Fix spelling in manual, as in bug 16376
[glibc.git] / manual / llio.texi
blob916edbd4f63318c77a26401d07b17bde5ae4bb0a
1 @node Low-Level I/O, File System Interface, I/O on Streams, Top
2 @c %MENU% Low-level, less portable I/O
3 @chapter Low-Level Input/Output
5 This chapter describes functions for performing low-level input/output
6 operations on file descriptors.  These functions include the primitives
7 for the higher-level I/O functions described in @ref{I/O on Streams}, as
8 well as functions for performing low-level control operations for which
9 there are no equivalents on streams.
11 Stream-level I/O is more flexible and usually more convenient;
12 therefore, programmers generally use the descriptor-level functions only
13 when necessary.  These are some of the usual reasons:
15 @itemize @bullet
16 @item
17 For reading binary files in large chunks.
19 @item
20 For reading an entire file into core before parsing it.
22 @item
23 To perform operations other than data transfer, which can only be done
24 with a descriptor.  (You can use @code{fileno} to get the descriptor
25 corresponding to a stream.)
27 @item
28 To pass descriptors to a child process.  (The child can create its own
29 stream to use a descriptor that it inherits, but cannot inherit a stream
30 directly.)
31 @end itemize
33 @menu
34 * Opening and Closing Files::           How to open and close file
35                                          descriptors.
36 * I/O Primitives::                      Reading and writing data.
37 * File Position Primitive::             Setting a descriptor's file
38                                          position.
39 * Descriptors and Streams::             Converting descriptor to stream
40                                          or vice-versa.
41 * Stream/Descriptor Precautions::       Precautions needed if you use both
42                                          descriptors and streams.
43 * Scatter-Gather::                      Fast I/O to discontinuous buffers.
44 * Memory-mapped I/O::                   Using files like memory.
45 * Waiting for I/O::                     How to check for input or output
46                                          on multiple file descriptors.
47 * Synchronizing I/O::                   Making sure all I/O actions completed.
48 * Asynchronous I/O::                    Perform I/O in parallel.
49 * Control Operations::                  Various other operations on file
50                                          descriptors.
51 * Duplicating Descriptors::             Fcntl commands for duplicating
52                                          file descriptors.
53 * Descriptor Flags::                    Fcntl commands for manipulating
54                                          flags associated with file
55                                          descriptors.
56 * File Status Flags::                   Fcntl commands for manipulating
57                                          flags associated with open files.
58 * File Locks::                          Fcntl commands for implementing
59                                          file locking.
60 * Interrupt Input::                     Getting an asynchronous signal when
61                                          input arrives.
62 * IOCTLs::                              Generic I/O Control operations.
63 @end menu
66 @node Opening and Closing Files
67 @section Opening and Closing Files
69 @cindex opening a file descriptor
70 @cindex closing a file descriptor
71 This section describes the primitives for opening and closing files
72 using file descriptors.  The @code{open} and @code{creat} functions are
73 declared in the header file @file{fcntl.h}, while @code{close} is
74 declared in @file{unistd.h}.
75 @pindex unistd.h
76 @pindex fcntl.h
78 @comment fcntl.h
79 @comment POSIX.1
80 @deftypefun int open (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
81 The @code{open} function creates and returns a new file descriptor for
82 the file named by @var{filename}.  Initially, the file position
83 indicator for the file is at the beginning of the file.  The argument
84 @var{mode} (@pxref{Permission Bits}) is used only when a file is
85 created, but it doesn't hurt to supply the argument in any case.
87 The @var{flags} argument controls how the file is to be opened.  This is
88 a bit mask; you create the value by the bitwise OR of the appropriate
89 parameters (using the @samp{|} operator in C).
90 @xref{File Status Flags}, for the parameters available.
92 The normal return value from @code{open} is a non-negative integer file
93 descriptor.  In the case of an error, a value of @math{-1} is returned
94 instead.  In addition to the usual file name errors (@pxref{File
95 Name Errors}), the following @code{errno} error conditions are defined
96 for this function:
98 @table @code
99 @item EACCES
100 The file exists but is not readable/writable as requested by the @var{flags}
101 argument, the file does not exist and the directory is unwritable so
102 it cannot be created.
104 @item EEXIST
105 Both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, and the named file already
106 exists.
108 @item EINTR
109 The @code{open} operation was interrupted by a signal.
110 @xref{Interrupted Primitives}.
112 @item EISDIR
113 The @var{flags} argument specified write access, and the file is a directory.
115 @item EMFILE
116 The process has too many files open.
117 The maximum number of file descriptors is controlled by the
118 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
120 @item ENFILE
121 The entire system, or perhaps the file system which contains the
122 directory, cannot support any additional open files at the moment.
123 (This problem cannot happen on @gnuhurdsystems{}.)
125 @item ENOENT
126 The named file does not exist, and @code{O_CREAT} is not specified.
128 @item ENOSPC
129 The directory or file system that would contain the new file cannot be
130 extended, because there is no disk space left.
132 @item ENXIO
133 @code{O_NONBLOCK} and @code{O_WRONLY} are both set in the @var{flags}
134 argument, the file named by @var{filename} is a FIFO (@pxref{Pipes and
135 FIFOs}), and no process has the file open for reading.
137 @item EROFS
138 The file resides on a read-only file system and any of @w{@code{O_WRONLY}},
139 @code{O_RDWR}, and @code{O_TRUNC} are set in the @var{flags} argument,
140 or @code{O_CREAT} is set and the file does not already exist.
141 @end table
143 @c !!! umask
145 If on a 32 bit machine the sources are translated with
146 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{open} returns a file
147 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
148 functions to use files up to @math{2^63} bytes in size and offset from
149 @math{-2^63} to @math{2^63}.  This happens transparently for the user
150 since all of the lowlevel file handling functions are equally replaced.
152 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
153 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
154 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{open} is
155 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
156 until the program ends.  To avoid this calls to @code{open} should be
157 protected using cancellation handlers.
158 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
160 The @code{open} function is the underlying primitive for the @code{fopen}
161 and @code{freopen} functions, that create streams.
162 @end deftypefun
164 @comment fcntl.h
165 @comment Unix98
166 @deftypefun int open64 (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
167 This function is similar to @code{open}.  It returns a file descriptor
168 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
169 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
170 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
172 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
173 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
174 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
175 replaces the old API.
176 @end deftypefun
178 @comment fcntl.h
179 @comment POSIX.1
180 @deftypefn {Obsolete function} int creat (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
181 This function is obsolete.  The call:
183 @smallexample
184 creat (@var{filename}, @var{mode})
185 @end smallexample
187 @noindent
188 is equivalent to:
190 @smallexample
191 open (@var{filename}, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, @var{mode})
192 @end smallexample
194 If on a 32 bit machine the sources are translated with
195 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{creat} returns a file
196 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
197 functions to use files up to @math{2^63} in size and offset from
198 @math{-2^63} to @math{2^63}.  This happens transparently for the user
199 since all of the lowlevel file handling functions are equally replaced.
200 @end deftypefn
202 @comment fcntl.h
203 @comment Unix98
204 @deftypefn {Obsolete function} int creat64 (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
205 This function is similar to @code{creat}.  It returns a file descriptor
206 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
207 the difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
208 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
210 To use this file descriptor one must not use the normal operations but
211 instead the counterparts named @code{*64}, e.g., @code{read64}.
213 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
214 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
215 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
216 replaces the old API.
217 @end deftypefn
219 @comment unistd.h
220 @comment POSIX.1
221 @deftypefun int close (int @var{filedes})
222 The function @code{close} closes the file descriptor @var{filedes}.
223 Closing a file has the following consequences:
225 @itemize @bullet
226 @item
227 The file descriptor is deallocated.
229 @item
230 Any record locks owned by the process on the file are unlocked.
232 @item
233 When all file descriptors associated with a pipe or FIFO have been closed,
234 any unread data is discarded.
235 @end itemize
237 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
238 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
239 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{close} is
240 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
241 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{close} should be
242 protected using cancellation handlers.
243 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
245 The normal return value from @code{close} is @math{0}; a value of @math{-1}
246 is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
247 conditions are defined for this function:
249 @table @code
250 @item EBADF
251 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor.
253 @item EINTR
254 The @code{close} call was interrupted by a signal.
255 @xref{Interrupted Primitives}.
256 Here is an example of how to handle @code{EINTR} properly:
258 @smallexample
259 TEMP_FAILURE_RETRY (close (desc));
260 @end smallexample
262 @item ENOSPC
263 @itemx EIO
264 @itemx EDQUOT
265 When the file is accessed by NFS, these errors from @code{write} can sometimes
266 not be detected until @code{close}.  @xref{I/O Primitives}, for details
267 on their meaning.
268 @end table
270 Please note that there is @emph{no} separate @code{close64} function.
271 This is not necessary since this function does not determine nor depend
272 on the mode of the file.  The kernel which performs the @code{close}
273 operation knows which mode the descriptor is used for and can handle
274 this situation.
275 @end deftypefun
277 To close a stream, call @code{fclose} (@pxref{Closing Streams}) instead
278 of trying to close its underlying file descriptor with @code{close}.
279 This flushes any buffered output and updates the stream object to
280 indicate that it is closed.
282 @node I/O Primitives
283 @section Input and Output Primitives
285 This section describes the functions for performing primitive input and
286 output operations on file descriptors: @code{read}, @code{write}, and
287 @code{lseek}.  These functions are declared in the header file
288 @file{unistd.h}.
289 @pindex unistd.h
291 @comment unistd.h
292 @comment POSIX.1
293 @deftp {Data Type} ssize_t
294 This data type is used to represent the sizes of blocks that can be
295 read or written in a single operation.  It is similar to @code{size_t},
296 but must be a signed type.
297 @end deftp
299 @cindex reading from a file descriptor
300 @comment unistd.h
301 @comment POSIX.1
302 @deftypefun ssize_t read (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size})
303 The @code{read} function reads up to @var{size} bytes from the file
304 with descriptor @var{filedes}, storing the results in the @var{buffer}.
305 (This is not necessarily a character string, and no terminating null
306 character is added.)
308 @cindex end-of-file, on a file descriptor
309 The return value is the number of bytes actually read.  This might be
310 less than @var{size}; for example, if there aren't that many bytes left
311 in the file or if there aren't that many bytes immediately available.
312 The exact behavior depends on what kind of file it is.  Note that
313 reading less than @var{size} bytes is not an error.
315 A value of zero indicates end-of-file (except if the value of the
316 @var{size} argument is also zero).  This is not considered an error.
317 If you keep calling @code{read} while at end-of-file, it will keep
318 returning zero and doing nothing else.
320 If @code{read} returns at least one character, there is no way you can
321 tell whether end-of-file was reached.  But if you did reach the end, the
322 next read will return zero.
324 In case of an error, @code{read} returns @math{-1}.  The following
325 @code{errno} error conditions are defined for this function:
327 @table @code
328 @item EAGAIN
329 Normally, when no input is immediately available, @code{read} waits for
330 some input.  But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file
331 (@pxref{File Status Flags}), @code{read} returns immediately without
332 reading any data, and reports this error.
334 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
335 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
336 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
337 which name you use.
339 On some systems, reading a large amount of data from a character special
340 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
341 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
342 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
343 which means it does not include terminals, since they always use
344 separate buffers inside the kernel.  This problem never happens on
345 @gnuhurdsystems{}.
347 Any condition that could result in @code{EAGAIN} can instead result in a
348 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
349 Calling @code{read} again immediately would result in @code{EAGAIN}.
351 @item EBADF
352 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
353 or is not open for reading.
355 @item EINTR
356 @code{read} was interrupted by a signal while it was waiting for input.
357 @xref{Interrupted Primitives}.  A signal will not necessary cause
358 @code{read} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
359 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
361 @item EIO
362 For many devices, and for disk files, this error code indicates
363 a hardware error.
365 @code{EIO} also occurs when a background process tries to read from the
366 controlling terminal, and the normal action of stopping the process by
367 sending it a @code{SIGTTIN} signal isn't working.  This might happen if
368 the signal is being blocked or ignored, or because the process group is
369 orphaned.  @xref{Job Control}, for more information about job control,
370 and @ref{Signal Handling}, for information about signals.
372 @item EINVAL
373 In some systems, when reading from a character or block device, position
374 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
375 indicates that the offsets were not properly aligned.
376 @end table
378 Please note that there is no function named @code{read64}.  This is not
379 necessary since this function does not directly modify or handle the
380 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
381 internally, the @code{read} function can be used for all cases.
383 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
384 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
385 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{read} is
386 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
387 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{read} should be
388 protected using cancellation handlers.
389 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
391 The @code{read} function is the underlying primitive for all of the
392 functions that read from streams, such as @code{fgetc}.
393 @end deftypefun
395 @comment unistd.h
396 @comment Unix98
397 @deftypefun ssize_t pread (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
398 The @code{pread} function is similar to the @code{read} function.  The
399 first three arguments are identical, and the return values and error
400 codes also correspond.
402 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
403 is not read from the current position of the file descriptor
404 @code{filedes}.  Instead the data is read from the file starting at
405 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
406 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
408 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
409 @code{pread} function is in fact @code{pread64} and the type
410 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
411 @math{2^63} bytes in length.
413 The return value of @code{pread} describes the number of bytes read.
414 In the error case it returns @math{-1} like @code{read} does and the
415 error codes are also the same, with these additions:
417 @table @code
418 @item EINVAL
419 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
421 @item ESPIPE
422 The file descriptor @var{filedes} is associate with a pipe or a FIFO and
423 this device does not allow positioning of the file pointer.
424 @end table
426 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
427 version 2.
428 @end deftypefun
430 @comment unistd.h
431 @comment Unix98
432 @deftypefun ssize_t pread64 (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
433 This function is similar to the @code{pread} function.  The difference
434 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
435 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
436 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
437 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
438 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
439 errors with a descriptor in small file mode.
441 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
442 32 bit machine this function is actually available under the name
443 @code{pread} and so transparently replaces the 32 bit interface.
444 @end deftypefun
446 @cindex writing to a file descriptor
447 @comment unistd.h
448 @comment POSIX.1
449 @deftypefun ssize_t write (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size})
450 The @code{write} function writes up to @var{size} bytes from
451 @var{buffer} to the file with descriptor @var{filedes}.  The data in
452 @var{buffer} is not necessarily a character string and a null character is
453 output like any other character.
455 The return value is the number of bytes actually written.  This may be
456 @var{size}, but can always be smaller.  Your program should always call
457 @code{write} in a loop, iterating until all the data is written.
459 Once @code{write} returns, the data is enqueued to be written and can be
460 read back right away, but it is not necessarily written out to permanent
461 storage immediately.  You can use @code{fsync} when you need to be sure
462 your data has been permanently stored before continuing.  (It is more
463 efficient for the system to batch up consecutive writes and do them all
464 at once when convenient.  Normally they will always be written to disk
465 within a minute or less.)  Modern systems provide another function
466 @code{fdatasync} which guarantees integrity only for the file data and
467 is therefore faster.
468 @c !!! xref fsync, fdatasync
469 You can use the @code{O_FSYNC} open mode to make @code{write} always
470 store the data to disk before returning; @pxref{Operating Modes}.
472 In the case of an error, @code{write} returns @math{-1}.  The following
473 @code{errno} error conditions are defined for this function:
475 @table @code
476 @item EAGAIN
477 Normally, @code{write} blocks until the write operation is complete.
478 But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file (@pxref{Control
479 Operations}), it returns immediately without writing any data and
480 reports this error.  An example of a situation that might cause the
481 process to block on output is writing to a terminal device that supports
482 flow control, where output has been suspended by receipt of a STOP
483 character.
485 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
486 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
487 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
488 which name you use.
490 On some systems, writing a large amount of data from a character special
491 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
492 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
493 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
494 which means it does not include terminals, since they always use
495 separate buffers inside the kernel.  This problem does not arise on
496 @gnuhurdsystems{}.
498 @item EBADF
499 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
500 or is not open for writing.
502 @item EFBIG
503 The size of the file would become larger than the implementation can support.
505 @item EINTR
506 The @code{write} operation was interrupted by a signal while it was
507 blocked waiting for completion.  A signal will not necessarily cause
508 @code{write} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
509 successful @code{write} which writes fewer bytes than requested.
510 @xref{Interrupted Primitives}.
512 @item EIO
513 For many devices, and for disk files, this error code indicates
514 a hardware error.
516 @item ENOSPC
517 The device containing the file is full.
519 @item EPIPE
520 This error is returned when you try to write to a pipe or FIFO that
521 isn't open for reading by any process.  When this happens, a @code{SIGPIPE}
522 signal is also sent to the process; see @ref{Signal Handling}.
524 @item EINVAL
525 In some systems, when writing to a character or block device, position
526 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
527 indicates that the offsets were not properly aligned.
528 @end table
530 Unless you have arranged to prevent @code{EINTR} failures, you should
531 check @code{errno} after each failing call to @code{write}, and if the
532 error was @code{EINTR}, you should simply repeat the call.
533 @xref{Interrupted Primitives}.  The easy way to do this is with the
534 macro @code{TEMP_FAILURE_RETRY}, as follows:
536 @smallexample
537 nbytes = TEMP_FAILURE_RETRY (write (desc, buffer, count));
538 @end smallexample
540 Please note that there is no function named @code{write64}.  This is not
541 necessary since this function does not directly modify or handle the
542 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
543 internally the @code{write} function can be used for all cases.
545 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
546 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
547 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{write} is
548 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
549 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{write} should be
550 protected using cancellation handlers.
551 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
553 The @code{write} function is the underlying primitive for all of the
554 functions that write to streams, such as @code{fputc}.
555 @end deftypefun
557 @comment unistd.h
558 @comment Unix98
559 @deftypefun ssize_t pwrite (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
560 The @code{pwrite} function is similar to the @code{write} function.  The
561 first three arguments are identical, and the return values and error codes
562 also correspond.
564 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
565 is not written to the current position of the file descriptor
566 @code{filedes}.  Instead the data is written to the file starting at
567 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
568 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
570 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
571 @code{pwrite} function is in fact @code{pwrite64} and the type
572 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
573 @math{2^63} bytes in length.
575 The return value of @code{pwrite} describes the number of written bytes.
576 In the error case it returns @math{-1} like @code{write} does and the
577 error codes are also the same, with these additions:
579 @table @code
580 @item EINVAL
581 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
583 @item ESPIPE
584 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
585 this device does not allow positioning of the file pointer.
586 @end table
588 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
589 version 2.
590 @end deftypefun
592 @comment unistd.h
593 @comment Unix98
594 @deftypefun ssize_t pwrite64 (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
595 This function is similar to the @code{pwrite} function.  The difference
596 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
597 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
598 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
599 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
600 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
601 errors with a descriptor in small file mode.
603 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
604 32 bit machine this function is actually available under the name
605 @code{pwrite} and so transparently replaces the 32 bit interface.
606 @end deftypefun
609 @node File Position Primitive
610 @section Setting the File Position of a Descriptor
612 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
613 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
614 specifies the position in the file for the next @code{read} or
615 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
616 on the file position and what it means.
618 To read the current file position value from a descriptor, use
619 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
621 @cindex file positioning on a file descriptor
622 @cindex positioning a file descriptor
623 @cindex seeking on a file descriptor
624 @comment unistd.h
625 @comment POSIX.1
626 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
627 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
628 file with descriptor @var{filedes}.
630 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
631 interpreted, in the same way as for the @code{fseek} function, and it must
632 be one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
633 @code{SEEK_END}.
635 @table @code
636 @item SEEK_SET
637 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the beginning
638 of the file.
640 @item SEEK_CUR
641 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the current
642 file position.  This count may be positive or negative.
644 @item SEEK_END
645 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the end of
646 the file.  A negative count specifies a position within the current
647 extent of the file; a positive count specifies a position past the
648 current end.  If you set the position past the current end, and
649 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
650 position.
651 @end table
653 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
654 position, measured in bytes from the beginning of the file.
655 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
656 current file position.
658 If you want to append to the file, setting the file position to the
659 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
660 process may write more data after you seek but before you write,
661 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
662 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
664 You can set the file position past the current end of the file.  This
665 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
666 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
667 Characters between the previous end of file and the new position are
668 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
669 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
670 file takes up less space than it appears to; it is then called a
671 ``sparse file''.
672 @cindex sparse files
673 @cindex holes in files
675 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
676 invalid, @code{lseek} returns a value of @math{-1}.  The following
677 @code{errno} error conditions are defined for this function:
679 @table @code
680 @item EBADF
681 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
683 @item EINVAL
684 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
685 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
687 @item ESPIPE
688 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
689 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
690 only for pipes and FIFOs, but on @gnusystems{}, you always get
691 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
692 @end table
694 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
695 @code{lseek} function is in fact @code{lseek64} and the type
696 @code{off_t} has 64 bits which makes it possible to handle files up to
697 @math{2^63} bytes in length.
699 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
700 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
701 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
702 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
703 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
704 protected using cancellation handlers.
705 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
707 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
708 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
709 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
710 descriptors.
711 @end deftypefun
713 @comment unistd.h
714 @comment Unix98
715 @deftypefun off64_t lseek64 (int @var{filedes}, off64_t @var{offset}, int @var{whence})
716 This function is similar to the @code{lseek} function.  The difference
717 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
718 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
719 files larger than @math{2^31} bytes and up to @math{2^63} bytes.  The
720 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
721 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
722 errors with a descriptor in small file mode.
724 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
725 32 bits machine this function is actually available under the name
726 @code{lseek} and so transparently replaces the 32 bit interface.
727 @end deftypefun
729 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
730 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
731 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
732 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
733 other.  For example,
735 @smallexample
736 @group
738   int d1, d2;
739   char buf[4];
740   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
741   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
742   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
743   read (d2, buf, 4);
745 @end group
746 @end smallexample
748 @noindent
749 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
750 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
751 for brevity.)
753 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
754 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
755 which alters the file position of one of the duplicates, including
756 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
758 @smallexample
760   int d1, d2, d3;
761   char buf1[4], buf2[4];
762   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
763   d2 = dup (d1);
764   d3 = dup (d2);
765   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
766   read (d1, buf1, 4);
767   read (d2, buf2, 4);
769 @end smallexample
771 @noindent
772 will read four characters starting with the 1024'th character of
773 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
774 character.
776 @comment sys/types.h
777 @comment POSIX.1
778 @deftp {Data Type} off_t
779 This is a signed integer type used to represent file sizes.  In
780 @theglibc{}, this type is no narrower than @code{int}.
782 If the source is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type
783 is transparently replaced by @code{off64_t}.
784 @end deftp
786 @comment sys/types.h
787 @comment Unix98
788 @deftp {Data Type} off64_t
789 This type is used similar to @code{off_t}.  The difference is that even
790 on 32 bit machines, where the @code{off_t} type would have 32 bits,
791 @code{off64_t} has 64 bits and so is able to address files up to
792 @math{2^63} bytes in length.
794 When compiling with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type is
795 available under the name @code{off_t}.
796 @end deftp
798 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
799 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
800 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
802 @table @code
803 @item L_SET
804 An alias for @code{SEEK_SET}.
806 @item L_INCR
807 An alias for @code{SEEK_CUR}.
809 @item L_XTND
810 An alias for @code{SEEK_END}.
811 @end table
813 @node Descriptors and Streams
814 @section Descriptors and Streams
815 @cindex streams, and file descriptors
816 @cindex converting file descriptor to stream
817 @cindex extracting file descriptor from stream
819 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
820 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
821 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
822 declared in the header file @file{stdio.h}.
823 @pindex stdio.h
825 @comment stdio.h
826 @comment POSIX.1
827 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
828 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
829 @var{filedes}.
831 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
832 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
833 the @samp{b} option is not permitted; this is because @gnusystems{} make no
834 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
835 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have an effect only
836 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
837 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
838 mode of the open file descriptor.
840 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
841 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
842 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
843 null pointer is returned instead.
845 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
846 for file descriptor do not permit the access specified by
847 @code{opentype}.  @Theglibc{} always checks for this.
848 @end deftypefun
850 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
851 see @ref{Creating a Pipe}.
853 @comment stdio.h
854 @comment POSIX.1
855 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
856 This function returns the file descriptor associated with the stream
857 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
858 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
859 @code{fileno} returns @math{-1}.
860 @end deftypefun
862 @comment stdio.h
863 @comment GNU
864 @deftypefun int fileno_unlocked (FILE *@var{stream})
865 The @code{fileno_unlocked} function is equivalent to the @code{fileno}
866 function except that it does not implicitly lock the stream if the state
867 is @code{FSETLOCKING_INTERNAL}.
869 This function is a GNU extension.
870 @end deftypefun
872 @cindex standard file descriptors
873 @cindex file descriptors, standard
874 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
875 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
876 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
877 @pindex unistd.h
879 @comment unistd.h
880 @comment POSIX.1
881 @table @code
882 @item STDIN_FILENO
883 @vindex STDIN_FILENO
884 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
885 standard input.
886 @cindex standard input file descriptor
888 @comment unistd.h
889 @comment POSIX.1
890 @item STDOUT_FILENO
891 @vindex STDOUT_FILENO
892 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
893 standard output.
894 @cindex standard output file descriptor
896 @comment unistd.h
897 @comment POSIX.1
898 @item STDERR_FILENO
899 @vindex STDERR_FILENO
900 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
901 standard error output.
902 @end table
903 @cindex standard error file descriptor
905 @node Stream/Descriptor Precautions
906 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
907 @cindex channels
908 @cindex streams and descriptors
909 @cindex descriptors and streams
910 @cindex mixing descriptors and streams
912 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
913 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
914 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
915 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
916 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
917 file positions.
919 It's best to use just one channel in your program for actual data
920 transfer to any given file, except when all the access is for input.
921 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
922 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
923 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
924 the stream.
926 @menu
927 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
928 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
929 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
930                             another channel.
931 @end menu
933 @node Linked Channels
934 @subsection Linked Channels
935 @cindex linked channels
937 Channels that come from a single opening share the same file position;
938 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
939 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
940 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
941 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
942 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
943 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
944 random-access files, all append-type output streams are effectively
945 linked to each other.
947 @cindex cleaning up a stream
948 If you have been using a stream for I/O (or have just opened the stream),
949 and you want to do I/O using
950 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
951 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
952 @xref{Cleaning Streams}.
954 Terminating a process, or executing a new program in the process,
955 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
956 streams persist in other processes, their file positions become
957 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
958 before destroying them.
960 @node Independent Channels
961 @subsection Independent Channels
962 @cindex independent channels
964 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
965 file, each channel has its own file position.  These are called
966 @dfn{independent channels}.
968 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
969 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
970 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
971 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
973 @itemize @bullet
974 @item
975 You should clean an output stream after use, before doing anything else
976 that might read or write from the same part of the file.
978 @item
979 You should clean an input stream before reading data that may have been
980 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
981 obsolete data that had been in the stream's buffer.
982 @end itemize
984 If you do output to one channel at the end of the file, this will
985 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
986 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
987 new end of file before writing, because the file can always be extended
988 by another process between when you set the file position and when you
989 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
990 always output at the current end of the file.  In order to make the
991 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
992 were using, if it is a stream.
994 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
995 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
996 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
997 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
998 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
1000 @node Cleaning Streams
1001 @subsection Cleaning Streams
1003 You can use @code{fflush} to clean a stream in most
1004 cases.
1006 You can skip the @code{fflush} if you know the stream
1007 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
1008 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
1009 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
1010 character output was a newline.  However, a just-opened input stream
1011 might not be clean, as its input buffer might not be empty.
1013 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
1014 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
1015 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
1016 not random access, there is no way to give back the excess data already
1017 read.  When an input stream reads from a random-access file,
1018 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
1019 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
1020 further I/O.
1022 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
1023 valid way of cleaning an output stream.
1025 You need not clean a stream before using its descriptor for control
1026 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
1027 the file position and are not affected by it.  You can use any
1028 descriptor for these operations, and all channels are affected
1029 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
1030 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
1031 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
1032 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
1033 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
1034 Modes}.
1036 @node Scatter-Gather
1037 @section Fast Scatter-Gather I/O
1038 @cindex scatter-gather
1040 Some applications may need to read or write data to multiple buffers,
1041 which are separated in memory.  Although this can be done easily enough
1042 with multiple calls to @code{read} and @code{write}, it is inefficient
1043 because there is overhead associated with each kernel call.
1045 Instead, many platforms provide special high-speed primitives to perform
1046 these @dfn{scatter-gather} operations in a single kernel call.  @Theglibc{}
1047 will provide an emulation on any system that lacks these
1048 primitives, so they are not a portability threat.  They are defined in
1049 @code{sys/uio.h}.
1051 These functions are controlled with arrays of @code{iovec} structures,
1052 which describe the location and size of each buffer.
1054 @comment sys/uio.h
1055 @comment BSD
1056 @deftp {Data Type} {struct iovec}
1058 The @code{iovec} structure describes a buffer. It contains two fields:
1060 @table @code
1062 @item void *iov_base
1063 Contains the address of a buffer.
1065 @item size_t iov_len
1066 Contains the length of the buffer.
1068 @end table
1069 @end deftp
1071 @comment sys/uio.h
1072 @comment BSD
1073 @deftypefun ssize_t readv (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1075 The @code{readv} function reads data from @var{filedes} and scatters it
1076 into the buffers described in @var{vector}, which is taken to be
1077 @var{count} structures long.  As each buffer is filled, data is sent to the
1078 next.
1080 Note that @code{readv} is not guaranteed to fill all the buffers.
1081 It may stop at any point, for the same reasons @code{read} would.
1083 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1084 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1085 errors are the same as in @code{read}.
1087 @end deftypefun
1089 @comment sys/uio.h
1090 @comment BSD
1091 @deftypefun ssize_t writev (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1093 The @code{writev} function gathers data from the buffers described in
1094 @var{vector}, which is taken to be @var{count} structures long, and writes
1095 them to @code{filedes}.  As each buffer is written, it moves on to the
1096 next.
1098 Like @code{readv}, @code{writev} may stop midstream under the same
1099 conditions @code{write} would.
1101 The return value is a count of bytes written, or @math{-1} indicating an
1102 error.  The possible errors are the same as in @code{write}.
1104 @end deftypefun
1106 @c Note - I haven't read this anywhere. I surmised it from my knowledge
1107 @c of computer science. Thus, there could be subtleties I'm missing.
1109 Note that if the buffers are small (under about 1kB), high-level streams
1110 may be easier to use than these functions.  However, @code{readv} and
1111 @code{writev} are more efficient when the individual buffers themselves
1112 (as opposed to the total output), are large.  In that case, a high-level
1113 stream would not be able to cache the data effectively.
1115 @node Memory-mapped I/O
1116 @section Memory-mapped I/O
1118 On modern operating systems, it is possible to @dfn{mmap} (pronounced
1119 ``em-map'') a file to a region of memory.  When this is done, the file can
1120 be accessed just like an array in the program.
1122 This is more efficient than @code{read} or @code{write}, as only the regions
1123 of the file that a program actually accesses are loaded.  Accesses to
1124 not-yet-loaded parts of the mmapped region are handled in the same way as
1125 swapped out pages.
1127 Since mmapped pages can be stored back to their file when physical
1128 memory is low, it is possible to mmap files orders of magnitude larger
1129 than both the physical memory @emph{and} swap space.  The only limit is
1130 address space.  The theoretical limit is 4GB on a 32-bit machine -
1131 however, the actual limit will be smaller since some areas will be
1132 reserved for other purposes.  If the LFS interface is used the file size
1133 on 32-bit systems is not limited to 2GB (offsets are signed which
1134 reduces the addressable area of 4GB by half); the full 64-bit are
1135 available.
1137 Memory mapping only works on entire pages of memory.  Thus, addresses
1138 for mapping must be page-aligned, and length values will be rounded up.
1139 To determine the size of a page the machine uses one should use
1141 @vindex _SC_PAGESIZE
1142 @smallexample
1143 size_t page_size = (size_t) sysconf (_SC_PAGESIZE);
1144 @end smallexample
1146 @noindent
1147 These functions are declared in @file{sys/mman.h}.
1149 @comment sys/mman.h
1150 @comment POSIX
1151 @deftypefun {void *} mmap (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off_t @var{offset})
1153 The @code{mmap} function creates a new mapping, connected to bytes
1154 (@var{offset}) to (@var{offset} + @var{length} - 1) in the file open on
1155 @var{filedes}.  A new reference for the file specified by @var{filedes}
1156 is created, which is not removed by closing the file.
1158 @var{address} gives a preferred starting address for the mapping.
1159 @code{NULL} expresses no preference. Any previous mapping at that
1160 address is automatically removed. The address you give may still be
1161 changed, unless you use the @code{MAP_FIXED} flag.
1163 @vindex PROT_READ
1164 @vindex PROT_WRITE
1165 @vindex PROT_EXEC
1166 @var{protect} contains flags that control what kind of access is
1167 permitted.  They include @code{PROT_READ}, @code{PROT_WRITE}, and
1168 @code{PROT_EXEC}, which permit reading, writing, and execution,
1169 respectively.  Inappropriate access will cause a segfault (@pxref{Program
1170 Error Signals}).
1172 Note that most hardware designs cannot support write permission without
1173 read permission, and many do not distinguish read and execute permission.
1174 Thus, you may receive wider permissions than you ask for, and mappings of
1175 write-only files may be denied even if you do not use @code{PROT_READ}.
1177 @var{flags} contains flags that control the nature of the map.
1178 One of @code{MAP_SHARED} or @code{MAP_PRIVATE} must be specified.
1180 They include:
1182 @vtable @code
1183 @item MAP_PRIVATE
1184 This specifies that writes to the region should never be written back
1185 to the attached file.  Instead, a copy is made for the process, and the
1186 region will be swapped normally if memory runs low.  No other process will
1187 see the changes.
1189 Since private mappings effectively revert to ordinary memory
1190 when written to, you must have enough virtual memory for a copy of
1191 the entire mmapped region if you use this mode with @code{PROT_WRITE}.
1193 @item MAP_SHARED
1194 This specifies that writes to the region will be written back to the
1195 file.  Changes made will be shared immediately with other processes
1196 mmaping the same file.
1198 Note that actual writing may take place at any time.  You need to use
1199 @code{msync}, described below, if it is important that other processes
1200 using conventional I/O get a consistent view of the file.
1202 @item MAP_FIXED
1203 This forces the system to use the exact mapping address specified in
1204 @var{address} and fail if it can't.
1206 @c One of these is official - the other is obviously an obsolete synonym
1207 @c Which is which?
1208 @item MAP_ANONYMOUS
1209 @itemx MAP_ANON
1210 This flag tells the system to create an anonymous mapping, not connected
1211 to a file.  @var{filedes} and @var{off} are ignored, and the region is
1212 initialized with zeros.
1214 Anonymous maps are used as the basic primitive to extend the heap on some
1215 systems.  They are also useful to share data between multiple tasks
1216 without creating a file.
1218 On some systems using private anonymous mmaps is more efficient than using
1219 @code{malloc} for large blocks.  This is not an issue with @theglibc{},
1220 as the included @code{malloc} automatically uses @code{mmap} where appropriate.
1222 @c Linux has some other MAP_ options, which I have not discussed here.
1223 @c MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE and MAP_GROWSDOWN don't seem applicable to
1224 @c user programs (and I don't understand the last two). MAP_LOCKED does
1225 @c not appear to be implemented.
1227 @end vtable
1229 @code{mmap} returns the address of the new mapping, or
1230 @code{MAP_FAILED} for an error.
1232 Possible errors include:
1234 @table @code
1236 @item EINVAL
1238 Either @var{address} was unusable, or inconsistent @var{flags} were
1239 given.
1241 @item EACCES
1243 @var{filedes} was not open for the type of access specified in @var{protect}.
1245 @item ENOMEM
1247 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
1248 out of address space.
1250 @item ENODEV
1252 This file is of a type that doesn't support mapping.
1254 @item ENOEXEC
1256 The file is on a filesystem that doesn't support mapping.
1258 @c On Linux, EAGAIN will appear if the file has a conflicting mandatory lock.
1259 @c However mandatory locks are not discussed in this manual.
1261 @c Similarly, ETXTBSY will occur if the MAP_DENYWRITE flag (not documented
1262 @c here) is used and the file is already open for writing.
1264 @end table
1266 @end deftypefun
1268 @comment sys/mman.h
1269 @comment LFS
1270 @deftypefun {void *} mmap64 (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off64_t @var{offset})
1271 The @code{mmap64} function is equivalent to the @code{mmap} function but
1272 the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t}.  On 32-bit systems
1273 this allows the file associated with the @var{filedes} descriptor to be
1274 larger than 2GB.  @var{filedes} must be a descriptor returned from a
1275 call to @code{open64} or @code{fopen64} and @code{freopen64} where the
1276 descriptor is retrieved with @code{fileno}.
1278 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
1279 function is actually available under the name @code{mmap}.  I.e., the
1280 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
1281 replaces the old API.
1282 @end deftypefun
1284 @comment sys/mman.h
1285 @comment POSIX
1286 @deftypefun int munmap (void *@var{addr}, size_t @var{length})
1288 @code{munmap} removes any memory maps from (@var{addr}) to (@var{addr} +
1289 @var{length}).  @var{length} should be the length of the mapping.
1291 It is safe to unmap multiple mappings in one command, or include unmapped
1292 space in the range.  It is also possible to unmap only part of an existing
1293 mapping.  However, only entire pages can be removed.  If @var{length} is not
1294 an even number of pages, it will be rounded up.
1296 It returns @math{0} for success and @math{-1} for an error.
1298 One error is possible:
1300 @table @code
1302 @item EINVAL
1303 The memory range given was outside the user mmap range or wasn't page
1304 aligned.
1306 @end table
1308 @end deftypefun
1310 @comment sys/mman.h
1311 @comment POSIX
1312 @deftypefun int msync (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{flags})
1314 When using shared mappings, the kernel can write the file at any time
1315 before the mapping is removed.  To be certain data has actually been
1316 written to the file and will be accessible to non-memory-mapped I/O, it
1317 is necessary to use this function.
1319 It operates on the region @var{address} to (@var{address} + @var{length}).
1320 It may be used on part of a mapping or multiple mappings, however the
1321 region given should not contain any unmapped space.
1323 @var{flags} can contain some options:
1325 @vtable @code
1327 @item MS_SYNC
1329 This flag makes sure the data is actually written @emph{to disk}.
1330 Normally @code{msync} only makes sure that accesses to a file with
1331 conventional I/O reflect the recent changes.
1333 @item MS_ASYNC
1335 This tells @code{msync} to begin the synchronization, but not to wait for
1336 it to complete.
1338 @c Linux also has MS_INVALIDATE, which I don't understand.
1340 @end vtable
1342 @code{msync} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1343 error.  Errors include:
1345 @table @code
1347 @item EINVAL
1348 An invalid region was given, or the @var{flags} were invalid.
1350 @item EFAULT
1351 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1353 @end table
1355 @end deftypefun
1357 @comment sys/mman.h
1358 @comment GNU
1359 @deftypefun {void *} mremap (void *@var{address}, size_t @var{length}, size_t @var{new_length}, int @var{flag})
1361 This function can be used to change the size of an existing memory
1362 area. @var{address} and @var{length} must cover a region entirely mapped
1363 in the same @code{mmap} statement. A new mapping with the same
1364 characteristics will be returned with the length @var{new_length}.
1366 One option is possible, @code{MREMAP_MAYMOVE}. If it is given in
1367 @var{flags}, the system may remove the existing mapping and create a new
1368 one of the desired length in another location.
1370 The address of the resulting mapping is returned, or @math{-1}. Possible
1371 error codes include:
1373 @table @code
1375 @item EFAULT
1376 There is no existing mapping in at least part of the original region, or
1377 the region covers two or more distinct mappings.
1379 @item EINVAL
1380 The address given is misaligned or inappropriate.
1382 @item EAGAIN
1383 The region has pages locked, and if extended it would exceed the
1384 process's resource limit for locked pages.  @xref{Limits on Resources}.
1386 @item ENOMEM
1387 The region is private writable, and insufficient virtual memory is
1388 available to extend it.  Also, this error will occur if
1389 @code{MREMAP_MAYMOVE} is not given and the extension would collide with
1390 another mapped region.
1392 @end table
1393 @end deftypefun
1395 This function is only available on a few systems.  Except for performing
1396 optional optimizations one should not rely on this function.
1398 Not all file descriptors may be mapped.  Sockets, pipes, and most devices
1399 only allow sequential access and do not fit into the mapping abstraction.
1400 In addition, some regular files may not be mmapable, and older kernels may
1401 not support mapping at all.  Thus, programs using @code{mmap} should
1402 have a fallback method to use should it fail. @xref{Mmap,,,standards,GNU
1403 Coding Standards}.
1405 @comment sys/mman.h
1406 @comment POSIX
1407 @deftypefun int madvise (void *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{advice})
1409 This function can be used to provide the system with @var{advice} about
1410 the intended usage patterns of the memory region starting at @var{addr}
1411 and extending @var{length} bytes.
1413 The valid BSD values for @var{advice} are:
1415 @table @code
1417 @item MADV_NORMAL
1418 The region should receive no further special treatment.
1420 @item MADV_RANDOM
1421 The region will be accessed via random page references. The kernel
1422 should page-in the minimal number of pages for each page fault.
1424 @item MADV_SEQUENTIAL
1425 The region will be accessed via sequential page references. This
1426 may cause the kernel to aggressively read-ahead, expecting further
1427 sequential references after any page fault within this region.
1429 @item MADV_WILLNEED
1430 The region will be needed.  The pages within this region may
1431 be pre-faulted in by the kernel.
1433 @item MADV_DONTNEED
1434 The region is no longer needed.  The kernel may free these pages,
1435 causing any changes to the pages to be lost, as well as swapped
1436 out pages to be discarded.
1438 @end table
1440 The POSIX names are slightly different, but with the same meanings:
1442 @table @code
1444 @item POSIX_MADV_NORMAL
1445 This corresponds with BSD's @code{MADV_NORMAL}.
1447 @item POSIX_MADV_RANDOM
1448 This corresponds with BSD's @code{MADV_RANDOM}.
1450 @item POSIX_MADV_SEQUENTIAL
1451 This corresponds with BSD's @code{MADV_SEQUENTIAL}.
1453 @item POSIX_MADV_WILLNEED
1454 This corresponds with BSD's @code{MADV_WILLNEED}.
1456 @item POSIX_MADV_DONTNEED
1457 This corresponds with BSD's @code{MADV_DONTNEED}.
1459 @end table
1461 @code{madvise} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1462 error.  Errors include:
1463 @table @code
1465 @item EINVAL
1466 An invalid region was given, or the @var{advice} was invalid.
1468 @item EFAULT
1469 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1471 @end table
1472 @end deftypefun
1474 @comment sys/mman.h
1475 @comment POSIX
1476 @deftypefn Function int shm_open (const char *@var{name}, int @var{oflag}, mode_t @var{mode})
1478 This function returns a file descriptor that can be used to allocate shared
1479 memory via mmap. Unrelated processes can use same @var{name} to create or
1480 open existing shared memory objects.
1482 A @var{name} argument specifies the shared memory object to be opened.
1483 In @theglibc{} it must be a string smaller than @code{NAME_MAX} bytes starting
1484 with an optional slash but containing no other slashes.
1486 The semantics of @var{oflag} and @var{mode} arguments is same as in @code{open}.
1488 @code{shm_open} returns the file descriptor on success or @math{-1} on error.
1489 On failure @code{errno} is set.
1490 @end deftypefn
1492 @deftypefn Function int shm_unlink (const char *@var{name})
1494 This function is inverse of @code{shm_open} and removes the object with
1495 the given @var{name} previously created by @code{shm_open}.
1497 @code{shm_unlink} returns @math{0} on success or @math{-1} on error.
1498 On failure @code{errno} is set.
1499 @end deftypefn
1501 @node Waiting for I/O
1502 @section Waiting for Input or Output
1503 @cindex waiting for input or output
1504 @cindex multiplexing input
1505 @cindex input from multiple files
1507 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
1508 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
1509 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
1510 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
1511 style requires responding immediately to input on any device.  Another
1512 example is a program that acts as a server to several other processes
1513 via pipes or sockets.
1515 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
1516 blocks the program until input is available on one particular file
1517 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
1518 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
1519 inefficient.
1521 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
1522 program until input or output is ready on a specified set of file
1523 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
1524 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
1525 @pindex sys/types.h
1527 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
1528 ``input'' is available when there are pending connections that could be
1529 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
1530 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
1531 for normal input.
1533 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
1534 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
1535 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
1536 and some macros for manipulating these objects.
1538 @comment sys/types.h
1539 @comment BSD
1540 @deftp {Data Type} fd_set
1541 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
1542 @code{select} function.  It is actually a bit array.
1543 @end deftp
1545 @comment sys/types.h
1546 @comment BSD
1547 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
1548 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
1549 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
1550 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
1551 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
1552 descriptors open, but this macro still has a constant value which
1553 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
1554 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
1555 that descriptor into an @code{fd_set}.
1556 @end deftypevr
1558 @comment sys/types.h
1559 @comment BSD
1560 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
1561 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
1562 empty set.
1563 @end deftypefn
1565 @comment sys/types.h
1566 @comment BSD
1567 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1568 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
1570 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1571 evaluated more than once.
1572 @end deftypefn
1574 @comment sys/types.h
1575 @comment BSD
1576 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1577 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
1579 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1580 evaluated more than once.
1581 @end deftypefn
1583 @comment sys/types.h
1584 @comment BSD
1585 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, const fd_set *@var{set})
1586 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
1587 of the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
1589 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1590 evaluated more than once.
1591 @end deftypefn
1593 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
1595 @comment sys/types.h
1596 @comment BSD
1597 @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})
1598 The @code{select} function blocks the calling process until there is
1599 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
1600 timeout period has expired.
1602 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
1603 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
1604 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
1605 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
1606 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
1607 you are not interested in checking for that kind of condition.
1609 A file descriptor is considered ready for reading if a @code{read}
1610 call will not block.  This usually includes the read offset being at
1611 the end of the file or there is an error to report.  A server socket
1612 is considered ready for reading if there is a pending connection which
1613 can be accepted with @code{accept}; @pxref{Accepting Connections}.  A
1614 client socket is ready for writing when its connection is fully
1615 established; @pxref{Connecting}.
1617 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
1618 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
1619 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
1620 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
1621 for information on urgent messages.)
1623 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
1624 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
1625 of this argument.
1627 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
1628 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until one
1629 of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide the
1630 time in @code{struct timeval} format; see @ref{High-Resolution
1631 Calendar}.  Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing
1632 all zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
1633 waiting if none are ready.
1635 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
1636 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
1637 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
1638 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
1639 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
1641 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
1642 a value of zero.
1644 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
1645 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
1646 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
1647 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
1648 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
1649 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
1651 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
1652 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
1653 conditions are defined for this function:
1655 @table @code
1656 @item EBADF
1657 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
1659 @item EINTR
1660 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
1662 @item EINVAL
1663 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
1664 or too large.
1665 @end table
1666 @end deftypefun
1668 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
1669 feature.
1671 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
1672 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
1673 function blocks the calling process until input is available on the
1674 file descriptor, or until the timeout period expires.
1676 @smallexample
1677 @include select.c.texi
1678 @end smallexample
1680 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
1681 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
1684 @node Synchronizing I/O
1685 @section Synchronizing I/O operations
1687 @cindex synchronizing
1688 In most modern operating systems, the normal I/O operations are not
1689 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
1690 returns, this does not mean the data is actually written to the media,
1691 e.g., the disk.
1693 In situations where synchronization points are necessary, you can use
1694 special functions which ensure that all operations finish before
1695 they return.
1697 @comment unistd.h
1698 @comment X/Open
1699 @deftypefun void sync (void)
1700 A call to this function will not return as long as there is data which
1701 has not been written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
1702 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
1703 other process in parallel writes data).
1705 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
1706 @end deftypefun
1708 Programs more often want to ensure that data written to a given file is
1709 committed, rather than all data in the system.  For this, @code{sync} is overkill.
1712 @comment unistd.h
1713 @comment POSIX
1714 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
1715 The @code{fsync} function can be used to make sure all data associated with
1716 the open file @var{fildes} is written to the device associated with the
1717 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
1718 finished.
1720 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
1722 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
1723 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
1724 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
1725 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
1726 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{fsync} should be
1727 protected using cancellation handlers.
1728 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
1730 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
1731 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1732 following values:
1733 @table @code
1734 @item EBADF
1735 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1737 @item EINVAL
1738 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1739 @end table
1740 @end deftypefun
1742 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
1743 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
1744 is enough to write all the file content data to the device.
1745 Meta-information, like the modification time etc., are not that important
1746 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
1747 recovering of the file in case of a problem.
1749 @comment unistd.h
1750 @comment POSIX
1751 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
1752 When a call to the @code{fdatasync} function returns, it is ensured
1753 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
1754 operations, the parts guaranteeing data integrity finished.
1756 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
1757 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
1758 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
1759 required by @code{fdatasync}.
1761 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
1763 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
1764 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1765 following values:
1766 @table @code
1767 @item EBADF
1768 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1770 @item EINVAL
1771 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1772 @end table
1773 @end deftypefun
1776 @node Asynchronous I/O
1777 @section Perform I/O Operations in Parallel
1779 The POSIX.1b standard defines a new set of I/O operations which can
1780 significantly reduce the time an application spends waiting at I/O.  The
1781 new functions allow a program to initiate one or more I/O operations and
1782 then immediately resume normal work while the I/O operations are
1783 executed in parallel.  This functionality is available if the
1784 @file{unistd.h} file defines the symbol @code{_POSIX_ASYNCHRONOUS_IO}.
1786 These functions are part of the library with realtime functions named
1787 @file{librt}.  They are not actually part of the @file{libc} binary.
1788 The implementation of these functions can be done using support in the
1789 kernel (if available) or using an implementation based on threads at
1790 userlevel.  In the latter case it might be necessary to link applications
1791 with the thread library @file{libpthread} in addition to @file{librt}.
1793 All AIO operations operate on files which were opened previously.  There
1794 might be arbitrarily many operations running for one file.  The
1795 asynchronous I/O operations are controlled using a data structure named
1796 @code{struct aiocb} (@dfn{AIO control block}).  It is defined in
1797 @file{aio.h} as follows.
1799 @comment aio.h
1800 @comment POSIX.1b
1801 @deftp {Data Type} {struct aiocb}
1802 The POSIX.1b standard mandates that the @code{struct aiocb} structure
1803 contains at least the members described in the following table.  There
1804 might be more elements which are used by the implementation, but
1805 depending upon these elements is not portable and is highly deprecated.
1807 @table @code
1808 @item int aio_fildes
1809 This element specifies the file descriptor to be used for the
1810 operation.  It must be a legal descriptor, otherwise the operation will
1811 fail.
1813 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
1814 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
1815 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
1817 @item off_t aio_offset
1818 This element specifies the offset in the file at which the operation (input
1819 or output) is performed.  Since the operations are carried out in arbitrary
1820 order and more than one operation for one file descriptor can be
1821 started, one cannot expect a current read/write position of the file
1822 descriptor.
1824 @item volatile void *aio_buf
1825 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
1826 where the read data is stored.
1828 @item size_t aio_nbytes
1829 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1831 @item int aio_reqprio
1832 If the platform has defined @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
1833 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING}, the AIO requests are
1834 processed based on the current scheduling priority.  The
1835 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
1836 AIO operation.
1838 @item struct sigevent aio_sigevent
1839 This element specifies how the calling process is notified once the
1840 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
1841 @code{SIGEV_NONE}, no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
1842 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
1843 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD}.  In this case, a thread
1844 is created which starts executing the function pointed to by
1845 @code{sigev_notify_function}.
1847 @item int aio_lio_opcode
1848 This element is only used by the @code{lio_listio} and
1849 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
1850 arbitrary number of operations to start at once, and each operation can be
1851 input or output (or nothing), the information must be stored in the
1852 control block.  The possible values are:
1854 @vtable @code
1855 @item LIO_READ
1856 Start a read operation.  Read from the file at position
1857 @code{aio_offset} and store the next @code{aio_nbytes} bytes in the
1858 buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1860 @item LIO_WRITE
1861 Start a write operation.  Write @code{aio_nbytes} bytes starting at
1862 @code{aio_buf} into the file starting at position @code{aio_offset}.
1864 @item LIO_NOP
1865 Do nothing for this control block.  This value is useful sometimes when
1866 an array of @code{struct aiocb} values contains holes, i.e., some of the
1867 values must not be handled although the whole array is presented to the
1868 @code{lio_listio} function.
1869 @end vtable
1870 @end table
1872 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1873 32 bit machine, this type is in fact @code{struct aiocb64}, since the LFS
1874 interface transparently replaces the @code{struct aiocb} definition.
1875 @end deftp
1877 For use with the AIO functions defined in the LFS, there is a similar type
1878 defined which replaces the types of the appropriate members with larger
1879 types but otherwise is equivalent to @code{struct aiocb}.  Particularly,
1880 all member names are the same.
1882 @comment aio.h
1883 @comment POSIX.1b
1884 @deftp {Data Type} {struct aiocb64}
1885 @table @code
1886 @item int aio_fildes
1887 This element specifies the file descriptor which is used for the
1888 operation.  It must be a legal descriptor since otherwise the operation
1889 fails for obvious reasons.
1891 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
1892 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
1893 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
1895 @item off64_t aio_offset
1896 This element specifies at which offset in the file the operation (input
1897 or output) is performed.  Since the operation are carried in arbitrary
1898 order and more than one operation for one file descriptor can be
1899 started, one cannot expect a current read/write position of the file
1900 descriptor.
1902 @item volatile void *aio_buf
1903 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
1904 where the read data is stored.
1906 @item size_t aio_nbytes
1907 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
1909 @item int aio_reqprio
1910 If for the platform @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
1911 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING} are defined the AIO requests are
1912 processed based on the current scheduling priority.  The
1913 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
1914 AIO operation.
1916 @item struct sigevent aio_sigevent
1917 This element specifies how the calling process is notified once the
1918 operation terminates.  If the @code{sigev_notify}, element is
1919 @code{SIGEV_NONE} no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
1920 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
1921 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD} in which case a thread
1922 which starts executing the function pointed to by
1923 @code{sigev_notify_function}.
1925 @item int aio_lio_opcode
1926 This element is only used by the @code{lio_listio} and
1927 @code{[lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
1928 arbitrary number of operations to start at once, and since each operation can be
1929 input or output (or nothing), the information must be stored in the
1930 control block.  See the description of @code{struct aiocb} for a description
1931 of the possible values.
1932 @end table
1934 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1935 32 bit machine, this type is available under the name @code{struct
1936 aiocb64}, since the LFS transparently replaces the old interface.
1937 @end deftp
1939 @menu
1940 * Asynchronous Reads/Writes::    Asynchronous Read and Write Operations.
1941 * Status of AIO Operations::     Getting the Status of AIO Operations.
1942 * Synchronizing AIO Operations:: Getting into a consistent state.
1943 * Cancel AIO Operations::        Cancellation of AIO Operations.
1944 * Configuration of AIO::         How to optimize the AIO implementation.
1945 @end menu
1947 @node Asynchronous Reads/Writes
1948 @subsection Asynchronous Read and Write Operations
1950 @comment aio.h
1951 @comment POSIX.1b
1952 @deftypefun int aio_read (struct aiocb *@var{aiocbp})
1953 This function initiates an asynchronous read operation.  It
1954 immediately returns after the operation was enqueued or when an
1955 error was encountered.
1957 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes of the file for which
1958 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor are written to the buffer
1959 starting at @code{aiocbp->aio_buf}.  Reading starts at the absolute
1960 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
1962 If prioritized I/O is supported by the platform the
1963 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
1964 the request is actually enqueued.
1966 The calling process is notified about the termination of the read
1967 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
1969 When @code{aio_read} returns, the return value is zero if no error
1970 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
1971 early error is found, the function returns @math{-1} and sets
1972 @code{errno} to one of the following values:
1974 @table @code
1975 @item EAGAIN
1976 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
1977 limitations.
1978 @item ENOSYS
1979 The @code{aio_read} function is not implemented.
1980 @item EBADF
1981 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
1982 need not be recognized before enqueueing the request and so this error
1983 might also be signaled asynchronously.
1984 @item EINVAL
1985 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqpiro} value is
1986 invalid.  This condition need not be recognized before enqueueing the
1987 request and so this error might also be signaled asynchronously.
1988 @end table
1990 If @code{aio_read} returns zero, the current status of the request
1991 can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return} functions.
1992 As long as the value returned by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS}
1993 the operation has not yet completed.  If @code{aio_error} returns zero,
1994 the operation successfully terminated, otherwise the value is to be
1995 interpreted as an error code.  If the function terminated, the result of
1996 the operation can be obtained using a call to @code{aio_return}.  The
1997 returned value is the same as an equivalent call to @code{read} would
1998 have returned.  Possible error codes returned by @code{aio_error} are:
2000 @table @code
2001 @item EBADF
2002 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2003 @item ECANCELED
2004 The operation was canceled before the operation was finished
2005 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2006 @item EINVAL
2007 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2008 @end table
2010 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2011 function is in fact @code{aio_read64} since the LFS interface transparently
2012 replaces the normal implementation.
2013 @end deftypefun
2015 @comment aio.h
2016 @comment Unix98
2017 @deftypefun int aio_read64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2018 This function is similar to the @code{aio_read} function.  The only
2019 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2020 be opened in the large file mode.  Internally, @code{aio_read64} uses
2021 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2022 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading,
2023 as opposed to @code{lseek} functionality used in @code{aio_read}.
2025 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2026 function is available under the name @code{aio_read} and so transparently
2027 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2028 @end deftypefun
2030 To write data asynchronously to a file, there exists an equivalent pair
2031 of functions with a very similar interface.
2033 @comment aio.h
2034 @comment POSIX.1b
2035 @deftypefun int aio_write (struct aiocb *@var{aiocbp})
2036 This function initiates an asynchronous write operation.  The function
2037 call immediately returns after the operation was enqueued or if before
2038 this happens an error was encountered.
2040 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes from the buffer starting at
2041 @code{aiocbp->aio_buf} are written to the file for which
2042 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor, starting at the absolute
2043 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2045 If prioritized I/O is supported by the platform, the
2046 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2047 the request is actually enqueued.
2049 The calling process is notified about the termination of the read
2050 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2052 When @code{aio_write} returns, the return value is zero if no error
2053 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2054 early error is found the function returns @math{-1} and sets
2055 @code{errno} to one of the following values.
2057 @table @code
2058 @item EAGAIN
2059 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2060 limitations.
2061 @item ENOSYS
2062 The @code{aio_write} function is not implemented.
2063 @item EBADF
2064 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2065 may not be recognized before enqueueing the request, and so this error
2066 might also be signaled asynchronously.
2067 @item EINVAL
2068 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqprio} value is
2069 invalid.  This condition may not be recognized before enqueueing the
2070 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2071 @end table
2073 In the case @code{aio_write} returns zero, the current status of the
2074 request can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return}
2075 functions.  As long as the value returned by @code{aio_error} is
2076 @code{EINPROGRESS} the operation has not yet completed.  If
2077 @code{aio_error} returns zero, the operation successfully terminated,
2078 otherwise the value is to be interpreted as an error code.  If the
2079 function terminated, the result of the operation can be get using a call
2080 to @code{aio_return}.  The returned value is the same as an equivalent
2081 call to @code{read} would have returned.  Possible error codes returned
2082 by @code{aio_error} are:
2084 @table @code
2085 @item EBADF
2086 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2087 @item ECANCELED
2088 The operation was canceled before the operation was finished.
2089 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2090 @item EINVAL
2091 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2092 @end table
2094 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2095 function is in fact @code{aio_write64} since the LFS interface transparently
2096 replaces the normal implementation.
2097 @end deftypefun
2099 @comment aio.h
2100 @comment Unix98
2101 @deftypefun int aio_write64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2102 This function is similar to the @code{aio_write} function.  The only
2103 difference is that on @w{32 bit} machines the file descriptor should
2104 be opened in the large file mode.  Internally @code{aio_write64} uses
2105 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2106 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the writing,
2107 as opposed to @code{lseek} functionality used in @code{aio_write}.
2109 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2110 function is available under the name @code{aio_write} and so transparently
2111 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2112 @end deftypefun
2114 Besides these functions with the more or less traditional interface,
2115 POSIX.1b also defines a function which can initiate more than one
2116 operation at a time, and which can handle freely mixed read and write
2117 operations.  It is therefore similar to a combination of @code{readv} and
2118 @code{writev}.
2120 @comment aio.h
2121 @comment POSIX.1b
2122 @deftypefun int lio_listio (int @var{mode}, struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2123 The @code{lio_listio} function can be used to enqueue an arbitrary
2124 number of read and write requests at one time.  The requests can all be
2125 meant for the same file, all for different files or every solution in
2126 between.
2128 @code{lio_listio} gets the @var{nent} requests from the array pointed to
2129 by @var{list}.  The operation to be performed is determined by the
2130 @code{aio_lio_opcode} member in each element of @var{list}.  If this
2131 field is @code{LIO_READ} a read operation is enqueued, similar to a call
2132 of @code{aio_read} for this element of the array (except that the way
2133 the termination is signalled is different, as we will see below).  If
2134 the @code{aio_lio_opcode} member is @code{LIO_WRITE} a write operation
2135 is enqueued.  Otherwise the @code{aio_lio_opcode} must be @code{LIO_NOP}
2136 in which case this element of @var{list} is simply ignored.  This
2137 ``operation'' is useful in situations where one has a fixed array of
2138 @code{struct aiocb} elements from which only a few need to be handled at
2139 a time.  Another situation is where the @code{lio_listio} call was
2140 canceled before all requests are processed (@pxref{Cancel AIO
2141 Operations}) and the remaining requests have to be reissued.
2143 The other members of each element of the array pointed to by
2144 @code{list} must have values suitable for the operation as described in
2145 the documentation for @code{aio_read} and @code{aio_write} above.
2147 The @var{mode} argument determines how @code{lio_listio} behaves after
2148 having enqueued all the requests.  If @var{mode} is @code{LIO_WAIT} it
2149 waits until all requests terminated.  Otherwise @var{mode} must be
2150 @code{LIO_NOWAIT} and in this case the function returns immediately after
2151 having enqueued all the requests.  In this case the caller gets a
2152 notification of the termination of all requests according to the
2153 @var{sig} parameter.  If @var{sig} is @code{NULL} no notification is
2154 send.  Otherwise a signal is sent or a thread is started, just as
2155 described in the description for @code{aio_read} or @code{aio_write}.
2157 If @var{mode} is @code{LIO_WAIT}, the return value of @code{lio_listio}
2158 is @math{0} when all requests completed successfully.  Otherwise the
2159 function return @math{-1} and @code{errno} is set accordingly.  To find
2160 out which request or requests failed one has to use the @code{aio_error}
2161 function on all the elements of the array @var{list}.
2163 In case @var{mode} is @code{LIO_NOWAIT}, the function returns @math{0} if
2164 all requests were enqueued correctly.  The current state of the requests
2165 can be found using @code{aio_error} and @code{aio_return} as described
2166 above.  If @code{lio_listio} returns @math{-1} in this mode, the
2167 global variable @code{errno} is set accordingly.  If a request did not
2168 yet terminate, a call to @code{aio_error} returns @code{EINPROGRESS}.  If
2169 the value is different, the request is finished and the error value (or
2170 @math{0}) is returned and the result of the operation can be retrieved
2171 using @code{aio_return}.
2173 Possible values for @code{errno} are:
2175 @table @code
2176 @item EAGAIN
2177 The resources necessary to queue all the requests are not available at
2178 the moment.  The error status for each element of @var{list} must be
2179 checked to determine which request failed.
2181 Another reason could be that the system wide limit of AIO requests is
2182 exceeded.  This cannot be the case for the implementation on @gnusystems{}
2183 since no arbitrary limits exist.
2184 @item EINVAL
2185 The @var{mode} parameter is invalid or @var{nent} is larger than
2186 @code{AIO_LISTIO_MAX}.
2187 @item EIO
2188 One or more of the request's I/O operations failed.  The error status of
2189 each request should be checked to determine which one failed.
2190 @item ENOSYS
2191 The @code{lio_listio} function is not supported.
2192 @end table
2194 If the @var{mode} parameter is @code{LIO_NOWAIT} and the caller cancels
2195 a request, the error status for this request returned by
2196 @code{aio_error} is @code{ECANCELED}.
2198 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2199 function is in fact @code{lio_listio64} since the LFS interface
2200 transparently replaces the normal implementation.
2201 @end deftypefun
2203 @comment aio.h
2204 @comment Unix98
2205 @deftypefun int lio_listio64 (int @var{mode}, struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2206 This function is similar to the @code{lio_listio} function.  The only
2207 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2208 be opened in the large file mode.  Internally, @code{lio_listio64} uses
2209 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2210 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading or
2211 writing, as opposed to @code{lseek} functionality used in
2212 @code{lio_listio}.
2214 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2215 function is available under the name @code{lio_listio} and so
2216 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2217 machines.
2218 @end deftypefun
2220 @node Status of AIO Operations
2221 @subsection Getting the Status of AIO Operations
2223 As already described in the documentation of the functions in the last
2224 section, it must be possible to get information about the status of an I/O
2225 request.  When the operation is performed truly asynchronously (as with
2226 @code{aio_read} and @code{aio_write} and with @code{lio_listio} when the
2227 mode is @code{LIO_NOWAIT}), one sometimes needs to know whether a
2228 specific request already terminated and if so, what the result was.
2229 The following two functions allow you to get this kind of information.
2231 @comment aio.h
2232 @comment POSIX.1b
2233 @deftypefun int aio_error (const struct aiocb *@var{aiocbp})
2234 This function determines the error state of the request described by the
2235 @code{struct aiocb} variable pointed to by @var{aiocbp}.  If the
2236 request has not yet terminated the value returned is always
2237 @code{EINPROGRESS}.  Once the request has terminated the value
2238 @code{aio_error} returns is either @math{0} if the request completed
2239 successfully or it returns the value which would be stored in the
2240 @code{errno} variable if the request would have been done using
2241 @code{read}, @code{write}, or @code{fsync}.
2243 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2244 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2245 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2247 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2248 function is in fact @code{aio_error64} since the LFS interface
2249 transparently replaces the normal implementation.
2250 @end deftypefun
2252 @comment aio.h
2253 @comment Unix98
2254 @deftypefun int aio_error64 (const struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2255 This function is similar to @code{aio_error} with the only difference
2256 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2257 aiocb64}.
2259 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2260 function is available under the name @code{aio_error} and so
2261 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2262 machines.
2263 @end deftypefun
2265 @comment aio.h
2266 @comment POSIX.1b
2267 @deftypefun ssize_t aio_return (struct aiocb *@var{aiocbp})
2268 This function can be used to retrieve the return status of the operation
2269 carried out by the request described in the variable pointed to by
2270 @var{aiocbp}.  As long as the error status of this request as returned
2271 by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS} the return of this function is
2272 undefined.
2274 Once the request is finished this function can be used exactly once to
2275 retrieve the return value.  Following calls might lead to undefined
2276 behavior.  The return value itself is the value which would have been
2277 returned by the @code{read}, @code{write}, or @code{fsync} call.
2279 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2280 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2281 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2283 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2284 function is in fact @code{aio_return64} since the LFS interface
2285 transparently replaces the normal implementation.
2286 @end deftypefun
2288 @comment aio.h
2289 @comment Unix98
2290 @deftypefun ssize_t aio_return64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2291 This function is similar to @code{aio_return} with the only difference
2292 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2293 aiocb64}.
2295 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2296 function is available under the name @code{aio_return} and so
2297 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2298 machines.
2299 @end deftypefun
2301 @node Synchronizing AIO Operations
2302 @subsection Getting into a Consistent State
2304 When dealing with asynchronous operations it is sometimes necessary to
2305 get into a consistent state.  This would mean for AIO that one wants to
2306 know whether a certain request or a group of request were processed.
2307 This could be done by waiting for the notification sent by the system
2308 after the operation terminated, but this sometimes would mean wasting
2309 resources (mainly computation time).  Instead POSIX.1b defines two
2310 functions which will help with most kinds of consistency.
2312 The @code{aio_fsync} and @code{aio_fsync64} functions are only available
2313 if the symbol @code{_POSIX_SYNCHRONIZED_IO} is defined in @file{unistd.h}.
2315 @cindex synchronizing
2316 @comment aio.h
2317 @comment POSIX.1b
2318 @deftypefun int aio_fsync (int @var{op}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2319 Calling this function forces all I/O operations operating queued at the
2320 time of the function call operating on the file descriptor
2321 @code{aiocbp->aio_fildes} into the synchronized I/O completion state
2322 (@pxref{Synchronizing I/O}).  The @code{aio_fsync} function returns
2323 immediately but the notification through the method described in
2324 @code{aiocbp->aio_sigevent} will happen only after all requests for this
2325 file descriptor have terminated and the file is synchronized.  This also
2326 means that requests for this very same file descriptor which are queued
2327 after the synchronization request are not affected.
2329 If @var{op} is @code{O_DSYNC} the synchronization happens as with a call
2330 to @code{fdatasync}.  Otherwise @var{op} should be @code{O_SYNC} and
2331 the synchronization happens as with @code{fsync}.
2333 As long as the synchronization has not happened, a call to
2334 @code{aio_error} with the reference to the object pointed to by
2335 @var{aiocbp} returns @code{EINPROGRESS}.  Once the synchronization is
2336 done @code{aio_error} return @math{0} if the synchronization was not
2337 successful.  Otherwise the value returned is the value to which the
2338 @code{fsync} or @code{fdatasync} function would have set the
2339 @code{errno} variable.  In this case nothing can be assumed about the
2340 consistency for the data written to this file descriptor.
2342 The return value of this function is @math{0} if the request was
2343 successfully enqueued.  Otherwise the return value is @math{-1} and
2344 @code{errno} is set to one of the following values:
2346 @table @code
2347 @item EAGAIN
2348 The request could not be enqueued due to temporary lack of resources.
2349 @item EBADF
2350 The file descriptor @code{@var{aiocbp}->aio_fildes} is not valid.
2351 @item EINVAL
2352 The implementation does not support I/O synchronization or the @var{op}
2353 parameter is other than @code{O_DSYNC} and @code{O_SYNC}.
2354 @item ENOSYS
2355 This function is not implemented.
2356 @end table
2358 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2359 function is in fact @code{aio_fsync64} since the LFS interface
2360 transparently replaces the normal implementation.
2361 @end deftypefun
2363 @comment aio.h
2364 @comment Unix98
2365 @deftypefun int aio_fsync64 (int @var{op}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2366 This function is similar to @code{aio_fsync} with the only difference
2367 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2368 aiocb64}.
2370 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2371 function is available under the name @code{aio_fsync} and so
2372 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2373 machines.
2374 @end deftypefun
2376 Another method of synchronization is to wait until one or more requests of a
2377 specific set terminated.  This could be achieved by the @code{aio_*}
2378 functions to notify the initiating process about the termination but in
2379 some situations this is not the ideal solution.  In a program which
2380 constantly updates clients somehow connected to the server it is not
2381 always the best solution to go round robin since some connections might
2382 be slow.  On the other hand letting the @code{aio_*} function notify the
2383 caller might also be not the best solution since whenever the process
2384 works on preparing data for on client it makes no sense to be
2385 interrupted by a notification since the new client will not be handled
2386 before the current client is served.  For situations like this
2387 @code{aio_suspend} should be used.
2389 @comment aio.h
2390 @comment POSIX.1b
2391 @deftypefun int aio_suspend (const struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2392 When calling this function, the calling thread is suspended until at
2393 least one of the requests pointed to by the @var{nent} elements of the
2394 array @var{list} has completed.  If any of the requests has already
2395 completed at the time @code{aio_suspend} is called, the function returns
2396 immediately.  Whether a request has terminated or not is determined by
2397 comparing the error status of the request with @code{EINPROGRESS}.  If
2398 an element of @var{list} is @code{NULL}, the entry is simply ignored.
2400 If no request has finished, the calling process is suspended.  If
2401 @var{timeout} is @code{NULL}, the process is not woken until a request
2402 has finished.  If @var{timeout} is not @code{NULL}, the process remains
2403 suspended at least as long as specified in @var{timeout}.  In this case,
2404 @code{aio_suspend} returns with an error.
2406 The return value of the function is @math{0} if one or more requests
2407 from the @var{list} have terminated.  Otherwise the function returns
2408 @math{-1} and @code{errno} is set to one of the following values:
2410 @table @code
2411 @item EAGAIN
2412 None of the requests from the @var{list} completed in the time specified
2413 by @var{timeout}.
2414 @item EINTR
2415 A signal interrupted the @code{aio_suspend} function.  This signal might
2416 also be sent by the AIO implementation while signalling the termination
2417 of one of the requests.
2418 @item ENOSYS
2419 The @code{aio_suspend} function is not implemented.
2420 @end table
2422 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2423 function is in fact @code{aio_suspend64} since the LFS interface
2424 transparently replaces the normal implementation.
2425 @end deftypefun
2427 @comment aio.h
2428 @comment Unix98
2429 @deftypefun int aio_suspend64 (const struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2430 This function is similar to @code{aio_suspend} with the only difference
2431 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2432 aiocb64}.
2434 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2435 function is available under the name @code{aio_suspend} and so
2436 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2437 machines.
2438 @end deftypefun
2440 @node Cancel AIO Operations
2441 @subsection Cancellation of AIO Operations
2443 When one or more requests are asynchronously processed, it might be
2444 useful in some situations to cancel a selected operation, e.g., if it
2445 becomes obvious that the written data is no longer accurate and would
2446 have to be overwritten soon.  As an example, assume an application, which
2447 writes data in files in a situation where new incoming data would have
2448 to be written in a file which will be updated by an enqueued request.
2449 The POSIX AIO implementation provides such a function, but this function
2450 is not capable of forcing the cancellation of the request.  It is up to the
2451 implementation to decide whether it is possible to cancel the operation
2452 or not.  Therefore using this function is merely a hint.
2454 @comment aio.h
2455 @comment POSIX.1b
2456 @deftypefun int aio_cancel (int @var{fildes}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2457 The @code{aio_cancel} function can be used to cancel one or more
2458 outstanding requests.  If the @var{aiocbp} parameter is @code{NULL}, the
2459 function tries to cancel all of the outstanding requests which would process
2460 the file descriptor @var{fildes} (i.e., whose @code{aio_fildes} member
2461 is @var{fildes}).  If @var{aiocbp} is not @code{NULL}, @code{aio_cancel}
2462 attempts to cancel the specific request pointed to by @var{aiocbp}.
2464 For requests which were successfully canceled, the normal notification
2465 about the termination of the request should take place.  I.e., depending
2466 on the @code{struct sigevent} object which controls this, nothing
2467 happens, a signal is sent or a thread is started.  If the request cannot
2468 be canceled, it terminates the usual way after performing the operation.
2470 After a request is successfully canceled, a call to @code{aio_error} with
2471 a reference to this request as the parameter will return
2472 @code{ECANCELED} and a call to @code{aio_return} will return @math{-1}.
2473 If the request wasn't canceled and is still running the error status is
2474 still @code{EINPROGRESS}.
2476 The return value of the function is @code{AIO_CANCELED} if there were
2477 requests which haven't terminated and which were successfully canceled.
2478 If there is one or more requests left which couldn't be canceled, the
2479 return value is @code{AIO_NOTCANCELED}.  In this case @code{aio_error}
2480 must be used to find out which of the, perhaps multiple, requests (in
2481 @var{aiocbp} is @code{NULL}) weren't successfully canceled.  If all
2482 requests already terminated at the time @code{aio_cancel} is called the
2483 return value is @code{AIO_ALLDONE}.
2485 If an error occurred during the execution of @code{aio_cancel} the
2486 function returns @math{-1} and sets @code{errno} to one of the following
2487 values.
2489 @table @code
2490 @item EBADF
2491 The file descriptor @var{fildes} is not valid.
2492 @item ENOSYS
2493 @code{aio_cancel} is not implemented.
2494 @end table
2496 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2497 function is in fact @code{aio_cancel64} since the LFS interface
2498 transparently replaces the normal implementation.
2499 @end deftypefun
2501 @comment aio.h
2502 @comment Unix98
2503 @deftypefun int aio_cancel64 (int @var{fildes}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2504 This function is similar to @code{aio_cancel} with the only difference
2505 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2506 aiocb64}.
2508 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2509 function is available under the name @code{aio_cancel} and so
2510 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2511 machines.
2512 @end deftypefun
2514 @node Configuration of AIO
2515 @subsection How to optimize the AIO implementation
2517 The POSIX standard does not specify how the AIO functions are
2518 implemented.  They could be system calls, but it is also possible to
2519 emulate them at userlevel.
2521 At the point of this writing, the available implementation is a userlevel
2522 implementation which uses threads for handling the enqueued requests.
2523 While this implementation requires making some decisions about
2524 limitations, hard limitations are something which is best avoided
2525 in @theglibc{}.  Therefore, @theglibc{} provides a means
2526 for tuning the AIO implementation according to the individual use.
2528 @comment aio.h
2529 @comment GNU
2530 @deftp {Data Type} {struct aioinit}
2531 This data type is used to pass the configuration or tunable parameters
2532 to the implementation.  The program has to initialize the members of
2533 this struct and pass it to the implementation using the @code{aio_init}
2534 function.
2536 @table @code
2537 @item int aio_threads
2538 This member specifies the maximal number of threads which may be used
2539 at any one time.
2540 @item int aio_num
2541 This number provides an estimate on the maximal number of simultaneously
2542 enqueued requests.
2543 @item int aio_locks
2544 Unused.
2545 @item int aio_usedba
2546 Unused.
2547 @item int aio_debug
2548 Unused.
2549 @item int aio_numusers
2550 Unused.
2551 @item int aio_reserved[2]
2552 Unused.
2553 @end table
2554 @end deftp
2556 @comment aio.h
2557 @comment GNU
2558 @deftypefun void aio_init (const struct aioinit *@var{init})
2559 This function must be called before any other AIO function.  Calling it
2560 is completely voluntary, as it is only meant to help the AIO
2561 implementation perform better.
2563 Before calling the @code{aio_init}, function the members of a variable of
2564 type @code{struct aioinit} must be initialized.  Then a reference to
2565 this variable is passed as the parameter to @code{aio_init} which itself
2566 may or may not pay attention to the hints.
2568 The function has no return value and no error cases are defined.  It is
2569 a extension which follows a proposal from the SGI implementation in
2570 @w{Irix 6}.  It is not covered by POSIX.1b or Unix98.
2571 @end deftypefun
2573 @node Control Operations
2574 @section Control Operations on Files
2576 @cindex control operations on files
2577 @cindex @code{fcntl} function
2578 This section describes how you can perform various other operations on
2579 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
2580 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
2581 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
2583 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
2584 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
2585 various flags that are used with it are declared in the header file
2586 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
2587 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
2588 @pindex fcntl.h
2590 @comment fcntl.h
2591 @comment POSIX.1
2592 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
2593 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
2594 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
2595 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
2596 and the return value and error conditions are given in the detailed
2597 descriptions of the individual commands.
2599 Briefly, here is a list of what the various commands are.
2601 @table @code
2602 @item F_DUPFD
2603 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
2604 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
2606 @item F_GETFD
2607 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
2609 @item F_SETFD
2610 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
2612 @item F_GETFL
2613 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
2615 @item F_SETFL
2616 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
2618 @item F_GETLK
2619 Get a file lock.  @xref{File Locks}.
2621 @item F_SETLK
2622 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
2624 @item F_SETLKW
2625 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
2627 @item F_GETOWN
2628 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
2629 @xref{Interrupt Input}.
2631 @item F_SETOWN
2632 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
2633 @xref{Interrupt Input}.
2634 @end table
2636 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
2637 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
2638 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fcntl} is
2639 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
2640 until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should be
2641 protected using cancellation handlers.
2642 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
2643 @end deftypefun
2646 @node Duplicating Descriptors
2647 @section Duplicating Descriptors
2649 @cindex duplicating file descriptors
2650 @cindex redirecting input and output
2652 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
2653 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
2654 descriptors share one file position and one set of file status flags
2655 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
2656 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
2658 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
2659 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
2660 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
2662 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
2663 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
2664 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
2666 @pindex unistd.h
2667 @pindex fcntl.h
2668 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
2669 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
2670 @file{unistd.h}.
2672 @comment unistd.h
2673 @comment POSIX.1
2674 @deftypefun int dup (int @var{old})
2675 This function copies descriptor @var{old} to the first available
2676 descriptor number (the first number not currently open).  It is
2677 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
2678 @end deftypefun
2680 @comment unistd.h
2681 @comment POSIX.1
2682 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
2683 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
2684 @var{new}.
2686 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
2687 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
2688 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
2689 were closed first.
2691 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
2692 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
2694 @smallexample
2695 close (@var{new});
2696 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
2697 @end smallexample
2699 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
2700 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
2701 duplicate of @var{old}.
2702 @end deftypefun
2704 @comment fcntl.h
2705 @comment POSIX.1
2706 @deftypevr Macro int F_DUPFD
2707 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
2708 copy the file descriptor given as the first argument.
2710 The form of the call in this case is:
2712 @smallexample
2713 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
2714 @end smallexample
2716 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
2717 the file descriptor returned should be the next available one greater
2718 than or equal to this value.
2720 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
2721 of the new file descriptor.  A return value of @math{-1} indicates an
2722 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
2723 this command:
2725 @table @code
2726 @item EBADF
2727 The @var{old} argument is invalid.
2729 @item EINVAL
2730 The @var{next-filedes} argument is invalid.
2732 @item EMFILE
2733 There are no more file descriptors available---your program is already
2734 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
2735 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
2736 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
2737 @end table
2739 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
2740 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
2741 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
2742 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
2743 distinct descriptor numbers in use in one process.
2744 @end deftypevr
2746 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
2747 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
2748 done by a shell or shell-like program before calling one of the
2749 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
2750 program in a child process.  When the new program is executed, it
2751 creates and initializes the standard streams to point to the
2752 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
2753 invoked.
2755 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
2756 like:
2758 @smallexample
2759 pid = fork ();
2760 if (pid == 0)
2761   @{
2762     char *filename;
2763     char *program;
2764     int file;
2765     @dots{}
2766     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
2767     dup2 (file, STDIN_FILENO);
2768     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
2769     execv (program, NULL);
2770   @}
2771 @end smallexample
2773 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
2774 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
2777 @node Descriptor Flags
2778 @section File Descriptor Flags
2779 @cindex file descriptor flags
2781 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
2782 descriptor.  These flags are associated with particular file
2783 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
2784 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
2786 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
2787 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
2788 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
2790 The symbols in this section are defined in the header file
2791 @file{fcntl.h}.
2792 @pindex fcntl.h
2794 @comment fcntl.h
2795 @comment POSIX.1
2796 @deftypevr Macro int F_GETFD
2797 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
2798 specify that it should return the file descriptor flags associated
2799 with the @var{filedes} argument.
2801 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
2802 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
2803 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
2805 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
2806 @code{errno} error conditions are defined for this command:
2808 @table @code
2809 @item EBADF
2810 The @var{filedes} argument is invalid.
2811 @end table
2812 @end deftypevr
2815 @comment fcntl.h
2816 @comment POSIX.1
2817 @deftypevr Macro int F_SETFD
2818 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
2819 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
2820 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
2821 specify the new flags, so the form of the call is:
2823 @smallexample
2824 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
2825 @end smallexample
2827 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
2828 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.
2829 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
2830 command.
2831 @end deftypevr
2833 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
2834 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
2835 as a bit mask value.
2837 @comment fcntl.h
2838 @comment POSIX.1
2839 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
2840 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
2841 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
2842 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
2843 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
2844 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
2845 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
2846 @end deftypevr
2848 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
2849 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
2850 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
2851 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
2852 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
2853 without altering any other flags:
2855 @smallexample
2856 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
2857    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
2858    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
2861 set_cloexec_flag (int desc, int value)
2863   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
2864   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
2865   if (oldflags < 0)
2866     return oldflags;
2867   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
2868   if (value != 0)
2869     oldflags |= FD_CLOEXEC;
2870   else
2871     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
2872   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
2873   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
2875 @end smallexample
2877 @node File Status Flags
2878 @section File Status Flags
2879 @cindex file status flags
2881 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
2882 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
2883 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
2884 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
2885 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
2886 @pxref{Opening and Closing Files}.
2888 File status flags fall into three categories, which are described in the
2889 following sections.
2891 @itemize @bullet
2892 @item
2893 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
2894 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
2895 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
2897 @item
2898 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
2899 These flags are not preserved after the @code{open} call.
2901 @item
2902 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
2903 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
2904 changed with @code{fcntl}.
2905 @end itemize
2907 The symbols in this section are defined in the header file
2908 @file{fcntl.h}.
2909 @pindex fcntl.h
2911 @menu
2912 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
2913 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
2914 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
2915 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
2916 @end menu
2918 @node Access Modes
2919 @subsection File Access Modes
2921 The file access modes allow a file descriptor to be used for reading,
2922 writing, or both.  (On @gnuhurdsystems{}, they can also allow none of these,
2923 and allow execution of the file as a program.)  The access modes are chosen
2924 when the file is opened, and never change.
2926 @comment fcntl.h
2927 @comment POSIX.1
2928 @deftypevr Macro int O_RDONLY
2929 Open the file for read access.
2930 @end deftypevr
2932 @comment fcntl.h
2933 @comment POSIX.1
2934 @deftypevr Macro int O_WRONLY
2935 Open the file for write access.
2936 @end deftypevr
2938 @comment fcntl.h
2939 @comment POSIX.1
2940 @deftypevr Macro int O_RDWR
2941 Open the file for both reading and writing.
2942 @end deftypevr
2944 On @gnuhurdsystems{} (and not on other systems), @code{O_RDONLY} and
2945 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
2946 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
2947 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
2948 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
2949 output to the file, but does allow other operations such as
2950 @code{fchmod}.  On @gnuhurdsystems{}, since ``read-only'' or ``write-only''
2951 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
2952 access modes.  These names are preferred when writing GNU-specific code.
2953 But most programs will want to be portable to other POSIX.1 systems and
2954 should use the POSIX.1 names above instead.
2956 @comment fcntl.h (optional)
2957 @comment GNU
2958 @deftypevr Macro int O_READ
2959 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDONLY}; only defined on GNU.
2960 @end deftypevr
2962 @comment fcntl.h (optional)
2963 @comment GNU
2964 @deftypevr Macro int O_WRITE
2965 Open the file for writing.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU.
2966 @end deftypevr
2968 @comment fcntl.h (optional)
2969 @comment GNU
2970 @deftypevr Macro int O_EXEC
2971 Open the file for executing.  Only defined on GNU.
2972 @end deftypevr
2974 To determine the file access mode with @code{fcntl}, you must extract
2975 the access mode bits from the retrieved file status flags.  On
2976 @gnuhurdsystems{},
2977 you can just test the @code{O_READ} and @code{O_WRITE} bits in
2978 the flags word.  But in other POSIX.1 systems, reading and writing
2979 access modes are not stored as distinct bit flags.  The portable way to
2980 extract the file access mode bits is with @code{O_ACCMODE}.
2982 @comment fcntl.h
2983 @comment POSIX.1
2984 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
2985 This macro stands for a mask that can be bitwise-ANDed with the file
2986 status flag value to produce a value representing the file access mode.
2987 The mode will be @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, or @code{O_RDWR}.
2988 (On @gnuhurdsystems{} it could also be zero, and it never includes the
2989 @code{O_EXEC} bit.)
2990 @end deftypevr
2992 @node Open-time Flags
2993 @subsection Open-time Flags
2995 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
2996 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
2997 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
2998 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
2999 @code{open}.
3001 There are two sorts of options specified by open-time flags.
3003 @itemize @bullet
3004 @item
3005 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
3006 file name to locate the file, and whether the file can be created.
3007 @cindex file name translation flags
3008 @cindex flags, file name translation
3010 @item
3011 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
3012 perform on the file once it is open.
3013 @cindex open-time action flags
3014 @cindex flags, open-time action
3015 @end itemize
3017 Here are the file name translation flags.
3019 @comment fcntl.h
3020 @comment POSIX.1
3021 @deftypevr Macro int O_CREAT
3022 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
3023 @c !!! mode arg, umask
3024 @cindex create on open (file status flag)
3025 @end deftypevr
3027 @comment fcntl.h
3028 @comment POSIX.1
3029 @deftypevr Macro int O_EXCL
3030 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
3031 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
3032 clobber an existing file.
3033 @end deftypevr
3035 @comment fcntl.h
3036 @comment POSIX.1
3037 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3038 @cindex non-blocking open
3039 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
3040 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
3041 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
3042 ignored.  Often opening a port to a modem blocks until the modem reports
3043 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
3044 return immediately without a carrier.
3046 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
3047 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
3048 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
3049 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
3050 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
3051 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
3052 @end deftypevr
3054 @comment fcntl.h
3055 @comment POSIX.1
3056 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
3057 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
3058 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
3059 what it means to be the controlling terminal.
3061 On @gnuhurdsystems{} and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
3062 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, @gnulinuxsystems{}
3063 and some other systems use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
3064 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
3065 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
3066 @cindex controlling terminal, setting
3067 @end deftypevr
3069 The following three file name translation flags exist only on
3070 @gnuhurdsystems{}.
3072 @comment fcntl.h (optional)
3073 @comment GNU
3074 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
3075 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
3076 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
3077 on the new file descriptor will never induce job control signals.
3078 @xref{Job Control}.
3079 @end deftypevr
3081 @comment fcntl.h (optional)
3082 @comment GNU
3083 @deftypevr Macro int O_NOLINK
3084 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
3085 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
3086 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
3087 @cindex symbolic link, opening
3088 @end deftypevr
3090 @comment fcntl.h (optional)
3091 @comment GNU
3092 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
3093 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
3094 Open the bare file the translator itself sees.
3095 @end deftypevr
3098 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
3099 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
3100 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
3101 can do them @i{atomically}.
3103 @comment fcntl.h
3104 @comment POSIX.1
3105 @deftypevr Macro int O_TRUNC
3106 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
3107 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
3108 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
3109 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
3110 but you need not open for write access.
3112 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
3113 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
3114 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
3115 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
3116 compatibility.
3117 @end deftypevr
3119 The remaining operating modes are BSD extensions.  They exist only
3120 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3122 @comment fcntl.h (optional)
3123 @comment BSD
3124 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
3125 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
3126 @xref{File Locks}.
3128 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
3129 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
3130 the lock on the new file first.
3131 @end deftypevr
3133 @comment fcntl.h (optional)
3134 @comment BSD
3135 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
3136 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
3137 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
3138 @end deftypevr
3140 @node Operating Modes
3141 @subsection I/O Operating Modes
3143 The operating modes affect how input and output operations using a file
3144 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
3145 and changed with @code{fcntl}.
3147 @comment fcntl.h
3148 @comment POSIX.1
3149 @deftypevr Macro int O_APPEND
3150 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
3151 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
3152 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
3153 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
3154 data you write will always go to the current end of the file, regardless
3155 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
3156 the file position to the end of file and write, then another process can
3157 extend the file after you set the file position but before you write,
3158 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
3159 @end deftypevr
3161 @comment fcntl.h
3162 @comment POSIX.1
3163 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3164 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
3165 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
3166 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
3167 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
3168 failure status if the output can't be written immediately.
3170 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
3171 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
3172 @end deftypevr
3174 @comment fcntl.h
3175 @comment BSD
3176 @deftypevr Macro int O_NDELAY
3177 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
3178 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
3179 @end deftypevr
3181 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
3182 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3184 @comment fcntl.h
3185 @comment BSD
3186 @deftypevr Macro int O_ASYNC
3187 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
3188 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
3190 Asynchronous input mode is a BSD feature.
3191 @end deftypevr
3193 @comment fcntl.h
3194 @comment BSD
3195 @deftypevr Macro int O_FSYNC
3196 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
3197 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
3198 returning. @c !!! xref fsync
3200 Synchronous writing is a BSD feature.
3201 @end deftypevr
3203 @comment fcntl.h
3204 @comment BSD
3205 @deftypevr Macro int O_SYNC
3206 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
3207 @end deftypevr
3209 @comment fcntl.h
3210 @comment GNU
3211 @deftypevr Macro int O_NOATIME
3212 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
3213 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
3214 that backing a file up does not count as reading it.
3215 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
3217 This is a GNU extension.
3218 @end deftypevr
3220 @node Getting File Status Flags
3221 @subsection Getting and Setting File Status Flags
3223 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
3225 @comment fcntl.h
3226 @comment POSIX.1
3227 @deftypevr Macro int F_GETFL
3228 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3229 read the file status flags for the open file with descriptor
3230 @var{filedes}.
3232 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3233 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3234 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
3235 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
3236 to compare them.
3238 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3239 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3241 @table @code
3242 @item EBADF
3243 The @var{filedes} argument is invalid.
3244 @end table
3245 @end deftypevr
3247 @comment fcntl.h
3248 @comment POSIX.1
3249 @deftypevr Macro int F_SETFL
3250 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
3251 the file status flags for the open file corresponding to the
3252 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
3253 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
3255 @smallexample
3256 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
3257 @end smallexample
3259 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
3260 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
3262 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3263 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.  The
3264 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
3265 @end deftypevr
3267 If you want to modify the file status flags, you should get the current
3268 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
3269 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
3270 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
3271 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
3272 altering any other flags:
3274 @smallexample
3275 @group
3276 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3277    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3278    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3281 set_nonblock_flag (int desc, int value)
3283   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
3284   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3285   if (oldflags == -1)
3286     return -1;
3287   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3288   if (value != 0)
3289     oldflags |= O_NONBLOCK;
3290   else
3291     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
3292   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3293   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
3295 @end group
3296 @end smallexample
3298 @node File Locks
3299 @section File Locks
3301 @cindex file locks
3302 @cindex record locking
3303 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
3304 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
3305 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
3306 ways.
3308 @cindex exclusive lock
3309 @cindex write lock
3310 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
3311 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
3312 place, no other process can lock that part of the file.
3314 @cindex shared lock
3315 @cindex read lock
3316 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
3317 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
3318 other processes can request read locks.
3320 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
3321 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
3322 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
3323 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
3324 appropriate points.
3326 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
3327 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
3328 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
3329 on that file are released, even if the locks were made using other
3330 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
3331 process exits, and are not inherited by child processes created using
3332 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
3334 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
3335 lock and where.  This data type and the associated macros for the
3336 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
3337 @pindex fcntl.h
3339 @comment fcntl.h
3340 @comment POSIX.1
3341 @deftp {Data Type} {struct flock}
3342 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
3343 lock.  It has these members:
3345 @table @code
3346 @item short int l_type
3347 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
3348 @code{F_UNLCK}.
3350 @item short int l_whence
3351 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
3352 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
3353 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
3355 @item off_t l_start
3356 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
3357 applies, and is given in bytes relative to the point specified by
3358 @code{l_whence} member.
3360 @item off_t l_len
3361 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
3362 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
3363 the file.
3365 @item pid_t l_pid
3366 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
3367 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
3368 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.
3369 @end table
3370 @end deftp
3372 @comment fcntl.h
3373 @comment POSIX.1
3374 @deftypevr Macro int F_GETLK
3375 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3376 specify that it should get information about a lock.  This command
3377 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
3378 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3380 @smallexample
3381 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
3382 @end smallexample
3384 If there is a lock already in place that would block the lock described
3385 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
3386 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
3387 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
3388 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
3389 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
3390 write locks only.
3392 There might be more than one lock affecting the region specified by the
3393 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
3394 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
3395 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
3396 set to identify the locked region.
3398 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
3399 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
3401 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3402 unspecified value other than @math{-1}, which is reserved to indicate an
3403 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3404 this command:
3406 @table @code
3407 @item EBADF
3408 The @var{filedes} argument is invalid.
3410 @item EINVAL
3411 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3412 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3413 @end table
3414 @end deftypevr
3416 @comment fcntl.h
3417 @comment POSIX.1
3418 @deftypevr Macro int F_SETLK
3419 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3420 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
3421 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
3422 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3424 @smallexample
3425 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
3426 @end smallexample
3428 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
3429 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
3430 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
3432 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
3433 of @math{-1}.  This function does not block waiting for other processes
3434 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it return a value other
3435 than @math{-1}.
3437 The following @code{errno} error conditions are defined for this
3438 function:
3440 @table @code
3441 @item EAGAIN
3442 @itemx EACCES
3443 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
3444 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
3445 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
3446 @code{F_SETLK}.  (@gnulinuxhurdsystems{} always use @code{EAGAIN}.)
3448 @item EBADF
3449 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
3450 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
3451 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
3453 @item EINVAL
3454 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3455 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3457 @item ENOLCK
3458 The system has run out of file lock resources; there are already too
3459 many file locks in place.
3461 Well-designed file systems never report this error, because they have no
3462 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
3463 of the possibility of this error, as it could result from network access
3464 to a file system on another machine.
3465 @end table
3466 @end deftypevr
3468 @comment fcntl.h
3469 @comment POSIX.1
3470 @deftypevr Macro int F_SETLKW
3471 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3472 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
3473 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
3474 until the request can be specified.
3476 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
3477 for the @code{F_SETLK} command.
3479 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
3480 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
3481 are defined for this command:
3483 @table @code
3484 @item EINTR
3485 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
3486 @xref{Interrupted Primitives}.
3488 @item EDEADLK
3489 The specified region is being locked by another process.  But that
3490 process is waiting to lock a region which the current process has
3491 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
3492 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
3493 you know if it notices one.
3494 @end table
3495 @end deftypevr
3498 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
3499 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
3501 @table @code
3502 @comment fcntl.h
3503 @comment POSIX.1
3504 @vindex F_RDLCK
3505 @item F_RDLCK
3506 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
3508 @comment fcntl.h
3509 @comment POSIX.1
3510 @vindex F_WRLCK
3511 @item F_WRLCK
3512 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
3514 @comment fcntl.h
3515 @comment POSIX.1
3516 @vindex F_UNLCK
3517 @item F_UNLCK
3518 This macro is used to specify that the region is unlocked.
3519 @end table
3521 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
3522 program that can be run simultaneously by several different users, that
3523 logs status information to a common file.  One example of such a program
3524 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
3525 example might be a program that records usage or accounting information
3526 for billing purposes.
3528 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
3529 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
3530 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
3531 file before actually writing to the file.
3533 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
3534 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
3535 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
3536 that part of the file for writing.
3538 @c ??? This section could use an example program.
3540 Remember that file locks are only a @emph{voluntary} protocol for
3541 controlling access to a file.  There is still potential for access to
3542 the file by programs that don't use the lock protocol.
3544 @node Interrupt Input
3545 @section Interrupt-Driven Input
3547 @cindex interrupt-driven input
3548 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
3549 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
3550 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
3551 or process group to receive the signal can be selected by using the
3552 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
3553 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
3554 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
3555 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
3556 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
3557 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
3559 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
3560 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
3561 @xref{Job Control}.
3563 @pindex fcntl.h
3564 The symbols in this section are defined in the header file
3565 @file{fcntl.h}.
3567 @comment fcntl.h
3568 @comment BSD
3569 @deftypevr Macro int F_GETOWN
3570 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3571 specify that it should get information about the process or process
3572 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
3573 actually the foreground process group ID, which you can get using
3574 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
3576 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
3577 absolute value is the process group ID.
3579 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
3581 @table @code
3582 @item EBADF
3583 The @var{filedes} argument is invalid.
3584 @end table
3585 @end deftypevr
3587 @comment fcntl.h
3588 @comment BSD
3589 @deftypevr Macro int F_SETOWN
3590 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3591 specify that it should set the process or process group to which
3592 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
3593 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
3594 the call is:
3596 @smallexample
3597 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
3598 @end smallexample
3600 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
3601 negative number whose absolute value is a process group ID.
3603 The return value from @code{fcntl} with this command is @math{-1}
3604 in case of error and some other value if successful.  The following
3605 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3607 @table @code
3608 @item EBADF
3609 The @var{filedes} argument is invalid.
3611 @item ESRCH
3612 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
3613 @end table
3614 @end deftypevr
3616 @c ??? This section could use an example program.
3618 @node IOCTLs
3619 @section Generic I/O Control operations
3620 @cindex generic i/o control operations
3621 @cindex IOCTLs
3623 @gnusystems{} can handle most input/output operations on many different
3624 devices and objects in terms of a few file primitives - @code{read},
3625 @code{write} and @code{lseek}.  However, most devices also have a few
3626 peculiar operations which do not fit into this model. Such as:
3628 @itemize @bullet
3630 @item
3631 Changing the character font used on a terminal.
3633 @item
3634 Telling a magnetic tape system to rewind or fast forward.  (Since they
3635 cannot move in byte increments, @code{lseek} is inapplicable).
3637 @item
3638 Ejecting a disk from a drive.
3640 @item
3641 Playing an audio track from a CD-ROM drive.
3643 @item
3644 Maintaining routing tables for a network.
3646 @end itemize
3648 Although some such objects such as sockets and terminals
3649 @footnote{Actually, the terminal-specific functions are implemented with
3650 IOCTLs on many platforms.} have special functions of their own, it would
3651 not be practical to create functions for all these cases.
3653 Instead these minor operations, known as @dfn{IOCTL}s, are assigned code
3654 numbers and multiplexed through the @code{ioctl} function, defined in
3655 @code{sys/ioctl.h}.  The code numbers themselves are defined in many
3656 different headers.
3658 @comment sys/ioctl.h
3659 @comment BSD
3660 @deftypefun int ioctl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
3662 The @code{ioctl} function performs the generic I/O operation
3663 @var{command} on @var{filedes}.
3665 A third argument is usually present, either a single number or a pointer
3666 to a structure.  The meaning of this argument, the returned value, and
3667 any error codes depends upon the command used.  Often @math{-1} is
3668 returned for a failure.
3670 @end deftypefun
3672 On some systems, IOCTLs used by different devices share the same numbers.
3673 Thus, although use of an inappropriate IOCTL @emph{usually} only produces
3674 an error, you should not attempt to use device-specific IOCTLs on an
3675 unknown device.
3677 Most IOCTLs are OS-specific and/or only used in special system utilities,
3678 and are thus beyond the scope of this document.  For an example of the use
3679 of an IOCTL, see @ref{Out-of-Band Data}.