affected.
2613 If @var{op} is @code{O_DSYNC} the synchronization happens as with a call
2614 to @code{fdatasync}.  Otherwise @var{op} should be @code{O_SYNC} and
2615 the synchronization happens as with @code{fsync}.
2617 As long as the synchronization has not happened, a call to
2618 @code{aio_error} with the reference to the object pointed to by
2619 @var{aiocbp} returns @code{EINPROGRESS}.  Once the synchronization is
2620 done @code{aio_error} return @math{0} if the synchronization was not
2621 successful.  Otherwise the value returned is the value to which the
2622 @code{fsync} or @code{fdatasync} function would have set the
2623 @code{errno} variable.  In this case nothing can be assumed about the
2624 consistency for the data written to this file descriptor.
2626 The return value of this function is @math{0} if the request was
2627 successfully enqueued.  Otherwise the return value is @math{-1} and
2628 @code{errno} is set to one of the following values:
2630 @table @code
2631 @item EAGAIN
2632 The request could not be enqueued due to temporary lack of resources.
2633 @item EBADF
2634 The file descriptor @code{@var{aiocbp}->aio_fildes} is not valid.
2635 @item EINVAL
2636 The implementation does not support I/O synchronization or the @var{op}
2637 parameter is other than @code{O_DSYNC} and @code{O_SYNC}.
2638 @item ENOSYS
2639 This function is not implemented.
2640 @end table
2642 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2643 function is in fact @code{aio_fsync64} since the LFS interface
2644 transparently replaces the normal implementation.
2645 @end deftypefun
2647 @comment aio.h
2648 @comment Unix98
2649 @deftypefun int aio_fsync64 (int @var{op}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2650 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2651 This function is similar to @code{aio_fsync} with the only difference
2652 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2653 aiocb64}.
2655 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2656 function is available under the name @code{aio_fsync} and so
2657 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2658 machines.
2659 @end deftypefun
2661 Another method of synchronization is to wait until one or more requests of a
2662 specific set terminated.  This could be achieved by the @code{aio_*}
2663 functions to notify the initiating process about the termination but in
2664 some situations this is not the ideal solution.  In a program which
2665 constantly updates clients somehow connected to the server it is not
2666 always the best solution to go round robin since some connections might
2667 be slow.  On the other hand letting the @code{aio_*} function notify the
2668 caller might also be not the best solution since whenever the process
2669 works on preparing data for on client it makes no sense to be
2670 interrupted by a notification since the new client will not be handled
2671 before the current client is served.  For situations like this
2672 @code{aio_suspend} should be used.
2674 @comment aio.h
2675 @comment POSIX.1b
2676 @deftypefun int aio_suspend (const struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2677 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2678 @c Take aio_requests_mutex, set up waitlist and requestlist, wait
2679 @c for completion or timeout, and release the mutex.
2680 When calling this function, the calling thread is suspended until at
2681 least one of the requests pointed to by the @var{nent} elements of the
2682 array @var{list} has completed.  If any of the requests has already
2683 completed at the time @code{aio_suspend} is called, the function returns
2684 immediately.  Whether a request has terminated or not is determined by
2685 comparing the error status of the request with @code{EINPROGRESS}.  If
2686 an element of @var{list} is @code{NULL}, the entry is simply ignored.
2688 If no request has finished, the calling process is suspended.  If
2689 @var{timeout} is @code{NULL}, the process is not woken until a request
2690 has finished.  If @var{timeout} is not @code{NULL}, the process remains
2691 suspended at least as long as specified in @var{timeout}.  In this case,
2692 @code{aio_suspend} returns with an error.
2694 The return value of the function is @math{0} if one or more requests
2695 from the @var{list} have terminated.  Otherwise the function returns
2696 @math{-1} and @code{errno} is set to one of the following values:
2698 @table @code
2699 @item EAGAIN
2700 None of the requests from the @var{list} completed in the time specified
2701 by @var{timeout}.
2702 @item EINTR
2703 A signal interrupted the @code{aio_suspend} function.  This signal might
2704 also be sent by the AIO implementation while signalling the termination
2705 of one of the requests.
2706 @item ENOSYS
2707 The @code{aio_suspend} function is not implemented.
2708 @end table
2710 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2711 function is in fact @code{aio_suspend64} since the LFS interface
2712 transparently replaces the normal implementation.
2713 @end deftypefun
2715 @comment aio.h
2716 @comment Unix98
2717 @deftypefun int aio_suspend64 (const struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2718 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2719 This function is similar to @code{aio_suspend} with the only difference
2720 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2721 aiocb64}.
2723 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2724 function is available under the name @code{aio_suspend} and so
2725 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2726 machines.
2727 @end deftypefun
2729 @node Cancel AIO Operations
2730 @subsection Cancellation of AIO Operations
2732 When one or more requests are asynchronously processed, it might be
2733 useful in some situations to cancel a selected operation, e.g., if it
2734 becomes obvious that the written data is no longer accurate and would
2735 have to be overwritten soon.  As an example, assume an application, which
2736 writes data in files in a situation where new incoming data would have
2737 to be written in a file which will be updated by an enqueued request.
2738 The POSIX AIO implementation provides such a function, but this function
2739 is not capable of forcing the cancellation of the request.  It is up to the
2740 implementation to decide whether it is possible to cancel the operation
2741 or not.  Therefore using this function is merely a hint.
2743 @comment aio.h
2744 @comment POSIX.1b
2745 @deftypefun int aio_cancel (int @var{fildes}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2746 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2747 @c After fcntl to check the fd is open, hold aio_requests_mutex, call
2748 @c aio_find_req_fd, aio_remove_request, then aio_notify and
2749 @c aio_free_request each request before releasing the lock.
2750 @c aio_notify calls aio_notify_only and free, besides cond signal or
2751 @c similar.  aio_notify_only calls pthread_attr_init,
2752 @c pthread_attr_setdetachstate, malloc, pthread_create,
2753 @c notify_func_wrapper, aio_sigqueue, getpid, raise.
2754 @c notify_func_wraper calls aio_start_notify_thread, free and then the
2755 @c notifier function.
2756 The @code{aio_cancel} function can be used to cancel one or more
2757 outstanding requests.  If the @var{aiocbp} parameter is @code{NULL}, the
2758 function tries to cancel all of the outstanding requests which would process
2759 the file descriptor @var{fildes} (i.e., whose @code{aio_fildes} member
2760 is @var{fildes}).  If @var{aiocbp} is not @code{NULL}, @code{aio_cancel}
2761 attempts to cancel the specific request pointed to by @var{aiocbp}.
2763 For requests which were successfully canceled, the normal notification
2764 about the termination of the request should take place.  I.e., depending
2765 on the @code{struct sigevent} object which controls this, nothing
2766 happens, a signal is sent or a thread is started.  If the request cannot
2767 be canceled, it terminates the usual way after performing the operation.
2769 After a request is successfully canceled, a call to @code{aio_error} with
2770 a reference to this request as the parameter will return
2771 @code{ECANCELED} and a call to @code{aio_return} will return @math{-1}.
2772 If the request wasn't canceled and is still running the error status is
2773 still @code{EINPROGRESS}.
2775 The return value of the function is @code{AIO_CANCELED} if there were
2776 requests which haven't terminated and which were successfully canceled.
2777 If there is one or more requests left which couldn't be canceled, the
2778 return value is @code{AIO_NOTCANCELED}.  In this case @code{aio_error}
2779 must be used to find out which of the, perhaps multiple, requests (in
2780 @var{aiocbp} is @code{NULL}) weren't successfully canceled.  If all
2781 requests already terminated at the time @code{aio_cancel} is called the
2782 return value is @code{AIO_ALLDONE}.
2784 If an error occurred during the execution of @code{aio_cancel} the
2785 function returns @math{-1} and sets @code{errno} to one of the following
2786 values.
2788 @table @code
2789 @item EBADF
2790 The file descriptor @var{fildes} is not valid.
2791 @item ENOSYS
2792 @code{aio_cancel} is not implemented.
2793 @end table
2795 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2796 function is in fact @code{aio_cancel64} since the LFS interface
2797 transparently replaces the normal implementation.
2798 @end deftypefun
2800 @comment aio.h
2801 @comment Unix98
2802 @deftypefun int aio_cancel64 (int @var{fildes}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2803 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2804 This function is similar to @code{aio_cancel} with the only difference
2805 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2806 aiocb64}.
2808 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2809 function is available under the name @code{aio_cancel} and so
2810 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2811 machines.
2812 @end deftypefun
2814 @node Configuration of AIO
2815 @subsection How to optimize the AIO implementation
2817 The POSIX standard does not specify how the AIO functions are
2818 implemented.  They could be system calls, but it is also possible to
2819 emulate them at userlevel.
2821 At the point of this writing, the available implementation is a userlevel
2822 implementation which uses threads for handling the enqueued requests.
2823 While this implementation requires making some decisions about
2824 limitations, hard limitations are something which is best avoided
2825 in @theglibc{}.  Therefore, @theglibc{} provides a means
2826 for tuning the AIO implementation according to the individual use.
2828 @comment aio.h
2829 @comment GNU
2830 @deftp {Data Type} {struct aioinit}
2831 This data type is used to pass the configuration or tunable parameters
2832 to the implementation.  The program has to initialize the members of
2833 this struct and pass it to the implementation using the @code{aio_init}
2834 function.
2836 @table @code
2837 @item int aio_threads
2838 This member specifies the maximal number of threads which may be used
2839 at any one time.
2840 @item int aio_num
2841 This number provides an estimate on the maximal number of simultaneously
2842 enqueued requests.
2843 @item int aio_locks
2844 Unused.
2845 @item int aio_usedba
2846 Unused.
2847 @item int aio_debug
2848 Unused.
2849 @item int aio_numusers
2850 Unused.
2851 @item int aio_reserved[2]
2852 Unused.
2853 @end table
2854 @end deftp
2856 @comment aio.h
2857 @comment GNU
2858 @deftypefun void aio_init (const struct aioinit *@var{init})
2859 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2860 @c All changes to global objects are guarded by aio_requests_mutex.
2861 This function must be called before any other AIO function.  Calling it
2862 is completely voluntary, as it is only meant to help the AIO
2863 implementation perform better.
2865 Before calling the @code{aio_init}, function the members of a variable of
2866 type @code{struct aioinit} must be initialized.  Then a reference to
2867 this variable is passed as the parameter to @code{aio_init} which itself
2868 may or may not pay attention to the hints.
2870 The function has no return value and no error cases are defined.  It is
2871 a extension which follows a proposal from the SGI implementation in
2872 @w{Irix 6}.  It is not covered by POSIX.1b or Unix98.
2873 @end deftypefun
2875 @node Control Operations
2876 @section Control Operations on Files
2878 @cindex control operations on files
2879 @cindex @code{fcntl} function
2880 This section describes how you can perform various other operations on
2881 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
2882 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
2883 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
2885 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
2886 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
2887 various flags that are used with it are declared in the header file
2888 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
2889 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
2890 @pindex fcntl.h
2892 @comment fcntl.h
2893 @comment POSIX.1
2894 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
2895 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2896 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
2897 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
2898 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
2899 and the return value and error conditions are given in the detailed
2900 descriptions of the individual commands.
2902 Briefly, here is a list of what the various commands are.
2904 @table @code
2905 @item F_DUPFD
2906 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
2907 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
2909 @item F_GETFD
2910 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
2912 @item F_SETFD
2913 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
2915 @item F_GETFL
2916 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
2918 @item F_SETFL
2919 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
2921 @item F_GETLK
2922 Test a file lock.  @xref{File Locks}.
2924 @item F_SETLK
2925 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
2927 @item F_SETLKW
2928 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
2930 @item F_OFD_GETLK
2931 Test an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
2932 Specific to Linux.
2934 @item F_OFD_SETLK
2935 Set or clear an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
2936 Specific to Linux.
2938 @item F_OFD_SETLKW
2939 Like @code{F_OFD_SETLK}, but block until lock is acquired.
2940 @xref{Open File Description Locks}.  Specific to Linux.
2942 @item F_GETOWN
2943 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
2944 @xref{Interrupt Input}.
2946 @item F_SETOWN
2947 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
2948 @xref{Interrupt Input}.
2949 @end table
2951 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
2952 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
2953 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fcntl} is
2954 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
2955 until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should be
2956 protected using cancellation handlers.
2957 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
2958 @end deftypefun
2961 @node Duplicating Descriptors
2962 @section Duplicating Descriptors
2964 @cindex duplicating file descriptors
2965 @cindex redirecting input and output
2967 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
2968 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
2969 descriptors share one file position and one set of file status flags
2970 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
2971 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
2973 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
2974 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
2975 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
2977 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
2978 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
2979 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
2981 @pindex unistd.h
2982 @pindex fcntl.h
2983 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
2984 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
2985 @file{unistd.h}.
2987 @comment unistd.h
2988 @comment POSIX.1
2989 @deftypefun int dup (int @var{old})
2990 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2991 This function copies descriptor @var{old} to the first available
2992 descriptor number (the first number not currently open).  It is
2993 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
2994 @end deftypefun
2996 @comment unistd.h
2997 @comment POSIX.1
2998 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
2999 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3000 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
3001 @var{new}.
3003 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
3004 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
3005 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
3006 were closed first.
3008 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
3009 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
3011 @smallexample
3012 close (@var{new});
3013 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
3014 @end smallexample
3016 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
3017 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
3018 duplicate of @var{old}.
3019 @end deftypefun
3021 @comment fcntl.h
3022 @comment POSIX.1
3023 @deftypevr Macro int F_DUPFD
3024 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3025 copy the file descriptor given as the first argument.
3027 The form of the call in this case is:
3029 @smallexample
3030 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
3031 @end smallexample
3033 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
3034 the file descriptor returned should be the next available one greater
3035 than or equal to this value.
3037 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
3038 of the new file descriptor.  A return value of @math{-1} indicates an
3039 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3040 this command:
3042 @table @code
3043 @item EBADF
3044 The @var{old} argument is invalid.
3046 @item EINVAL
3047 The @var{next-filedes} argument is invalid.
3049 @item EMFILE
3050 There are no more file descriptors available---your program is already
3051 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
3052 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
3053 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
3054 @end table
3056 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
3057 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
3058 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
3059 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
3060 distinct descriptor numbers in use in one process.
3061 @end deftypevr
3063 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
3064 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
3065 done by a shell or shell-like program before calling one of the
3066 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
3067 program in a child process.  When the new program is executed, it
3068 creates and initializes the standard streams to point to the
3069 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
3070 invoked.
3072 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
3073 like:
3075 @smallexample
3076 pid = fork ();
3077 if (pid == 0)
3078   @{
3079     char *filename;
3080     char *program;
3081     int file;
3082     @dots{}
3083     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
3084     dup2 (file, STDIN_FILENO);
3085     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
3086     execv (program, NULL);
3087   @}
3088 @end smallexample
3090 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
3091 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
3094 @node Descriptor Flags
3095 @section File Descriptor Flags
3096 @cindex file descriptor flags
3098 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
3099 descriptor.  These flags are associated with particular file
3100 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
3101 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
3103 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
3104 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
3105 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
3107 The symbols in this section are defined in the header file
3108 @file{fcntl.h}.
3109 @pindex fcntl.h
3111 @comment fcntl.h
3112 @comment POSIX.1
3113 @deftypevr Macro int F_GETFD
3114 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3115 specify that it should return the file descriptor flags associated
3116 with the @var{filedes} argument.
3118 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3119 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3120 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
3122 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3123 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3125 @table @code
3126 @item EBADF
3127 The @var{filedes} argument is invalid.
3128 @end table
3129 @end deftypevr
3132 @comment fcntl.h
3133 @comment POSIX.1
3134 @deftypevr Macro int F_SETFD
3135 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3136 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
3137 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
3138 specify the new flags, so the form of the call is:
3140 @smallexample
3141 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
3142 @end smallexample
3144 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3145 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.
3146 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
3147 command.
3148 @end deftypevr
3150 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
3151 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
3152 as a bit mask value.
3154 @comment fcntl.h
3155 @comment POSIX.1
3156 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
3157 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
3158 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
3159 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
3160 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
3161 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
3162 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
3163 @end deftypevr
3165 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
3166 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
3167 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
3168 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
3169 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
3170 without altering any other flags:
3172 @smallexample
3173 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3174    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3175    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3178 set_cloexec_flag (int desc, int value)
3180   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
3181   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3182   if (oldflags < 0)
3183     return oldflags;
3184   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3185   if (value != 0)
3186     oldflags |= FD_CLOEXEC;
3187   else
3188     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
3189   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3190   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
3192 @end smallexample
3194 @node File Status Flags
3195 @section File Status Flags
3196 @cindex file status flags
3198 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
3199 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
3200 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
3201 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
3202 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
3203 @pxref{Opening and Closing Files}.
3205 File status flags fall into three categories, which are described in the
3206 following sections.
3208 @itemize @bullet
3209 @item
3210 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
3211 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
3212 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
3214 @item
3215 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
3216 These flags are not preserved after the @code{open} call.
3218 @item
3219 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
3220 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
3221 changed with @code{fcntl}.
3222 @end itemize
3224 The symbols in this section are defined in the header file
3225 @file{fcntl.h}.
3226 @pindex fcntl.h
3228 @menu
3229 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
3230 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
3231 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
3232 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
3233 @end menu
3235 @node Access Modes
3236 @subsection File Access Modes
3238 The file access modes allow a file descriptor to be used for reading,
3239 writing, or both.  (On @gnuhurdsystems{}, they can also allow none of these,
3240 and allow execution of the file as a program.)  The access modes are chosen
3241 when the file is opened, and never change.
3243 @comment fcntl.h
3244 @comment POSIX.1
3245 @deftypevr Macro int O_RDONLY
3246 Open the file for read access.
3247 @end deftypevr
3249 @comment fcntl.h
3250 @comment POSIX.1
3251 @deftypevr Macro int O_WRONLY
3252 Open the file for write access.
3253 @end deftypevr
3255 @comment fcntl.h
3256 @comment POSIX.1
3257 @deftypevr Macro int O_RDWR
3258 Open the file for both reading and writing.
3259 @end deftypevr
3261 On @gnuhurdsystems{} (and not on other systems), @code{O_RDONLY} and
3262 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
3263 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
3264 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
3265 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
3266 output to the file, but does allow other operations such as
3267 @code{fchmod}.  On @gnuhurdsystems{}, since ``read-only'' or ``write-only''
3268 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
3269 access modes.  These names are preferred when writing GNU-specific code.
3270 But most programs will want to be portable to other POSIX.1 systems and
3271 should use the POSIX.1 names above instead.
3273 @comment fcntl.h (optional)
3274 @comment GNU
3275 @deftypevr Macro int O_READ
3276 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDONLY}; only defined on GNU.
3277 @end deftypevr
3279 @comment fcntl.h (optional)
3280 @comment GNU
3281 @deftypevr Macro int O_WRITE
3282 Open the file for writing.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU.
3283 @end deftypevr
3285 @comment fcntl.h (optional)
3286 @comment GNU
3287 @deftypevr Macro int O_EXEC
3288 Open the file for executing.  Only defined on GNU.
3289 @end deftypevr
3291 To determine the file access mode with @code{fcntl}, you must extract
3292 the access mode bits from the retrieved file status flags.  On
3293 @gnuhurdsystems{},
3294 you can just test the @code{O_READ} and @code{O_WRITE} bits in
3295 the flags word.  But in other POSIX.1 systems, reading and writing
3296 access modes are not stored as distinct bit flags.  The portable way to
3297 extract the file access mode bits is with @code{O_ACCMODE}.
3299 @comment fcntl.h
3300 @comment POSIX.1
3301 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
3302 This macro stands for a mask that can be bitwise-ANDed with the file
3303 status flag value to produce a value representing the file access mode.
3304 The mode will be @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, or @code{O_RDWR}.
3305 (On @gnuhurdsystems{} it could also be zero, and it never includes the
3306 @code{O_EXEC} bit.)
3307 @end deftypevr
3309 @node Open-time Flags
3310 @subsection Open-time Flags
3312 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
3313 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
3314 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
3315 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
3316 @code{open}.
3318 There are two sorts of options specified by open-time flags.
3320 @itemize @bullet
3321 @item
3322 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
3323 file name to locate the file, and whether the file can be created.
3324 @cindex file name translation flags
3325 @cindex flags, file name translation
3327 @item
3328 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
3329 perform on the file once it is open.
3330 @cindex open-time action flags
3331 @cindex flags, open-time action
3332 @end itemize
3334 Here are the file name translation flags.
3336 @comment fcntl.h
3337 @comment POSIX.1
3338 @deftypevr Macro int O_CREAT
3339 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
3340 @c !!! mode arg, umask
3341 @cindex create on open (file status flag)
3342 @end deftypevr
3344 @comment fcntl.h
3345 @comment POSIX.1
3346 @deftypevr Macro int O_EXCL
3347 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
3348 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
3349 clobber an existing file.
3350 @end deftypevr
3352 @comment fcntl.h
3353 @comment POSIX.1
3354 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3355 @cindex non-blocking open
3356 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
3357 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
3358 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
3359 ignored.  Often opening a port to a modem blocks until the modem reports
3360 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
3361 return immediately without a carrier.
3363 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
3364 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
3365 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
3366 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
3367 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
3368 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
3369 @end deftypevr
3371 @comment fcntl.h
3372 @comment POSIX.1
3373 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
3374 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
3375 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
3376 what it means to be the controlling terminal.
3378 On @gnuhurdsystems{} and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
3379 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, @gnulinuxsystems{}
3380 and some other systems use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
3381 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
3382 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
3383 @cindex controlling terminal, setting
3384 @end deftypevr
3386 The following three file name translation flags exist only on
3387 @gnuhurdsystems{}.
3389 @comment fcntl.h (optional)
3390 @comment GNU
3391 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
3392 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
3393 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
3394 on the new file descriptor will never induce job control signals.
3395 @xref{Job Control}.
3396 @end deftypevr
3398 @comment fcntl.h (optional)
3399 @comment GNU
3400 @deftypevr Macro int O_NOLINK
3401 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
3402 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
3403 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
3404 @cindex symbolic link, opening
3405 @end deftypevr
3407 @comment fcntl.h (optional)
3408 @comment GNU
3409 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
3410 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
3411 Open the bare file the translator itself sees.
3412 @end deftypevr
3415 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
3416 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
3417 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
3418 can do them @i{atomically}.
3420 @comment fcntl.h
3421 @comment POSIX.1
3422 @deftypevr Macro int O_TRUNC
3423 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
3424 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
3425 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
3426 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
3427 but you need not open for write access.
3429 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
3430 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
3431 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
3432 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
3433 compatibility.
3434 @end deftypevr
3436 The remaining operating modes are BSD extensions.  They exist only
3437 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3439 @comment fcntl.h (optional)
3440 @comment BSD
3441 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
3442 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
3443 @xref{File Locks}.
3445 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
3446 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
3447 the lock on the new file first.
3448 @end deftypevr
3450 @comment fcntl.h (optional)
3451 @comment BSD
3452 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
3453 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
3454 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
3455 @end deftypevr
3457 @node Operating Modes
3458 @subsection I/O Operating Modes
3460 The operating modes affect how input and output operations using a file
3461 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
3462 and changed with @code{fcntl}.
3464 @comment fcntl.h
3465 @comment POSIX.1
3466 @deftypevr Macro int O_APPEND
3467 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
3468 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
3469 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
3470 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
3471 data you write will always go to the current end of the file, regardless
3472 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
3473 the file position to the end of file and write, then another process can
3474 extend the file after you set the file position but before you write,
3475 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
3476 @end deftypevr
3478 @comment fcntl.h
3479 @comment POSIX.1
3480 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3481 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
3482 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
3483 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
3484 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
3485 failure status if the output can't be written immediately.
3487 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
3488 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
3489 @end deftypevr
3491 @comment fcntl.h
3492 @comment BSD
3493 @deftypevr Macro int O_NDELAY
3494 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
3495 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
3496 @end deftypevr
3498 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
3499 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3501 @comment fcntl.h
3502 @comment BSD
3503 @deftypevr Macro int O_ASYNC
3504 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
3505 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
3507 Asynchronous input mode is a BSD feature.
3508 @end deftypevr
3510 @comment fcntl.h
3511 @comment BSD
3512 @deftypevr Macro int O_FSYNC
3513 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
3514 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
3515 returning. @c !!! xref fsync
3517 Synchronous writing is a BSD feature.
3518 @end deftypevr
3520 @comment fcntl.h
3521 @comment BSD
3522 @deftypevr Macro int O_SYNC
3523 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
3524 @end deftypevr
3526 @comment fcntl.h
3527 @comment GNU
3528 @deftypevr Macro int O_NOATIME
3529 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
3530 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
3531 that backing a file up does not count as reading it.
3532 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
3534 This is a GNU extension.
3535 @end deftypevr
3537 @node Getting File Status Flags
3538 @subsection Getting and Setting File Status Flags
3540 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
3542 @comment fcntl.h
3543 @comment POSIX.1
3544 @deftypevr Macro int F_GETFL
3545 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3546 read the file status flags for the open file with descriptor
3547 @var{filedes}.
3549 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3550 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3551 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
3552 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
3553 to compare them.
3555 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3556 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3558 @table @code
3559 @item EBADF
3560 The @var{filedes} argument is invalid.
3561 @end table
3562 @end deftypevr
3564 @comment fcntl.h
3565 @comment POSIX.1
3566 @deftypevr Macro int F_SETFL
3567 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
3568 the file status flags for the open file corresponding to the
3569 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
3570 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
3572 @smallexample
3573 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
3574 @end smallexample
3576 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
3577 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
3579 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3580 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.  The
3581 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
3582 @end deftypevr
3584 If you want to modify the file status flags, you should get the current
3585 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
3586 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
3587 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
3588 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
3589 altering any other flags:
3591 @smallexample
3592 @group
3593 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3594    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3595    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3598 set_nonblock_flag (int desc, int value)
3600   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
3601   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3602   if (oldflags == -1)
3603     return -1;
3604   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3605   if (value != 0)
3606     oldflags |= O_NONBLOCK;
3607   else
3608     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
3609   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3610   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
3612 @end group
3613 @end smallexample
3615 @node File Locks
3616 @section File Locks
3618 @cindex file locks
3619 @cindex record locking
3620 This section describes record locks that are associated with the process.
3621 There is also a different type of record lock that is associated with the
3622 open file description instead of the process.  @xref{Open File Description Locks}.
3624 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
3625 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
3626 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
3627 ways.
3629 @cindex exclusive lock
3630 @cindex write lock
3631 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
3632 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
3633 place, no other process can lock that part of the file.
3635 @cindex shared lock
3636 @cindex read lock
3637 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
3638 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
3639 other processes can request read locks.
3641 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
3642 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
3643 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
3644 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
3645 appropriate points.
3647 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
3648 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
3649 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
3650 on that file are released, even if the locks were made using other
3651 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
3652 process exits, and are not inherited by child processes created using
3653 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
3655 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
3656 lock and where.  This data type and the associated macros for the
3657 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
3658 @pindex fcntl.h
3660 @comment fcntl.h
3661 @comment POSIX.1
3662 @deftp {Data Type} {struct flock}
3663 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
3664 lock.  It has these members:
3666 @table @code
3667 @item short int l_type
3668 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
3669 @code{F_UNLCK}.
3671 @item short int l_whence
3672 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
3673 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
3674 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
3676 @item off_t l_start
3677 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
3678 applies, and is given in bytes relative to the point specified by
3679 @code{l_whence} member.
3681 @item off_t l_len
3682 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
3683 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
3684 the file.
3686 @item pid_t l_pid
3687 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
3688 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
3689 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.  If the
3690 conflicting lock is an open file description lock
3691 (@pxref{Open File Description Locks}), then this field will be set to
3692 @math{-1}.
3693 @end table
3694 @end deftp
3696 @comment fcntl.h
3697 @comment POSIX.1
3698 @deftypevr Macro int F_GETLK
3699 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3700 specify that it should get information about a lock.  This command
3701 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
3702 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3704 @smallexample
3705 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
3706 @end smallexample
3708 If there is a lock already in place that would block the lock described
3709 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
3710 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
3711 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
3712 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
3713 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
3714 write locks only.
3716 There might be more than one lock affecting the region specified by the
3717 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
3718 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
3719 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
3720 set to identify the locked region.
3722 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
3723 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
3725 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3726 unspecified value other than @math{-1}, which is reserved to indicate an
3727 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3728 this command:
3730 @table @code
3731 @item EBADF
3732 The @var{filedes} argument is invalid.
3734 @item EINVAL
3735 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3736 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3737 @end table
3738 @end deftypevr
3740 @comment fcntl.h
3741 @comment POSIX.1
3742 @deftypevr Macro int F_SETLK
3743 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3744 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
3745 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
3746 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3748 @smallexample
3749 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
3750 @end smallexample
3752 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
3753 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
3754 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
3756 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
3757 of @math{-1}.  This function does not block waiting for other processes
3758 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it return a value other
3759 than @math{-1}.
3761 The following @code{errno} error conditions are defined for this
3762 function:
3764 @table @code
3765 @item EAGAIN
3766 @itemx EACCES
3767 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
3768 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
3769 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
3770 @code{F_SETLK}.  (@gnulinuxhurdsystems{} always use @code{EAGAIN}.)
3772 @item EBADF
3773 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
3774 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
3775 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
3777 @item EINVAL
3778 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3779 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3781 @item ENOLCK
3782 The system has run out of file lock resources; there are already too
3783 many file locks in place.
3785 Well-designed file systems never report this error, because they have no
3786 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
3787 of the possibility of this error, as it could result from network access
3788 to a file system on another machine.
3789 @end table
3790 @end deftypevr
3792 @comment fcntl.h
3793 @comment POSIX.1
3794 @deftypevr Macro int F_SETLKW
3795 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3796 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
3797 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
3798 until the request can be specified.
3800 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
3801 for the @code{F_SETLK} command.
3803 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
3804 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
3805 are defined for this command:
3807 @table @code
3808 @item EINTR
3809 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
3810 @xref{Interrupted Primitives}.
3812 @item EDEADLK
3813 The specified region is being locked by another process.  But that
3814 process is waiting to lock a region which the current process has
3815 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
3816 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
3817 you know if it notices one.
3818 @end table
3819 @end deftypevr
3822 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
3823 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
3825 @table @code
3826 @comment fcntl.h
3827 @comment POSIX.1
3828 @vindex F_RDLCK
3829 @item F_RDLCK
3830 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
3832 @comment fcntl.h
3833 @comment POSIX.1
3834 @vindex F_WRLCK
3835 @item F_WRLCK
3836 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
3838 @comment fcntl.h
3839 @comment POSIX.1
3840 @vindex F_UNLCK
3841 @item F_UNLCK
3842 This macro is used to specify that the region is unlocked.
3843 @end table
3845 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
3846 program that can be run simultaneously by several different users, that
3847 logs status information to a common file.  One example of such a program
3848 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
3849 example might be a program that records usage or accounting information
3850 for billing purposes.
3852 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
3853 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
3854 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
3855 file before actually writing to the file.
3857 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
3858 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
3859 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
3860 that part of the file for writing.
3862 @c ??? This section could use an example program.
3864 Remember that file locks are only an @emph{advisory} protocol for
3865 controlling access to a file.  There is still potential for access to
3866 the file by programs that don't use the lock protocol.
3868 @node Open File Description Locks
3869 @section Open File Description Locks
3871 In contrast to process-associated record locks (@pxref{File Locks}),
3872 open file description record locks are associated with an open file
3873 description rather than a process.
3875 Using @code{fcntl} to apply an open file description lock on a region that
3876 already has an existing open file description lock that was created via the
3877 same file descriptor will never cause a lock conflict.
3879 Open file description locks are also inherited by child processes across
3880 @code{fork}, or @code{clone} with @code{CLONE_FILES} set
3881 (@pxref{Creating a Process}), along with the file descriptor.
3883 It is important to distinguish between the open file @emph{description} (an
3884 instance of an open file, usually created by a call to @code{open}) and
3885 an open file @emph{descriptor}, which is a numeric value that refers to the
3886 open file description.  The locks described here are associated with the
3887 open file @emph{description} and not the open file @emph{descriptor}.
3889 Using @code{dup} (@pxref{Duplicating Descriptors}) to copy a file
3890 descriptor does not give you a new open file description, but rather copies a
3891 reference to an existing open file description and assigns it to a new
3892 file descriptor.  Thus, open file description locks set on a file
3893 descriptor cloned by @code{dup} will never conflict with open file
3894 description locks set on the original descriptor since they refer to the
3895 same open file description.  Depending on the range and type of lock
3896 involved, the original lock may be modified by a @code{F_OFD_SETLK} or
3897 @code{F_OFD_SETLKW} command in this situation however.
3899 Open file description locks always conflict with process-associated locks,
3900 even if acquired by the same process or on the same open file
3901 descriptor.
3903 Open file description locks use the same @code{struct flock} as
3904 process-associated locks as an argument (@pxref{File Locks}) and the
3905 macros for the @code{command} values are also declared in the header file
3906 @file{fcntl.h}. To use them, the macro @code{_GNU_SOURCE} must be
3907 defined prior to including any header file.
3909 In contrast to process-associated locks, any @code{struct flock} used as
3910 an argument to open file description lock commands must have the @code{l_pid}
3911 value set to @math{0}.  Also, when returning information about an
3912 open file description lock in a @code{F_GETLK} or @code{F_OFD_GETLK} request,
3913 the @code{l_pid} field in @code{struct flock} will be set to @math{-1}
3914 to indicate that the lock is not associated with a process.
3916 When the same @code{struct flock} is reused as an argument to a
3917 @code{F_OFD_SETLK} or @code{F_OFD_SETLKW} request after being used for an
3918 @code{F_OFD_GETLK} request, it is necessary to inspect and reset the
3919 @code{l_pid} field to @math{0}.
3921 @pindex fcntl.h.
3923 @deftypevr Macro int F_OFD_GETLK
3924 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3925 specify that it should get information about a lock.  This command
3926 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
3927 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3929 @smallexample
3930 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_GETLK, @var{lockp})
3931 @end smallexample
3933 If there is a lock already in place that would block the lock described
3934 by the @var{lockp} argument, information about that lock is written to
3935 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
3936 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
3937 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
3938 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
3939 write locks only.
3941 There might be more than one lock affecting the region specified by the
3942 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
3943 one of them. Which lock is returned in this situation is undefined.
3945 The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure are set to
3946 @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields are set
3947 to identify the locked region.
3949 If no conflicting lock exists, the only change to the @var{lockp} structure
3950 is to update the @code{l_type} field to the value @code{F_UNLCK}.
3952 The normal return value from @code{fcntl} with this command is either @math{0}
3953 on success or @math{-1}, which indicates an error. The following @code{errno}
3954 error conditions are defined for this command:
3956 @table @code
3957 @item EBADF
3958 The @var{filedes} argument is invalid.
3960 @item EINVAL
3961 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3962 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the file
3963 associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3964 @end table
3965 @end deftypevr
3967 @comment fcntl.h
3968 @comment POSIX.1
3969 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLK
3970 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3971 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
3972 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
3973 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3975 @smallexample
3976 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_SETLK, @var{lockp})
3977 @end smallexample
3979 If the open file already has a lock on any part of the
3980 region, the old lock on that part is replaced with the new lock.  You
3981 can remove a lock by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
3983 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
3984 of @math{-1}.  This command does not wait for other tasks
3985 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns @math{0}.
3987 The following @code{errno} error conditions are defined for this
3988 command:
3990 @table @code
3991 @item EAGAIN
3992 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
3993 file.
3995 @item EBADF
3996 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
3997 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
3998 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4000 @item EINVAL
4001 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4002 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the
4003 file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4005 @item ENOLCK
4006 The system has run out of file lock resources; there are already too
4007 many file locks in place.
4009 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4010 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4011 of the possibility of this error, as it could result from network access
4012 to a file system on another machine.
4013 @end table
4014 @end deftypevr
4016 @comment fcntl.h
4017 @comment POSIX.1
4018 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLKW
4019 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4020 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4021 @code{F_OFD_SETLK} command, but causes the process to wait until the request
4022 can be completed.
4024 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4025 for the @code{F_OFD_SETLK} command.
4027 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4028 @code{F_OFD_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4029 are defined for this command:
4031 @table @code
4032 @item EINTR
4033 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4034 @xref{Interrupted Primitives}.
4036 @end table
4037 @end deftypevr
4039 Open file description locks are useful in the same sorts of situations as
4040 process-associated locks. They can also be used to synchronize file
4041 access between threads within the same process by having each thread perform
4042 its own @code{open} of the file, to obtain its own open file description.
4044 Because open file description locks are automatically freed only upon
4045 closing the last file descriptor that refers to the open file
4046 description, this locking mechanism avoids the possibility that locks
4047 are inadvertently released due to a library routine opening and closing
4048 a file without the application being aware.
4050 As with process-associated locks, open file description locks are advisory.
4052 @node Open File Description Locks Example
4053 @section Open File Description Locks Example
4055 Here is an example of using open file description locks in a threaded
4056 program. If this program used process-associated locks, then it would be
4057 subject to data corruption because process-associated locks are shared
4058 by the threads inside a process, and thus cannot be used by one thread
4059 to lock out another thread in the same process.
4061 Proper error handling has been omitted in the following program for
4062 brevity.
4064 @smallexample
4065 @include ofdlocks.c.texi
4066 @end smallexample
4068 This example creates three threads each of which loops five times,
4069 appending to the file.  Access to the file is serialized via open file
4070 description locks. If we compile and run the above program, we'll end up
4071 with /tmp/foo that has 15 lines in it.
4073 If we, however, were to replace the @code{F_OFD_SETLK} and
4074 @code{F_OFD_SETLKW} commands with their process-associated lock
4075 equivalents, the locking essentially becomes a noop since it is all done
4076 within the context of the same process. That leads to data corruption
4077 (typically manifested as missing lines) as some threads race in and
4078 overwrite the data written by others.
4080 @node Interrupt Input
4081 @section Interrupt-Driven Input
4083 @cindex interrupt-driven input
4084 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
4085 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
4086 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
4087 or process group to receive the signal can be selected by using the
4088 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
4089 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
4090 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
4091 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
4092 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
4093 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
4095 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
4096 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
4097 @xref{Job Control}.
4099 @pindex fcntl.h
4100 The symbols in this section are defined in the header file
4101 @file{fcntl.h}.
4103 @comment fcntl.h
4104 @comment BSD
4105 @deftypevr Macro int F_GETOWN
4106 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4107 specify that it should get information about the process or process
4108 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
4109 actually the foreground process group ID, which you can get using
4110 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
4112 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
4113 absolute value is the process group ID.
4115 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
4117 @table @code
4118 @item EBADF
4119 The @var{filedes} argument is invalid.
4120 @end table
4121 @end deftypevr
4123 @comment fcntl.h
4124 @comment BSD
4125 @deftypevr Macro int F_SETOWN
4126 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4127 specify that it should set the process or process group to which
4128 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
4129 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
4130 the call is:
4132 @smallexample
4133 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
4134 @end smallexample
4136 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
4137 negative number whose absolute value is a process group ID.
4139 The return value from @code{fcntl} with this command is @math{-1}
4140 in case of error and some other value if successful.  The following
4141 @code{errno} error conditions are defined for this command:
4143 @table @code
4144 @item EBADF
4145 The @var{filedes} argument is invalid.
4147 @item ESRCH
4148 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
4149 @end table
4150 @end deftypevr
4152 @c ??? This section could use an example program.
4154 @node IOCTLs
4155 @section Generic I/O Control operations
4156 @cindex generic i/o control operations
4157 @cindex IOCTLs
4159 @gnusystems{} can handle most input/output operations on many different
4160 devices and objects in terms of a few file primitives - @code{read},
4161 @code{write} and @code{lseek}.  However, most devices also have a few
4162 peculiar operations which do not fit into this model.  Such as:
4164 @itemize @bullet
4166 @item
4167 Changing the character font used on a terminal.
4169 @item
4170 Telling a magnetic tape system to rewind or fast forward.  (Since they
4171 cannot move in byte increments, @code{lseek} is inapplicable).
4173 @item
4174 Ejecting a disk from a drive.
4176 @item
4177 Playing an audio track from a CD-ROM drive.
4179 @item
4180 Maintaining routing tables for a network.
4182 @end itemize
4184 Although some such objects such as sockets and terminals
4185 @footnote{Actually, the terminal-specific functions are implemented with
4186 IOCTLs on many platforms.} have special functions of their own, it would
4187 not be practical to create functions for all these cases.
4189 Instead these minor operations, known as @dfn{IOCTL}s, are assigned code
4190 numbers and multiplexed through the @code{ioctl} function, defined in
4191 @code{sys/ioctl.h}.  The code numbers themselves are defined in many
4192 different headers.
4194 @comment sys/ioctl.h
4195 @comment BSD
4196 @deftypefun int ioctl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
4197 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
4199 The @code{ioctl} function performs the generic I/O operation
4200 @var{command} on @var{filedes}.
4202 A third argument is usually present, either a single number or a pointer
4203 to a structure.  The meaning of this argument, the returned value, and
4204 any error codes depends upon the command used.  Often @math{-1} is
4205 returned for a failure.
4207 @end deftypefun
4209 On some systems, IOCTLs used by different devices share the same numbers.
4210 Thus, although use of an inappropriate IOCTL @emph{usually} only produces
4211 an error, you should not attempt to use device-specific IOCTLs on an
4212 unknown device.
4214 Most IOCTLs are OS-specific and/or only used in special system utilities,
4215 and are thus beyond the scope of this document.  For an example of the use
4216 of an IOCTL, see @ref{Out-of-Band Data}.
4218 @c FIXME this is undocumented:
4219 @c dup3