Add IP_PROTOCOL from Linux 6.4 to bits/in.h
[glibc.git] / manual / llio.texi
blob0b61d491f50b763ae1210fa493e1054248f48ffd
1 @node Low-Level I/O, File System Interface, I/O on Streams, Top
2 @c %MENU% Low-level, less portable I/O
3 @chapter Low-Level Input/Output
5 This chapter describes functions for performing low-level input/output
6 operations on file descriptors.  These functions include the primitives
7 for the higher-level I/O functions described in @ref{I/O on Streams}, as
8 well as functions for performing low-level control operations for which
9 there are no equivalents on streams.
11 Stream-level I/O is more flexible and usually more convenient;
12 therefore, programmers generally use the descriptor-level functions only
13 when necessary.  These are some of the usual reasons:
15 @itemize @bullet
16 @item
17 For reading binary files in large chunks.
19 @item
20 For reading an entire file into core before parsing it.
22 @item
23 To perform operations other than data transfer, which can only be done
24 with a descriptor.  (You can use @code{fileno} to get the descriptor
25 corresponding to a stream.)
27 @item
28 To pass descriptors to a child process.  (The child can create its own
29 stream to use a descriptor that it inherits, but cannot inherit a stream
30 directly.)
31 @end itemize
33 @menu
34 * Opening and Closing Files::           How to open and close file
35                                          descriptors.
36 * I/O Primitives::                      Reading and writing data.
37 * File Position Primitive::             Setting a descriptor's file
38                                          position.
39 * Descriptors and Streams::             Converting descriptor to stream
40                                          or vice-versa.
41 * Stream/Descriptor Precautions::       Precautions needed if you use both
42                                          descriptors and streams.
43 * Scatter-Gather::                      Fast I/O to discontinuous buffers.
44 * Copying File Data::                   Copying data between files.
45 * Memory-mapped I/O::                   Using files like memory.
46 * Waiting for I/O::                     How to check for input or output
47                                          on multiple file descriptors.
48 * Synchronizing I/O::                   Making sure all I/O actions completed.
49 * Asynchronous I/O::                    Perform I/O in parallel.
50 * Control Operations::                  Various other operations on file
51                                          descriptors.
52 * Duplicating Descriptors::             Fcntl commands for duplicating
53                                          file descriptors.
54 * Descriptor Flags::                    Fcntl commands for manipulating
55                                          flags associated with file
56                                          descriptors.
57 * File Status Flags::                   Fcntl commands for manipulating
58                                          flags associated with open files.
59 * File Locks::                          Fcntl commands for implementing
60                                          file locking.
61 * Open File Description Locks::         Fcntl commands for implementing
62                                          open file description locking.
63 * Open File Description Locks Example:: An example of open file description lock
64                                          usage
65 * Interrupt Input::                     Getting an asynchronous signal when
66                                          input arrives.
67 * IOCTLs::                              Generic I/O Control operations.
68 @end menu
71 @node Opening and Closing Files
72 @section Opening and Closing Files
74 @cindex opening a file descriptor
75 @cindex closing a file descriptor
76 This section describes the primitives for opening and closing files
77 using file descriptors.  The @code{open} and @code{creat} functions are
78 declared in the header file @file{fcntl.h}, while @code{close} is
79 declared in @file{unistd.h}.
80 @pindex unistd.h
81 @pindex fcntl.h
83 @deftypefun int open (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
84 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
85 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
86 The @code{open} function creates and returns a new file descriptor for
87 the file named by @var{filename}.  Initially, the file position
88 indicator for the file is at the beginning of the file.  The argument
89 @var{mode} (@pxref{Permission Bits}) is used only when a file is
90 created, but it doesn't hurt to supply the argument in any case.
92 The @var{flags} argument controls how the file is to be opened.  This is
93 a bit mask; you create the value by the bitwise OR of the appropriate
94 parameters (using the @samp{|} operator in C).
95 @xref{File Status Flags}, for the parameters available.
97 The normal return value from @code{open} is a non-negative integer file
98 descriptor.  In the case of an error, a value of @math{-1} is returned
99 instead.  In addition to the usual file name errors (@pxref{File
100 Name Errors}), the following @code{errno} error conditions are defined
101 for this function:
103 @table @code
104 @item EACCES
105 The file exists but is not readable/writable as requested by the @var{flags}
106 argument, or the file does not exist and the directory is unwritable so
107 it cannot be created.
109 @item EEXIST
110 Both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, and the named file already
111 exists.
113 @item EINTR
114 The @code{open} operation was interrupted by a signal.
115 @xref{Interrupted Primitives}.
117 @item EISDIR
118 The @var{flags} argument specified write access, and the file is a directory.
120 @item EMFILE
121 The process has too many files open.
122 The maximum number of file descriptors is controlled by the
123 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
125 @item ENFILE
126 The entire system, or perhaps the file system which contains the
127 directory, cannot support any additional open files at the moment.
128 (This problem cannot happen on @gnuhurdsystems{}.)
130 @item ENOENT
131 The named file does not exist, and @code{O_CREAT} is not specified.
133 @item ENOSPC
134 The directory or file system that would contain the new file cannot be
135 extended, because there is no disk space left.
137 @item ENXIO
138 @code{O_NONBLOCK} and @code{O_WRONLY} are both set in the @var{flags}
139 argument, the file named by @var{filename} is a FIFO (@pxref{Pipes and
140 FIFOs}), and no process has the file open for reading.
142 @item EROFS
143 The file resides on a read-only file system and any of @w{@code{O_WRONLY}},
144 @code{O_RDWR}, and @code{O_TRUNC} are set in the @var{flags} argument,
145 or @code{O_CREAT} is set and the file does not already exist.
146 @end table
148 @c !!! umask
150 If on a 32 bit machine the sources are translated with
151 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{open} returns a file
152 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
153 functions to use files up to @twoexp{63} bytes in size and offset from
154 @minus{}@twoexp{63} to @twoexp{63}.  This happens transparently for the user
155 since all of the low-level file handling functions are equally replaced.
157 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
158 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
159 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{open} is
160 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
161 until the program ends.  To avoid this calls to @code{open} should be
162 protected using cancellation handlers.
163 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
165 The @code{open} function is the underlying primitive for the @code{fopen}
166 and @code{freopen} functions, that create streams.
167 @end deftypefun
169 @deftypefun int open64 (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
170 @standards{Unix98, fcntl.h}
171 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
172 This function is similar to @code{open}.  It returns a file descriptor
173 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
174 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
175 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
177 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
178 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
179 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
180 replaces the old API.
181 @end deftypefun
183 @deftypefn {Obsolete function} int creat (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
184 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
185 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
186 This function is obsolete.  The call:
188 @smallexample
189 creat (@var{filename}, @var{mode})
190 @end smallexample
192 @noindent
193 is equivalent to:
195 @smallexample
196 open (@var{filename}, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, @var{mode})
197 @end smallexample
199 If on a 32 bit machine the sources are translated with
200 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{creat} returns a file
201 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
202 functions to use files up to @twoexp{63} in size and offset from
203 @minus{}@twoexp{63} to @twoexp{63}.  This happens transparently for the user
204 since all of the low-level file handling functions are equally replaced.
205 @end deftypefn
207 @deftypefn {Obsolete function} int creat64 (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
208 @standards{Unix98, fcntl.h}
209 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
210 This function is similar to @code{creat}.  It returns a file descriptor
211 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
212 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
213 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
215 To use this file descriptor one must not use the normal operations but
216 instead the counterparts named @code{*64}, e.g., @code{read64}.
218 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
219 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
220 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
221 replaces the old API.
222 @end deftypefn
224 @deftypefun int close (int @var{filedes})
225 @standards{POSIX.1, unistd.h}
226 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
227 The function @code{close} closes the file descriptor @var{filedes}.
228 Closing a file has the following consequences:
230 @itemize @bullet
231 @item
232 The file descriptor is deallocated.
234 @item
235 Any record locks owned by the process on the file are unlocked.
237 @item
238 When all file descriptors associated with a pipe or FIFO have been closed,
239 any unread data is discarded.
240 @end itemize
242 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
243 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
244 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{close} is
245 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
246 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{close} should be
247 protected using cancellation handlers.
248 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
250 The normal return value from @code{close} is @math{0}; a value of @math{-1}
251 is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
252 conditions are defined for this function:
254 @table @code
255 @item EBADF
256 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor.
258 @item EINTR
259 The @code{close} call was interrupted by a signal.
260 @xref{Interrupted Primitives}.
261 Here is an example of how to handle @code{EINTR} properly:
263 @smallexample
264 TEMP_FAILURE_RETRY (close (desc));
265 @end smallexample
267 @item ENOSPC
268 @itemx EIO
269 @itemx EDQUOT
270 When the file is accessed by NFS, these errors from @code{write} can sometimes
271 not be detected until @code{close}.  @xref{I/O Primitives}, for details
272 on their meaning.
273 @end table
275 Please note that there is @emph{no} separate @code{close64} function.
276 This is not necessary since this function does not determine nor depend
277 on the mode of the file.  The kernel which performs the @code{close}
278 operation knows which mode the descriptor is used for and can handle
279 this situation.
280 @end deftypefun
282 To close a stream, call @code{fclose} (@pxref{Closing Streams}) instead
283 of trying to close its underlying file descriptor with @code{close}.
284 This flushes any buffered output and updates the stream object to
285 indicate that it is closed.
287 @deftypefun int close_range (unsigned int @var{lowfd}, unsigned int @var{maxfd}, int @var{flags})
288 @standards{Linux, unistd.h}
289 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
290 @c This is a syscall for Linux v5.9.  There is no fallback emulation for
291 @c older kernels.
293 The function @code{close_range} closes the file descriptor from @var{lowfd}
294 to @var{maxfd} (inclusive).  This function is similar to call @code{close} in
295 specified file descriptor range depending on the @var{flags}.
297 This is function is only supported on recent Linux versions and @theglibc{}
298 does not provide any fallback (the application will need to handle possible
299 @code{ENOSYS}).
301 The @var{flags} add options on how the files are closes.  Linux currently
302 supports:
304 @vtable @code
305 @item CLOSE_RANGE_UNSHARE
306 Unshare the file descriptor table before closing file descriptors.
308 @item CLOSE_RANGE_CLOEXEC
309 Set the @code{FD_CLOEXEC} bit instead of closing the file descriptor.
310 @end vtable
312 The normal return value from @code{close_range} is @math{0}; a value
313 of @math{-1} is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
314 conditions are defined for this function:
316 @table @code
317 @item EINVAL
318 The @var{lowfd} value is larger than @var{maxfd} or an unsupported @var{flags}
319 is used.
321 @item ENOMEM
322 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
323 out of address space.  It can only happen when @code{CLOSE_RANGE_UNSHARED}
324 flag is used.
326 @item EMFILE
327 The process has too many files open and it can only happens when
328 @code{CLOSE_RANGE_UNSHARED} flag is used.
329 The maximum number of file descriptors is controlled by the
330 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
332 @item ENOSYS
333 The kernel does not implement the required functionality.
334 @end table
335 @end deftypefun
337 @deftypefun void closefrom (int @var{lowfd})
338 @standards{GNU, unistd.h}
339 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
341 The function @code{closefrom} closes all file descriptors greater than or equal
342 to @var{lowfd}.  This function is similar to calling
343 @code{close} for all open file descriptors not less than @var{lowfd}.
345 Already closed file descriptors are ignored.
346 @end deftypefun
348 @node I/O Primitives
349 @section Input and Output Primitives
351 This section describes the functions for performing primitive input and
352 output operations on file descriptors: @code{read}, @code{write}, and
353 @code{lseek}.  These functions are declared in the header file
354 @file{unistd.h}.
355 @pindex unistd.h
357 @deftp {Data Type} ssize_t
358 @standards{POSIX.1, unistd.h}
359 This data type is used to represent the sizes of blocks that can be
360 read or written in a single operation.  It is similar to @code{size_t},
361 but must be a signed type.
362 @end deftp
364 @cindex reading from a file descriptor
365 @deftypefun ssize_t read (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size})
366 @standards{POSIX.1, unistd.h}
367 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
368 The @code{read} function reads up to @var{size} bytes from the file
369 with descriptor @var{filedes}, storing the results in the @var{buffer}.
370 (This is not necessarily a character string, and no terminating null
371 character is added.)
373 @cindex end-of-file, on a file descriptor
374 The return value is the number of bytes actually read.  This might be
375 less than @var{size}; for example, if there aren't that many bytes left
376 in the file or if there aren't that many bytes immediately available.
377 The exact behavior depends on what kind of file it is.  Note that
378 reading less than @var{size} bytes is not an error.
380 A value of zero indicates end-of-file (except if the value of the
381 @var{size} argument is also zero).  This is not considered an error.
382 If you keep calling @code{read} while at end-of-file, it will keep
383 returning zero and doing nothing else.
385 If @code{read} returns at least one character, there is no way you can
386 tell whether end-of-file was reached.  But if you did reach the end, the
387 next read will return zero.
389 In case of an error, @code{read} returns @math{-1}.  The following
390 @code{errno} error conditions are defined for this function:
392 @table @code
393 @item EAGAIN
394 Normally, when no input is immediately available, @code{read} waits for
395 some input.  But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file
396 (@pxref{File Status Flags}), @code{read} returns immediately without
397 reading any data, and reports this error.
399 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
400 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
401 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
402 which name you use.
404 On some systems, reading a large amount of data from a character special
405 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
406 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
407 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
408 which means it does not include terminals, since they always use
409 separate buffers inside the kernel.  This problem never happens on
410 @gnuhurdsystems{}.
412 Any condition that could result in @code{EAGAIN} can instead result in a
413 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
414 Calling @code{read} again immediately would result in @code{EAGAIN}.
416 @item EBADF
417 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
418 or is not open for reading.
420 @item EINTR
421 @code{read} was interrupted by a signal while it was waiting for input.
422 @xref{Interrupted Primitives}.  A signal will not necessarily cause
423 @code{read} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
424 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
426 @item EIO
427 For many devices, and for disk files, this error code indicates
428 a hardware error.
430 @code{EIO} also occurs when a background process tries to read from the
431 controlling terminal, and the normal action of stopping the process by
432 sending it a @code{SIGTTIN} signal isn't working.  This might happen if
433 the signal is being blocked or ignored, or because the process group is
434 orphaned.  @xref{Job Control}, for more information about job control,
435 and @ref{Signal Handling}, for information about signals.
437 @item EINVAL
438 In some systems, when reading from a character or block device, position
439 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
440 indicates that the offsets were not properly aligned.
441 @end table
443 Please note that there is no function named @code{read64}.  This is not
444 necessary since this function does not directly modify or handle the
445 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
446 internally, the @code{read} function can be used for all cases.
448 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
449 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
450 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{read} is
451 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
452 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{read} should be
453 protected using cancellation handlers.
454 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
456 The @code{read} function is the underlying primitive for all of the
457 functions that read from streams, such as @code{fgetc}.
458 @end deftypefun
460 @deftypefun ssize_t pread (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
461 @standards{Unix98, unistd.h}
462 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
463 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
464 @c is not MT-Safe because it uses lseek, read and lseek back, but is it
465 @c used anywhere?
466 The @code{pread} function is similar to the @code{read} function.  The
467 first three arguments are identical, and the return values and error
468 codes also correspond.
470 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
471 is not read from the current position of the file descriptor
472 @code{filedes}.  Instead the data is read from the file starting at
473 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
474 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
476 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
477 @code{pread} function is in fact @code{pread64} and the type
478 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
479 @twoexp{63} bytes in length.
481 The return value of @code{pread} describes the number of bytes read.
482 In the error case it returns @math{-1} like @code{read} does and the
483 error codes are also the same, with these additions:
485 @table @code
486 @item EINVAL
487 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
489 @item ESPIPE
490 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
491 this device does not allow positioning of the file pointer.
492 @end table
494 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
495 version 2.
496 @end deftypefun
498 @deftypefun ssize_t pread64 (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
499 @standards{Unix98, unistd.h}
500 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
501 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
502 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, read and lseek64 back, but is
503 @c it used anywhere?
504 This function is similar to the @code{pread} function.  The difference
505 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
506 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
507 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
508 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
509 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
510 errors with a descriptor in small file mode.
512 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
513 32 bit machine this function is actually available under the name
514 @code{pread} and so transparently replaces the 32 bit interface.
515 @end deftypefun
517 @cindex writing to a file descriptor
518 @deftypefun ssize_t write (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size})
519 @standards{POSIX.1, unistd.h}
520 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
521 @c Some say write is thread-unsafe on Linux without O_APPEND.  In the VFS layer
522 @c the vfs_write() does no locking around the acquisition of a file offset and
523 @c therefore multiple threads / kernel tasks may race and get the same offset
524 @c resulting in data loss.
526 @c See:
527 @c http://thread.gmane.org/gmane.linux.kernel/397980
528 @c http://lwn.net/Articles/180387/
530 @c The counter argument is that POSIX only says that the write starts at the
531 @c file position and that the file position is updated *before* the function
532 @c returns.  What that really means is that any expectation of atomic writes is
533 @c strictly an invention of the interpretation of the reader.  Data loss could
534 @c happen if two threads start the write at the same time.  Only writes that
535 @c come after the return of another write are guaranteed to follow the other
536 @c write.
538 @c The other side of the coin is that POSIX goes on further to say in
539 @c "2.9.7 Thread Interactions with Regular File Operations" that threads
540 @c should never see interleaving sets of file operations, but it is insane
541 @c to do anything like that because it kills performance, so you don't get
542 @c those guarantees in Linux.
544 @c So we mark it thread safe, it doesn't blow up, but you might loose
545 @c data, and we don't strictly meet the POSIX requirements.
547 @c The fix for file offsets racing was merged in 3.14, the commits were:
548 @c 9c225f2655e36a470c4f58dbbc99244c5fc7f2d4, and
549 @c d7a15f8d0777955986a2ab00ab181795cab14b01.  Therefore after Linux 3.14 you
550 @c should get mostly MT-safe writes.
551 The @code{write} function writes up to @var{size} bytes from
552 @var{buffer} to the file with descriptor @var{filedes}.  The data in
553 @var{buffer} is not necessarily a character string and a null character is
554 output like any other character.
556 The return value is the number of bytes actually written.  This may be
557 @var{size}, but can always be smaller.  Your program should always call
558 @code{write} in a loop, iterating until all the data is written.
560 Once @code{write} returns, the data is enqueued to be written and can be
561 read back right away, but it is not necessarily written out to permanent
562 storage immediately.  You can use @code{fsync} when you need to be sure
563 your data has been permanently stored before continuing.  (It is more
564 efficient for the system to batch up consecutive writes and do them all
565 at once when convenient.  Normally they will always be written to disk
566 within a minute or less.)  Modern systems provide another function
567 @code{fdatasync} which guarantees integrity only for the file data and
568 is therefore faster.
569 @c !!! xref fsync, fdatasync
570 You can use the @code{O_FSYNC} open mode to make @code{write} always
571 store the data to disk before returning; @pxref{Operating Modes}.
573 In the case of an error, @code{write} returns @math{-1}.  The following
574 @code{errno} error conditions are defined for this function:
576 @table @code
577 @item EAGAIN
578 Normally, @code{write} blocks until the write operation is complete.
579 But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file (@pxref{Control
580 Operations}), it returns immediately without writing any data and
581 reports this error.  An example of a situation that might cause the
582 process to block on output is writing to a terminal device that supports
583 flow control, where output has been suspended by receipt of a STOP
584 character.
586 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
587 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
588 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
589 which name you use.
591 On some systems, writing a large amount of data from a character special
592 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
593 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
594 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
595 which means it does not include terminals, since they always use
596 separate buffers inside the kernel.  This problem does not arise on
597 @gnuhurdsystems{}.
599 @item EBADF
600 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
601 or is not open for writing.
603 @item EFBIG
604 The size of the file would become larger than the implementation can support.
606 @item EINTR
607 The @code{write} operation was interrupted by a signal while it was
608 blocked waiting for completion.  A signal will not necessarily cause
609 @code{write} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
610 successful @code{write} which writes fewer bytes than requested.
611 @xref{Interrupted Primitives}.
613 @item EIO
614 For many devices, and for disk files, this error code indicates
615 a hardware error.
617 @item ENOSPC
618 The device containing the file is full.
620 @item EPIPE
621 This error is returned when you try to write to a pipe or FIFO that
622 isn't open for reading by any process.  When this happens, a @code{SIGPIPE}
623 signal is also sent to the process; see @ref{Signal Handling}.
625 @item EINVAL
626 In some systems, when writing to a character or block device, position
627 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
628 indicates that the offsets were not properly aligned.
629 @end table
631 Unless you have arranged to prevent @code{EINTR} failures, you should
632 check @code{errno} after each failing call to @code{write}, and if the
633 error was @code{EINTR}, you should simply repeat the call.
634 @xref{Interrupted Primitives}.  The easy way to do this is with the
635 macro @code{TEMP_FAILURE_RETRY}, as follows:
637 @smallexample
638 nbytes = TEMP_FAILURE_RETRY (write (desc, buffer, count));
639 @end smallexample
641 Please note that there is no function named @code{write64}.  This is not
642 necessary since this function does not directly modify or handle the
643 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
644 internally the @code{write} function can be used for all cases.
646 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
647 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
648 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{write} is
649 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
650 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{write} should be
651 protected using cancellation handlers.
652 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
654 The @code{write} function is the underlying primitive for all of the
655 functions that write to streams, such as @code{fputc}.
656 @end deftypefun
658 @deftypefun ssize_t pwrite (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
659 @standards{Unix98, unistd.h}
660 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
661 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
662 @c is not MT-Safe because it uses lseek, write and lseek back, but is it
663 @c used anywhere?
664 The @code{pwrite} function is similar to the @code{write} function.  The
665 first three arguments are identical, and the return values and error codes
666 also correspond.
668 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
669 is not written to the current position of the file descriptor
670 @code{filedes}.  Instead the data is written to the file starting at
671 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
672 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
674 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
675 appends data to the end of the file, regardless of the value of
676 @code{offset}.
678 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
679 @code{pwrite} function is in fact @code{pwrite64} and the type
680 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
681 @twoexp{63} bytes in length.
683 The return value of @code{pwrite} describes the number of written bytes.
684 In the error case it returns @math{-1} like @code{write} does and the
685 error codes are also the same, with these additions:
687 @table @code
688 @item EINVAL
689 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
691 @item ESPIPE
692 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
693 this device does not allow positioning of the file pointer.
694 @end table
696 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
697 version 2.
698 @end deftypefun
700 @deftypefun ssize_t pwrite64 (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
701 @standards{Unix98, unistd.h}
702 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
703 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
704 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, write and lseek64 back, but
705 @c is it used anywhere?
706 This function is similar to the @code{pwrite} function.  The difference
707 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
708 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
709 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
710 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
711 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
712 errors with a descriptor in small file mode.
714 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
715 32 bit machine this function is actually available under the name
716 @code{pwrite} and so transparently replaces the 32 bit interface.
717 @end deftypefun
719 @node File Position Primitive
720 @section Setting the File Position of a Descriptor
722 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
723 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
724 specifies the position in the file for the next @code{read} or
725 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
726 on the file position and what it means.
728 To read the current file position value from a descriptor, use
729 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
731 @cindex file positioning on a file descriptor
732 @cindex positioning a file descriptor
733 @cindex seeking on a file descriptor
734 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
735 @standards{POSIX.1, unistd.h}
736 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
737 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
738 file with descriptor @var{filedes}.
740 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
741 interpreted, in the same way as for the @code{fseek} function, and it must
742 be one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
743 @code{SEEK_END}.
745 @vtable @code
746 @item SEEK_SET
747 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the beginning
748 of the file.
750 @item SEEK_CUR
751 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the current
752 file position.  This count may be positive or negative.
754 @item SEEK_END
755 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the end of
756 the file.  A negative count specifies a position within the current
757 extent of the file; a positive count specifies a position past the
758 current end.  If you set the position past the current end, and
759 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
760 position.
761 @end vtable
763 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
764 position, measured in bytes from the beginning of the file.
765 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
766 current file position.
768 If you want to append to the file, setting the file position to the
769 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
770 process may write more data after you seek but before you write,
771 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
772 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
774 You can set the file position past the current end of the file.  This
775 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
776 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
777 Characters between the previous end of file and the new position are
778 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
779 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
780 file takes up less space than it appears to; it is then called a
781 ``sparse file''.
782 @cindex sparse files
783 @cindex holes in files
785 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
786 invalid, @code{lseek} returns a value of @math{-1}.  The following
787 @code{errno} error conditions are defined for this function:
789 @table @code
790 @item EBADF
791 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
793 @item EINVAL
794 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
795 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
797 @item ESPIPE
798 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
799 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
800 only for pipes and FIFOs, but on @gnusystems{}, you always get
801 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
802 @end table
804 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
805 @code{lseek} function is in fact @code{lseek64} and the type
806 @code{off_t} has 64 bits which makes it possible to handle files up to
807 @twoexp{63} bytes in length.
809 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
810 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
811 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
812 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
813 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
814 protected using cancellation handlers.
815 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
817 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
818 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
819 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
820 descriptors.
821 @end deftypefun
823 @deftypefun off64_t lseek64 (int @var{filedes}, off64_t @var{offset}, int @var{whence})
824 @standards{Unix98, unistd.h}
825 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
826 This function is similar to the @code{lseek} function.  The difference
827 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
828 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
829 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
830 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
831 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
832 errors with a descriptor in small file mode.
834 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
835 32 bits machine this function is actually available under the name
836 @code{lseek} and so transparently replaces the 32 bit interface.
837 @end deftypefun
839 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
840 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
841 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
842 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
843 other.  For example,
845 @smallexample
846 @group
848   int d1, d2;
849   char buf[4];
850   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
851   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
852   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
853   read (d2, buf, 4);
855 @end group
856 @end smallexample
858 @noindent
859 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
860 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
861 for brevity.)
863 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
864 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
865 which alters the file position of one of the duplicates, including
866 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
868 @smallexample
870   int d1, d2, d3;
871   char buf1[4], buf2[4];
872   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
873   d2 = dup (d1);
874   d3 = dup (d2);
875   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
876   read (d1, buf1, 4);
877   read (d2, buf2, 4);
879 @end smallexample
881 @noindent
882 will read four characters starting with the 1024'th character of
883 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
884 character.
886 @deftp {Data Type} off_t
887 @standards{POSIX.1, sys/types.h}
888 This is a signed integer type used to represent file sizes.  In
889 @theglibc{}, this type is no narrower than @code{int}.
891 If the source is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type
892 is transparently replaced by @code{off64_t}.
893 @end deftp
895 @deftp {Data Type} off64_t
896 @standards{Unix98, sys/types.h}
897 This type is used similar to @code{off_t}.  The difference is that even
898 on 32 bit machines, where the @code{off_t} type would have 32 bits,
899 @code{off64_t} has 64 bits and so is able to address files up to
900 @twoexp{63} bytes in length.
902 When compiling with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type is
903 available under the name @code{off_t}.
904 @end deftp
906 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
907 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
908 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
910 @vtable @code
911 @item L_SET
912 An alias for @code{SEEK_SET}.
914 @item L_INCR
915 An alias for @code{SEEK_CUR}.
917 @item L_XTND
918 An alias for @code{SEEK_END}.
919 @end vtable
921 @node Descriptors and Streams
922 @section Descriptors and Streams
923 @cindex streams, and file descriptors
924 @cindex converting file descriptor to stream
925 @cindex extracting file descriptor from stream
927 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
928 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
929 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
930 declared in the header file @file{stdio.h}.
931 @pindex stdio.h
933 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
934 @standards{POSIX.1, stdio.h}
935 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@acsmem{} @aculock{}}}
936 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
937 @var{filedes}.
939 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
940 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
941 the @samp{b} option is not permitted; this is because @gnusystems{} make no
942 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
943 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have an effect only
944 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
945 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
946 mode of the open file descriptor.
948 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
949 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
950 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
951 null pointer is returned instead.
953 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
954 for file descriptors do not permit the access specified by
955 @code{opentype}.  @Theglibc{} always checks for this.
956 @end deftypefun
958 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
959 see @ref{Creating a Pipe}.
961 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
962 @standards{POSIX.1, stdio.h}
963 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
964 This function returns the file descriptor associated with the stream
965 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
966 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
967 @code{fileno} returns @math{-1}.
968 @end deftypefun
970 @deftypefun int fileno_unlocked (FILE *@var{stream})
971 @standards{GNU, stdio.h}
972 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
973 The @code{fileno_unlocked} function is equivalent to the @code{fileno}
974 function except that it does not implicitly lock the stream if the state
975 is @code{FSETLOCKING_INTERNAL}.
977 This function is a GNU extension.
978 @end deftypefun
980 @cindex standard file descriptors
981 @cindex file descriptors, standard
982 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
983 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
984 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
985 @pindex unistd.h
987 @vtable @code
988 @item STDIN_FILENO
989 @standards{POSIX.1, unistd.h}
990 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
991 standard input.
992 @cindex standard input file descriptor
994 @item STDOUT_FILENO
995 @standards{POSIX.1, unistd.h}
996 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
997 standard output.
998 @cindex standard output file descriptor
1000 @item STDERR_FILENO
1001 @standards{POSIX.1, unistd.h}
1002 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
1003 standard error output.
1004 @end vtable
1005 @cindex standard error file descriptor
1007 @node Stream/Descriptor Precautions
1008 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
1009 @cindex channels
1010 @cindex streams and descriptors
1011 @cindex descriptors and streams
1012 @cindex mixing descriptors and streams
1014 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
1015 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
1016 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
1017 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
1018 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
1019 file positions.
1021 It's best to use just one channel in your program for actual data
1022 transfer to any given file, except when all the access is for input.
1023 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
1024 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
1025 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
1026 the stream.
1028 @menu
1029 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
1030 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
1031 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
1032                             another channel.
1033 @end menu
1035 @node Linked Channels
1036 @subsection Linked Channels
1037 @cindex linked channels
1039 Channels that come from a single opening share the same file position;
1040 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
1041 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
1042 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
1043 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
1044 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
1045 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
1046 random-access files, all append-type output streams are effectively
1047 linked to each other.
1049 @cindex cleaning up a stream
1050 If you have been using a stream for I/O (or have just opened the stream),
1051 and you want to do I/O using
1052 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
1053 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
1054 @xref{Cleaning Streams}.
1056 Terminating a process, or executing a new program in the process,
1057 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
1058 streams persist in other processes, their file positions become
1059 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
1060 before destroying them.
1062 @node Independent Channels
1063 @subsection Independent Channels
1064 @cindex independent channels
1066 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
1067 file, each channel has its own file position.  These are called
1068 @dfn{independent channels}.
1070 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
1071 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
1072 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
1073 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
1075 @itemize @bullet
1076 @item
1077 You should clean an output stream after use, before doing anything else
1078 that might read or write from the same part of the file.
1080 @item
1081 You should clean an input stream before reading data that may have been
1082 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
1083 obsolete data that had been in the stream's buffer.
1084 @end itemize
1086 If you do output to one channel at the end of the file, this will
1087 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
1088 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
1089 new end of file before writing, because the file can always be extended
1090 by another process between when you set the file position and when you
1091 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
1092 always output at the current end of the file.  In order to make the
1093 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
1094 were using, if it is a stream.
1096 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
1097 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
1098 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
1099 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
1100 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
1102 @node Cleaning Streams
1103 @subsection Cleaning Streams
1105 You can use @code{fflush} to clean a stream in most
1106 cases.
1108 You can skip the @code{fflush} if you know the stream
1109 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
1110 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
1111 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
1112 character output was a newline.  However, a just-opened input stream
1113 might not be clean, as its input buffer might not be empty.
1115 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
1116 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
1117 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
1118 not random access, there is no way to give back the excess data already
1119 read.  When an input stream reads from a random-access file,
1120 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
1121 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
1122 further I/O.
1124 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
1125 valid way of cleaning an output stream.
1127 You need not clean a stream before using its descriptor for control
1128 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
1129 the file position and are not affected by it.  You can use any
1130 descriptor for these operations, and all channels are affected
1131 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
1132 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
1133 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
1134 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
1135 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
1136 Modes}.
1138 @node Scatter-Gather
1139 @section Fast Scatter-Gather I/O
1140 @cindex scatter-gather
1142 Some applications may need to read or write data to multiple buffers,
1143 which are separated in memory.  Although this can be done easily enough
1144 with multiple calls to @code{read} and @code{write}, it is inefficient
1145 because there is overhead associated with each kernel call.
1147 Instead, many platforms provide special high-speed primitives to perform
1148 these @dfn{scatter-gather} operations in a single kernel call.  @Theglibc{}
1149 will provide an emulation on any system that lacks these
1150 primitives, so they are not a portability threat.  They are defined in
1151 @code{sys/uio.h}.
1153 These functions are controlled with arrays of @code{iovec} structures,
1154 which describe the location and size of each buffer.
1156 @deftp {Data Type} {struct iovec}
1157 @standards{BSD, sys/uio.h}
1159 The @code{iovec} structure describes a buffer.  It contains two fields:
1161 @table @code
1163 @item void *iov_base
1164 Contains the address of a buffer.
1166 @item size_t iov_len
1167 Contains the length of the buffer.
1169 @end table
1170 @end deftp
1172 @deftypefun ssize_t readv (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1173 @standards{BSD, sys/uio.h}
1174 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1175 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1176 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1177 @c malloc the buffer into which data is read, if the total read size is
1178 @c too large for alloca.
1180 The @code{readv} function reads data from @var{filedes} and scatters it
1181 into the buffers described in @var{vector}, which is taken to be
1182 @var{count} structures long.  As each buffer is filled, data is sent to the
1183 next.
1185 Note that @code{readv} is not guaranteed to fill all the buffers.
1186 It may stop at any point, for the same reasons @code{read} would.
1188 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1189 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1190 errors are the same as in @code{read}.
1192 @end deftypefun
1194 @deftypefun ssize_t writev (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1195 @standards{BSD, sys/uio.h}
1196 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1197 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1198 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1199 @c malloc the buffer from which data is written, if the total write size
1200 @c is too large for alloca.
1202 The @code{writev} function gathers data from the buffers described in
1203 @var{vector}, which is taken to be @var{count} structures long, and writes
1204 them to @code{filedes}.  As each buffer is written, it moves on to the
1205 next.
1207 Like @code{readv}, @code{writev} may stop midstream under the same
1208 conditions @code{write} would.
1210 The return value is a count of bytes written, or @math{-1} indicating an
1211 error.  The possible errors are the same as in @code{write}.
1213 @end deftypefun
1215 @deftypefun ssize_t preadv (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
1216 @standards{BSD, sys/uio.h}
1217 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1218 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1219 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1220 @c is also MT-Safe since it calls pread, and it is now a syscall on all
1221 @c targets.
1223 This function is similar to the @code{readv} function, with the difference
1224 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
1225 @code{pread}.  The data is read from the file starting at position
1226 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
1227 by the operation.  The value is the same as before the call.
1229 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1230 @code{preadv} function is in fact @code{preadv64} and the type
1231 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1232 @twoexp{63} bytes in length.
1234 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1235 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1236 errors are the same as in @code{readv} and @code{pread}.
1237 @end deftypefun
1239 @deftypefun ssize_t preadv64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
1240 @standards{BSD, unistd.h}
1241 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1242 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1243 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1244 @c is also MT-Safe since it calls pread64, and it is now a syscall on all
1245 @c targets.
1247 This function is similar to the @code{preadv} function with the difference
1248 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1249 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1250 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1251 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1252 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1253 errors with a descriptor in small file mode.
1255 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1256 32 bit machine this function is actually available under the name
1257 @code{preadv} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1258 @end deftypefun
1260 @deftypefun ssize_t pwritev (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
1261 @standards{BSD, sys/uio.h}
1262 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1263 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1264 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1265 @c is also MT-Safe since it calls pwrite, and it is now a syscall on all
1266 @c targets.
1268 This function is similar to the @code{writev} function, with the difference
1269 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
1270 @code{pwrite}.  The data is written to the file starting at position
1271 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
1272 by the operation.  The value is the same as before the call.
1274 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
1275 appends data to the end of the file, regardless of the value of
1276 @code{offset}.
1278 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1279 @code{pwritev} function is in fact @code{pwritev64} and the type
1280 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1281 @twoexp{63} bytes in length.
1283 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) written, @math{0}
1284 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1285 errors are the same as in @code{writev} and @code{pwrite}.
1286 @end deftypefun
1288 @deftypefun ssize_t pwritev64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
1289 @standards{BSD, unistd.h}
1290 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1291 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1292 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1293 @c is also MT-Safe since it calls pwrite64, and it is now a syscall on all
1294 @c targets.
1296 This function is similar to the @code{pwritev} function with the difference
1297 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1298 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1299 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1300 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1301 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1302 errors with a descriptor in small file mode.
1304 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1305 32 bit machine this function is actually available under the name
1306 @code{pwritev} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1307 @end deftypefun
1309 @deftypefun ssize_t preadv2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset}, int @var{flags})
1310 @standards{GNU, sys/uio.h}
1311 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1312 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1313 @c is also MT-Safe since it calls preadv.
1315 This function is similar to the @code{preadv} function, with the
1316 difference it adds an extra @var{flags} parameter of type @code{int}.
1317 Additionally, if @var{offset} is @math{-1}, the current file position
1318 is used and updated (like the @code{readv} function).
1320 The supported @var{flags} are dependent of the underlying system.  For
1321 Linux it supports:
1323 @vtable @code
1324 @item RWF_HIPRI
1325 High priority request.  This adds a flag that tells the file system that
1326 this is a high priority request for which it is worth to poll the hardware.
1327 The flag is purely advisory and can be ignored if not supported.  The
1328 @var{fd} must be opened using @code{O_DIRECT}.
1330 @item RWF_DSYNC
1331 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_DSYNC} flag.
1333 @item RWF_SYNC
1334 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_SYNC} flag.
1336 @item RWF_NOWAIT
1337 Use nonblocking mode for this operation; that is, this call to @code{preadv2}
1338 will fail and set @code{errno} to @code{EAGAIN} if the operation would block.
1340 @item RWF_APPEND
1341 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_APPEND} flag.
1342 @end vtable
1344 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1345 @code{preadv2} function is in fact @code{preadv64v2} and the type
1346 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1347 @twoexp{63} bytes in length.
1349 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1350 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1351 errors are the same as in @code{preadv} with the addition of:
1353 @table @code
1355 @item EOPNOTSUPP
1357 @c The default sysdeps/posix code will return it for any flags value
1358 @c different than 0.
1359 An unsupported @var{flags} was used.
1361 @end table
1363 @end deftypefun
1365 @deftypefun ssize_t preadv64v2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset}, int @var{flags})
1366 @standards{GNU, unistd.h}
1367 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1368 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1369 @c is also MT-Safe since it calls preadv.
1371 This function is similar to the @code{preadv2} function with the difference
1372 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1373 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1374 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1375 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1376 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1377 errors with a descriptor in small file mode.
1379 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1380 32 bit machine this function is actually available under the name
1381 @code{preadv2} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1382 @end deftypefun
1385 @deftypefun ssize_t pwritev2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset}, int @var{flags})
1386 @standards{GNU, sys/uio.h}
1387 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1388 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1389 @c is also MT-Safe since it calls pwritev.
1391 This function is similar to the @code{pwritev} function, with the
1392 difference it adds an extra @var{flags} parameter of type @code{int}.
1393 Additionally, if @var{offset} is @math{-1}, the current file position
1394 should is used and updated (like the @code{writev} function).
1396 The supported @var{flags} are dependent of the underlying system.  For
1397 Linux, the supported flags are the same as those for @code{preadv2}.
1399 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1400 @code{pwritev2} function is in fact @code{pwritev64v2} and the type
1401 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1402 @twoexp{63} bytes in length.
1404 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) write, @math{0}
1405 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1406 errors are the same as in @code{preadv2}.
1407 @end deftypefun
1409 @deftypefun ssize_t pwritev64v2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset}, int @var{flags})
1410 @standards{GNU, unistd.h}
1411 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1412 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1413 @c is also MT-Safe since it calls pwritev.
1415 This function is similar to the @code{pwritev2} function with the difference
1416 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1417 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1418 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1419 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1420 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1421 errors with a descriptor in small file mode.
1423 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1424 32 bit machine this function is actually available under the name
1425 @code{pwritev2} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1426 @end deftypefun
1428 @node Copying File Data
1429 @section Copying data between two files
1430 @cindex copying files
1431 @cindex file copy
1433 A special function is provided to copy data between two files on the
1434 same file system.  The system can optimize such copy operations.  This
1435 is particularly important on network file systems, where the data would
1436 otherwise have to be transferred twice over the network.
1438 Note that this function only copies file data, but not metadata such as
1439 file permissions or extended attributes.
1441 @deftypefun ssize_t copy_file_range (int @var{inputfd}, off64_t *@var{inputpos}, int @var{outputfd}, off64_t *@var{outputpos}, ssize_t @var{length}, unsigned int @var{flags})
1442 @standards{GNU, unistd.h}
1443 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1445 This function copies up to @var{length} bytes from the file descriptor
1446 @var{inputfd} to the file descriptor @var{outputfd}.
1448 The function can operate on both the current file position (like
1449 @code{read} and @code{write}) and an explicit offset (like @code{pread}
1450 and @code{pwrite}).  If the @var{inputpos} pointer is null, the file
1451 position of @var{inputfd} is used as the starting point of the copy
1452 operation, and the file position is advanced during it.  If
1453 @var{inputpos} is not null, then @code{*@var{inputpos}} is used as the
1454 starting point of the copy operation, and @code{*@var{inputpos}} is
1455 incremented by the number of copied bytes, but the file position remains
1456 unchanged.  Similar rules apply to @var{outputfd} and @var{outputpos}
1457 for the output file position.
1459 The @var{flags} argument is currently reserved and must be zero.
1461 The @code{copy_file_range} function returns the number of bytes copied.
1462 This can be less than the specified @var{length} in case the input file
1463 contains fewer remaining bytes than @var{length}, or if a read or write
1464 failure occurs.  The return value is zero if the end of the input file
1465 is encountered immediately.
1467 If no bytes can be copied, to report an error, @code{copy_file_range}
1468 returns the value @math{-1} and sets @code{errno}.  The table below
1469 lists some of the error conditions for this function.
1471 @table @code
1472 @item ENOSYS
1473 The kernel does not implement the required functionality.
1475 @item EISDIR
1476 At least one of the descriptors @var{inputfd} or @var{outputfd} refers
1477 to a directory.
1479 @item EINVAL
1480 At least one of the descriptors @var{inputfd} or @var{outputfd} refers
1481 to a non-regular, non-directory file (such as a socket or a FIFO).
1483 The input or output positions before are after the copy operations are
1484 outside of an implementation-defined limit.
1486 The @var{flags} argument is not zero.
1488 @item EFBIG
1489 The new file size would exceed the process file size limit.
1490 @xref{Limits on Resources}.
1492 The input or output positions before are after the copy operations are
1493 outside of an implementation-defined limit.  This can happen if the file
1494 was not opened with large file support (LFS) on 32-bit machines, and the
1495 copy operation would create a file which is larger than what
1496 @code{off_t} could represent.
1498 @item EBADF
1499 The argument @var{inputfd} is not a valid file descriptor open for
1500 reading.
1502 The argument @var{outputfd} is not a valid file descriptor open for
1503 writing, or @var{outputfd} has been opened with @code{O_APPEND}.
1504 @end table
1506 In addition, @code{copy_file_range} can fail with the error codes
1507 which are used by @code{read}, @code{pread}, @code{write}, and
1508 @code{pwrite}.
1510 The @code{copy_file_range} function is a cancellation point.  In case of
1511 cancellation, the input location (the file position or the value at
1512 @code{*@var{inputpos}}) is indeterminate.
1513 @end deftypefun
1515 @node Memory-mapped I/O
1516 @section Memory-mapped I/O
1518 On modern operating systems, it is possible to @dfn{mmap} (pronounced
1519 ``em-map'') a file to a region of memory.  When this is done, the file can
1520 be accessed just like an array in the program.
1522 This is more efficient than @code{read} or @code{write}, as only the regions
1523 of the file that a program actually accesses are loaded.  Accesses to
1524 not-yet-loaded parts of the mmapped region are handled in the same way as
1525 swapped out pages.
1527 Since mmapped pages can be stored back to their file when physical
1528 memory is low, it is possible to mmap files orders of magnitude larger
1529 than both the physical memory @emph{and} swap space.  The only limit is
1530 address space.  The theoretical limit is 4GB on a 32-bit machine -
1531 however, the actual limit will be smaller since some areas will be
1532 reserved for other purposes.  If the LFS interface is used the file size
1533 on 32-bit systems is not limited to 2GB (offsets are signed which
1534 reduces the addressable area of 4GB by half); the full 64-bit are
1535 available.
1537 Memory mapping only works on entire pages of memory.  Thus, addresses
1538 for mapping must be page-aligned, and length values will be rounded up.
1539 To determine the default size of a page the machine uses one should use:
1541 @vindex _SC_PAGESIZE
1542 @smallexample
1543 size_t page_size = (size_t) sysconf (_SC_PAGESIZE);
1544 @end smallexample
1546 On some systems, mappings can use larger page sizes
1547 for certain files, and applications can request larger page sizes for
1548 anonymous mappings as well (see the @code{MAP_HUGETLB} flag below).
1550 The following functions are declared in @file{sys/mman.h}:
1552 @deftypefun {void *} mmap (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off_t @var{offset})
1553 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1554 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1556 The @code{mmap} function creates a new mapping, connected to bytes
1557 (@var{offset}) to (@var{offset} + @var{length} - 1) in the file open on
1558 @var{filedes}.  A new reference for the file specified by @var{filedes}
1559 is created, which is not removed by closing the file.
1561 @var{address} gives a preferred starting address for the mapping.
1562 @code{NULL} expresses no preference.  Any previous mapping at that
1563 address is automatically removed.  The address you give may still be
1564 changed, unless you use the @code{MAP_FIXED} flag.
1566 @var{protect} contains flags that control what kind of access is
1567 permitted.  They include @code{PROT_READ}, @code{PROT_WRITE}, and
1568 @code{PROT_EXEC}.  The special flag @code{PROT_NONE} reserves a region
1569 of address space for future use.  The @code{mprotect} function can be
1570 used to change the protection flags.  @xref{Memory Protection}.
1572 @var{flags} contains flags that control the nature of the map.
1573 One of @code{MAP_SHARED} or @code{MAP_PRIVATE} must be specified.
1575 They include:
1577 @vtable @code
1578 @item MAP_PRIVATE
1579 This specifies that writes to the region should never be written back
1580 to the attached file.  Instead, a copy is made for the process, and the
1581 region will be swapped normally if memory runs low.  No other process will
1582 see the changes.
1584 Since private mappings effectively revert to ordinary memory
1585 when written to, you must have enough virtual memory for a copy of
1586 the entire mmapped region if you use this mode with @code{PROT_WRITE}.
1588 @item MAP_SHARED
1589 This specifies that writes to the region will be written back to the
1590 file.  Changes made will be shared immediately with other processes
1591 mmaping the same file.
1593 Note that actual writing may take place at any time.  You need to use
1594 @code{msync}, described below, if it is important that other processes
1595 using conventional I/O get a consistent view of the file.
1597 @item MAP_FIXED
1598 This forces the system to use the exact mapping address specified in
1599 @var{address} and fail if it can't.
1601 @c One of these is official - the other is obviously an obsolete synonym
1602 @c Which is which?
1603 @item MAP_ANONYMOUS
1604 @itemx MAP_ANON
1605 This flag tells the system to create an anonymous mapping, not connected
1606 to a file.  @var{filedes} and @var{offset} are ignored, and the region is
1607 initialized with zeros.
1609 Anonymous maps are used as the basic primitive to extend the heap on some
1610 systems.  They are also useful to share data between multiple tasks
1611 without creating a file.
1613 On some systems using private anonymous mmaps is more efficient than using
1614 @code{malloc} for large blocks.  This is not an issue with @theglibc{},
1615 as the included @code{malloc} automatically uses @code{mmap} where appropriate.
1617 @item MAP_HUGETLB
1618 @standards{Linux, sys/mman.h}
1619 This requests that the system uses an alternative page size which is
1620 larger than the default page size for the mapping.  For some workloads,
1621 increasing the page size for large mappings improves performance because
1622 the system needs to handle far fewer pages.  For other workloads which
1623 require frequent transfer of pages between storage or different nodes,
1624 the decreased page granularity may cause performance problems due to the
1625 increased page size and larger transfers.
1627 In order to create the mapping, the system needs physically contiguous
1628 memory of the size of the increased page size.  As a result,
1629 @code{MAP_HUGETLB} mappings are affected by memory fragmentation, and
1630 their creation can fail even if plenty of memory is available in the
1631 system.
1633 Not all file systems support mappings with an increased page size.
1635 The @code{MAP_HUGETLB} flag is specific to Linux.
1637 @c There is a mechanism to select different hugepage sizes; see
1638 @c include/uapi/asm-generic/hugetlb_encode.h in the kernel sources.
1640 @c Linux has some other MAP_ options, which I have not discussed here.
1641 @c MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE and MAP_GROWSDOWN don't seem applicable to
1642 @c user programs (and I don't understand the last two).  MAP_LOCKED does
1643 @c not appear to be implemented.
1645 @end vtable
1647 @code{mmap} returns the address of the new mapping, or
1648 @code{MAP_FAILED} for an error.
1650 Possible errors include:
1652 @table @code
1654 @item EINVAL
1656 Either @var{address} was unusable (because it is not a multiple of the
1657 applicable page size), or inconsistent @var{flags} were given.
1659 If @code{MAP_HUGETLB} was specified, the file or system does not support
1660 large page sizes.
1662 @item EACCES
1664 @var{filedes} was not open for the type of access specified in @var{protect}.
1666 @item ENOMEM
1668 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
1669 out of address space.
1671 @item ENODEV
1673 This file is of a type that doesn't support mapping.
1675 @item ENOEXEC
1677 The file is on a filesystem that doesn't support mapping.
1679 @c On Linux, EAGAIN will appear if the file has a conflicting mandatory lock.
1680 @c However mandatory locks are not discussed in this manual.
1682 @c Similarly, ETXTBSY will occur if the MAP_DENYWRITE flag (not documented
1683 @c here) is used and the file is already open for writing.
1685 @end table
1687 @end deftypefun
1689 @deftypefun {void *} mmap64 (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off64_t @var{offset})
1690 @standards{LFS, sys/mman.h}
1691 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1692 @c The page_shift auto detection when MMAP2_PAGE_SHIFT is -1 (it never
1693 @c is) would be thread-unsafe.
1694 The @code{mmap64} function is equivalent to the @code{mmap} function but
1695 the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t}.  On 32-bit systems
1696 this allows the file associated with the @var{filedes} descriptor to be
1697 larger than 2GB.  @var{filedes} must be a descriptor returned from a
1698 call to @code{open64} or @code{fopen64} and @code{freopen64} where the
1699 descriptor is retrieved with @code{fileno}.
1701 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
1702 function is actually available under the name @code{mmap}.  I.e., the
1703 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
1704 replaces the old API.
1705 @end deftypefun
1707 @deftypefun int munmap (void *@var{addr}, size_t @var{length})
1708 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1709 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1711 @code{munmap} removes any memory maps from (@var{addr}) to (@var{addr} +
1712 @var{length}).  @var{length} should be the length of the mapping.
1714 It is safe to unmap multiple mappings in one command, or include unmapped
1715 space in the range.  It is also possible to unmap only part of an existing
1716 mapping.  However, only entire pages can be removed.  If @var{length} is not
1717 an even number of pages, it will be rounded up.
1719 It returns @math{0} for success and @math{-1} for an error.
1721 One error is possible:
1723 @table @code
1725 @item EINVAL
1726 The memory range given was outside the user mmap range or wasn't page
1727 aligned.
1729 @end table
1731 @end deftypefun
1733 @deftypefun int msync (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{flags})
1734 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1735 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1737 When using shared mappings, the kernel can write the file at any time
1738 before the mapping is removed.  To be certain data has actually been
1739 written to the file and will be accessible to non-memory-mapped I/O, it
1740 is necessary to use this function.
1742 It operates on the region @var{address} to (@var{address} + @var{length}).
1743 It may be used on part of a mapping or multiple mappings, however the
1744 region given should not contain any unmapped space.
1746 @var{flags} can contain some options:
1748 @vtable @code
1750 @item MS_SYNC
1752 This flag makes sure the data is actually written @emph{to disk}.
1753 Normally @code{msync} only makes sure that accesses to a file with
1754 conventional I/O reflect the recent changes.
1756 @item MS_ASYNC
1758 This tells @code{msync} to begin the synchronization, but not to wait for
1759 it to complete.
1761 @c Linux also has MS_INVALIDATE, which I don't understand.
1763 @end vtable
1765 @code{msync} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1766 error.  Errors include:
1768 @table @code
1770 @item EINVAL
1771 An invalid region was given, or the @var{flags} were invalid.
1773 @item EFAULT
1774 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1776 @end table
1778 @end deftypefun
1780 @deftypefun {void *} mremap (void *@var{address}, size_t @var{length}, size_t @var{new_length}, int @var{flag})
1781 @standards{GNU, sys/mman.h}
1782 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1784 This function can be used to change the size of an existing memory
1785 area. @var{address} and @var{length} must cover a region entirely mapped
1786 in the same @code{mmap} statement.  A new mapping with the same
1787 characteristics will be returned with the length @var{new_length}.
1789 One option is possible, @code{MREMAP_MAYMOVE}.  If it is given in
1790 @var{flags}, the system may remove the existing mapping and create a new
1791 one of the desired length in another location.
1793 The address of the resulting mapping is returned, or @math{-1}.  Possible
1794 error codes include:
1796 @table @code
1798 @item EFAULT
1799 There is no existing mapping in at least part of the original region, or
1800 the region covers two or more distinct mappings.
1802 @item EINVAL
1803 The address given is misaligned or inappropriate.
1805 @item EAGAIN
1806 The region has pages locked, and if extended it would exceed the
1807 process's resource limit for locked pages.  @xref{Limits on Resources}.
1809 @item ENOMEM
1810 The region is private writable, and insufficient virtual memory is
1811 available to extend it.  Also, this error will occur if
1812 @code{MREMAP_MAYMOVE} is not given and the extension would collide with
1813 another mapped region.
1815 @end table
1816 @end deftypefun
1818 This function is only available on a few systems.  Except for performing
1819 optional optimizations one should not rely on this function.
1821 Not all file descriptors may be mapped.  Sockets, pipes, and most devices
1822 only allow sequential access and do not fit into the mapping abstraction.
1823 In addition, some regular files may not be mmapable, and older kernels may
1824 not support mapping at all.  Thus, programs using @code{mmap} should
1825 have a fallback method to use should it fail. @xref{Mmap,,,standards,GNU
1826 Coding Standards}.
1828 @deftypefun int madvise (void *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{advice})
1829 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1830 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1832 This function can be used to provide the system with @var{advice} about
1833 the intended usage patterns of the memory region starting at @var{addr}
1834 and extending @var{length} bytes.
1836 The valid BSD values for @var{advice} are:
1838 @vtable @code
1840 @item MADV_NORMAL
1841 The region should receive no further special treatment.
1843 @item MADV_RANDOM
1844 The region will be accessed via random page references.  The kernel
1845 should page-in the minimal number of pages for each page fault.
1847 @item MADV_SEQUENTIAL
1848 The region will be accessed via sequential page references.  This
1849 may cause the kernel to aggressively read-ahead, expecting further
1850 sequential references after any page fault within this region.
1852 @item MADV_WILLNEED
1853 The region will be needed.  The pages within this region may
1854 be pre-faulted in by the kernel.
1856 @item MADV_DONTNEED
1857 The region is no longer needed.  The kernel may free these pages,
1858 causing any changes to the pages to be lost, as well as swapped
1859 out pages to be discarded.
1861 @item MADV_HUGEPAGE
1862 @standards{Linux, sys/mman.h}
1863 Indicate that it is beneficial to increase the page size for this
1864 mapping.  This can improve performance for larger mappings because the
1865 system needs to handle far fewer pages.  However, if parts of the
1866 mapping are frequently transferred between storage or different nodes,
1867 performance may suffer because individual transfers can become
1868 substantially larger due to the increased page size.
1870 This flag is specific to Linux.
1872 @item MADV_NOHUGEPAGE
1873 Undo the effect of a previous @code{MADV_HUGEPAGE} advice.  This flag
1874 is specific to Linux.
1876 @end vtable
1878 The POSIX names are slightly different, but with the same meanings:
1880 @vtable @code
1882 @item POSIX_MADV_NORMAL
1883 This corresponds with BSD's @code{MADV_NORMAL}.
1885 @item POSIX_MADV_RANDOM
1886 This corresponds with BSD's @code{MADV_RANDOM}.
1888 @item POSIX_MADV_SEQUENTIAL
1889 This corresponds with BSD's @code{MADV_SEQUENTIAL}.
1891 @item POSIX_MADV_WILLNEED
1892 This corresponds with BSD's @code{MADV_WILLNEED}.
1894 @item POSIX_MADV_DONTNEED
1895 This corresponds with BSD's @code{MADV_DONTNEED}.
1897 @end vtable
1899 @code{madvise} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1900 error.  Errors include:
1901 @table @code
1903 @item EINVAL
1904 An invalid region was given, or the @var{advice} was invalid.
1906 @item EFAULT
1907 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1909 @end table
1910 @end deftypefun
1912 @deftypefn Function int shm_open (const char *@var{name}, int @var{oflag}, mode_t @var{mode})
1913 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1914 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1915 @c shm_open @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1916 @c  libc_once(where_is_shmfs) @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1917 @c   where_is_shmfs @mtslocale @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1918 @c    statfs dup ok
1919 @c    setmntent dup @ascuheap @asulock @acsmem @acsfd @aculock
1920 @c    getmntent_r dup @mtslocale @ascuheap @aculock @acsmem [no @asucorrupt @acucorrupt; exclusive stream]
1921 @c    strcmp dup ok
1922 @c    strlen dup ok
1923 @c    malloc dup @ascuheap @acsmem
1924 @c    mempcpy dup ok
1925 @c    endmntent dup @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1926 @c  strlen dup ok
1927 @c  strchr dup ok
1928 @c  mempcpy dup ok
1929 @c  open dup @acsfd
1930 @c  fcntl dup ok
1931 @c  close dup @acsfd
1933 This function returns a file descriptor that can be used to allocate shared
1934 memory via mmap.  Unrelated processes can use same @var{name} to create or
1935 open existing shared memory objects.
1937 A @var{name} argument specifies the shared memory object to be opened.
1938 In @theglibc{} it must be a string smaller than @code{NAME_MAX} bytes starting
1939 with an optional slash but containing no other slashes.
1941 The semantics of @var{oflag} and @var{mode} arguments is same as in @code{open}.
1943 @code{shm_open} returns the file descriptor on success or @math{-1} on error.
1944 On failure @code{errno} is set.
1945 @end deftypefn
1947 @deftypefn Function int shm_unlink (const char *@var{name})
1948 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1949 @c shm_unlink @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1950 @c  libc_once(where_is_shmfs) dup @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1951 @c  strlen dup ok
1952 @c  strchr dup ok
1953 @c  mempcpy dup ok
1954 @c  unlink dup ok
1956 This function is the inverse of @code{shm_open} and removes the object with
1957 the given @var{name} previously created by @code{shm_open}.
1959 @code{shm_unlink} returns @math{0} on success or @math{-1} on error.
1960 On failure @code{errno} is set.
1961 @end deftypefn
1963 @deftypefun int memfd_create (const char *@var{name}, unsigned int @var{flags})
1964 @standards{Linux, sys/mman.h}
1965 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
1966 The @code{memfd_create} function returns a file descriptor which can be
1967 used to create memory mappings using the @code{mmap} function.  It is
1968 similar to the @code{shm_open} function in the sense that these mappings
1969 are not backed by actual files.  However, the descriptor returned by
1970 @code{memfd_create} does not correspond to a named object; the
1971 @var{name} argument is used for debugging purposes only (e.g., will
1972 appear in @file{/proc}), and separate invocations of @code{memfd_create}
1973 with the same @var{name} will not return descriptors for the same region
1974 of memory.  The descriptor can also be used to create alias mappings
1975 within the same process.
1977 The descriptor initially refers to a zero-length file.  Before mappings
1978 can be created which are backed by memory, the file size needs to be
1979 increased with the @code{ftruncate} function.  @xref{File Size}.
1981 The @var{flags} argument can be a combination of the following flags:
1983 @vtable @code
1984 @item MFD_CLOEXEC
1985 @standards{Linux, sys/mman.h}
1986 The descriptor is created with the @code{O_CLOEXEC} flag.
1988 @item MFD_ALLOW_SEALING
1989 @standards{Linux, sys/mman.h}
1990 The descriptor supports the addition of seals using the @code{fcntl}
1991 function.
1993 @item MFD_HUGETLB
1994 @standards{Linux, sys/mman.h}
1995 This requests that mappings created using the returned file descriptor
1996 use a larger page size.  See @code{MAP_HUGETLB} above for details.
1998 This flag is incompatible with @code{MFD_ALLOW_SEALING}.
1999 @end vtable
2001 @code{memfd_create} returns a file descriptor on success, and @math{-1}
2002 on failure.
2004 The following @code{errno} error conditions are defined for this
2005 function:
2007 @table @code
2008 @item EINVAL
2009 An invalid combination is specified in @var{flags}, or @var{name} is
2010 too long.
2012 @item EFAULT
2013 The @var{name} argument does not point to a string.
2015 @item EMFILE
2016 The operation would exceed the file descriptor limit for this process.
2018 @item ENFILE
2019 The operation would exceed the system-wide file descriptor limit.
2021 @item ENOMEM
2022 There is not enough memory for the operation.
2023 @end table
2024 @end deftypefun
2026 @node Waiting for I/O
2027 @section Waiting for Input or Output
2028 @cindex waiting for input or output
2029 @cindex multiplexing input
2030 @cindex input from multiple files
2032 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
2033 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
2034 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
2035 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
2036 style requires responding immediately to input on any device.  Another
2037 example is a program that acts as a server to several other processes
2038 via pipes or sockets.
2040 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
2041 blocks the program until input is available on one particular file
2042 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
2043 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
2044 inefficient.
2046 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
2047 program until input or output is ready on a specified set of file
2048 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
2049 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
2050 @pindex sys/types.h
2052 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
2053 ``input'' is available when there are pending connections that could be
2054 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
2055 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
2056 for normal input.
2058 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
2059 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
2060 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
2061 and some macros for manipulating these objects.
2063 @deftp {Data Type} fd_set
2064 @standards{BSD, sys/types.h}
2065 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
2066 @code{select} function.  It is actually a bit array.
2067 @end deftp
2069 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
2070 @standards{BSD, sys/types.h}
2071 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
2072 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
2073 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
2074 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
2075 descriptors open, but this macro still has a constant value which
2076 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
2077 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
2078 that descriptor into an @code{fd_set}.
2079 @end deftypevr
2081 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
2082 @standards{BSD, sys/types.h}
2083 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2084 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
2085 empty set.
2086 @end deftypefn
2088 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
2089 @standards{BSD, sys/types.h}
2090 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2091 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
2092 @c here if set is not used exclusively.
2093 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
2095 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
2096 evaluated more than once.
2097 @end deftypefn
2099 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
2100 @standards{BSD, sys/types.h}
2101 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2102 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
2103 @c here if set is not used exclusively.
2104 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
2106 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
2107 evaluated more than once.
2108 @end deftypefn
2110 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, const fd_set *@var{set})
2111 @standards{BSD, sys/types.h}
2112 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
2113 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
2114 of the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
2116 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
2117 evaluated more than once.
2118 @end deftypefn
2120 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
2122 @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})
2123 @standards{BSD, sys/types.h}
2124 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:read-fds} @mtsrace{:write-fds} @mtsrace{:except-fds}}@assafe{}@acsafe{}}
2125 @c The select syscall is preferred, but pselect6 may be used instead,
2126 @c which requires converting timeout to a timespec and back.  The
2127 @c conversions are not atomic.
2128 The @code{select} function blocks the calling process until there is
2129 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
2130 timeout period has expired.
2132 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
2133 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
2134 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
2135 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
2136 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
2137 you are not interested in checking for that kind of condition.
2139 A file descriptor is considered ready for reading if a @code{read}
2140 call will not block.  This usually includes the read offset being at
2141 the end of the file or there is an error to report.  A server socket
2142 is considered ready for reading if there is a pending connection which
2143 can be accepted with @code{accept}; @pxref{Accepting Connections}.  A
2144 client socket is ready for writing when its connection is fully
2145 established; @pxref{Connecting}.
2147 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
2148 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
2149 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
2150 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
2151 for information on urgent messages.)
2153 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
2154 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
2155 of this argument.
2157 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
2158 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until
2159 one of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide
2160 the time in @code{struct timeval} format; see @ref{Time Types}.
2161 Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing all
2162 zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
2163 waiting if none are ready.
2165 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
2166 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
2167 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
2168 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
2169 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
2171 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
2172 a value of zero.
2174 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
2175 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
2176 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
2177 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
2178 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
2179 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
2181 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
2182 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
2183 conditions are defined for this function:
2185 @table @code
2186 @item EBADF
2187 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
2189 @item EINTR
2190 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
2192 @item EINVAL
2193 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
2194 or too large.
2195 @end table
2196 @end deftypefun
2198 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
2199 feature.
2201 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
2202 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
2203 function blocks the calling process until input is available on the
2204 file descriptor, or until the timeout period expires.
2206 @smallexample
2207 @include select.c.texi
2208 @end smallexample
2210 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
2211 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
2214 @node Synchronizing I/O
2215 @section Synchronizing I/O operations
2217 @cindex synchronizing
2218 In most modern operating systems, the normal I/O operations are not
2219 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
2220 returns, this does not mean the data is actually written to the media,
2221 e.g., the disk.
2223 In situations where synchronization points are necessary, you can use
2224 special functions which ensure that all operations finish before
2225 they return.
2227 @deftypefun void sync (void)
2228 @standards{X/Open, unistd.h}
2229 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2230 A call to this function will not return as long as there is data which
2231 has not been written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
2232 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
2233 other process in parallel writes data).
2235 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
2236 @end deftypefun
2238 Programs more often want to ensure that data written to a given file is
2239 committed, rather than all data in the system.  For this, @code{sync} is overkill.
2242 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
2243 @standards{POSIX, unistd.h}
2244 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2245 The @code{fsync} function can be used to make sure all data associated with
2246 the open file @var{fildes} is written to the device associated with the
2247 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
2248 finished.
2250 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
2252 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
2253 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
2254 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
2255 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
2256 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{fsync} should be
2257 protected using cancellation handlers.
2258 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
2260 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
2261 it is @math{-1} and the global variable @code{errno} is set to the
2262 following values:
2263 @table @code
2264 @item EBADF
2265 The descriptor @var{fildes} is not valid.
2267 @item EINVAL
2268 No synchronization is possible since the system does not implement this.
2269 @end table
2270 @end deftypefun
2272 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
2273 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
2274 is enough to write all the file content data to the device.
2275 Meta-information, like the modification time etc., are not that important
2276 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
2277 recovery of the file in case of a problem.
2279 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
2280 @standards{POSIX, unistd.h}
2281 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2282 When a call to the @code{fdatasync} function returns, it is ensured
2283 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
2284 operations, the parts guaranteeing data integrity finished.
2286 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
2287 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
2288 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
2289 required by @code{fdatasync}.
2291 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
2293 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
2294 it is @math{-1} and the global variable @code{errno} is set to the
2295 following values:
2296 @table @code
2297 @item EBADF
2298 The descriptor @var{fildes} is not valid.
2300 @item EINVAL
2301 No synchronization is possible since the system does not implement this.
2302 @end table
2303 @end deftypefun
2306 @node Asynchronous I/O
2307 @section Perform I/O Operations in Parallel
2309 The POSIX.1b standard defines a new set of I/O operations which can
2310 significantly reduce the time an application spends waiting for I/O.  The
2311 new functions allow a program to initiate one or more I/O operations and
2312 then immediately resume normal work while the I/O operations are
2313 executed in parallel.  This functionality is available if the
2314 @file{unistd.h} file defines the symbol @code{_POSIX_ASYNCHRONOUS_IO}.
2316 These functions are part of the library with realtime functions named
2317 @file{librt}.  They are not actually part of the @file{libc} binary.
2318 The implementation of these functions can be done using support in the
2319 kernel (if available) or using an implementation based on threads at
2320 userlevel.  In the latter case it might be necessary to link applications
2321 with the thread library @file{libpthread} in addition to @file{librt}.
2323 All AIO operations operate on files which were opened previously.  There
2324 might be arbitrarily many operations running for one file.  The
2325 asynchronous I/O operations are controlled using a data structure named
2326 @code{struct aiocb} (@dfn{AIO control block}).  It is defined in
2327 @file{aio.h} as follows.
2329 @deftp {Data Type} {struct aiocb}
2330 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2331 The POSIX.1b standard mandates that the @code{struct aiocb} structure
2332 contains at least the members described in the following table.  There
2333 might be more elements which are used by the implementation, but
2334 depending upon these elements is not portable and is highly deprecated.
2336 @table @code
2337 @item int aio_fildes
2338 This element specifies the file descriptor to be used for the
2339 operation.  It must be a legal descriptor, otherwise the operation will
2340 fail.
2342 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2343 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2344 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2346 @item off_t aio_offset
2347 This element specifies the offset in the file at which the operation (input
2348 or output) is performed.  Since the operations are carried out in arbitrary
2349 order and more than one operation for one file descriptor can be
2350 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2351 descriptor.
2353 @item volatile void *aio_buf
2354 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2355 where the read data is stored.
2357 @item size_t aio_nbytes
2358 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2360 @item int aio_reqprio
2361 If the platform has defined @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2362 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING}, the AIO requests are
2363 processed based on the current scheduling priority.  The
2364 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2365 AIO operation.
2367 @item struct sigevent aio_sigevent
2368 This element specifies how the calling process is notified once the
2369 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2370 @code{SIGEV_NONE}, no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2371 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2372 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD}.  In this case, a thread
2373 is created which starts executing the function pointed to by
2374 @code{sigev_notify_function}.
2376 @item int aio_lio_opcode
2377 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2378 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2379 arbitrary number of operations to start at once, and each operation can be
2380 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2381 control block.  The possible values are:
2383 @vtable @code
2384 @item LIO_READ
2385 Start a read operation.  Read from the file at position
2386 @code{aio_offset} and store the next @code{aio_nbytes} bytes in the
2387 buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2389 @item LIO_WRITE
2390 Start a write operation.  Write @code{aio_nbytes} bytes starting at
2391 @code{aio_buf} into the file starting at position @code{aio_offset}.
2393 @item LIO_NOP
2394 Do nothing for this control block.  This value is useful sometimes when
2395 an array of @code{struct aiocb} values contains holes, i.e., some of the
2396 values must not be handled although the whole array is presented to the
2397 @code{lio_listio} function.
2398 @end vtable
2399 @end table
2401 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2402 32 bit machine, this type is in fact @code{struct aiocb64}, since the LFS
2403 interface transparently replaces the @code{struct aiocb} definition.
2404 @end deftp
2406 For use with the AIO functions defined in the LFS, there is a similar type
2407 defined which replaces the types of the appropriate members with larger
2408 types but otherwise is equivalent to @code{struct aiocb}.  Particularly,
2409 all member names are the same.
2411 @deftp {Data Type} {struct aiocb64}
2412 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2413 @table @code
2414 @item int aio_fildes
2415 This element specifies the file descriptor which is used for the
2416 operation.  It must be a legal descriptor since otherwise the operation
2417 fails for obvious reasons.
2419 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2420 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2421 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2423 @item off64_t aio_offset
2424 This element specifies at which offset in the file the operation (input
2425 or output) is performed.  Since the operation are carried in arbitrary
2426 order and more than one operation for one file descriptor can be
2427 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2428 descriptor.
2430 @item volatile void *aio_buf
2431 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2432 where the read data is stored.
2434 @item size_t aio_nbytes
2435 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2437 @item int aio_reqprio
2438 If for the platform @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2439 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING} are defined the AIO requests are
2440 processed based on the current scheduling priority.  The
2441 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2442 AIO operation.
2444 @item struct sigevent aio_sigevent
2445 This element specifies how the calling process is notified once the
2446 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2447 @code{SIGEV_NONE} no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2448 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2449 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD} in which case a thread
2450 is created which starts executing the function pointed to by
2451 @code{sigev_notify_function}.
2453 @item int aio_lio_opcode
2454 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2455 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2456 arbitrary number of operations to start at once, and since each operation can be
2457 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2458 control block.  See the description of @code{struct aiocb} for a description
2459 of the possible values.
2460 @end table
2462 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2463 32 bit machine, this type is available under the name @code{struct
2464 aiocb64}, since the LFS transparently replaces the old interface.
2465 @end deftp
2467 @menu
2468 * Asynchronous Reads/Writes::    Asynchronous Read and Write Operations.
2469 * Status of AIO Operations::     Getting the Status of AIO Operations.
2470 * Synchronizing AIO Operations:: Getting into a consistent state.
2471 * Cancel AIO Operations::        Cancellation of AIO Operations.
2472 * Configuration of AIO::         How to optimize the AIO implementation.
2473 @end menu
2475 @node Asynchronous Reads/Writes
2476 @subsection Asynchronous Read and Write Operations
2478 @deftypefun int aio_read (struct aiocb *@var{aiocbp})
2479 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2480 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2481 @c Calls aio_enqueue_request.
2482 @c aio_enqueue_request @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2483 @c  pthread_self ok
2484 @c  pthread_getschedparam @asulock @aculock
2485 @c   lll_lock (pthread descriptor's lock) @asulock @aculock
2486 @c   sched_getparam ok
2487 @c   sched_getscheduler ok
2488 @c   lll_unlock @aculock
2489 @c  pthread_mutex_lock (aio_requests_mutex) @asulock @aculock
2490 @c  get_elem @ascuheap @acsmem [@asucorrupt @acucorrupt]
2491 @c   realloc @ascuheap @acsmem
2492 @c   calloc @ascuheap @acsmem
2493 @c  aio_create_helper_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2494 @c   pthread_attr_init ok
2495 @c   pthread_attr_setdetachstate ok
2496 @c   pthread_get_minstack ok
2497 @c   pthread_attr_setstacksize ok
2498 @c   sigfillset ok
2499 @c    memset ok
2500 @c    sigdelset ok
2501 @c   SYSCALL rt_sigprocmask ok
2502 @c   pthread_create @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2503 @c    lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2504 @c    alloca/malloc @ascuheap @acsmem
2505 @c    lll_unlock @aculock
2506 @c    allocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2507 @c     getpagesize dup
2508 @c     lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2509 @c     lll_unlock @aculock
2510 @c     _dl_allocate_tls @ascuheap @acsmem
2511 @c      _dl_allocate_tls_storage @ascuheap @acsmem
2512 @c       memalign @ascuheap @acsmem
2513 @c       memset ok
2514 @c       allocate_dtv dup
2515 @c       free @ascuheap @acsmem
2516 @c      allocate_dtv @ascuheap @acsmem
2517 @c       calloc @ascuheap @acsmem
2518 @c       INSTALL_DTV ok
2519 @c     list_add dup
2520 @c     get_cached_stack
2521 @c      lll_lock (stack_cache_lock) @asulock @aculock
2522 @c      list_for_each ok
2523 @c      list_entry dup
2524 @c      FREE_P dup
2525 @c      stack_list_del dup
2526 @c      stack_list_add dup
2527 @c      lll_unlock @aculock
2528 @c      _dl_allocate_tls_init ok
2529 @c       GET_DTV ok
2530 @c     mmap ok
2531 @c     atomic_fetch_add_relaxed ok
2532 @c     munmap ok
2533 @c     change_stack_perm ok
2534 @c      mprotect ok
2535 @c     mprotect ok
2536 @c     stack_list_del dup
2537 @c     _dl_deallocate_tls dup
2538 @c     munmap ok
2539 @c    THREAD_COPY_STACK_GUARD ok
2540 @c    THREAD_COPY_POINTER_GUARD ok
2541 @c    atomic_exchange_acquire ok
2542 @c    lll_futex_wake ok
2543 @c    deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2544 @c     lll_lock (state_cache_lock) @asulock @aculock
2545 @c     stack_list_del ok
2546 @c      atomic_write_barrier ok
2547 @c      list_del ok
2548 @c      atomic_write_barrier ok
2549 @c     queue_stack @ascuheap @acsmem
2550 @c      stack_list_add ok
2551 @c       atomic_write_barrier ok
2552 @c       list_add ok
2553 @c       atomic_write_barrier ok
2554 @c      free_stacks @ascuheap @acsmem
2555 @c       list_for_each_prev_safe ok
2556 @c       list_entry ok
2557 @c       FREE_P ok
2558 @c       stack_list_del dup
2559 @c       _dl_deallocate_tls dup
2560 @c       munmap ok
2561 @c     _dl_deallocate_tls @ascuheap @acsmem
2562 @c      free @ascuheap @acsmem
2563 @c     lll_unlock @aculock
2564 @c    create_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2565 @c     td_eventword
2566 @c     td_eventmask
2567 @c     do_clone @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2568 @c      PREPARE_CREATE ok
2569 @c      lll_lock (pd->lock) @asulock @aculock
2570 @c      atomic_fetch_add_relaxed ok
2571 @c      clone ok
2572 @c      atomic_fetch_add_relaxed ok
2573 @c      atomic_exchange_acquire ok
2574 @c      lll_futex_wake ok
2575 @c      deallocate_stack dup
2576 @c      sched_setaffinity ok
2577 @c      tgkill ok
2578 @c      sched_setscheduler ok
2579 @c     atomic_compare_and_exchange_bool_acq ok
2580 @c     nptl_create_event ok
2581 @c     lll_unlock (pd->lock) @aculock
2582 @c    free @ascuheap @acsmem
2583 @c   pthread_attr_destroy ok (cpuset won't be set, so free isn't called)
2584 @c  add_request_to_runlist ok
2585 @c  pthread_cond_signal ok
2586 @c  aio_free_request ok
2587 @c  pthread_mutex_unlock @aculock
2589 @c (in the new thread, initiated with clone)
2590 @c    start_thread ok
2591 @c     HP_TIMING_NOW ok
2592 @c     ctype_init @mtslocale
2593 @c     atomic_exchange_acquire ok
2594 @c     lll_futex_wake ok
2595 @c     sigemptyset ok
2596 @c     sigaddset ok
2597 @c     setjmp ok
2598 @c     LIBC_CANCEL_ASYNC -> __pthread_enable_asynccancel ok
2599 @c      do_cancel ok
2600 @c       pthread_unwind ok
2601 @c        Unwind_ForcedUnwind or longjmp ok [@ascuheap @acsmem?]
2602 @c     lll_lock @asulock @aculock
2603 @c     lll_unlock @asulock @aculock
2604 @c     LIBC_CANCEL_RESET -> __pthread_disable_asynccancel ok
2605 @c      lll_futex_wait ok
2606 @c     ->start_routine ok -----
2607 @c     call_tls_dtors @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2608 @c      user-supplied dtor
2609 @c      rtld_lock_lock_recursive (dl_load_lock) @asulock @aculock
2610 @c      rtld_lock_unlock_recursive @aculock
2611 @c      free @ascuheap @acsmem
2612 @c     nptl_deallocate_tsd @ascuheap @acsmem
2613 @c      tsd user-supplied dtors ok
2614 @c      free @ascuheap @acsmem
2615 @c     libc_thread_freeres
2616 @c      libc_thread_subfreeres ok
2617 @c     atomic_fetch_add_relaxed ok
2618 @c     td_eventword ok
2619 @c     td_eventmask ok
2620 @c     atomic_compare_exchange_bool_acq ok
2621 @c     nptl_death_event ok
2622 @c     lll_robust_dead ok
2623 @c     getpagesize ok
2624 @c     madvise ok
2625 @c     free_tcb @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2626 @c      free @ascuheap @acsmem
2627 @c      deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2628 @c     lll_futex_wait ok
2629 @c     exit_thread_inline ok
2630 @c      syscall(exit) ok
2632 This function initiates an asynchronous read operation.  It
2633 immediately returns after the operation was enqueued or when an
2634 error was encountered.
2636 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes of the file for which
2637 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor are written to the buffer
2638 starting at @code{aiocbp->aio_buf}.  Reading starts at the absolute
2639 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2641 If prioritized I/O is supported by the platform the
2642 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2643 the request is actually enqueued.
2645 The calling process is notified about the termination of the read
2646 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2648 When @code{aio_read} returns, the return value is zero if no error
2649 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2650 early error is found, the function returns @math{-1} and sets
2651 @code{errno} to one of the following values:
2653 @table @code
2654 @item EAGAIN
2655 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2656 limitations.
2657 @item ENOSYS
2658 The @code{aio_read} function is not implemented.
2659 @item EBADF
2660 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2661 need not be recognized before enqueueing the request and so this error
2662 might also be signaled asynchronously.
2663 @item EINVAL
2664 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqpiro} value is
2665 invalid.  This condition need not be recognized before enqueueing the
2666 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2667 @end table
2669 If @code{aio_read} returns zero, the current status of the request
2670 can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return} functions.
2671 As long as the value returned by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS}
2672 the operation has not yet completed.  If @code{aio_error} returns zero,
2673 the operation successfully terminated, otherwise the value is to be
2674 interpreted as an error code.  If the function terminated, the result of
2675 the operation can be obtained using a call to @code{aio_return}.  The
2676 returned value is the same as an equivalent call to @code{read} would
2677 have returned.  Possible error codes returned by @code{aio_error} are:
2679 @table @code
2680 @item EBADF
2681 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2682 @item ECANCELED
2683 The operation was canceled before the operation was finished
2684 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2685 @item EINVAL
2686 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2687 @end table
2689 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2690 function is in fact @code{aio_read64} since the LFS interface transparently
2691 replaces the normal implementation.
2692 @end deftypefun
2694 @deftypefun int aio_read64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2695 @standards{Unix98, aio.h}
2696 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2697 This function is similar to the @code{aio_read} function.  The only
2698 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2699 be opened in the large file mode.  Internally, @code{aio_read64} uses
2700 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2701 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading,
2702 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_read}.
2704 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2705 function is available under the name @code{aio_read} and so transparently
2706 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2707 @end deftypefun
2709 To write data asynchronously to a file, there exists an equivalent pair
2710 of functions with a very similar interface.
2712 @deftypefun int aio_write (struct aiocb *@var{aiocbp})
2713 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2714 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2715 This function initiates an asynchronous write operation.  The function
2716 call immediately returns after the operation was enqueued or if before
2717 this happens an error was encountered.
2719 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes from the buffer starting at
2720 @code{aiocbp->aio_buf} are written to the file for which
2721 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor, starting at the absolute
2722 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2724 If prioritized I/O is supported by the platform, the
2725 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2726 the request is actually enqueued.
2728 The calling process is notified about the termination of the read
2729 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2731 When @code{aio_write} returns, the return value is zero if no error
2732 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2733 early error is found the function returns @math{-1} and sets
2734 @code{errno} to one of the following values.
2736 @table @code
2737 @item EAGAIN
2738 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2739 limitations.
2740 @item ENOSYS
2741 The @code{aio_write} function is not implemented.
2742 @item EBADF
2743 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2744 may not be recognized before enqueueing the request, and so this error
2745 might also be signaled asynchronously.
2746 @item EINVAL
2747 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqprio} value is
2748 invalid.  This condition may not be recognized before enqueueing the
2749 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2750 @end table
2752 In the case @code{aio_write} returns zero, the current status of the
2753 request can be queried using the @code{aio_error} and @code{aio_return}
2754 functions.  As long as the value returned by @code{aio_error} is
2755 @code{EINPROGRESS} the operation has not yet completed.  If
2756 @code{aio_error} returns zero, the operation successfully terminated,
2757 otherwise the value is to be interpreted as an error code.  If the
2758 function terminated, the result of the operation can be obtained using a call
2759 to @code{aio_return}.  The returned value is the same as an equivalent
2760 call to @code{read} would have returned.  Possible error codes returned
2761 by @code{aio_error} are:
2763 @table @code
2764 @item EBADF
2765 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2766 @item ECANCELED
2767 The operation was canceled before the operation was finished.
2768 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2769 @item EINVAL
2770 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2771 @end table
2773 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2774 function is in fact @code{aio_write64} since the LFS interface transparently
2775 replaces the normal implementation.
2776 @end deftypefun
2778 @deftypefun int aio_write64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2779 @standards{Unix98, aio.h}
2780 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2781 This function is similar to the @code{aio_write} function.  The only
2782 difference is that on @w{32 bit} machines the file descriptor should
2783 be opened in the large file mode.  Internally @code{aio_write64} uses
2784 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2785 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the writing,
2786 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_write}.
2788 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2789 function is available under the name @code{aio_write} and so transparently
2790 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2791 @end deftypefun
2793 Besides these functions with the more or less traditional interface,
2794 POSIX.1b also defines a function which can initiate more than one
2795 operation at a time, and which can handle freely mixed read and write
2796 operations.  It is therefore similar to a combination of @code{readv} and
2797 @code{writev}.
2799 @deftypefun int lio_listio (int @var{mode}, struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2800 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2801 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2802 @c Call lio_listio_internal, that takes the aio_requests_mutex lock and
2803 @c enqueues each request.  Then, it waits for notification or prepares
2804 @c for it before releasing the lock.  Even though it performs memory
2805 @c allocation and locking of its own, it doesn't add any classes of
2806 @c safety issues that aren't already covered by aio_enqueue_request.
2807 The @code{lio_listio} function can be used to enqueue an arbitrary
2808 number of read and write requests at one time.  The requests can all be
2809 meant for the same file, all for different files or every solution in
2810 between.
2812 @code{lio_listio} gets the @var{nent} requests from the array pointed to
2813 by @var{list}.  The operation to be performed is determined by the
2814 @code{aio_lio_opcode} member in each element of @var{list}.  If this
2815 field is @code{LIO_READ} a read operation is enqueued, similar to a call
2816 of @code{aio_read} for this element of the array (except that the way
2817 the termination is signalled is different, as we will see below).  If
2818 the @code{aio_lio_opcode} member is @code{LIO_WRITE} a write operation
2819 is enqueued.  Otherwise the @code{aio_lio_opcode} must be @code{LIO_NOP}
2820 in which case this element of @var{list} is simply ignored.  This
2821 ``operation'' is useful in situations where one has a fixed array of
2822 @code{struct aiocb} elements from which only a few need to be handled at
2823 a time.  Another situation is where the @code{lio_listio} call was
2824 canceled before all requests are processed (@pxref{Cancel AIO
2825 Operations}) and the remaining requests have to be reissued.
2827 The other members of each element of the array pointed to by
2828 @code{list} must have values suitable for the operation as described in
2829 the documentation for @code{aio_read} and @code{aio_write} above.
2831 The @var{mode} argument determines how @code{lio_listio} behaves after
2832 having enqueued all the requests.  If @var{mode} is @code{LIO_WAIT} it
2833 waits until all requests terminated.  Otherwise @var{mode} must be
2834 @code{LIO_NOWAIT} and in this case the function returns immediately after
2835 having enqueued all the requests.  In this case the caller gets a
2836 notification of the termination of all requests according to the
2837 @var{sig} parameter.  If @var{sig} is @code{NULL} no notification is
2838 sent.  Otherwise a signal is sent or a thread is started, just as
2839 described in the description for @code{aio_read} or @code{aio_write}.
2841 If @var{mode} is @code{LIO_WAIT}, the return value of @code{lio_listio}
2842 is @math{0} when all requests completed successfully.  Otherwise the
2843 function returns @math{-1} and @code{errno} is set accordingly.  To find
2844 out which request or requests failed one has to use the @code{aio_error}
2845 function on all the elements of the array @var{list}.
2847 In case @var{mode} is @code{LIO_NOWAIT}, the function returns @math{0} if
2848 all requests were enqueued correctly.  The current state of the requests
2849 can be found using @code{aio_error} and @code{aio_return} as described
2850 above.  If @code{lio_listio} returns @math{-1} in this mode, the
2851 global variable @code{errno} is set accordingly.  If a request did not
2852 yet terminate, a call to @code{aio_error} returns @code{EINPROGRESS}.  If
2853 the value is different, the request is finished and the error value (or
2854 @math{0}) is returned and the result of the operation can be retrieved
2855 using @code{aio_return}.
2857 Possible values for @code{errno} are:
2859 @table @code
2860 @item EAGAIN
2861 The resources necessary to queue all the requests are not available at
2862 the moment.  The error status for each element of @var{list} must be
2863 checked to determine which request failed.
2865 Another reason could be that the system wide limit of AIO requests is
2866 exceeded.  This cannot be the case for the implementation on @gnusystems{}
2867 since no arbitrary limits exist.
2868 @item EINVAL
2869 The @var{mode} parameter is invalid or @var{nent} is larger than
2870 @code{AIO_LISTIO_MAX}.
2871 @item EIO
2872 One or more of the request's I/O operations failed.  The error status of
2873 each request should be checked to determine which one failed.
2874 @item ENOSYS
2875 The @code{lio_listio} function is not supported.
2876 @end table
2878 If the @var{mode} parameter is @code{LIO_NOWAIT} and the caller cancels
2879 a request, the error status for this request returned by
2880 @code{aio_error} is @code{ECANCELED}.
2882 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2883 function is in fact @code{lio_listio64} since the LFS interface
2884 transparently replaces the normal implementation.
2885 @end deftypefun
2887 @deftypefun int lio_listio64 (int @var{mode}, struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2888 @standards{Unix98, aio.h}
2889 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2890 This function is similar to the @code{lio_listio} function.  The only
2891 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2892 be opened in the large file mode.  Internally, @code{lio_listio64} uses
2893 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2894 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading or
2895 writing, as opposed to the @code{lseek} functionality used in
2896 @code{lio_listio}.
2898 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2899 function is available under the name @code{lio_listio} and so
2900 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2901 machines.
2902 @end deftypefun
2904 @node Status of AIO Operations
2905 @subsection Getting the Status of AIO Operations
2907 As already described in the documentation of the functions in the last
2908 section, it must be possible to get information about the status of an I/O
2909 request.  When the operation is performed truly asynchronously (as with
2910 @code{aio_read} and @code{aio_write} and with @code{lio_listio} when the
2911 mode is @code{LIO_NOWAIT}), one sometimes needs to know whether a
2912 specific request already terminated and if so, what the result was.
2913 The following two functions allow you to get this kind of information.
2915 @deftypefun int aio_error (const struct aiocb *@var{aiocbp})
2916 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2917 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2918 This function determines the error state of the request described by the
2919 @code{struct aiocb} variable pointed to by @var{aiocbp}.  If the
2920 request has not yet terminated the value returned is always
2921 @code{EINPROGRESS}.  Once the request has terminated the value
2922 @code{aio_error} returns is either @math{0} if the request completed
2923 successfully or it returns the value which would be stored in the
2924 @code{errno} variable if the request would have been done using
2925 @code{read}, @code{write}, or @code{fsync}.
2927 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2928 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2929 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2931 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2932 function is in fact @code{aio_error64} since the LFS interface
2933 transparently replaces the normal implementation.
2934 @end deftypefun
2936 @deftypefun int aio_error64 (const struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2937 @standards{Unix98, aio.h}
2938 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2939 This function is similar to @code{aio_error} with the only difference
2940 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2941 aiocb64}.
2943 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2944 function is available under the name @code{aio_error} and so
2945 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2946 machines.
2947 @end deftypefun
2949 @deftypefun ssize_t aio_return (struct aiocb *@var{aiocbp})
2950 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2951 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2952 This function can be used to retrieve the return status of the operation
2953 carried out by the request described in the variable pointed to by
2954 @var{aiocbp}.  As long as the error status of this request as returned
2955 by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS} the return value of this function is
2956 undefined.
2958 Once the request is finished this function can be used exactly once to
2959 retrieve the return value.  Following calls might lead to undefined
2960 behavior.  The return value itself is the value which would have been
2961 returned by the @code{read}, @code{write}, or @code{fsync} call.
2963 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2964 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2965 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2967 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2968 function is in fact @code{aio_return64} since the LFS interface
2969 transparently replaces the normal implementation.
2970 @end deftypefun
2972 @deftypefun ssize_t aio_return64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2973 @standards{Unix98, aio.h}
2974 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2975 This function is similar to @code{aio_return} with the only difference
2976 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2977 aiocb64}.
2979 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2980 function is available under the name @code{aio_return} and so
2981 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2982 machines.
2983 @end deftypefun
2985 @node Synchronizing AIO Operations
2986 @subsection Getting into a Consistent State
2988 When dealing with asynchronous operations it is sometimes necessary to
2989 get into a consistent state.  This would mean for AIO that one wants to
2990 know whether a certain request or a group of requests were processed.
2991 This could be done by waiting for the notification sent by the system
2992 after the operation terminated, but this sometimes would mean wasting
2993 resources (mainly computation time).  Instead POSIX.1b defines two
2994 functions which will help with most kinds of consistency.
2996 The @code{aio_fsync} and @code{aio_fsync64} functions are only available
2997 if the symbol @code{_POSIX_SYNCHRONIZED_IO} is defined in @file{unistd.h}.
2999 @cindex synchronizing
3000 @deftypefun int aio_fsync (int @var{op}, struct aiocb *@var{aiocbp})
3001 @standards{POSIX.1b, aio.h}
3002 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3003 @c After fcntl to check that the FD is open, it calls
3004 @c aio_enqueue_request.
3005 Calling this function forces all I/O operations queued at the
3006 time of the function call operating on the file descriptor
3007 @code{aiocbp->aio_fildes} into the synchronized I/O completion state
3008 (@pxref{Synchronizing I/O}).  The @code{aio_fsync} function returns
3009 immediately but the notification through the method described in
3010 @code{aiocbp->aio_sigevent} will happen only after all requests for this
3011 file descriptor have terminated and the file is synchronized.  This also
3012 means that requests for this very same file descriptor which are queued
3013 after the synchronization request are not affected.
3015 If @var{op} is @code{O_DSYNC} the synchronization happens as with a call
3016 to @code{fdatasync}.  Otherwise @var{op} should be @code{O_SYNC} and
3017 the synchronization happens as with @code{fsync}.
3019 As long as the synchronization has not happened, a call to
3020 @code{aio_error} with the reference to the object pointed to by
3021 @var{aiocbp} returns @code{EINPROGRESS}.  Once the synchronization is
3022 done @code{aio_error} return @math{0} if the synchronization was not
3023 successful.  Otherwise the value returned is the value to which the
3024 @code{fsync} or @code{fdatasync} function would have set the
3025 @code{errno} variable.  In this case nothing can be assumed about the
3026 consistency of the data written to this file descriptor.
3028 The return value of this function is @math{0} if the request was
3029 successfully enqueued.  Otherwise the return value is @math{-1} and
3030 @code{errno} is set to one of the following values:
3032 @table @code
3033 @item EAGAIN
3034 The request could not be enqueued due to temporary lack of resources.
3035 @item EBADF
3036 The file descriptor @code{@var{aiocbp}->aio_fildes} is not valid.
3037 @item EINVAL
3038 The implementation does not support I/O synchronization or the @var{op}
3039 parameter is other than @code{O_DSYNC} and @code{O_SYNC}.
3040 @item ENOSYS
3041 This function is not implemented.
3042 @end table
3044 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
3045 function is in fact @code{aio_fsync64} since the LFS interface
3046 transparently replaces the normal implementation.
3047 @end deftypefun
3049 @deftypefun int aio_fsync64 (int @var{op}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
3050 @standards{Unix98, aio.h}
3051 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3052 This function is similar to @code{aio_fsync} with the only difference
3053 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
3054 aiocb64}.
3056 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
3057 function is available under the name @code{aio_fsync} and so
3058 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
3059 machines.
3060 @end deftypefun
3062 Another method of synchronization is to wait until one or more requests of a
3063 specific set terminated.  This could be achieved by the @code{aio_*}
3064 functions to notify the initiating process about the termination but in
3065 some situations this is not the ideal solution.  In a program which
3066 constantly updates clients somehow connected to the server it is not
3067 always the best solution to go round robin since some connections might
3068 be slow.  On the other hand letting the @code{aio_*} functions notify the
3069 caller might also be not the best solution since whenever the process
3070 works on preparing data for a client it makes no sense to be
3071 interrupted by a notification since the new client will not be handled
3072 before the current client is served.  For situations like this
3073 @code{aio_suspend} should be used.
3075 @deftypefun int aio_suspend (const struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
3076 @standards{POSIX.1b, aio.h}
3077 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3078 @c Take aio_requests_mutex, set up waitlist and requestlist, wait
3079 @c for completion or timeout, and release the mutex.
3080 When calling this function, the calling thread is suspended until at
3081 least one of the requests pointed to by the @var{nent} elements of the
3082 array @var{list} has completed.  If any of the requests has already
3083 completed at the time @code{aio_suspend} is called, the function returns
3084 immediately.  Whether a request has terminated or not is determined by
3085 comparing the error status of the request with @code{EINPROGRESS}.  If
3086 an element of @var{list} is @code{NULL}, the entry is simply ignored.
3088 If no request has finished, the calling process is suspended.  If
3089 @var{timeout} is @code{NULL}, the process is not woken until a request
3090 has finished.  If @var{timeout} is not @code{NULL}, the process remains
3091 suspended at least as long as specified in @var{timeout}.  In this case,
3092 @code{aio_suspend} returns with an error.
3094 The return value of the function is @math{0} if one or more requests
3095 from the @var{list} have terminated.  Otherwise the function returns
3096 @math{-1} and @code{errno} is set to one of the following values:
3098 @table @code
3099 @item EAGAIN
3100 None of the requests from the @var{list} completed in the time specified
3101 by @var{timeout}.
3102 @item EINTR
3103 A signal interrupted the @code{aio_suspend} function.  This signal might
3104 also be sent by the AIO implementation while signalling the termination
3105 of one of the requests.
3106 @item ENOSYS
3107 The @code{aio_suspend} function is not implemented.
3108 @end table
3110 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
3111 function is in fact @code{aio_suspend64} since the LFS interface
3112 transparently replaces the normal implementation.
3113 @end deftypefun
3115 @deftypefun int aio_suspend64 (const struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
3116 @standards{Unix98, aio.h}
3117 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3118 This function is similar to @code{aio_suspend} with the only difference
3119 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
3120 aiocb64}.
3122 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
3123 function is available under the name @code{aio_suspend} and so
3124 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
3125 machines.
3126 @end deftypefun
3128 @node Cancel AIO Operations
3129 @subsection Cancellation of AIO Operations
3131 When one or more requests are asynchronously processed, it might be
3132 useful in some situations to cancel a selected operation, e.g., if it
3133 becomes obvious that the written data is no longer accurate and would
3134 have to be overwritten soon.  As an example, assume an application, which
3135 writes data in files in a situation where new incoming data would have
3136 to be written in a file which will be updated by an enqueued request.
3137 The POSIX AIO implementation provides such a function, but this function
3138 is not capable of forcing the cancellation of the request.  It is up to the
3139 implementation to decide whether it is possible to cancel the operation
3140 or not.  Therefore using this function is merely a hint.
3142 @deftypefun int aio_cancel (int @var{fildes}, struct aiocb *@var{aiocbp})
3143 @standards{POSIX.1b, aio.h}
3144 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3145 @c After fcntl to check the fd is open, hold aio_requests_mutex, call
3146 @c aio_find_req_fd, aio_remove_request, then aio_notify and
3147 @c aio_free_request each request before releasing the lock.
3148 @c aio_notify calls aio_notify_only and free, besides cond signal or
3149 @c similar.  aio_notify_only calls pthread_attr_init,
3150 @c pthread_attr_setdetachstate, malloc, pthread_create,
3151 @c notify_func_wrapper, aio_sigqueue, getpid, raise.
3152 @c notify_func_wraper calls aio_start_notify_thread, free and then the
3153 @c notifier function.
3154 The @code{aio_cancel} function can be used to cancel one or more
3155 outstanding requests.  If the @var{aiocbp} parameter is @code{NULL}, the
3156 function tries to cancel all of the outstanding requests which would process
3157 the file descriptor @var{fildes} (i.e., whose @code{aio_fildes} member
3158 is @var{fildes}).  If @var{aiocbp} is not @code{NULL}, @code{aio_cancel}
3159 attempts to cancel the specific request pointed to by @var{aiocbp}.
3161 For requests which were successfully canceled, the normal notification
3162 about the termination of the request should take place.  I.e., depending
3163 on the @code{struct sigevent} object which controls this, nothing
3164 happens, a signal is sent or a thread is started.  If the request cannot
3165 be canceled, it terminates the usual way after performing the operation.
3167 After a request is successfully canceled, a call to @code{aio_error} with
3168 a reference to this request as the parameter will return
3169 @code{ECANCELED} and a call to @code{aio_return} will return @math{-1}.
3170 If the request wasn't canceled and is still running the error status is
3171 still @code{EINPROGRESS}.
3173 The return value of the function is @code{AIO_CANCELED} if there were
3174 requests which haven't terminated and which were successfully canceled.
3175 If there is one or more requests left which couldn't be canceled, the
3176 return value is @code{AIO_NOTCANCELED}.  In this case @code{aio_error}
3177 must be used to find out which of the, perhaps multiple, requests (if
3178 @var{aiocbp} is @code{NULL}) weren't successfully canceled.  If all
3179 requests already terminated at the time @code{aio_cancel} is called the
3180 return value is @code{AIO_ALLDONE}.
3182 If an error occurred during the execution of @code{aio_cancel} the
3183 function returns @math{-1} and sets @code{errno} to one of the following
3184 values.
3186 @table @code
3187 @item EBADF
3188 The file descriptor @var{fildes} is not valid.
3189 @item ENOSYS
3190 @code{aio_cancel} is not implemented.
3191 @end table
3193 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
3194 function is in fact @code{aio_cancel64} since the LFS interface
3195 transparently replaces the normal implementation.
3196 @end deftypefun
3198 @deftypefun int aio_cancel64 (int @var{fildes}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
3199 @standards{Unix98, aio.h}
3200 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3201 This function is similar to @code{aio_cancel} with the only difference
3202 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
3203 aiocb64}.
3205 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
3206 function is available under the name @code{aio_cancel} and so
3207 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
3208 machines.
3209 @end deftypefun
3211 @node Configuration of AIO
3212 @subsection How to optimize the AIO implementation
3214 The POSIX standard does not specify how the AIO functions are
3215 implemented.  They could be system calls, but it is also possible to
3216 emulate them at userlevel.
3218 At the time of writing, the available implementation is a user-level
3219 implementation which uses threads for handling the enqueued requests.
3220 While this implementation requires making some decisions about
3221 limitations, hard limitations are something best avoided
3222 in @theglibc{}.  Therefore, @theglibc{} provides a means
3223 for tuning the AIO implementation according to the individual use.
3225 @deftp {Data Type} {struct aioinit}
3226 @standards{GNU, aio.h}
3227 This data type is used to pass the configuration or tunable parameters
3228 to the implementation.  The program has to initialize the members of
3229 this struct and pass it to the implementation using the @code{aio_init}
3230 function.
3232 @table @code
3233 @item int aio_threads
3234 This member specifies the maximal number of threads which may be used
3235 at any one time.
3236 @item int aio_num
3237 This number provides an estimate on the maximal number of simultaneously
3238 enqueued requests.
3239 @item int aio_locks
3240 Unused.
3241 @item int aio_usedba
3242 Unused.
3243 @item int aio_debug
3244 Unused.
3245 @item int aio_numusers
3246 Unused.
3247 @item int aio_reserved[2]
3248 Unused.
3249 @end table
3250 @end deftp
3252 @deftypefun void aio_init (const struct aioinit *@var{init})
3253 @standards{GNU, aio.h}
3254 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3255 @c All changes to global objects are guarded by aio_requests_mutex.
3256 This function must be called before any other AIO function.  Calling it
3257 is completely voluntary, as it is only meant to help the AIO
3258 implementation perform better.
3260 Before calling @code{aio_init}, the members of a variable of
3261 type @code{struct aioinit} must be initialized.  Then a reference to
3262 this variable is passed as the parameter to @code{aio_init} which itself
3263 may or may not pay attention to the hints.
3265 The function has no return value and no error cases are defined.  It is
3266 an extension which follows a proposal from the SGI implementation in
3267 @w{Irix 6}.  It is not covered by POSIX.1b or Unix98.
3268 @end deftypefun
3270 @node Control Operations
3271 @section Control Operations on Files
3273 @cindex control operations on files
3274 @cindex @code{fcntl} function
3275 This section describes how you can perform various other operations on
3276 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
3277 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
3278 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
3280 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
3281 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
3282 various flags that are used with it are declared in the header file
3283 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
3284 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
3285 @pindex fcntl.h
3287 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
3288 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3289 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3290 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
3291 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
3292 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
3293 and the return value and error conditions are given in the detailed
3294 descriptions of the individual commands.
3296 Briefly, here is a list of what the various commands are.
3298 @vtable @code
3299 @item F_DUPFD
3300 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
3301 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
3303 @item F_GETFD
3304 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3306 @item F_SETFD
3307 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3309 @item F_GETFL
3310 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3312 @item F_SETFL
3313 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3315 @item F_GETLK
3316 Test a file lock.  @xref{File Locks}.
3318 @item F_SETLK
3319 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
3321 @item F_SETLKW
3322 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
3324 @item F_OFD_GETLK
3325 Test an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3326 Specific to Linux.
3328 @item F_OFD_SETLK
3329 Set or clear an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3330 Specific to Linux.
3332 @item F_OFD_SETLKW
3333 Like @code{F_OFD_SETLK}, but block until lock is acquired.
3334 @xref{Open File Description Locks}.  Specific to Linux.
3336 @item F_GETOWN
3337 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3338 @xref{Interrupt Input}.
3340 @item F_SETOWN
3341 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3342 @xref{Interrupt Input}.
3343 @end vtable
3345 This function is a cancellation point in multi-threaded programs for the
3346 commands @code{F_SETLKW} (and the LFS analogous @code{F_SETLKW64}) and
3347 @code{F_OFD_SETLKW}.  This is a problem if the thread allocates some
3348 resources (like memory, file descriptors, semaphores or whatever) at the time
3349 @code{fcntl} is called.  If the thread gets canceled these resources stay
3350 allocated until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should
3351 be protected using cancellation handlers.
3352 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
3353 @end deftypefun
3356 @node Duplicating Descriptors
3357 @section Duplicating Descriptors
3359 @cindex duplicating file descriptors
3360 @cindex redirecting input and output
3362 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
3363 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
3364 descriptors share one file position and one set of file status flags
3365 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
3366 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
3368 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
3369 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
3370 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
3372 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
3373 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
3374 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
3376 @pindex unistd.h
3377 @pindex fcntl.h
3378 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
3379 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
3380 @file{unistd.h}.
3382 @deftypefun int dup (int @var{old})
3383 @standards{POSIX.1, unistd.h}
3384 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3385 This function copies descriptor @var{old} to the first available
3386 descriptor number (the first number not currently open).  It is
3387 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
3388 @end deftypefun
3390 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
3391 @standards{POSIX.1, unistd.h}
3392 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3393 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
3394 @var{new}.
3396 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
3397 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
3398 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
3399 were closed first.
3401 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
3402 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
3404 @smallexample
3405 close (@var{new});
3406 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
3407 @end smallexample
3409 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
3410 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
3411 duplicate of @var{old}.
3412 @end deftypefun
3414 @deftypevr Macro int F_DUPFD
3415 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3416 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3417 copy the file descriptor given as the first argument.
3419 The form of the call in this case is:
3421 @smallexample
3422 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
3423 @end smallexample
3425 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
3426 the file descriptor returned should be the next available one greater
3427 than or equal to this value.
3429 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
3430 of the new file descriptor.  A return value of @math{-1} indicates an
3431 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3432 this command:
3434 @table @code
3435 @item EBADF
3436 The @var{old} argument is invalid.
3438 @item EINVAL
3439 The @var{next-filedes} argument is invalid.
3441 @item EMFILE
3442 There are no more file descriptors available---your program is already
3443 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
3444 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
3445 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
3446 @end table
3448 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
3449 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
3450 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
3451 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
3452 distinct descriptor numbers in use in one process.
3453 @end deftypevr
3455 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
3456 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
3457 done by a shell or shell-like program before calling one of the
3458 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
3459 program in a child process.  When the new program is executed, it
3460 creates and initializes the standard streams to point to the
3461 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
3462 invoked.
3464 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
3465 like:
3467 @smallexample
3468 pid = fork ();
3469 if (pid == 0)
3470   @{
3471     char *filename;
3472     char *program;
3473     int file;
3474     @dots{}
3475     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
3476     dup2 (file, STDIN_FILENO);
3477     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
3478     execv (program, NULL);
3479   @}
3480 @end smallexample
3482 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
3483 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
3486 @node Descriptor Flags
3487 @section File Descriptor Flags
3488 @cindex file descriptor flags
3490 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
3491 descriptor.  These flags are associated with particular file
3492 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
3493 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
3495 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
3496 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
3497 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
3499 The symbols in this section are defined in the header file
3500 @file{fcntl.h}.
3501 @pindex fcntl.h
3503 @deftypevr Macro int F_GETFD
3504 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3505 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3506 specify that it should return the file descriptor flags associated
3507 with the @var{filedes} argument.
3509 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3510 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3511 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
3513 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3514 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3516 @table @code
3517 @item EBADF
3518 The @var{filedes} argument is invalid.
3519 @end table
3520 @end deftypevr
3523 @deftypevr Macro int F_SETFD
3524 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3525 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3526 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
3527 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
3528 specify the new flags, so the form of the call is:
3530 @smallexample
3531 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
3532 @end smallexample
3534 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3535 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.
3536 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
3537 command.
3538 @end deftypevr
3540 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
3541 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
3542 as a bit mask value.
3544 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
3545 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3546 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
3547 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
3548 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
3549 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
3550 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
3551 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
3552 @end deftypevr
3554 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
3555 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
3556 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
3557 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
3558 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
3559 without altering any other flags:
3561 @smallexample
3562 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3563    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3564    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3567 set_cloexec_flag (int desc, int value)
3569   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
3570   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3571   if (oldflags < 0)
3572     return oldflags;
3573   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3574   if (value != 0)
3575     oldflags |= FD_CLOEXEC;
3576   else
3577     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
3578   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3579   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
3581 @end smallexample
3583 @node File Status Flags
3584 @section File Status Flags
3585 @cindex file status flags
3587 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
3588 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
3589 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
3590 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
3591 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
3592 @pxref{Opening and Closing Files}.
3594 File status flags fall into three categories, which are described in the
3595 following sections.
3597 @itemize @bullet
3598 @item
3599 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
3600 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
3601 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
3603 @item
3604 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
3605 These flags are not preserved after the @code{open} call.
3607 @item
3608 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
3609 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
3610 changed with @code{fcntl}.
3611 @end itemize
3613 The symbols in this section are defined in the header file
3614 @file{fcntl.h}.
3615 @pindex fcntl.h
3617 @menu
3618 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
3619 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
3620 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
3621 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
3622 @end menu
3624 @node Access Modes
3625 @subsection File Access Modes
3627 The file access mode allows a file descriptor to be used for reading,
3628 writing, both, or neither.  The access mode is determined when the file
3629 is opened, and never change.
3631 @deftypevr Macro int O_RDONLY
3632 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3633 Open the file for read access.
3634 @end deftypevr
3636 @deftypevr Macro int O_WRONLY
3637 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3638 Open the file for write access.
3639 @end deftypevr
3641 @deftypevr Macro int O_RDWR
3642 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3643 Open the file for both reading and writing.
3644 @end deftypevr
3646 @deftypevr Macro int O_PATH
3647 @standards{Linux, fcntl.h}
3648 Obtain a file descriptor for the file, but do not open the file for
3649 reading or writing.  Permission checks for the file itself are skipped
3650 when the file is opened (but permission to access the directory that
3651 contains it is still needed), and permissions are checked when the
3652 descriptor is used later on.
3654 For example, such descriptors can be used with the @code{fexecve}
3655 function (@pxref{Executing a File}).
3657 This access mode is specific to Linux.  On @gnuhurdsystems{}, it is
3658 possible to use @code{O_EXEC} explicitly, or specify no access modes
3659 at all (see below).
3660 @end deftypevr
3662 The portable file access modes @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, and
3663 @code{O_RDWR} may not correspond to individual bits.  To determine the
3664 file access mode with @code{fcntl}, you must extract the access mode
3665 bits from the retrieved file status flags, using the @code{O_ACCMODE}
3666 mask.
3668 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
3669 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3671 This macro is a mask that can be bitwise-ANDed with the file status flag
3672 value to recover the file access mode, assuming that a standard file
3673 access mode is in use.
3674 @end deftypevr
3676 If a non-standard file access mode is used (such as @code{O_PATH} or
3677 @code{O_EXEC}), masking with @code{O_ACCMODE} may give incorrect
3678 results.  These non-standard access modes are identified by individual
3679 bits and have to be checked directly (without masking with
3680 @code{O_ACCMODE} first).
3682 On @gnuhurdsystems{} (but not on other systems), @code{O_RDONLY} and
3683 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
3684 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
3685 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
3686 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
3687 output to the file, but does allow other operations such as
3688 @code{fchmod}.  On @gnuhurdsystems{}, since ``read-only'' or ``write-only''
3689 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
3690 access modes.
3692 @deftypevr Macro int O_READ
3693 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3694 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDONLY}; only defined on GNU/Hurd.
3695 @end deftypevr
3697 @deftypevr Macro int O_WRITE
3698 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3699 Open the file for writing.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU/Hurd.
3700 @end deftypevr
3702 @deftypevr Macro int O_EXEC
3703 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3704 Open the file for executing.  Only defined on GNU/Hurd.
3705 @end deftypevr
3707 @node Open-time Flags
3708 @subsection Open-time Flags
3710 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
3711 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
3712 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
3713 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
3714 @code{open}.
3716 There are two sorts of options specified by open-time flags.
3718 @itemize @bullet
3719 @item
3720 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
3721 file name to locate the file, and whether the file can be created.
3722 @cindex file name translation flags
3723 @cindex flags, file name translation
3725 @item
3726 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
3727 perform on the file once it is open.
3728 @cindex open-time action flags
3729 @cindex flags, open-time action
3730 @end itemize
3732 Here are the file name translation flags.
3734 @deftypevr Macro int O_CREAT
3735 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3736 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
3737 @c !!! mode arg, umask
3738 @cindex create on open (file status flag)
3739 @end deftypevr
3741 @deftypevr Macro int O_EXCL
3742 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3743 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
3744 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
3745 clobber an existing file.
3747 The @code{O_EXCL} flag has a special meaning in combination with
3748 @code{O_TMPFILE}; see below.
3749 @end deftypevr
3751 @deftypevr Macro int O_DIRECTORY
3752 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3753 If set, the open operation fails if the given name is not the name of
3754 a directory.  The @code{errno} variable is set to @code{ENOTDIR} for
3755 this error condition.
3756 @end deftypevr
3758 @deftypevr Macro int O_NOFOLLOW
3759 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3760 If set, the open operation fails if the final component of the file name
3761 refers to a symbolic link.  The @code{errno} variable is set to
3762 @code{ELOOP} for this error condition.
3763 @end deftypevr
3765 @deftypevr Macro int O_TMPFILE
3766 @standards{GNU, fcntl.h}
3767 If this flag is specified, functions in the @code{open} family create an
3768 unnamed temporary file.  In this case, the pathname argument to the
3769 @code{open} family of functions (@pxref{Opening and Closing Files}) is
3770 interpreted as the directory in which the temporary file is created
3771 (thus determining the file system which provides the storage for the
3772 file).  The @code{O_TMPFILE} flag must be combined with @code{O_WRONLY}
3773 or @code{O_RDWR}, and the @var{mode} argument is required.
3775 The temporary file can later be given a name using @code{linkat},
3776 turning it into a regular file.  This allows the atomic creation of a
3777 file with the specific file attributes (mode and extended attributes)
3778 and file contents.  If, for security reasons, it is not desirable that a
3779 name can be given to the file, the @code{O_EXCL} flag can be specified
3780 along with @code{O_TMPFILE}.
3782 Not all kernels support this open flag.  If this flag is unsupported, an
3783 attempt to create an unnamed temporary file fails with an error of
3784 @code{EINVAL}.  If the underlying file system does not support the
3785 @code{O_TMPFILE} flag, an @code{EOPNOTSUPP} error is the result.
3787 The @code{O_TMPFILE} flag is a GNU extension.
3788 @end deftypevr
3790 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3791 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3792 @cindex non-blocking open
3793 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
3794 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
3795 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
3796 ignored.  Often, opening a port to a modem blocks until the modem reports
3797 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
3798 return immediately without a carrier.
3800 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
3801 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
3802 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
3803 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
3804 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
3805 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
3806 @end deftypevr
3808 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
3809 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3810 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
3811 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
3812 what it means to be the controlling terminal.
3814 On @gnuhurdsystems{} and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
3815 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, @gnulinuxsystems{}
3816 and some other systems use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
3817 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
3818 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
3819 @cindex controlling terminal, setting
3820 @end deftypevr
3822 The following three file name translation flags exist only on
3823 @gnuhurdsystems{}.
3825 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
3826 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3827 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
3828 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
3829 on the new file descriptor will never induce job control signals.
3830 @xref{Job Control}.
3831 @end deftypevr
3833 @deftypevr Macro int O_NOLINK
3834 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3835 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
3836 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
3837 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
3838 @cindex symbolic link, opening
3839 @end deftypevr
3841 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
3842 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3843 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
3844 Open the bare file the translator itself sees.
3845 @end deftypevr
3848 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
3849 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
3850 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
3851 can do them @i{atomically}.
3853 @deftypevr Macro int O_TRUNC
3854 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3855 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
3856 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
3857 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
3858 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
3859 but you need not open for write access.
3861 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
3862 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
3863 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
3864 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
3865 compatibility.
3866 @end deftypevr
3868 The remaining operating modes are BSD extensions.  They exist only
3869 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3871 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
3872 @standards{BSD, fcntl.h (optional)}
3873 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
3874 @xref{File Locks}.
3876 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
3877 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
3878 the lock on the new file first.
3879 @end deftypevr
3881 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
3882 @standards{BSD, fcntl.h (optional)}
3883 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
3884 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
3885 @end deftypevr
3887 @node Operating Modes
3888 @subsection I/O Operating Modes
3890 The operating modes affect how input and output operations using a file
3891 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
3892 and changed with @code{fcntl}.
3894 @deftypevr Macro int O_APPEND
3895 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3896 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
3897 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
3898 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
3899 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
3900 data you write will always go to the current end of the file, regardless
3901 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
3902 the file position to the end of file and write, then another process can
3903 extend the file after you set the file position but before you write,
3904 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
3905 @end deftypevr
3907 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3908 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3909 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
3910 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
3911 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
3912 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
3913 failure status if the output can't be written immediately.
3915 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
3916 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
3917 @end deftypevr
3919 @deftypevr Macro int O_NDELAY
3920 @standards{BSD, fcntl.h}
3921 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
3922 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
3923 @end deftypevr
3925 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
3926 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3928 @deftypevr Macro int O_ASYNC
3929 @standards{BSD, fcntl.h}
3930 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
3931 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
3933 Asynchronous input mode is a BSD feature.
3934 @end deftypevr
3936 @deftypevr Macro int O_FSYNC
3937 @standards{BSD, fcntl.h}
3938 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
3939 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
3940 returning. @c !!! xref fsync
3942 Synchronous writing is a BSD feature.
3943 @end deftypevr
3945 @deftypevr Macro int O_SYNC
3946 @standards{BSD, fcntl.h}
3947 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
3948 @end deftypevr
3950 @deftypevr Macro int O_NOATIME
3951 @standards{GNU, fcntl.h}
3952 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
3953 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
3954 that backing a file up does not count as reading it.
3955 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
3957 This is a GNU extension.
3958 @end deftypevr
3960 @node Getting File Status Flags
3961 @subsection Getting and Setting File Status Flags
3963 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
3965 @deftypevr Macro int F_GETFL
3966 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3967 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3968 read the file status flags for the open file with descriptor
3969 @var{filedes}.
3971 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3972 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3973 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
3974 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
3975 to compare them.
3977 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3978 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3980 @table @code
3981 @item EBADF
3982 The @var{filedes} argument is invalid.
3983 @end table
3984 @end deftypevr
3986 @deftypevr Macro int F_SETFL
3987 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3988 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
3989 the file status flags for the open file corresponding to the
3990 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
3991 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
3993 @smallexample
3994 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
3995 @end smallexample
3997 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
3998 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
4000 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
4001 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.  The
4002 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
4003 @end deftypevr
4005 If you want to modify the file status flags, you should get the current
4006 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
4007 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
4008 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
4009 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
4010 altering any other flags:
4012 @smallexample
4013 @group
4014 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
4015    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
4016    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
4019 set_nonblock_flag (int desc, int value)
4021   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
4022   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
4023   if (oldflags == -1)
4024     return -1;
4025   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
4026   if (value != 0)
4027     oldflags |= O_NONBLOCK;
4028   else
4029     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
4030   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
4031   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
4033 @end group
4034 @end smallexample
4036 @node File Locks
4037 @section File Locks
4039 @cindex file locks
4040 @cindex record locking
4041 This section describes record locks that are associated with the process.
4042 There is also a different type of record lock that is associated with the
4043 open file description instead of the process.  @xref{Open File Description Locks}.
4045 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
4046 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
4047 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
4048 ways.
4050 @cindex exclusive lock
4051 @cindex write lock
4052 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
4053 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
4054 place, no other process can lock that part of the file.
4056 @cindex shared lock
4057 @cindex read lock
4058 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
4059 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
4060 other processes can request read locks.
4062 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
4063 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
4064 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
4065 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
4066 appropriate points.
4068 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
4069 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
4070 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
4071 on that file are released, even if the locks were made using other
4072 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
4073 process exits, and are not inherited by child processes created using
4074 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
4076 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
4077 lock and where.  This data type and the associated macros for the
4078 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
4079 @pindex fcntl.h
4081 @deftp {Data Type} {struct flock}
4082 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4083 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
4084 lock.  It has these members:
4086 @table @code
4087 @item short int l_type
4088 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
4089 @code{F_UNLCK}.
4091 @item short int l_whence
4092 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
4093 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
4094 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
4096 @item off_t l_start
4097 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
4098 applies, and is given in bytes relative to the point specified by the
4099 @code{l_whence} member.
4101 @item off_t l_len
4102 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
4103 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
4104 the file.
4106 @item pid_t l_pid
4107 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
4108 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
4109 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.  If the
4110 conflicting lock is an open file description lock
4111 (@pxref{Open File Description Locks}), then this field will be set to
4112 @math{-1}.
4113 @end table
4114 @end deftp
4116 @deftypevr Macro int F_GETLK
4117 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4118 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4119 specify that it should get information about a lock.  This command
4120 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
4121 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4123 @smallexample
4124 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
4125 @end smallexample
4127 If there is a lock already in place that would block the lock described
4128 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
4129 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
4130 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
4131 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
4132 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
4133 write locks only.
4135 There might be more than one lock affecting the region specified by the
4136 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
4137 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
4138 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
4139 set to identify the locked region.
4141 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
4142 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
4144 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
4145 unspecified value other than @math{-1}, which is reserved to indicate an
4146 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
4147 this command:
4149 @table @code
4150 @item EBADF
4151 The @var{filedes} argument is invalid.
4153 @item EINVAL
4154 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4155 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4156 @end table
4157 @end deftypevr
4159 @deftypevr Macro int F_SETLK
4160 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4161 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4162 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
4163 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
4164 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4166 @smallexample
4167 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
4168 @end smallexample
4170 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
4171 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
4172 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
4174 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
4175 of @math{-1}.  This function does not block while waiting for other processes
4176 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns a value other
4177 than @math{-1}.
4179 The following @code{errno} error conditions are defined for this
4180 function:
4182 @table @code
4183 @item EAGAIN
4184 @itemx EACCES
4185 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
4186 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
4187 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
4188 @code{F_SETLK}.  (@gnulinuxhurdsystems{} always use @code{EAGAIN}.)
4190 @item EBADF
4191 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
4192 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
4193 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4195 @item EINVAL
4196 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4197 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4199 @item ENOLCK
4200 The system has run out of file lock resources; there are already too
4201 many file locks in place.
4203 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4204 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4205 of the possibility of this error, as it could result from network access
4206 to a file system on another machine.
4207 @end table
4208 @end deftypevr
4210 @deftypevr Macro int F_SETLKW
4211 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4212 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4213 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4214 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
4215 until the request can be specified.
4217 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4218 for the @code{F_SETLK} command.
4220 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4221 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4222 are defined for this command:
4224 @table @code
4225 @item EINTR
4226 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4227 @xref{Interrupted Primitives}.
4229 @item EDEADLK
4230 The specified region is being locked by another process.  But that
4231 process is waiting to lock a region which the current process has
4232 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
4233 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
4234 you know if it notices one.
4235 @end table
4236 @end deftypevr
4239 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
4240 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
4242 @vtable @code
4243 @item F_RDLCK
4244 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4245 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
4247 @item F_WRLCK
4248 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4249 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
4251 @item F_UNLCK
4252 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4253 This macro is used to specify that the region is unlocked.
4254 @end vtable
4256 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
4257 program that can be run simultaneously by several different users, that
4258 logs status information to a common file.  One example of such a program
4259 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
4260 example might be a program that records usage or accounting information
4261 for billing purposes.
4263 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
4264 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
4265 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
4266 file before actually writing to the file.
4268 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
4269 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
4270 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
4271 that part of the file for writing.
4273 @c ??? This section could use an example program.
4275 Remember that file locks are only an @emph{advisory} protocol for
4276 controlling access to a file.  There is still potential for access to
4277 the file by programs that don't use the lock protocol.
4279 @node Open File Description Locks
4280 @section Open File Description Locks
4282 In contrast to process-associated record locks (@pxref{File Locks}),
4283 open file description record locks are associated with an open file
4284 description rather than a process.
4286 Using @code{fcntl} to apply an open file description lock on a region that
4287 already has an existing open file description lock that was created via the
4288 same file descriptor will never cause a lock conflict.
4290 Open file description locks are also inherited by child processes across
4291 @code{fork}, or @code{clone} with @code{CLONE_FILES} set
4292 (@pxref{Creating a Process}), along with the file descriptor.
4294 It is important to distinguish between the open file @emph{description} (an
4295 instance of an open file, usually created by a call to @code{open}) and
4296 an open file @emph{descriptor}, which is a numeric value that refers to the
4297 open file description.  The locks described here are associated with the
4298 open file @emph{description} and not the open file @emph{descriptor}.
4300 Using @code{dup} (@pxref{Duplicating Descriptors}) to copy a file
4301 descriptor does not give you a new open file description, but rather copies a
4302 reference to an existing open file description and assigns it to a new
4303 file descriptor.  Thus, open file description locks set on a file
4304 descriptor cloned by @code{dup} will never conflict with open file
4305 description locks set on the original descriptor since they refer to the
4306 same open file description.  Depending on the range and type of lock
4307 involved, the original lock may be modified by a @code{F_OFD_SETLK} or
4308 @code{F_OFD_SETLKW} command in this situation however.
4310 Open file description locks always conflict with process-associated locks,
4311 even if acquired by the same process or on the same open file
4312 descriptor.
4314 Open file description locks use the same @code{struct flock} as
4315 process-associated locks as an argument (@pxref{File Locks}) and the
4316 macros for the @code{command} values are also declared in the header file
4317 @file{fcntl.h}. To use them, the macro @code{_GNU_SOURCE} must be
4318 defined prior to including any header file.
4320 In contrast to process-associated locks, any @code{struct flock} used as
4321 an argument to open file description lock commands must have the @code{l_pid}
4322 value set to @math{0}.  Also, when returning information about an
4323 open file description lock in a @code{F_GETLK} or @code{F_OFD_GETLK} request,
4324 the @code{l_pid} field in @code{struct flock} will be set to @math{-1}
4325 to indicate that the lock is not associated with a process.
4327 When the same @code{struct flock} is reused as an argument to a
4328 @code{F_OFD_SETLK} or @code{F_OFD_SETLKW} request after being used for an
4329 @code{F_OFD_GETLK} request, it is necessary to inspect and reset the
4330 @code{l_pid} field to @math{0}.
4332 @pindex fcntl.h.
4334 @deftypevr Macro int F_OFD_GETLK
4335 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4336 specify that it should get information about a lock.  This command
4337 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
4338 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4340 @smallexample
4341 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_GETLK, @var{lockp})
4342 @end smallexample
4344 If there is a lock already in place that would block the lock described
4345 by the @var{lockp} argument, information about that lock is written to
4346 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
4347 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
4348 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
4349 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
4350 write locks only.
4352 There might be more than one lock affecting the region specified by the
4353 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
4354 one of them. Which lock is returned in this situation is undefined.
4356 The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure are set to
4357 @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields are set
4358 to identify the locked region.
4360 If no conflicting lock exists, the only change to the @var{lockp} structure
4361 is to update the @code{l_type} field to the value @code{F_UNLCK}.
4363 The normal return value from @code{fcntl} with this command is either @math{0}
4364 on success or @math{-1}, which indicates an error. The following @code{errno}
4365 error conditions are defined for this command:
4367 @table @code
4368 @item EBADF
4369 The @var{filedes} argument is invalid.
4371 @item EINVAL
4372 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4373 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the file
4374 associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4375 @end table
4376 @end deftypevr
4378 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLK
4379 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4380 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4381 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
4382 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
4383 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4385 @smallexample
4386 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_SETLK, @var{lockp})
4387 @end smallexample
4389 If the open file already has a lock on any part of the
4390 region, the old lock on that part is replaced with the new lock.  You
4391 can remove a lock by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
4393 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
4394 of @math{-1}.  This command does not wait for other tasks
4395 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns @math{0}.
4397 The following @code{errno} error conditions are defined for this
4398 command:
4400 @table @code
4401 @item EAGAIN
4402 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
4403 file.
4405 @item EBADF
4406 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
4407 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
4408 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4410 @item EINVAL
4411 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4412 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the
4413 file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4415 @item ENOLCK
4416 The system has run out of file lock resources; there are already too
4417 many file locks in place.
4419 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4420 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4421 of the possibility of this error, as it could result from network access
4422 to a file system on another machine.
4423 @end table
4424 @end deftypevr
4426 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLKW
4427 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4428 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4429 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4430 @code{F_OFD_SETLK} command, but causes the process to wait until the request
4431 can be completed.
4433 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4434 for the @code{F_OFD_SETLK} command.
4436 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4437 @code{F_OFD_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4438 are defined for this command:
4440 @table @code
4441 @item EINTR
4442 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4443 @xref{Interrupted Primitives}.
4445 @end table
4446 @end deftypevr
4448 Open file description locks are useful in the same sorts of situations as
4449 process-associated locks. They can also be used to synchronize file
4450 access between threads within the same process by having each thread perform
4451 its own @code{open} of the file, to obtain its own open file description.
4453 Because open file description locks are automatically freed only upon
4454 closing the last file descriptor that refers to the open file
4455 description, this locking mechanism avoids the possibility that locks
4456 are inadvertently released due to a library routine opening and closing
4457 a file without the application being aware.
4459 As with process-associated locks, open file description locks are advisory.
4461 @node Open File Description Locks Example
4462 @section Open File Description Locks Example
4464 Here is an example of using open file description locks in a threaded
4465 program. If this program used process-associated locks, then it would be
4466 subject to data corruption because process-associated locks are shared
4467 by the threads inside a process, and thus cannot be used by one thread
4468 to lock out another thread in the same process.
4470 Proper error handling has been omitted in the following program for
4471 brevity.
4473 @smallexample
4474 @include ofdlocks.c.texi
4475 @end smallexample
4477 This example creates three threads each of which loops five times,
4478 appending to the file.  Access to the file is serialized via open file
4479 description locks. If we compile and run the above program, we'll end up
4480 with /tmp/foo that has 15 lines in it.
4482 If we, however, were to replace the @code{F_OFD_SETLK} and
4483 @code{F_OFD_SETLKW} commands with their process-associated lock
4484 equivalents, the locking essentially becomes a noop since it is all done
4485 within the context of the same process. That leads to data corruption
4486 (typically manifested as missing lines) as some threads race in and
4487 overwrite the data written by others.
4489 @node Interrupt Input
4490 @section Interrupt-Driven Input
4492 @cindex interrupt-driven input
4493 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
4494 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
4495 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
4496 or process group to receive the signal can be selected by using the
4497 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
4498 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
4499 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
4500 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
4501 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
4502 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
4504 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
4505 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
4506 @xref{Job Control}.
4508 @pindex fcntl.h
4509 The symbols in this section are defined in the header file
4510 @file{fcntl.h}.
4512 @deftypevr Macro int F_GETOWN
4513 @standards{BSD, fcntl.h}
4514 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4515 specify that it should get information about the process or process
4516 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
4517 actually the foreground process group ID, which you can get using
4518 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
4520 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
4521 absolute value is the process group ID.
4523 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
4525 @table @code
4526 @item EBADF
4527 The @var{filedes} argument is invalid.
4528 @end table
4529 @end deftypevr
4531 @deftypevr Macro int F_SETOWN
4532 @standards{BSD, fcntl.h}
4533 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4534 specify that it should set the process or process group to which
4535 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
4536 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
4537 the call is:
4539 @smallexample
4540 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
4541 @end smallexample
4543 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
4544 negative number whose absolute value is a process group ID.
4546 The return value from @code{fcntl} with this command is @math{-1}
4547 in case of error and some other value if successful.  The following
4548 @code{errno} error conditions are defined for this command:
4550 @table @code
4551 @item EBADF
4552 The @var{filedes} argument is invalid.
4554 @item ESRCH
4555 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
4556 @end table
4557 @end deftypevr
4559 @c ??? This section could use an example program.
4561 @node IOCTLs
4562 @section Generic I/O Control operations
4563 @cindex generic i/o control operations
4564 @cindex IOCTLs
4566 @gnusystems{} can handle most input/output operations on many different
4567 devices and objects in terms of a few file primitives - @code{read},
4568 @code{write} and @code{lseek}.  However, most devices also have a few
4569 peculiar operations which do not fit into this model.  Such as:
4571 @itemize @bullet
4573 @item
4574 Changing the character font used on a terminal.
4576 @item
4577 Telling a magnetic tape system to rewind or fast forward.  (Since they
4578 cannot move in byte increments, @code{lseek} is inapplicable).
4580 @item
4581 Ejecting a disk from a drive.
4583 @item
4584 Playing an audio track from a CD-ROM drive.
4586 @item
4587 Maintaining routing tables for a network.
4589 @end itemize
4591 Although some such objects such as sockets and terminals
4592 @footnote{Actually, the terminal-specific functions are implemented with
4593 IOCTLs on many platforms.} have special functions of their own, it would
4594 not be practical to create functions for all these cases.
4596 Instead these minor operations, known as @dfn{IOCTL}s, are assigned code
4597 numbers and multiplexed through the @code{ioctl} function, defined in
4598 @code{sys/ioctl.h}.  The code numbers themselves are defined in many
4599 different headers.
4601 @deftypefun int ioctl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
4602 @standards{BSD, sys/ioctl.h}
4603 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
4605 The @code{ioctl} function performs the generic I/O operation
4606 @var{command} on @var{filedes}.
4608 A third argument is usually present, either a single number or a pointer
4609 to a structure.  The meaning of this argument, the returned value, and
4610 any error codes depends upon the command used.  Often @math{-1} is
4611 returned for a failure.
4613 @end deftypefun
4615 On some systems, IOCTLs used by different devices share the same numbers.
4616 Thus, although use of an inappropriate IOCTL @emph{usually} only produces
4617 an error, you should not attempt to use device-specific IOCTLs on an
4618 unknown device.
4620 Most IOCTLs are OS-specific and/or only used in special system utilities,
4621 and are thus beyond the scope of this document.  For an example of the use
4622 of an IOCTL, see @ref{Out-of-Band Data}.
4624 @c FIXME this is undocumented:
4625 @c dup3