Prevent an implicit int promotion in malloc/tst-alloc_buffer.c
[glibc.git] / manual / llio.texi
blobba1f455dfdc460707b1e25804e316404f14ae3a7
1 @node Low-Level I/O, File System Interface, I/O on Streams, Top
2 @c %MENU% Low-level, less portable I/O
3 @chapter Low-Level Input/Output
5 This chapter describes functions for performing low-level input/output
6 operations on file descriptors.  These functions include the primitives
7 for the higher-level I/O functions described in @ref{I/O on Streams}, as
8 well as functions for performing low-level control operations for which
9 there are no equivalents on streams.
11 Stream-level I/O is more flexible and usually more convenient;
12 therefore, programmers generally use the descriptor-level functions only
13 when necessary.  These are some of the usual reasons:
15 @itemize @bullet
16 @item
17 For reading binary files in large chunks.
19 @item
20 For reading an entire file into core before parsing it.
22 @item
23 To perform operations other than data transfer, which can only be done
24 with a descriptor.  (You can use @code{fileno} to get the descriptor
25 corresponding to a stream.)
27 @item
28 To pass descriptors to a child process.  (The child can create its own
29 stream to use a descriptor that it inherits, but cannot inherit a stream
30 directly.)
31 @end itemize
33 @menu
34 * Opening and Closing Files::           How to open and close file
35                                          descriptors.
36 * I/O Primitives::                      Reading and writing data.
37 * File Position Primitive::             Setting a descriptor's file
38                                          position.
39 * Descriptors and Streams::             Converting descriptor to stream
40                                          or vice-versa.
41 * Stream/Descriptor Precautions::       Precautions needed if you use both
42                                          descriptors and streams.
43 * Scatter-Gather::                      Fast I/O to discontinuous buffers.
44 * Memory-mapped I/O::                   Using files like memory.
45 * Waiting for I/O::                     How to check for input or output
46                                          on multiple file descriptors.
47 * Synchronizing I/O::                   Making sure all I/O actions completed.
48 * Asynchronous I/O::                    Perform I/O in parallel.
49 * Control Operations::                  Various other operations on file
50                                          descriptors.
51 * Duplicating Descriptors::             Fcntl commands for duplicating
52                                          file descriptors.
53 * Descriptor Flags::                    Fcntl commands for manipulating
54                                          flags associated with file
55                                          descriptors.
56 * File Status Flags::                   Fcntl commands for manipulating
57                                          flags associated with open files.
58 * File Locks::                          Fcntl commands for implementing
59                                          file locking.
60 * Open File Description Locks::         Fcntl commands for implementing
61                                          open file description locking.
62 * Open File Description Locks Example:: An example of open file description lock
63                                          usage
64 * Interrupt Input::                     Getting an asynchronous signal when
65                                          input arrives.
66 * IOCTLs::                              Generic I/O Control operations.
67 @end menu
70 @node Opening and Closing Files
71 @section Opening and Closing Files
73 @cindex opening a file descriptor
74 @cindex closing a file descriptor
75 This section describes the primitives for opening and closing files
76 using file descriptors.  The @code{open} and @code{creat} functions are
77 declared in the header file @file{fcntl.h}, while @code{close} is
78 declared in @file{unistd.h}.
79 @pindex unistd.h
80 @pindex fcntl.h
82 @deftypefun int open (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
83 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
84 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
85 The @code{open} function creates and returns a new file descriptor for
86 the file named by @var{filename}.  Initially, the file position
87 indicator for the file is at the beginning of the file.  The argument
88 @var{mode} (@pxref{Permission Bits}) is used only when a file is
89 created, but it doesn't hurt to supply the argument in any case.
91 The @var{flags} argument controls how the file is to be opened.  This is
92 a bit mask; you create the value by the bitwise OR of the appropriate
93 parameters (using the @samp{|} operator in C).
94 @xref{File Status Flags}, for the parameters available.
96 The normal return value from @code{open} is a non-negative integer file
97 descriptor.  In the case of an error, a value of @math{-1} is returned
98 instead.  In addition to the usual file name errors (@pxref{File
99 Name Errors}), the following @code{errno} error conditions are defined
100 for this function:
102 @table @code
103 @item EACCES
104 The file exists but is not readable/writable as requested by the @var{flags}
105 argument, or the file does not exist and the directory is unwritable so
106 it cannot be created.
108 @item EEXIST
109 Both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, and the named file already
110 exists.
112 @item EINTR
113 The @code{open} operation was interrupted by a signal.
114 @xref{Interrupted Primitives}.
116 @item EISDIR
117 The @var{flags} argument specified write access, and the file is a directory.
119 @item EMFILE
120 The process has too many files open.
121 The maximum number of file descriptors is controlled by the
122 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
124 @item ENFILE
125 The entire system, or perhaps the file system which contains the
126 directory, cannot support any additional open files at the moment.
127 (This problem cannot happen on @gnuhurdsystems{}.)
129 @item ENOENT
130 The named file does not exist, and @code{O_CREAT} is not specified.
132 @item ENOSPC
133 The directory or file system that would contain the new file cannot be
134 extended, because there is no disk space left.
136 @item ENXIO
137 @code{O_NONBLOCK} and @code{O_WRONLY} are both set in the @var{flags}
138 argument, the file named by @var{filename} is a FIFO (@pxref{Pipes and
139 FIFOs}), and no process has the file open for reading.
141 @item EROFS
142 The file resides on a read-only file system and any of @w{@code{O_WRONLY}},
143 @code{O_RDWR}, and @code{O_TRUNC} are set in the @var{flags} argument,
144 or @code{O_CREAT} is set and the file does not already exist.
145 @end table
147 @c !!! umask
149 If on a 32 bit machine the sources are translated with
150 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{open} returns a file
151 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
152 functions to use files up to @twoexp{63} bytes in size and offset from
153 @minus{}@twoexp{63} to @twoexp{63}.  This happens transparently for the user
154 since all of the low-level file handling functions are equally replaced.
156 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
157 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
158 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{open} is
159 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
160 until the program ends.  To avoid this calls to @code{open} should be
161 protected using cancellation handlers.
162 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
164 The @code{open} function is the underlying primitive for the @code{fopen}
165 and @code{freopen} functions, that create streams.
166 @end deftypefun
168 @deftypefun int open64 (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
169 @standards{Unix98, fcntl.h}
170 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
171 This function is similar to @code{open}.  It returns a file descriptor
172 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
173 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
174 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
176 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
177 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
178 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
179 replaces the old API.
180 @end deftypefun
182 @deftypefn {Obsolete function} int creat (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
183 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
184 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
185 This function is obsolete.  The call:
187 @smallexample
188 creat (@var{filename}, @var{mode})
189 @end smallexample
191 @noindent
192 is equivalent to:
194 @smallexample
195 open (@var{filename}, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, @var{mode})
196 @end smallexample
198 If on a 32 bit machine the sources are translated with
199 @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the function @code{creat} returns a file
200 descriptor opened in the large file mode which enables the file handling
201 functions to use files up to @twoexp{63} in size and offset from
202 @minus{}@twoexp{63} to @twoexp{63}.  This happens transparently for the user
203 since all of the low-level file handling functions are equally replaced.
204 @end deftypefn
206 @deftypefn {Obsolete function} int creat64 (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
207 @standards{Unix98, fcntl.h}
208 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
209 This function is similar to @code{creat}.  It returns a file descriptor
210 which can be used to access the file named by @var{filename}.  The only
211 difference is that on 32 bit systems the file is opened in the
212 large file mode.  I.e., file length and file offsets can exceed 31 bits.
214 To use this file descriptor one must not use the normal operations but
215 instead the counterparts named @code{*64}, e.g., @code{read64}.
217 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
218 function is actually available under the name @code{open}.  I.e., the
219 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
220 replaces the old API.
221 @end deftypefn
223 @deftypefun int close (int @var{filedes})
224 @standards{POSIX.1, unistd.h}
225 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
226 The function @code{close} closes the file descriptor @var{filedes}.
227 Closing a file has the following consequences:
229 @itemize @bullet
230 @item
231 The file descriptor is deallocated.
233 @item
234 Any record locks owned by the process on the file are unlocked.
236 @item
237 When all file descriptors associated with a pipe or FIFO have been closed,
238 any unread data is discarded.
239 @end itemize
241 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
242 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
243 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{close} is
244 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
245 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{close} should be
246 protected using cancellation handlers.
247 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
249 The normal return value from @code{close} is @math{0}; a value of @math{-1}
250 is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
251 conditions are defined for this function:
253 @table @code
254 @item EBADF
255 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor.
257 @item EINTR
258 The @code{close} call was interrupted by a signal.
259 @xref{Interrupted Primitives}.
260 Here is an example of how to handle @code{EINTR} properly:
262 @smallexample
263 TEMP_FAILURE_RETRY (close (desc));
264 @end smallexample
266 @item ENOSPC
267 @itemx EIO
268 @itemx EDQUOT
269 When the file is accessed by NFS, these errors from @code{write} can sometimes
270 not be detected until @code{close}.  @xref{I/O Primitives}, for details
271 on their meaning.
272 @end table
274 Please note that there is @emph{no} separate @code{close64} function.
275 This is not necessary since this function does not determine nor depend
276 on the mode of the file.  The kernel which performs the @code{close}
277 operation knows which mode the descriptor is used for and can handle
278 this situation.
279 @end deftypefun
281 To close a stream, call @code{fclose} (@pxref{Closing Streams}) instead
282 of trying to close its underlying file descriptor with @code{close}.
283 This flushes any buffered output and updates the stream object to
284 indicate that it is closed.
286 @node I/O Primitives
287 @section Input and Output Primitives
289 This section describes the functions for performing primitive input and
290 output operations on file descriptors: @code{read}, @code{write}, and
291 @code{lseek}.  These functions are declared in the header file
292 @file{unistd.h}.
293 @pindex unistd.h
295 @deftp {Data Type} ssize_t
296 @standards{POSIX.1, unistd.h}
297 This data type is used to represent the sizes of blocks that can be
298 read or written in a single operation.  It is similar to @code{size_t},
299 but must be a signed type.
300 @end deftp
302 @cindex reading from a file descriptor
303 @deftypefun ssize_t read (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size})
304 @standards{POSIX.1, unistd.h}
305 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
306 The @code{read} function reads up to @var{size} bytes from the file
307 with descriptor @var{filedes}, storing the results in the @var{buffer}.
308 (This is not necessarily a character string, and no terminating null
309 character is added.)
311 @cindex end-of-file, on a file descriptor
312 The return value is the number of bytes actually read.  This might be
313 less than @var{size}; for example, if there aren't that many bytes left
314 in the file or if there aren't that many bytes immediately available.
315 The exact behavior depends on what kind of file it is.  Note that
316 reading less than @var{size} bytes is not an error.
318 A value of zero indicates end-of-file (except if the value of the
319 @var{size} argument is also zero).  This is not considered an error.
320 If you keep calling @code{read} while at end-of-file, it will keep
321 returning zero and doing nothing else.
323 If @code{read} returns at least one character, there is no way you can
324 tell whether end-of-file was reached.  But if you did reach the end, the
325 next read will return zero.
327 In case of an error, @code{read} returns @math{-1}.  The following
328 @code{errno} error conditions are defined for this function:
330 @table @code
331 @item EAGAIN
332 Normally, when no input is immediately available, @code{read} waits for
333 some input.  But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file
334 (@pxref{File Status Flags}), @code{read} returns immediately without
335 reading any data, and reports this error.
337 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
338 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
339 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
340 which name you use.
342 On some systems, reading a large amount of data from a character special
343 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
344 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
345 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
346 which means it does not include terminals, since they always use
347 separate buffers inside the kernel.  This problem never happens on
348 @gnuhurdsystems{}.
350 Any condition that could result in @code{EAGAIN} can instead result in a
351 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
352 Calling @code{read} again immediately would result in @code{EAGAIN}.
354 @item EBADF
355 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
356 or is not open for reading.
358 @item EINTR
359 @code{read} was interrupted by a signal while it was waiting for input.
360 @xref{Interrupted Primitives}.  A signal will not necessarily cause
361 @code{read} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
362 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
364 @item EIO
365 For many devices, and for disk files, this error code indicates
366 a hardware error.
368 @code{EIO} also occurs when a background process tries to read from the
369 controlling terminal, and the normal action of stopping the process by
370 sending it a @code{SIGTTIN} signal isn't working.  This might happen if
371 the signal is being blocked or ignored, or because the process group is
372 orphaned.  @xref{Job Control}, for more information about job control,
373 and @ref{Signal Handling}, for information about signals.
375 @item EINVAL
376 In some systems, when reading from a character or block device, position
377 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
378 indicates that the offsets were not properly aligned.
379 @end table
381 Please note that there is no function named @code{read64}.  This is not
382 necessary since this function does not directly modify or handle the
383 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
384 internally, the @code{read} function can be used for all cases.
386 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
387 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
388 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{read} is
389 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
390 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{read} should be
391 protected using cancellation handlers.
392 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
394 The @code{read} function is the underlying primitive for all of the
395 functions that read from streams, such as @code{fgetc}.
396 @end deftypefun
398 @deftypefun ssize_t pread (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
399 @standards{Unix98, unistd.h}
400 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
401 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
402 @c is not MT-Safe because it uses lseek, read and lseek back, but is it
403 @c used anywhere?
404 The @code{pread} function is similar to the @code{read} function.  The
405 first three arguments are identical, and the return values and error
406 codes also correspond.
408 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
409 is not read from the current position of the file descriptor
410 @code{filedes}.  Instead the data is read from the file starting at
411 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
412 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
414 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
415 @code{pread} function is in fact @code{pread64} and the type
416 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
417 @twoexp{63} bytes in length.
419 The return value of @code{pread} describes the number of bytes read.
420 In the error case it returns @math{-1} like @code{read} does and the
421 error codes are also the same, with these additions:
423 @table @code
424 @item EINVAL
425 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
427 @item ESPIPE
428 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
429 this device does not allow positioning of the file pointer.
430 @end table
432 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
433 version 2.
434 @end deftypefun
436 @deftypefun ssize_t pread64 (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
437 @standards{Unix98, unistd.h}
438 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
439 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
440 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, read and lseek64 back, but is
441 @c it used anywhere?
442 This function is similar to the @code{pread} function.  The difference
443 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
444 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
445 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
446 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
447 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
448 errors with a descriptor in small file mode.
450 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
451 32 bit machine this function is actually available under the name
452 @code{pread} and so transparently replaces the 32 bit interface.
453 @end deftypefun
455 @cindex writing to a file descriptor
456 @deftypefun ssize_t write (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size})
457 @standards{POSIX.1, unistd.h}
458 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
459 @c Some say write is thread-unsafe on Linux without O_APPEND.  In the VFS layer
460 @c the vfs_write() does no locking around the acquisition of a file offset and
461 @c therefore multiple threads / kernel tasks may race and get the same offset
462 @c resulting in data loss.
464 @c See:
465 @c http://thread.gmane.org/gmane.linux.kernel/397980
466 @c http://lwn.net/Articles/180387/
468 @c The counter argument is that POSIX only says that the write starts at the
469 @c file position and that the file position is updated *before* the function
470 @c returns.  What that really means is that any expectation of atomic writes is
471 @c strictly an invention of the interpretation of the reader.  Data loss could
472 @c happen if two threads start the write at the same time.  Only writes that
473 @c come after the return of another write are guaranteed to follow the other
474 @c write.
476 @c The other side of the coin is that POSIX goes on further to say in
477 @c "2.9.7 Thread Interactions with Regular File Operations" that threads
478 @c should never see interleaving sets of file operations, but it is insane
479 @c to do anything like that because it kills performance, so you don't get
480 @c those guarantees in Linux.
482 @c So we mark it thread safe, it doesn't blow up, but you might loose
483 @c data, and we don't strictly meet the POSIX requirements.
485 @c The fix for file offsets racing was merged in 3.14, the commits were:
486 @c 9c225f2655e36a470c4f58dbbc99244c5fc7f2d4, and
487 @c d7a15f8d0777955986a2ab00ab181795cab14b01.  Therefore after Linux 3.14 you
488 @c should get mostly MT-safe writes.
489 The @code{write} function writes up to @var{size} bytes from
490 @var{buffer} to the file with descriptor @var{filedes}.  The data in
491 @var{buffer} is not necessarily a character string and a null character is
492 output like any other character.
494 The return value is the number of bytes actually written.  This may be
495 @var{size}, but can always be smaller.  Your program should always call
496 @code{write} in a loop, iterating until all the data is written.
498 Once @code{write} returns, the data is enqueued to be written and can be
499 read back right away, but it is not necessarily written out to permanent
500 storage immediately.  You can use @code{fsync} when you need to be sure
501 your data has been permanently stored before continuing.  (It is more
502 efficient for the system to batch up consecutive writes and do them all
503 at once when convenient.  Normally they will always be written to disk
504 within a minute or less.)  Modern systems provide another function
505 @code{fdatasync} which guarantees integrity only for the file data and
506 is therefore faster.
507 @c !!! xref fsync, fdatasync
508 You can use the @code{O_FSYNC} open mode to make @code{write} always
509 store the data to disk before returning; @pxref{Operating Modes}.
511 In the case of an error, @code{write} returns @math{-1}.  The following
512 @code{errno} error conditions are defined for this function:
514 @table @code
515 @item EAGAIN
516 Normally, @code{write} blocks until the write operation is complete.
517 But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file (@pxref{Control
518 Operations}), it returns immediately without writing any data and
519 reports this error.  An example of a situation that might cause the
520 process to block on output is writing to a terminal device that supports
521 flow control, where output has been suspended by receipt of a STOP
522 character.
524 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
525 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In @theglibc{},
526 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
527 which name you use.
529 On some systems, writing a large amount of data from a character special
530 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
531 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
532 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
533 which means it does not include terminals, since they always use
534 separate buffers inside the kernel.  This problem does not arise on
535 @gnuhurdsystems{}.
537 @item EBADF
538 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
539 or is not open for writing.
541 @item EFBIG
542 The size of the file would become larger than the implementation can support.
544 @item EINTR
545 The @code{write} operation was interrupted by a signal while it was
546 blocked waiting for completion.  A signal will not necessarily cause
547 @code{write} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
548 successful @code{write} which writes fewer bytes than requested.
549 @xref{Interrupted Primitives}.
551 @item EIO
552 For many devices, and for disk files, this error code indicates
553 a hardware error.
555 @item ENOSPC
556 The device containing the file is full.
558 @item EPIPE
559 This error is returned when you try to write to a pipe or FIFO that
560 isn't open for reading by any process.  When this happens, a @code{SIGPIPE}
561 signal is also sent to the process; see @ref{Signal Handling}.
563 @item EINVAL
564 In some systems, when writing to a character or block device, position
565 and size offsets must be aligned to a particular block size.  This error
566 indicates that the offsets were not properly aligned.
567 @end table
569 Unless you have arranged to prevent @code{EINTR} failures, you should
570 check @code{errno} after each failing call to @code{write}, and if the
571 error was @code{EINTR}, you should simply repeat the call.
572 @xref{Interrupted Primitives}.  The easy way to do this is with the
573 macro @code{TEMP_FAILURE_RETRY}, as follows:
575 @smallexample
576 nbytes = TEMP_FAILURE_RETRY (write (desc, buffer, count));
577 @end smallexample
579 Please note that there is no function named @code{write64}.  This is not
580 necessary since this function does not directly modify or handle the
581 possibly wide file offset.  Since the kernel handles this state
582 internally the @code{write} function can be used for all cases.
584 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
585 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
586 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{write} is
587 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
588 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{write} should be
589 protected using cancellation handlers.
590 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
592 The @code{write} function is the underlying primitive for all of the
593 functions that write to streams, such as @code{fputc}.
594 @end deftypefun
596 @deftypefun ssize_t pwrite (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
597 @standards{Unix98, unistd.h}
598 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
599 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
600 @c is not MT-Safe because it uses lseek, write and lseek back, but is it
601 @c used anywhere?
602 The @code{pwrite} function is similar to the @code{write} function.  The
603 first three arguments are identical, and the return values and error codes
604 also correspond.
606 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
607 is not written to the current position of the file descriptor
608 @code{filedes}.  Instead the data is written to the file starting at
609 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
610 not affected by the operation.  The value is the same as before the call.
612 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
613 appends data to the end of the file, regardless of the value of
614 @code{offset}.
616 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
617 @code{pwrite} function is in fact @code{pwrite64} and the type
618 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
619 @twoexp{63} bytes in length.
621 The return value of @code{pwrite} describes the number of written bytes.
622 In the error case it returns @math{-1} like @code{write} does and the
623 error codes are also the same, with these additions:
625 @table @code
626 @item EINVAL
627 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
629 @item ESPIPE
630 The file descriptor @var{filedes} is associated with a pipe or a FIFO and
631 this device does not allow positioning of the file pointer.
632 @end table
634 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
635 version 2.
636 @end deftypefun
638 @deftypefun ssize_t pwrite64 (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off64_t @var{offset})
639 @standards{Unix98, unistd.h}
640 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
641 @c This is usually a safe syscall.  The sysdeps/posix fallback emulation
642 @c is not MT-Safe because it uses lseek64, write and lseek64 back, but
643 @c is it used anywhere?
644 This function is similar to the @code{pwrite} function.  The difference
645 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
646 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
647 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
648 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
649 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
650 errors with a descriptor in small file mode.
652 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
653 32 bit machine this function is actually available under the name
654 @code{pwrite} and so transparently replaces the 32 bit interface.
655 @end deftypefun
657 @deftypefun ssize_t preadv (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
658 @standards{BSD, sys/uio.h}
659 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
660 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
661 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
662 @c is also MT-Safe since it calls pread, and it is now a syscall on all
663 @c targets.
665 This function is similar to the @code{readv} function, with the difference
666 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
667 @code{pread}.  The data is written to the file starting at position
668 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
669 by the operation.  The value is the same as before the call.
671 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
672 @code{preadv} function is in fact @code{preadv64} and the type
673 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
674 @twoexp{63} bytes in length.
676 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
677 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
678 errors are the same as in @code{readv} and @code{pread}.
679 @end deftypefun
681 @deftypefun ssize_t preadv64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
682 @standards{BSD, unistd.h}
683 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
684 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
685 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
686 @c is also MT-Safe since it calls pread64, and it is now a syscall on all
687 @c targets.
689 This function is similar to the @code{preadv} function with the difference
690 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
691 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
692 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
693 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
694 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
695 errors with a descriptor in small file mode.
697 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
698 32 bit machine this function is actually available under the name
699 @code{preadv} and so transparently replaces the 32 bit interface.
700 @end deftypefun
702 @deftypefun ssize_t pwritev (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
703 @standards{BSD, sys/uio.h}
704 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
705 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
706 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
707 @c is also MT-Safe since it calls pwrite, and it is now a syscall on all
708 @c targets.
710 This function is similar to the @code{writev} function, with the difference
711 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
712 @code{pwrite}.  The data is written to the file starting at position
713 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
714 by the operation.  The value is the same as before the call.
716 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
717 appends data to the end of the file, regardless of the value of
718 @code{offset}.
720 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
721 @code{pwritev} function is in fact @code{pwritev64} and the type
722 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
723 @twoexp{63} bytes in length.
725 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) written, @math{0}
726 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
727 errors are the same as in @code{writev} and @code{pwrite}.
728 @end deftypefun
730 @deftypefun ssize_t pwritev64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
731 @standards{BSD, unistd.h}
732 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
733 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
734 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
735 @c is also MT-Safe since it calls pwrite64, and it is now a syscall on all
736 @c targets.
738 This function is similar to the @code{pwritev} function with the difference
739 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
740 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
741 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
742 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
743 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
744 errors with a descriptor in small file mode.
746 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
747 32 bit machine this function is actually available under the name
748 @code{pwritev} and so transparently replaces the 32 bit interface.
749 @end deftypefun
751 @deftypefun ssize_t preadv2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset}, int @var{flags})
752 @standards{GNU, sys/uio.h}
753 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
754 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
755 @c is also MT-Safe since it calls preadv.
757 This function is similar to the @code{preadv} function, with the difference
758 it adds an extra @var{flags} parameter of type @code{int}.  The supported
759 @var{flags} are dependent of the underlying system.  For Linux it supports:
761 @vtable @code
762 @item RWF_HIPRI
763 High priority request.  This adds a flag that tells the file system that
764 this is a high priority request for which it is worth to poll the hardware.
765 The flag is purely advisory and can be ignored if not supported.  The
766 @var{fd} must be opened using @code{O_DIRECT}.
768 @item RWF_DSYNC
769 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_DSYNC} flag.
771 @item RWF_SYNC
772 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_SYNC} flag.
773 @end vtable
775 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
776 @code{preadv2} function is in fact @code{preadv64v2} and the type
777 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
778 @twoexp{63} bytes in length.
780 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
781 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
782 errors are the same as in @code{preadv} with the addition of:
784 @table @code
786 @item EOPNOTSUPP
788 @c The default sysdeps/posix code will return it for any flags value
789 @c different than 0.
790 An unsupported @var{flags} was used.
792 @end table
794 @end deftypefun
796 @deftypefun ssize_t preadv64v2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset}, int @var{flags})
797 @standards{GNU, unistd.h}
798 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
799 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
800 @c is also MT-Safe since it calls preadv.
802 This function is similar to the @code{preadv2} function with the difference
803 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
804 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
805 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
806 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
807 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
808 errors with a descriptor in small file mode.
810 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
811 32 bit machine this function is actually available under the name
812 @code{preadv2} and so transparently replaces the 32 bit interface.
813 @end deftypefun
816 @deftypefun ssize_t pwritev2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset}, int @var{flags})
817 @standards{GNU, sys/uio.h}
818 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
819 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
820 @c is also MT-Safe since it calls pwritev.
822 This function is similar to the @code{pwritev} function, with the difference
823 it adds an extra @var{flags} parameter of type @code{int}.  The supported
824 @var{flags} are dependent of the underlying system and for Linux it supports
825 the same ones as for @code{preadv2}.
827 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
828 @code{pwritev2} function is in fact @code{pwritev64v2} and the type
829 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
830 @twoexp{63} bytes in length.
832 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) write, @math{0}
833 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
834 errors are the same as in @code{preadv2}.
835 @end deftypefun
837 @deftypefun ssize_t pwritev64v2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset}, int @var{flags})
838 @standards{GNU, unistd.h}
839 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
840 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
841 @c is also MT-Safe since it calls pwritev.
843 This function is similar to the @code{pwritev2} function with the difference
844 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
845 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
846 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
847 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
848 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
849 errors with a descriptor in small file mode.
851 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
852 32 bit machine this function is actually available under the name
853 @code{pwritev2} and so transparently replaces the 32 bit interface.
854 @end deftypefun
857 @node File Position Primitive
858 @section Setting the File Position of a Descriptor
860 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
861 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
862 specifies the position in the file for the next @code{read} or
863 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
864 on the file position and what it means.
866 To read the current file position value from a descriptor, use
867 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
869 @cindex file positioning on a file descriptor
870 @cindex positioning a file descriptor
871 @cindex seeking on a file descriptor
872 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
873 @standards{POSIX.1, unistd.h}
874 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
875 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
876 file with descriptor @var{filedes}.
878 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
879 interpreted, in the same way as for the @code{fseek} function, and it must
880 be one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
881 @code{SEEK_END}.
883 @vtable @code
884 @item SEEK_SET
885 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the beginning
886 of the file.
888 @item SEEK_CUR
889 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the current
890 file position.  This count may be positive or negative.
892 @item SEEK_END
893 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the end of
894 the file.  A negative count specifies a position within the current
895 extent of the file; a positive count specifies a position past the
896 current end.  If you set the position past the current end, and
897 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
898 position.
899 @end vtable
901 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
902 position, measured in bytes from the beginning of the file.
903 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
904 current file position.
906 If you want to append to the file, setting the file position to the
907 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
908 process may write more data after you seek but before you write,
909 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
910 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
912 You can set the file position past the current end of the file.  This
913 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
914 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
915 Characters between the previous end of file and the new position are
916 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
917 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
918 file takes up less space than it appears to; it is then called a
919 ``sparse file''.
920 @cindex sparse files
921 @cindex holes in files
923 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
924 invalid, @code{lseek} returns a value of @math{-1}.  The following
925 @code{errno} error conditions are defined for this function:
927 @table @code
928 @item EBADF
929 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
931 @item EINVAL
932 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
933 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
935 @item ESPIPE
936 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
937 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
938 only for pipes and FIFOs, but on @gnusystems{}, you always get
939 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
940 @end table
942 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
943 @code{lseek} function is in fact @code{lseek64} and the type
944 @code{off_t} has 64 bits which makes it possible to handle files up to
945 @twoexp{63} bytes in length.
947 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
948 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
949 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
950 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
951 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
952 protected using cancellation handlers.
953 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
955 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
956 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
957 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
958 descriptors.
959 @end deftypefun
961 @deftypefun off64_t lseek64 (int @var{filedes}, off64_t @var{offset}, int @var{whence})
962 @standards{Unix98, unistd.h}
963 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
964 This function is similar to the @code{lseek} function.  The difference
965 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
966 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
967 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
968 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
969 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
970 errors with a descriptor in small file mode.
972 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
973 32 bits machine this function is actually available under the name
974 @code{lseek} and so transparently replaces the 32 bit interface.
975 @end deftypefun
977 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
978 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
979 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
980 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
981 other.  For example,
983 @smallexample
984 @group
986   int d1, d2;
987   char buf[4];
988   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
989   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
990   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
991   read (d2, buf, 4);
993 @end group
994 @end smallexample
996 @noindent
997 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
998 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
999 for brevity.)
1001 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
1002 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
1003 which alters the file position of one of the duplicates, including
1004 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
1006 @smallexample
1008   int d1, d2, d3;
1009   char buf1[4], buf2[4];
1010   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
1011   d2 = dup (d1);
1012   d3 = dup (d2);
1013   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
1014   read (d1, buf1, 4);
1015   read (d2, buf2, 4);
1017 @end smallexample
1019 @noindent
1020 will read four characters starting with the 1024'th character of
1021 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
1022 character.
1024 @deftp {Data Type} off_t
1025 @standards{POSIX.1, sys/types.h}
1026 This is a signed integer type used to represent file sizes.  In
1027 @theglibc{}, this type is no narrower than @code{int}.
1029 If the source is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type
1030 is transparently replaced by @code{off64_t}.
1031 @end deftp
1033 @deftp {Data Type} off64_t
1034 @standards{Unix98, sys/types.h}
1035 This type is used similar to @code{off_t}.  The difference is that even
1036 on 32 bit machines, where the @code{off_t} type would have 32 bits,
1037 @code{off64_t} has 64 bits and so is able to address files up to
1038 @twoexp{63} bytes in length.
1040 When compiling with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type is
1041 available under the name @code{off_t}.
1042 @end deftp
1044 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
1045 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
1046 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
1048 @vtable @code
1049 @item L_SET
1050 An alias for @code{SEEK_SET}.
1052 @item L_INCR
1053 An alias for @code{SEEK_CUR}.
1055 @item L_XTND
1056 An alias for @code{SEEK_END}.
1057 @end vtable
1059 @node Descriptors and Streams
1060 @section Descriptors and Streams
1061 @cindex streams, and file descriptors
1062 @cindex converting file descriptor to stream
1063 @cindex extracting file descriptor from stream
1065 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
1066 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
1067 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
1068 declared in the header file @file{stdio.h}.
1069 @pindex stdio.h
1071 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
1072 @standards{POSIX.1, stdio.h}
1073 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@acsmem{} @aculock{}}}
1074 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
1075 @var{filedes}.
1077 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
1078 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
1079 the @samp{b} option is not permitted; this is because @gnusystems{} make no
1080 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
1081 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have an effect only
1082 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
1083 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
1084 mode of the open file descriptor.
1086 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
1087 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
1088 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
1089 null pointer is returned instead.
1091 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
1092 for file descriptors do not permit the access specified by
1093 @code{opentype}.  @Theglibc{} always checks for this.
1094 @end deftypefun
1096 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
1097 see @ref{Creating a Pipe}.
1099 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
1100 @standards{POSIX.1, stdio.h}
1101 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1102 This function returns the file descriptor associated with the stream
1103 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
1104 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
1105 @code{fileno} returns @math{-1}.
1106 @end deftypefun
1108 @deftypefun int fileno_unlocked (FILE *@var{stream})
1109 @standards{GNU, stdio.h}
1110 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1111 The @code{fileno_unlocked} function is equivalent to the @code{fileno}
1112 function except that it does not implicitly lock the stream if the state
1113 is @code{FSETLOCKING_INTERNAL}.
1115 This function is a GNU extension.
1116 @end deftypefun
1118 @cindex standard file descriptors
1119 @cindex file descriptors, standard
1120 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
1121 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
1122 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
1123 @pindex unistd.h
1125 @vtable @code
1126 @item STDIN_FILENO
1127 @standards{POSIX.1, unistd.h}
1128 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
1129 standard input.
1130 @cindex standard input file descriptor
1132 @item STDOUT_FILENO
1133 @standards{POSIX.1, unistd.h}
1134 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
1135 standard output.
1136 @cindex standard output file descriptor
1138 @item STDERR_FILENO
1139 @standards{POSIX.1, unistd.h}
1140 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
1141 standard error output.
1142 @end vtable
1143 @cindex standard error file descriptor
1145 @node Stream/Descriptor Precautions
1146 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
1147 @cindex channels
1148 @cindex streams and descriptors
1149 @cindex descriptors and streams
1150 @cindex mixing descriptors and streams
1152 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
1153 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
1154 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
1155 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
1156 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
1157 file positions.
1159 It's best to use just one channel in your program for actual data
1160 transfer to any given file, except when all the access is for input.
1161 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
1162 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
1163 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
1164 the stream.
1166 @menu
1167 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
1168 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
1169 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
1170                             another channel.
1171 @end menu
1173 @node Linked Channels
1174 @subsection Linked Channels
1175 @cindex linked channels
1177 Channels that come from a single opening share the same file position;
1178 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
1179 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
1180 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
1181 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
1182 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
1183 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
1184 random-access files, all append-type output streams are effectively
1185 linked to each other.
1187 @cindex cleaning up a stream
1188 If you have been using a stream for I/O (or have just opened the stream),
1189 and you want to do I/O using
1190 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
1191 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
1192 @xref{Cleaning Streams}.
1194 Terminating a process, or executing a new program in the process,
1195 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
1196 streams persist in other processes, their file positions become
1197 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
1198 before destroying them.
1200 @node Independent Channels
1201 @subsection Independent Channels
1202 @cindex independent channels
1204 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
1205 file, each channel has its own file position.  These are called
1206 @dfn{independent channels}.
1208 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
1209 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
1210 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
1211 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
1213 @itemize @bullet
1214 @item
1215 You should clean an output stream after use, before doing anything else
1216 that might read or write from the same part of the file.
1218 @item
1219 You should clean an input stream before reading data that may have been
1220 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
1221 obsolete data that had been in the stream's buffer.
1222 @end itemize
1224 If you do output to one channel at the end of the file, this will
1225 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
1226 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
1227 new end of file before writing, because the file can always be extended
1228 by another process between when you set the file position and when you
1229 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
1230 always output at the current end of the file.  In order to make the
1231 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
1232 were using, if it is a stream.
1234 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
1235 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
1236 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
1237 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
1238 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
1240 @node Cleaning Streams
1241 @subsection Cleaning Streams
1243 You can use @code{fflush} to clean a stream in most
1244 cases.
1246 You can skip the @code{fflush} if you know the stream
1247 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
1248 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
1249 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
1250 character output was a newline.  However, a just-opened input stream
1251 might not be clean, as its input buffer might not be empty.
1253 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
1254 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
1255 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
1256 not random access, there is no way to give back the excess data already
1257 read.  When an input stream reads from a random-access file,
1258 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
1259 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
1260 further I/O.
1262 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
1263 valid way of cleaning an output stream.
1265 You need not clean a stream before using its descriptor for control
1266 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
1267 the file position and are not affected by it.  You can use any
1268 descriptor for these operations, and all channels are affected
1269 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
1270 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
1271 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
1272 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
1273 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
1274 Modes}.
1276 @node Scatter-Gather
1277 @section Fast Scatter-Gather I/O
1278 @cindex scatter-gather
1280 Some applications may need to read or write data to multiple buffers,
1281 which are separated in memory.  Although this can be done easily enough
1282 with multiple calls to @code{read} and @code{write}, it is inefficient
1283 because there is overhead associated with each kernel call.
1285 Instead, many platforms provide special high-speed primitives to perform
1286 these @dfn{scatter-gather} operations in a single kernel call.  @Theglibc{}
1287 will provide an emulation on any system that lacks these
1288 primitives, so they are not a portability threat.  They are defined in
1289 @code{sys/uio.h}.
1291 These functions are controlled with arrays of @code{iovec} structures,
1292 which describe the location and size of each buffer.
1294 @deftp {Data Type} {struct iovec}
1295 @standards{BSD, sys/uio.h}
1297 The @code{iovec} structure describes a buffer.  It contains two fields:
1299 @table @code
1301 @item void *iov_base
1302 Contains the address of a buffer.
1304 @item size_t iov_len
1305 Contains the length of the buffer.
1307 @end table
1308 @end deftp
1310 @deftypefun ssize_t readv (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1311 @standards{BSD, sys/uio.h}
1312 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1313 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1314 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1315 @c malloc the buffer into which data is read, if the total read size is
1316 @c too large for alloca.
1318 The @code{readv} function reads data from @var{filedes} and scatters it
1319 into the buffers described in @var{vector}, which is taken to be
1320 @var{count} structures long.  As each buffer is filled, data is sent to the
1321 next.
1323 Note that @code{readv} is not guaranteed to fill all the buffers.
1324 It may stop at any point, for the same reasons @code{read} would.
1326 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1327 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1328 errors are the same as in @code{read}.
1330 @end deftypefun
1332 @deftypefun ssize_t writev (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1333 @standards{BSD, sys/uio.h}
1334 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1335 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1336 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1337 @c malloc the buffer from which data is written, if the total write size
1338 @c is too large for alloca.
1340 The @code{writev} function gathers data from the buffers described in
1341 @var{vector}, which is taken to be @var{count} structures long, and writes
1342 them to @code{filedes}.  As each buffer is written, it moves on to the
1343 next.
1345 Like @code{readv}, @code{writev} may stop midstream under the same
1346 conditions @code{write} would.
1348 The return value is a count of bytes written, or @math{-1} indicating an
1349 error.  The possible errors are the same as in @code{write}.
1351 @end deftypefun
1353 @c Note - I haven't read this anywhere.  I surmised it from my knowledge
1354 @c of computer science.  Thus, there could be subtleties I'm missing.
1356 Note that if the buffers are small (under about 1kB), high-level streams
1357 may be easier to use than these functions.  However, @code{readv} and
1358 @code{writev} are more efficient when the individual buffers themselves
1359 (as opposed to the total output), are large.  In that case, a high-level
1360 stream would not be able to cache the data efficiently.
1362 @node Memory-mapped I/O
1363 @section Memory-mapped I/O
1365 On modern operating systems, it is possible to @dfn{mmap} (pronounced
1366 ``em-map'') a file to a region of memory.  When this is done, the file can
1367 be accessed just like an array in the program.
1369 This is more efficient than @code{read} or @code{write}, as only the regions
1370 of the file that a program actually accesses are loaded.  Accesses to
1371 not-yet-loaded parts of the mmapped region are handled in the same way as
1372 swapped out pages.
1374 Since mmapped pages can be stored back to their file when physical
1375 memory is low, it is possible to mmap files orders of magnitude larger
1376 than both the physical memory @emph{and} swap space.  The only limit is
1377 address space.  The theoretical limit is 4GB on a 32-bit machine -
1378 however, the actual limit will be smaller since some areas will be
1379 reserved for other purposes.  If the LFS interface is used the file size
1380 on 32-bit systems is not limited to 2GB (offsets are signed which
1381 reduces the addressable area of 4GB by half); the full 64-bit are
1382 available.
1384 Memory mapping only works on entire pages of memory.  Thus, addresses
1385 for mapping must be page-aligned, and length values will be rounded up.
1386 To determine the size of a page the machine uses one should use
1388 @vindex _SC_PAGESIZE
1389 @smallexample
1390 size_t page_size = (size_t) sysconf (_SC_PAGESIZE);
1391 @end smallexample
1393 @noindent
1394 These functions are declared in @file{sys/mman.h}.
1396 @deftypefun {void *} mmap (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off_t @var{offset})
1397 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1398 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1400 The @code{mmap} function creates a new mapping, connected to bytes
1401 (@var{offset}) to (@var{offset} + @var{length} - 1) in the file open on
1402 @var{filedes}.  A new reference for the file specified by @var{filedes}
1403 is created, which is not removed by closing the file.
1405 @var{address} gives a preferred starting address for the mapping.
1406 @code{NULL} expresses no preference.  Any previous mapping at that
1407 address is automatically removed.  The address you give may still be
1408 changed, unless you use the @code{MAP_FIXED} flag.
1410 @vindex PROT_READ
1411 @vindex PROT_WRITE
1412 @vindex PROT_EXEC
1413 @var{protect} contains flags that control what kind of access is
1414 permitted.  They include @code{PROT_READ}, @code{PROT_WRITE}, and
1415 @code{PROT_EXEC}, which permit reading, writing, and execution,
1416 respectively.  Inappropriate access will cause a segfault (@pxref{Program
1417 Error Signals}).
1419 Note that most hardware designs cannot support write permission without
1420 read permission, and many do not distinguish read and execute permission.
1421 Thus, you may receive wider permissions than you ask for, and mappings of
1422 write-only files may be denied even if you do not use @code{PROT_READ}.
1424 @var{flags} contains flags that control the nature of the map.
1425 One of @code{MAP_SHARED} or @code{MAP_PRIVATE} must be specified.
1427 They include:
1429 @vtable @code
1430 @item MAP_PRIVATE
1431 This specifies that writes to the region should never be written back
1432 to the attached file.  Instead, a copy is made for the process, and the
1433 region will be swapped normally if memory runs low.  No other process will
1434 see the changes.
1436 Since private mappings effectively revert to ordinary memory
1437 when written to, you must have enough virtual memory for a copy of
1438 the entire mmapped region if you use this mode with @code{PROT_WRITE}.
1440 @item MAP_SHARED
1441 This specifies that writes to the region will be written back to the
1442 file.  Changes made will be shared immediately with other processes
1443 mmaping the same file.
1445 Note that actual writing may take place at any time.  You need to use
1446 @code{msync}, described below, if it is important that other processes
1447 using conventional I/O get a consistent view of the file.
1449 @item MAP_FIXED
1450 This forces the system to use the exact mapping address specified in
1451 @var{address} and fail if it can't.
1453 @c One of these is official - the other is obviously an obsolete synonym
1454 @c Which is which?
1455 @item MAP_ANONYMOUS
1456 @itemx MAP_ANON
1457 This flag tells the system to create an anonymous mapping, not connected
1458 to a file.  @var{filedes} and @var{offset} are ignored, and the region is
1459 initialized with zeros.
1461 Anonymous maps are used as the basic primitive to extend the heap on some
1462 systems.  They are also useful to share data between multiple tasks
1463 without creating a file.
1465 On some systems using private anonymous mmaps is more efficient than using
1466 @code{malloc} for large blocks.  This is not an issue with @theglibc{},
1467 as the included @code{malloc} automatically uses @code{mmap} where appropriate.
1469 @c Linux has some other MAP_ options, which I have not discussed here.
1470 @c MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE and MAP_GROWSDOWN don't seem applicable to
1471 @c user programs (and I don't understand the last two).  MAP_LOCKED does
1472 @c not appear to be implemented.
1474 @end vtable
1476 @code{mmap} returns the address of the new mapping, or
1477 @code{MAP_FAILED} for an error.
1479 Possible errors include:
1481 @table @code
1483 @item EINVAL
1485 Either @var{address} was unusable, or inconsistent @var{flags} were
1486 given.
1488 @item EACCES
1490 @var{filedes} was not open for the type of access specified in @var{protect}.
1492 @item ENOMEM
1494 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
1495 out of address space.
1497 @item ENODEV
1499 This file is of a type that doesn't support mapping.
1501 @item ENOEXEC
1503 The file is on a filesystem that doesn't support mapping.
1505 @c On Linux, EAGAIN will appear if the file has a conflicting mandatory lock.
1506 @c However mandatory locks are not discussed in this manual.
1508 @c Similarly, ETXTBSY will occur if the MAP_DENYWRITE flag (not documented
1509 @c here) is used and the file is already open for writing.
1511 @end table
1513 @end deftypefun
1515 @deftypefun {void *} mmap64 (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off64_t @var{offset})
1516 @standards{LFS, sys/mman.h}
1517 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1518 @c The page_shift auto detection when MMAP2_PAGE_SHIFT is -1 (it never
1519 @c is) would be thread-unsafe.
1520 The @code{mmap64} function is equivalent to the @code{mmap} function but
1521 the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t}.  On 32-bit systems
1522 this allows the file associated with the @var{filedes} descriptor to be
1523 larger than 2GB.  @var{filedes} must be a descriptor returned from a
1524 call to @code{open64} or @code{fopen64} and @code{freopen64} where the
1525 descriptor is retrieved with @code{fileno}.
1527 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
1528 function is actually available under the name @code{mmap}.  I.e., the
1529 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
1530 replaces the old API.
1531 @end deftypefun
1533 @deftypefun int munmap (void *@var{addr}, size_t @var{length})
1534 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1535 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1537 @code{munmap} removes any memory maps from (@var{addr}) to (@var{addr} +
1538 @var{length}).  @var{length} should be the length of the mapping.
1540 It is safe to unmap multiple mappings in one command, or include unmapped
1541 space in the range.  It is also possible to unmap only part of an existing
1542 mapping.  However, only entire pages can be removed.  If @var{length} is not
1543 an even number of pages, it will be rounded up.
1545 It returns @math{0} for success and @math{-1} for an error.
1547 One error is possible:
1549 @table @code
1551 @item EINVAL
1552 The memory range given was outside the user mmap range or wasn't page
1553 aligned.
1555 @end table
1557 @end deftypefun
1559 @deftypefun int msync (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{flags})
1560 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1561 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1563 When using shared mappings, the kernel can write the file at any time
1564 before the mapping is removed.  To be certain data has actually been
1565 written to the file and will be accessible to non-memory-mapped I/O, it
1566 is necessary to use this function.
1568 It operates on the region @var{address} to (@var{address} + @var{length}).
1569 It may be used on part of a mapping or multiple mappings, however the
1570 region given should not contain any unmapped space.
1572 @var{flags} can contain some options:
1574 @vtable @code
1576 @item MS_SYNC
1578 This flag makes sure the data is actually written @emph{to disk}.
1579 Normally @code{msync} only makes sure that accesses to a file with
1580 conventional I/O reflect the recent changes.
1582 @item MS_ASYNC
1584 This tells @code{msync} to begin the synchronization, but not to wait for
1585 it to complete.
1587 @c Linux also has MS_INVALIDATE, which I don't understand.
1589 @end vtable
1591 @code{msync} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1592 error.  Errors include:
1594 @table @code
1596 @item EINVAL
1597 An invalid region was given, or the @var{flags} were invalid.
1599 @item EFAULT
1600 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1602 @end table
1604 @end deftypefun
1606 @deftypefun {void *} mremap (void *@var{address}, size_t @var{length}, size_t @var{new_length}, int @var{flag})
1607 @standards{GNU, sys/mman.h}
1608 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1610 This function can be used to change the size of an existing memory
1611 area. @var{address} and @var{length} must cover a region entirely mapped
1612 in the same @code{mmap} statement.  A new mapping with the same
1613 characteristics will be returned with the length @var{new_length}.
1615 One option is possible, @code{MREMAP_MAYMOVE}.  If it is given in
1616 @var{flags}, the system may remove the existing mapping and create a new
1617 one of the desired length in another location.
1619 The address of the resulting mapping is returned, or @math{-1}.  Possible
1620 error codes include:
1622 @table @code
1624 @item EFAULT
1625 There is no existing mapping in at least part of the original region, or
1626 the region covers two or more distinct mappings.
1628 @item EINVAL
1629 The address given is misaligned or inappropriate.
1631 @item EAGAIN
1632 The region has pages locked, and if extended it would exceed the
1633 process's resource limit for locked pages.  @xref{Limits on Resources}.
1635 @item ENOMEM
1636 The region is private writable, and insufficient virtual memory is
1637 available to extend it.  Also, this error will occur if
1638 @code{MREMAP_MAYMOVE} is not given and the extension would collide with
1639 another mapped region.
1641 @end table
1642 @end deftypefun
1644 This function is only available on a few systems.  Except for performing
1645 optional optimizations one should not rely on this function.
1647 Not all file descriptors may be mapped.  Sockets, pipes, and most devices
1648 only allow sequential access and do not fit into the mapping abstraction.
1649 In addition, some regular files may not be mmapable, and older kernels may
1650 not support mapping at all.  Thus, programs using @code{mmap} should
1651 have a fallback method to use should it fail. @xref{Mmap,,,standards,GNU
1652 Coding Standards}.
1654 @deftypefun int madvise (void *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{advice})
1655 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1656 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1658 This function can be used to provide the system with @var{advice} about
1659 the intended usage patterns of the memory region starting at @var{addr}
1660 and extending @var{length} bytes.
1662 The valid BSD values for @var{advice} are:
1664 @vtable @code
1666 @item MADV_NORMAL
1667 The region should receive no further special treatment.
1669 @item MADV_RANDOM
1670 The region will be accessed via random page references.  The kernel
1671 should page-in the minimal number of pages for each page fault.
1673 @item MADV_SEQUENTIAL
1674 The region will be accessed via sequential page references.  This
1675 may cause the kernel to aggressively read-ahead, expecting further
1676 sequential references after any page fault within this region.
1678 @item MADV_WILLNEED
1679 The region will be needed.  The pages within this region may
1680 be pre-faulted in by the kernel.
1682 @item MADV_DONTNEED
1683 The region is no longer needed.  The kernel may free these pages,
1684 causing any changes to the pages to be lost, as well as swapped
1685 out pages to be discarded.
1687 @end vtable
1689 The POSIX names are slightly different, but with the same meanings:
1691 @vtable @code
1693 @item POSIX_MADV_NORMAL
1694 This corresponds with BSD's @code{MADV_NORMAL}.
1696 @item POSIX_MADV_RANDOM
1697 This corresponds with BSD's @code{MADV_RANDOM}.
1699 @item POSIX_MADV_SEQUENTIAL
1700 This corresponds with BSD's @code{MADV_SEQUENTIAL}.
1702 @item POSIX_MADV_WILLNEED
1703 This corresponds with BSD's @code{MADV_WILLNEED}.
1705 @item POSIX_MADV_DONTNEED
1706 This corresponds with BSD's @code{MADV_DONTNEED}.
1708 @end vtable
1710 @code{madvise} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1711 error.  Errors include:
1712 @table @code
1714 @item EINVAL
1715 An invalid region was given, or the @var{advice} was invalid.
1717 @item EFAULT
1718 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1720 @end table
1721 @end deftypefun
1723 @deftypefn Function int shm_open (const char *@var{name}, int @var{oflag}, mode_t @var{mode})
1724 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1725 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1726 @c shm_open @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1727 @c  libc_once(where_is_shmfs) @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1728 @c   where_is_shmfs @mtslocale @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1729 @c    statfs dup ok
1730 @c    setmntent dup @ascuheap @asulock @acsmem @acsfd @aculock
1731 @c    getmntent_r dup @mtslocale @ascuheap @aculock @acsmem [no @asucorrupt @acucorrupt; exclusive stream]
1732 @c    strcmp dup ok
1733 @c    strlen dup ok
1734 @c    malloc dup @ascuheap @acsmem
1735 @c    mempcpy dup ok
1736 @c    endmntent dup @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1737 @c  strlen dup ok
1738 @c  strchr dup ok
1739 @c  mempcpy dup ok
1740 @c  open dup @acsfd
1741 @c  fcntl dup ok
1742 @c  close dup @acsfd
1744 This function returns a file descriptor that can be used to allocate shared
1745 memory via mmap.  Unrelated processes can use same @var{name} to create or
1746 open existing shared memory objects.
1748 A @var{name} argument specifies the shared memory object to be opened.
1749 In @theglibc{} it must be a string smaller than @code{NAME_MAX} bytes starting
1750 with an optional slash but containing no other slashes.
1752 The semantics of @var{oflag} and @var{mode} arguments is same as in @code{open}.
1754 @code{shm_open} returns the file descriptor on success or @math{-1} on error.
1755 On failure @code{errno} is set.
1756 @end deftypefn
1758 @deftypefn Function int shm_unlink (const char *@var{name})
1759 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1760 @c shm_unlink @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1761 @c  libc_once(where_is_shmfs) dup @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1762 @c  strlen dup ok
1763 @c  strchr dup ok
1764 @c  mempcpy dup ok
1765 @c  unlink dup ok
1767 This function is the inverse of @code{shm_open} and removes the object with
1768 the given @var{name} previously created by @code{shm_open}.
1770 @code{shm_unlink} returns @math{0} on success or @math{-1} on error.
1771 On failure @code{errno} is set.
1772 @end deftypefn
1774 @node Waiting for I/O
1775 @section Waiting for Input or Output
1776 @cindex waiting for input or output
1777 @cindex multiplexing input
1778 @cindex input from multiple files
1780 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
1781 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
1782 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
1783 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
1784 style requires responding immediately to input on any device.  Another
1785 example is a program that acts as a server to several other processes
1786 via pipes or sockets.
1788 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
1789 blocks the program until input is available on one particular file
1790 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
1791 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
1792 inefficient.
1794 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
1795 program until input or output is ready on a specified set of file
1796 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
1797 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
1798 @pindex sys/types.h
1800 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
1801 ``input'' is available when there are pending connections that could be
1802 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
1803 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
1804 for normal input.
1806 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
1807 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
1808 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
1809 and some macros for manipulating these objects.
1811 @deftp {Data Type} fd_set
1812 @standards{BSD, sys/types.h}
1813 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
1814 @code{select} function.  It is actually a bit array.
1815 @end deftp
1817 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
1818 @standards{BSD, sys/types.h}
1819 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
1820 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
1821 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
1822 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
1823 descriptors open, but this macro still has a constant value which
1824 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
1825 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
1826 that descriptor into an @code{fd_set}.
1827 @end deftypevr
1829 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
1830 @standards{BSD, sys/types.h}
1831 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1832 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
1833 empty set.
1834 @end deftypefn
1836 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1837 @standards{BSD, sys/types.h}
1838 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1839 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1840 @c here if set is not used exclusively.
1841 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
1843 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1844 evaluated more than once.
1845 @end deftypefn
1847 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1848 @standards{BSD, sys/types.h}
1849 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1850 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1851 @c here if set is not used exclusively.
1852 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
1854 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1855 evaluated more than once.
1856 @end deftypefn
1858 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, const fd_set *@var{set})
1859 @standards{BSD, sys/types.h}
1860 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1861 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
1862 of the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
1864 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1865 evaluated more than once.
1866 @end deftypefn
1868 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
1870 @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})
1871 @standards{BSD, sys/types.h}
1872 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:read-fds} @mtsrace{:write-fds} @mtsrace{:except-fds}}@assafe{}@acsafe{}}
1873 @c The select syscall is preferred, but pselect6 may be used instead,
1874 @c which requires converting timeout to a timespec and back.  The
1875 @c conversions are not atomic.
1876 The @code{select} function blocks the calling process until there is
1877 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
1878 timeout period has expired.
1880 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
1881 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
1882 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
1883 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
1884 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
1885 you are not interested in checking for that kind of condition.
1887 A file descriptor is considered ready for reading if a @code{read}
1888 call will not block.  This usually includes the read offset being at
1889 the end of the file or there is an error to report.  A server socket
1890 is considered ready for reading if there is a pending connection which
1891 can be accepted with @code{accept}; @pxref{Accepting Connections}.  A
1892 client socket is ready for writing when its connection is fully
1893 established; @pxref{Connecting}.
1895 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
1896 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
1897 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
1898 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
1899 for information on urgent messages.)
1901 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
1902 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
1903 of this argument.
1905 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
1906 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until one
1907 of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide the
1908 time in @code{struct timeval} format; see @ref{High-Resolution
1909 Calendar}.  Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing
1910 all zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
1911 waiting if none are ready.
1913 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
1914 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
1915 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
1916 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
1917 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
1919 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
1920 a value of zero.
1922 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
1923 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
1924 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
1925 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
1926 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
1927 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
1929 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
1930 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
1931 conditions are defined for this function:
1933 @table @code
1934 @item EBADF
1935 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
1937 @item EINTR
1938 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
1940 @item EINVAL
1941 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
1942 or too large.
1943 @end table
1944 @end deftypefun
1946 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
1947 feature.
1949 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
1950 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
1951 function blocks the calling process until input is available on the
1952 file descriptor, or until the timeout period expires.
1954 @smallexample
1955 @include select.c.texi
1956 @end smallexample
1958 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
1959 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
1962 @node Synchronizing I/O
1963 @section Synchronizing I/O operations
1965 @cindex synchronizing
1966 In most modern operating systems, the normal I/O operations are not
1967 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
1968 returns, this does not mean the data is actually written to the media,
1969 e.g., the disk.
1971 In situations where synchronization points are necessary, you can use
1972 special functions which ensure that all operations finish before
1973 they return.
1975 @deftypefun void sync (void)
1976 @standards{X/Open, unistd.h}
1977 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1978 A call to this function will not return as long as there is data which
1979 has not been written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
1980 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
1981 other process in parallel writes data).
1983 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
1984 @end deftypefun
1986 Programs more often want to ensure that data written to a given file is
1987 committed, rather than all data in the system.  For this, @code{sync} is overkill.
1990 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
1991 @standards{POSIX, unistd.h}
1992 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1993 The @code{fsync} function can be used to make sure all data associated with
1994 the open file @var{fildes} is written to the device associated with the
1995 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
1996 finished.
1998 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
2000 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
2001 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
2002 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
2003 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
2004 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{fsync} should be
2005 protected using cancellation handlers.
2006 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
2008 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
2009 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
2010 following values:
2011 @table @code
2012 @item EBADF
2013 The descriptor @var{fildes} is not valid.
2015 @item EINVAL
2016 No synchronization is possible since the system does not implement this.
2017 @end table
2018 @end deftypefun
2020 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
2021 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
2022 is enough to write all the file content data to the device.
2023 Meta-information, like the modification time etc., are not that important
2024 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
2025 recovery of the file in case of a problem.
2027 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
2028 @standards{POSIX, unistd.h}
2029 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2030 When a call to the @code{fdatasync} function returns, it is ensured
2031 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
2032 operations, the parts guaranteeing data integrity finished.
2034 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
2035 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
2036 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
2037 required by @code{fdatasync}.
2039 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
2041 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
2042 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
2043 following values:
2044 @table @code
2045 @item EBADF
2046 The descriptor @var{fildes} is not valid.
2048 @item EINVAL
2049 No synchronization is possible since the system does not implement this.
2050 @end table
2051 @end deftypefun
2054 @node Asynchronous I/O
2055 @section Perform I/O Operations in Parallel
2057 The POSIX.1b standard defines a new set of I/O operations which can
2058 significantly reduce the time an application spends waiting for I/O.  The
2059 new functions allow a program to initiate one or more I/O operations and
2060 then immediately resume normal work while the I/O operations are
2061 executed in parallel.  This functionality is available if the
2062 @file{unistd.h} file defines the symbol @code{_POSIX_ASYNCHRONOUS_IO}.
2064 These functions are part of the library with realtime functions named
2065 @file{librt}.  They are not actually part of the @file{libc} binary.
2066 The implementation of these functions can be done using support in the
2067 kernel (if available) or using an implementation based on threads at
2068 userlevel.  In the latter case it might be necessary to link applications
2069 with the thread library @file{libpthread} in addition to @file{librt}.
2071 All AIO operations operate on files which were opened previously.  There
2072 might be arbitrarily many operations running for one file.  The
2073 asynchronous I/O operations are controlled using a data structure named
2074 @code{struct aiocb} (@dfn{AIO control block}).  It is defined in
2075 @file{aio.h} as follows.
2077 @deftp {Data Type} {struct aiocb}
2078 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2079 The POSIX.1b standard mandates that the @code{struct aiocb} structure
2080 contains at least the members described in the following table.  There
2081 might be more elements which are used by the implementation, but
2082 depending upon these elements is not portable and is highly deprecated.
2084 @table @code
2085 @item int aio_fildes
2086 This element specifies the file descriptor to be used for the
2087 operation.  It must be a legal descriptor, otherwise the operation will
2088 fail.
2090 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2091 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2092 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2094 @item off_t aio_offset
2095 This element specifies the offset in the file at which the operation (input
2096 or output) is performed.  Since the operations are carried out in arbitrary
2097 order and more than one operation for one file descriptor can be
2098 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2099 descriptor.
2101 @item volatile void *aio_buf
2102 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2103 where the read data is stored.
2105 @item size_t aio_nbytes
2106 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2108 @item int aio_reqprio
2109 If the platform has defined @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2110 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING}, the AIO requests are
2111 processed based on the current scheduling priority.  The
2112 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2113 AIO operation.
2115 @item struct sigevent aio_sigevent
2116 This element specifies how the calling process is notified once the
2117 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2118 @code{SIGEV_NONE}, no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2119 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2120 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD}.  In this case, a thread
2121 is created which starts executing the function pointed to by
2122 @code{sigev_notify_function}.
2124 @item int aio_lio_opcode
2125 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2126 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2127 arbitrary number of operations to start at once, and each operation can be
2128 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2129 control block.  The possible values are:
2131 @vtable @code
2132 @item LIO_READ
2133 Start a read operation.  Read from the file at position
2134 @code{aio_offset} and store the next @code{aio_nbytes} bytes in the
2135 buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2137 @item LIO_WRITE
2138 Start a write operation.  Write @code{aio_nbytes} bytes starting at
2139 @code{aio_buf} into the file starting at position @code{aio_offset}.
2141 @item LIO_NOP
2142 Do nothing for this control block.  This value is useful sometimes when
2143 an array of @code{struct aiocb} values contains holes, i.e., some of the
2144 values must not be handled although the whole array is presented to the
2145 @code{lio_listio} function.
2146 @end vtable
2147 @end table
2149 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2150 32 bit machine, this type is in fact @code{struct aiocb64}, since the LFS
2151 interface transparently replaces the @code{struct aiocb} definition.
2152 @end deftp
2154 For use with the AIO functions defined in the LFS, there is a similar type
2155 defined which replaces the types of the appropriate members with larger
2156 types but otherwise is equivalent to @code{struct aiocb}.  Particularly,
2157 all member names are the same.
2159 @deftp {Data Type} {struct aiocb64}
2160 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2161 @table @code
2162 @item int aio_fildes
2163 This element specifies the file descriptor which is used for the
2164 operation.  It must be a legal descriptor since otherwise the operation
2165 fails for obvious reasons.
2167 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2168 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2169 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2171 @item off64_t aio_offset
2172 This element specifies at which offset in the file the operation (input
2173 or output) is performed.  Since the operation are carried in arbitrary
2174 order and more than one operation for one file descriptor can be
2175 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2176 descriptor.
2178 @item volatile void *aio_buf
2179 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2180 where the read data is stored.
2182 @item size_t aio_nbytes
2183 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2185 @item int aio_reqprio
2186 If for the platform @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2187 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING} are defined the AIO requests are
2188 processed based on the current scheduling priority.  The
2189 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2190 AIO operation.
2192 @item struct sigevent aio_sigevent
2193 This element specifies how the calling process is notified once the
2194 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2195 @code{SIGEV_NONE} no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2196 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2197 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD} in which case a thread
2198 is created which starts executing the function pointed to by
2199 @code{sigev_notify_function}.
2201 @item int aio_lio_opcode
2202 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2203 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2204 arbitrary number of operations to start at once, and since each operation can be
2205 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2206 control block.  See the description of @code{struct aiocb} for a description
2207 of the possible values.
2208 @end table
2210 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2211 32 bit machine, this type is available under the name @code{struct
2212 aiocb64}, since the LFS transparently replaces the old interface.
2213 @end deftp
2215 @menu
2216 * Asynchronous Reads/Writes::    Asynchronous Read and Write Operations.
2217 * Status of AIO Operations::     Getting the Status of AIO Operations.
2218 * Synchronizing AIO Operations:: Getting into a consistent state.
2219 * Cancel AIO Operations::        Cancellation of AIO Operations.
2220 * Configuration of AIO::         How to optimize the AIO implementation.
2221 @end menu
2223 @node Asynchronous Reads/Writes
2224 @subsection Asynchronous Read and Write Operations
2226 @deftypefun int aio_read (struct aiocb *@var{aiocbp})
2227 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2228 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2229 @c Calls aio_enqueue_request.
2230 @c aio_enqueue_request @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2231 @c  pthread_self ok
2232 @c  pthread_getschedparam @asulock @aculock
2233 @c   lll_lock (pthread descriptor's lock) @asulock @aculock
2234 @c   sched_getparam ok
2235 @c   sched_getscheduler ok
2236 @c   lll_unlock @aculock
2237 @c  pthread_mutex_lock (aio_requests_mutex) @asulock @aculock
2238 @c  get_elem @ascuheap @acsmem [@asucorrupt @acucorrupt]
2239 @c   realloc @ascuheap @acsmem
2240 @c   calloc @ascuheap @acsmem
2241 @c  aio_create_helper_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2242 @c   pthread_attr_init ok
2243 @c   pthread_attr_setdetachstate ok
2244 @c   pthread_get_minstack ok
2245 @c   pthread_attr_setstacksize ok
2246 @c   sigfillset ok
2247 @c    memset ok
2248 @c    sigdelset ok
2249 @c   SYSCALL rt_sigprocmask ok
2250 @c   pthread_create @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2251 @c    lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2252 @c    alloca/malloc @ascuheap @acsmem
2253 @c    lll_unlock @aculock
2254 @c    allocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2255 @c     getpagesize dup
2256 @c     lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2257 @c     lll_unlock @aculock
2258 @c     _dl_allocate_tls @ascuheap @acsmem
2259 @c      _dl_allocate_tls_storage @ascuheap @acsmem
2260 @c       memalign @ascuheap @acsmem
2261 @c       memset ok
2262 @c       allocate_dtv dup
2263 @c       free @ascuheap @acsmem
2264 @c      allocate_dtv @ascuheap @acsmem
2265 @c       calloc @ascuheap @acsmem
2266 @c       INSTALL_DTV ok
2267 @c     list_add dup
2268 @c     get_cached_stack
2269 @c      lll_lock (stack_cache_lock) @asulock @aculock
2270 @c      list_for_each ok
2271 @c      list_entry dup
2272 @c      FREE_P dup
2273 @c      stack_list_del dup
2274 @c      stack_list_add dup
2275 @c      lll_unlock @aculock
2276 @c      _dl_allocate_tls_init ok
2277 @c       GET_DTV ok
2278 @c     mmap ok
2279 @c     atomic_increment_val ok
2280 @c     munmap ok
2281 @c     change_stack_perm ok
2282 @c      mprotect ok
2283 @c     mprotect ok
2284 @c     stack_list_del dup
2285 @c     _dl_deallocate_tls dup
2286 @c     munmap ok
2287 @c    THREAD_COPY_STACK_GUARD ok
2288 @c    THREAD_COPY_POINTER_GUARD ok
2289 @c    atomic_exchange_acq ok
2290 @c    lll_futex_wake ok
2291 @c    deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2292 @c     lll_lock (state_cache_lock) @asulock @aculock
2293 @c     stack_list_del ok
2294 @c      atomic_write_barrier ok
2295 @c      list_del ok
2296 @c      atomic_write_barrier ok
2297 @c     queue_stack @ascuheap @acsmem
2298 @c      stack_list_add ok
2299 @c       atomic_write_barrier ok
2300 @c       list_add ok
2301 @c       atomic_write_barrier ok
2302 @c      free_stacks @ascuheap @acsmem
2303 @c       list_for_each_prev_safe ok
2304 @c       list_entry ok
2305 @c       FREE_P ok
2306 @c       stack_list_del dup
2307 @c       _dl_deallocate_tls dup
2308 @c       munmap ok
2309 @c     _dl_deallocate_tls @ascuheap @acsmem
2310 @c      free @ascuheap @acsmem
2311 @c     lll_unlock @aculock
2312 @c    create_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2313 @c     td_eventword
2314 @c     td_eventmask
2315 @c     do_clone @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2316 @c      PREPARE_CREATE ok
2317 @c      lll_lock (pd->lock) @asulock @aculock
2318 @c      atomic_increment ok
2319 @c      clone ok
2320 @c      atomic_decrement ok
2321 @c      atomic_exchange_acq ok
2322 @c      lll_futex_wake ok
2323 @c      deallocate_stack dup
2324 @c      sched_setaffinity ok
2325 @c      tgkill ok
2326 @c      sched_setscheduler ok
2327 @c     atomic_compare_and_exchange_bool_acq ok
2328 @c     nptl_create_event ok
2329 @c     lll_unlock (pd->lock) @aculock
2330 @c    free @ascuheap @acsmem
2331 @c   pthread_attr_destroy ok (cpuset won't be set, so free isn't called)
2332 @c  add_request_to_runlist ok
2333 @c  pthread_cond_signal ok
2334 @c  aio_free_request ok
2335 @c  pthread_mutex_unlock @aculock
2337 @c (in the new thread, initiated with clone)
2338 @c    start_thread ok
2339 @c     HP_TIMING_NOW ok
2340 @c     ctype_init @mtslocale
2341 @c     atomic_exchange_acq ok
2342 @c     lll_futex_wake ok
2343 @c     sigemptyset ok
2344 @c     sigaddset ok
2345 @c     setjmp ok
2346 @c     CANCEL_ASYNC -> pthread_enable_asynccancel ok
2347 @c      do_cancel ok
2348 @c       pthread_unwind ok
2349 @c        Unwind_ForcedUnwind or longjmp ok [@ascuheap @acsmem?]
2350 @c     lll_lock @asulock @aculock
2351 @c     lll_unlock @asulock @aculock
2352 @c     CANCEL_RESET -> pthread_disable_asynccancel ok
2353 @c      lll_futex_wait ok
2354 @c     ->start_routine ok -----
2355 @c     call_tls_dtors @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2356 @c      user-supplied dtor
2357 @c      rtld_lock_lock_recursive (dl_load_lock) @asulock @aculock
2358 @c      rtld_lock_unlock_recursive @aculock
2359 @c      free @ascuheap @acsmem
2360 @c     nptl_deallocate_tsd @ascuheap @acsmem
2361 @c      tsd user-supplied dtors ok
2362 @c      free @ascuheap @acsmem
2363 @c     libc_thread_freeres
2364 @c      libc_thread_subfreeres ok
2365 @c     atomic_decrement_and_test ok
2366 @c     td_eventword ok
2367 @c     td_eventmask ok
2368 @c     atomic_compare_exchange_bool_acq ok
2369 @c     nptl_death_event ok
2370 @c     lll_robust_dead ok
2371 @c     getpagesize ok
2372 @c     madvise ok
2373 @c     free_tcb @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2374 @c      free @ascuheap @acsmem
2375 @c      deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2376 @c     lll_futex_wait ok
2377 @c     exit_thread_inline ok
2378 @c      syscall(exit) ok
2380 This function initiates an asynchronous read operation.  It
2381 immediately returns after the operation was enqueued or when an
2382 error was encountered.
2384 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes of the file for which
2385 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor are written to the buffer
2386 starting at @code{aiocbp->aio_buf}.  Reading starts at the absolute
2387 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2389 If prioritized I/O is supported by the platform the
2390 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2391 the request is actually enqueued.
2393 The calling process is notified about the termination of the read
2394 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2396 When @code{aio_read} returns, the return value is zero if no error
2397 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2398 early error is found, the function returns @math{-1} and sets
2399 @code{errno} to one of the following values:
2401 @table @code
2402 @item EAGAIN
2403 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2404 limitations.
2405 @item ENOSYS
2406 The @code{aio_read} function is not implemented.
2407 @item EBADF
2408 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2409 need not be recognized before enqueueing the request and so this error
2410 might also be signaled asynchronously.
2411 @item EINVAL
2412 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqpiro} value is
2413 invalid.  This condition need not be recognized before enqueueing the
2414 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2415 @end table
2417 If @code{aio_read} returns zero, the current status of the request
2418 can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return} functions.
2419 As long as the value returned by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS}
2420 the operation has not yet completed.  If @code{aio_error} returns zero,
2421 the operation successfully terminated, otherwise the value is to be
2422 interpreted as an error code.  If the function terminated, the result of
2423 the operation can be obtained using a call to @code{aio_return}.  The
2424 returned value is the same as an equivalent call to @code{read} would
2425 have returned.  Possible error codes returned by @code{aio_error} are:
2427 @table @code
2428 @item EBADF
2429 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2430 @item ECANCELED
2431 The operation was canceled before the operation was finished
2432 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2433 @item EINVAL
2434 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2435 @end table
2437 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2438 function is in fact @code{aio_read64} since the LFS interface transparently
2439 replaces the normal implementation.
2440 @end deftypefun
2442 @deftypefun int aio_read64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2443 @standards{Unix98, aio.h}
2444 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2445 This function is similar to the @code{aio_read} function.  The only
2446 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2447 be opened in the large file mode.  Internally, @code{aio_read64} uses
2448 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2449 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading,
2450 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_read}.
2452 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2453 function is available under the name @code{aio_read} and so transparently
2454 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2455 @end deftypefun
2457 To write data asynchronously to a file, there exists an equivalent pair
2458 of functions with a very similar interface.
2460 @deftypefun int aio_write (struct aiocb *@var{aiocbp})
2461 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2462 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2463 This function initiates an asynchronous write operation.  The function
2464 call immediately returns after the operation was enqueued or if before
2465 this happens an error was encountered.
2467 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes from the buffer starting at
2468 @code{aiocbp->aio_buf} are written to the file for which
2469 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor, starting at the absolute
2470 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2472 If prioritized I/O is supported by the platform, the
2473 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2474 the request is actually enqueued.
2476 The calling process is notified about the termination of the read
2477 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2479 When @code{aio_write} returns, the return value is zero if no error
2480 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2481 early error is found the function returns @math{-1} and sets
2482 @code{errno} to one of the following values.
2484 @table @code
2485 @item EAGAIN
2486 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2487 limitations.
2488 @item ENOSYS
2489 The @code{aio_write} function is not implemented.
2490 @item EBADF
2491 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2492 may not be recognized before enqueueing the request, and so this error
2493 might also be signaled asynchronously.
2494 @item EINVAL
2495 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqprio} value is
2496 invalid.  This condition may not be recognized before enqueueing the
2497 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2498 @end table
2500 In the case @code{aio_write} returns zero, the current status of the
2501 request can be queried using the @code{aio_error} and @code{aio_return}
2502 functions.  As long as the value returned by @code{aio_error} is
2503 @code{EINPROGRESS} the operation has not yet completed.  If
2504 @code{aio_error} returns zero, the operation successfully terminated,
2505 otherwise the value is to be interpreted as an error code.  If the
2506 function terminated, the result of the operation can be obtained using a call
2507 to @code{aio_return}.  The returned value is the same as an equivalent
2508 call to @code{read} would have returned.  Possible error codes returned
2509 by @code{aio_error} are:
2511 @table @code
2512 @item EBADF
2513 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2514 @item ECANCELED
2515 The operation was canceled before the operation was finished.
2516 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2517 @item EINVAL
2518 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2519 @end table
2521 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2522 function is in fact @code{aio_write64} since the LFS interface transparently
2523 replaces the normal implementation.
2524 @end deftypefun
2526 @deftypefun int aio_write64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2527 @standards{Unix98, aio.h}
2528 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2529 This function is similar to the @code{aio_write} function.  The only
2530 difference is that on @w{32 bit} machines the file descriptor should
2531 be opened in the large file mode.  Internally @code{aio_write64} uses
2532 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2533 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the writing,
2534 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_write}.
2536 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2537 function is available under the name @code{aio_write} and so transparently
2538 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2539 @end deftypefun
2541 Besides these functions with the more or less traditional interface,
2542 POSIX.1b also defines a function which can initiate more than one
2543 operation at a time, and which can handle freely mixed read and write
2544 operations.  It is therefore similar to a combination of @code{readv} and
2545 @code{writev}.
2547 @deftypefun int lio_listio (int @var{mode}, struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2548 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2549 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2550 @c Call lio_listio_internal, that takes the aio_requests_mutex lock and
2551 @c enqueues each request.  Then, it waits for notification or prepares
2552 @c for it before releasing the lock.  Even though it performs memory
2553 @c allocation and locking of its own, it doesn't add any classes of
2554 @c safety issues that aren't already covered by aio_enqueue_request.
2555 The @code{lio_listio} function can be used to enqueue an arbitrary
2556 number of read and write requests at one time.  The requests can all be
2557 meant for the same file, all for different files or every solution in
2558 between.
2560 @code{lio_listio} gets the @var{nent} requests from the array pointed to
2561 by @var{list}.  The operation to be performed is determined by the
2562 @code{aio_lio_opcode} member in each element of @var{list}.  If this
2563 field is @code{LIO_READ} a read operation is enqueued, similar to a call
2564 of @code{aio_read} for this element of the array (except that the way
2565 the termination is signalled is different, as we will see below).  If
2566 the @code{aio_lio_opcode} member is @code{LIO_WRITE} a write operation
2567 is enqueued.  Otherwise the @code{aio_lio_opcode} must be @code{LIO_NOP}
2568 in which case this element of @var{list} is simply ignored.  This
2569 ``operation'' is useful in situations where one has a fixed array of
2570 @code{struct aiocb} elements from which only a few need to be handled at
2571 a time.  Another situation is where the @code{lio_listio} call was
2572 canceled before all requests are processed (@pxref{Cancel AIO
2573 Operations}) and the remaining requests have to be reissued.
2575 The other members of each element of the array pointed to by
2576 @code{list} must have values suitable for the operation as described in
2577 the documentation for @code{aio_read} and @code{aio_write} above.
2579 The @var{mode} argument determines how @code{lio_listio} behaves after
2580 having enqueued all the requests.  If @var{mode} is @code{LIO_WAIT} it
2581 waits until all requests terminated.  Otherwise @var{mode} must be
2582 @code{LIO_NOWAIT} and in this case the function returns immediately after
2583 having enqueued all the requests.  In this case the caller gets a
2584 notification of the termination of all requests according to the
2585 @var{sig} parameter.  If @var{sig} is @code{NULL} no notification is
2586 sent.  Otherwise a signal is sent or a thread is started, just as
2587 described in the description for @code{aio_read} or @code{aio_write}.
2589 If @var{mode} is @code{LIO_WAIT}, the return value of @code{lio_listio}
2590 is @math{0} when all requests completed successfully.  Otherwise the
2591 function returns @math{-1} and @code{errno} is set accordingly.  To find
2592 out which request or requests failed one has to use the @code{aio_error}
2593 function on all the elements of the array @var{list}.
2595 In case @var{mode} is @code{LIO_NOWAIT}, the function returns @math{0} if
2596 all requests were enqueued correctly.  The current state of the requests
2597 can be found using @code{aio_error} and @code{aio_return} as described
2598 above.  If @code{lio_listio} returns @math{-1} in this mode, the
2599 global variable @code{errno} is set accordingly.  If a request did not
2600 yet terminate, a call to @code{aio_error} returns @code{EINPROGRESS}.  If
2601 the value is different, the request is finished and the error value (or
2602 @math{0}) is returned and the result of the operation can be retrieved
2603 using @code{aio_return}.
2605 Possible values for @code{errno} are:
2607 @table @code
2608 @item EAGAIN
2609 The resources necessary to queue all the requests are not available at
2610 the moment.  The error status for each element of @var{list} must be
2611 checked to determine which request failed.
2613 Another reason could be that the system wide limit of AIO requests is
2614 exceeded.  This cannot be the case for the implementation on @gnusystems{}
2615 since no arbitrary limits exist.
2616 @item EINVAL
2617 The @var{mode} parameter is invalid or @var{nent} is larger than
2618 @code{AIO_LISTIO_MAX}.
2619 @item EIO
2620 One or more of the request's I/O operations failed.  The error status of
2621 each request should be checked to determine which one failed.
2622 @item ENOSYS
2623 The @code{lio_listio} function is not supported.
2624 @end table
2626 If the @var{mode} parameter is @code{LIO_NOWAIT} and the caller cancels
2627 a request, the error status for this request returned by
2628 @code{aio_error} is @code{ECANCELED}.
2630 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2631 function is in fact @code{lio_listio64} since the LFS interface
2632 transparently replaces the normal implementation.
2633 @end deftypefun
2635 @deftypefun int lio_listio64 (int @var{mode}, struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2636 @standards{Unix98, aio.h}
2637 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2638 This function is similar to the @code{lio_listio} function.  The only
2639 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2640 be opened in the large file mode.  Internally, @code{lio_listio64} uses
2641 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2642 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading or
2643 writing, as opposed to the @code{lseek} functionality used in
2644 @code{lio_listio}.
2646 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2647 function is available under the name @code{lio_listio} and so
2648 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2649 machines.
2650 @end deftypefun
2652 @node Status of AIO Operations
2653 @subsection Getting the Status of AIO Operations
2655 As already described in the documentation of the functions in the last
2656 section, it must be possible to get information about the status of an I/O
2657 request.  When the operation is performed truly asynchronously (as with
2658 @code{aio_read} and @code{aio_write} and with @code{lio_listio} when the
2659 mode is @code{LIO_NOWAIT}), one sometimes needs to know whether a
2660 specific request already terminated and if so, what the result was.
2661 The following two functions allow you to get this kind of information.
2663 @deftypefun int aio_error (const struct aiocb *@var{aiocbp})
2664 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2665 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2666 This function determines the error state of the request described by the
2667 @code{struct aiocb} variable pointed to by @var{aiocbp}.  If the
2668 request has not yet terminated the value returned is always
2669 @code{EINPROGRESS}.  Once the request has terminated the value
2670 @code{aio_error} returns is either @math{0} if the request completed
2671 successfully or it returns the value which would be stored in the
2672 @code{errno} variable if the request would have been done using
2673 @code{read}, @code{write}, or @code{fsync}.
2675 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2676 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2677 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2679 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2680 function is in fact @code{aio_error64} since the LFS interface
2681 transparently replaces the normal implementation.
2682 @end deftypefun
2684 @deftypefun int aio_error64 (const struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2685 @standards{Unix98, aio.h}
2686 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2687 This function is similar to @code{aio_error} with the only difference
2688 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2689 aiocb64}.
2691 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2692 function is available under the name @code{aio_error} and so
2693 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2694 machines.
2695 @end deftypefun
2697 @deftypefun ssize_t aio_return (struct aiocb *@var{aiocbp})
2698 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2699 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2700 This function can be used to retrieve the return status of the operation
2701 carried out by the request described in the variable pointed to by
2702 @var{aiocbp}.  As long as the error status of this request as returned
2703 by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS} the return value of this function is
2704 undefined.
2706 Once the request is finished this function can be used exactly once to
2707 retrieve the return value.  Following calls might lead to undefined
2708 behavior.  The return value itself is the value which would have been
2709 returned by the @code{read}, @code{write}, or @code{fsync} call.
2711 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2712 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2713 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2715 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2716 function is in fact @code{aio_return64} since the LFS interface
2717 transparently replaces the normal implementation.
2718 @end deftypefun
2720 @deftypefun ssize_t aio_return64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2721 @standards{Unix98, aio.h}
2722 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2723 This function is similar to @code{aio_return} with the only difference
2724 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2725 aiocb64}.
2727 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2728 function is available under the name @code{aio_return} and so
2729 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2730 machines.
2731 @end deftypefun
2733 @node Synchronizing AIO Operations
2734 @subsection Getting into a Consistent State
2736 When dealing with asynchronous operations it is sometimes necessary to
2737 get into a consistent state.  This would mean for AIO that one wants to
2738 know whether a certain request or a group of requests were processed.
2739 This could be done by waiting for the notification sent by the system
2740 after the operation terminated, but this sometimes would mean wasting
2741 resources (mainly computation time).  Instead POSIX.1b defines two
2742 functions which will help with most kinds of consistency.
2744 The @code{aio_fsync} and @code{aio_fsync64} functions are only available
2745 if the symbol @code{_POSIX_SYNCHRONIZED_IO} is defined in @file{unistd.h}.
2747 @cindex synchronizing
2748 @deftypefun int aio_fsync (int @var{op}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2749 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2750 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2751 @c After fcntl to check that the FD is open, it calls
2752 @c aio_enqueue_request.
2753 Calling this function forces all I/O operations queued at the
2754 time of the function call operating on the file descriptor
2755 @code{aiocbp->aio_fildes} into the synchronized I/O completion state
2756 (@pxref{Synchronizing I/O}).  The @code{aio_fsync} function returns
2757 immediately but the notification through the method described in
2758 @code{aiocbp->aio_sigevent} will happen only after all requests for this
2759 file descriptor have terminated and the file is synchronized.  This also
2760 means that requests for this very same file descriptor which are queued
2761 after the synchronization request are not affected.
2763 If @var{op} is @code{O_DSYNC} the synchronization happens as with a call
2764 to @code{fdatasync}.  Otherwise @var{op} should be @code{O_SYNC} and
2765 the synchronization happens as with @code{fsync}.
2767 As long as the synchronization has not happened, a call to
2768 @code{aio_error} with the reference to the object pointed to by
2769 @var{aiocbp} returns @code{EINPROGRESS}.  Once the synchronization is
2770 done @code{aio_error} return @math{0} if the synchronization was not
2771 successful.  Otherwise the value returned is the value to which the
2772 @code{fsync} or @code{fdatasync} function would have set the
2773 @code{errno} variable.  In this case nothing can be assumed about the
2774 consistency of the data written to this file descriptor.
2776 The return value of this function is @math{0} if the request was
2777 successfully enqueued.  Otherwise the return value is @math{-1} and
2778 @code{errno} is set to one of the following values:
2780 @table @code
2781 @item EAGAIN
2782 The request could not be enqueued due to temporary lack of resources.
2783 @item EBADF
2784 The file descriptor @code{@var{aiocbp}->aio_fildes} is not valid.
2785 @item EINVAL
2786 The implementation does not support I/O synchronization or the @var{op}
2787 parameter is other than @code{O_DSYNC} and @code{O_SYNC}.
2788 @item ENOSYS
2789 This function is not implemented.
2790 @end table
2792 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2793 function is in fact @code{aio_fsync64} since the LFS interface
2794 transparently replaces the normal implementation.
2795 @end deftypefun
2797 @deftypefun int aio_fsync64 (int @var{op}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2798 @standards{Unix98, aio.h}
2799 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2800 This function is similar to @code{aio_fsync} with the only difference
2801 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2802 aiocb64}.
2804 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2805 function is available under the name @code{aio_fsync} and so
2806 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2807 machines.
2808 @end deftypefun
2810 Another method of synchronization is to wait until one or more requests of a
2811 specific set terminated.  This could be achieved by the @code{aio_*}
2812 functions to notify the initiating process about the termination but in
2813 some situations this is not the ideal solution.  In a program which
2814 constantly updates clients somehow connected to the server it is not
2815 always the best solution to go round robin since some connections might
2816 be slow.  On the other hand letting the @code{aio_*} functions notify the
2817 caller might also be not the best solution since whenever the process
2818 works on preparing data for a client it makes no sense to be
2819 interrupted by a notification since the new client will not be handled
2820 before the current client is served.  For situations like this
2821 @code{aio_suspend} should be used.
2823 @deftypefun int aio_suspend (const struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2824 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2825 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2826 @c Take aio_requests_mutex, set up waitlist and requestlist, wait
2827 @c for completion or timeout, and release the mutex.
2828 When calling this function, the calling thread is suspended until at
2829 least one of the requests pointed to by the @var{nent} elements of the
2830 array @var{list} has completed.  If any of the requests has already
2831 completed at the time @code{aio_suspend} is called, the function returns
2832 immediately.  Whether a request has terminated or not is determined by
2833 comparing the error status of the request with @code{EINPROGRESS}.  If
2834 an element of @var{list} is @code{NULL}, the entry is simply ignored.
2836 If no request has finished, the calling process is suspended.  If
2837 @var{timeout} is @code{NULL}, the process is not woken until a request
2838 has finished.  If @var{timeout} is not @code{NULL}, the process remains
2839 suspended at least as long as specified in @var{timeout}.  In this case,
2840 @code{aio_suspend} returns with an error.
2842 The return value of the function is @math{0} if one or more requests
2843 from the @var{list} have terminated.  Otherwise the function returns
2844 @math{-1} and @code{errno} is set to one of the following values:
2846 @table @code
2847 @item EAGAIN
2848 None of the requests from the @var{list} completed in the time specified
2849 by @var{timeout}.
2850 @item EINTR
2851 A signal interrupted the @code{aio_suspend} function.  This signal might
2852 also be sent by the AIO implementation while signalling the termination
2853 of one of the requests.
2854 @item ENOSYS
2855 The @code{aio_suspend} function is not implemented.
2856 @end table
2858 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2859 function is in fact @code{aio_suspend64} since the LFS interface
2860 transparently replaces the normal implementation.
2861 @end deftypefun
2863 @deftypefun int aio_suspend64 (const struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2864 @standards{Unix98, aio.h}
2865 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2866 This function is similar to @code{aio_suspend} with the only difference
2867 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2868 aiocb64}.
2870 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2871 function is available under the name @code{aio_suspend} and so
2872 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2873 machines.
2874 @end deftypefun
2876 @node Cancel AIO Operations
2877 @subsection Cancellation of AIO Operations
2879 When one or more requests are asynchronously processed, it might be
2880 useful in some situations to cancel a selected operation, e.g., if it
2881 becomes obvious that the written data is no longer accurate and would
2882 have to be overwritten soon.  As an example, assume an application, which
2883 writes data in files in a situation where new incoming data would have
2884 to be written in a file which will be updated by an enqueued request.
2885 The POSIX AIO implementation provides such a function, but this function
2886 is not capable of forcing the cancellation of the request.  It is up to the
2887 implementation to decide whether it is possible to cancel the operation
2888 or not.  Therefore using this function is merely a hint.
2890 @deftypefun int aio_cancel (int @var{fildes}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2891 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2892 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2893 @c After fcntl to check the fd is open, hold aio_requests_mutex, call
2894 @c aio_find_req_fd, aio_remove_request, then aio_notify and
2895 @c aio_free_request each request before releasing the lock.
2896 @c aio_notify calls aio_notify_only and free, besides cond signal or
2897 @c similar.  aio_notify_only calls pthread_attr_init,
2898 @c pthread_attr_setdetachstate, malloc, pthread_create,
2899 @c notify_func_wrapper, aio_sigqueue, getpid, raise.
2900 @c notify_func_wraper calls aio_start_notify_thread, free and then the
2901 @c notifier function.
2902 The @code{aio_cancel} function can be used to cancel one or more
2903 outstanding requests.  If the @var{aiocbp} parameter is @code{NULL}, the
2904 function tries to cancel all of the outstanding requests which would process
2905 the file descriptor @var{fildes} (i.e., whose @code{aio_fildes} member
2906 is @var{fildes}).  If @var{aiocbp} is not @code{NULL}, @code{aio_cancel}
2907 attempts to cancel the specific request pointed to by @var{aiocbp}.
2909 For requests which were successfully canceled, the normal notification
2910 about the termination of the request should take place.  I.e., depending
2911 on the @code{struct sigevent} object which controls this, nothing
2912 happens, a signal is sent or a thread is started.  If the request cannot
2913 be canceled, it terminates the usual way after performing the operation.
2915 After a request is successfully canceled, a call to @code{aio_error} with
2916 a reference to this request as the parameter will return
2917 @code{ECANCELED} and a call to @code{aio_return} will return @math{-1}.
2918 If the request wasn't canceled and is still running the error status is
2919 still @code{EINPROGRESS}.
2921 The return value of the function is @code{AIO_CANCELED} if there were
2922 requests which haven't terminated and which were successfully canceled.
2923 If there is one or more requests left which couldn't be canceled, the
2924 return value is @code{AIO_NOTCANCELED}.  In this case @code{aio_error}
2925 must be used to find out which of the, perhaps multiple, requests (if
2926 @var{aiocbp} is @code{NULL}) weren't successfully canceled.  If all
2927 requests already terminated at the time @code{aio_cancel} is called the
2928 return value is @code{AIO_ALLDONE}.
2930 If an error occurred during the execution of @code{aio_cancel} the
2931 function returns @math{-1} and sets @code{errno} to one of the following
2932 values.
2934 @table @code
2935 @item EBADF
2936 The file descriptor @var{fildes} is not valid.
2937 @item ENOSYS
2938 @code{aio_cancel} is not implemented.
2939 @end table
2941 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2942 function is in fact @code{aio_cancel64} since the LFS interface
2943 transparently replaces the normal implementation.
2944 @end deftypefun
2946 @deftypefun int aio_cancel64 (int @var{fildes}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2947 @standards{Unix98, aio.h}
2948 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2949 This function is similar to @code{aio_cancel} with the only difference
2950 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2951 aiocb64}.
2953 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2954 function is available under the name @code{aio_cancel} and so
2955 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2956 machines.
2957 @end deftypefun
2959 @node Configuration of AIO
2960 @subsection How to optimize the AIO implementation
2962 The POSIX standard does not specify how the AIO functions are
2963 implemented.  They could be system calls, but it is also possible to
2964 emulate them at userlevel.
2966 At the time of writing, the available implementation is a user-level
2967 implementation which uses threads for handling the enqueued requests.
2968 While this implementation requires making some decisions about
2969 limitations, hard limitations are something best avoided
2970 in @theglibc{}.  Therefore, @theglibc{} provides a means
2971 for tuning the AIO implementation according to the individual use.
2973 @deftp {Data Type} {struct aioinit}
2974 @standards{GNU, aio.h}
2975 This data type is used to pass the configuration or tunable parameters
2976 to the implementation.  The program has to initialize the members of
2977 this struct and pass it to the implementation using the @code{aio_init}
2978 function.
2980 @table @code
2981 @item int aio_threads
2982 This member specifies the maximal number of threads which may be used
2983 at any one time.
2984 @item int aio_num
2985 This number provides an estimate on the maximal number of simultaneously
2986 enqueued requests.
2987 @item int aio_locks
2988 Unused.
2989 @item int aio_usedba
2990 Unused.
2991 @item int aio_debug
2992 Unused.
2993 @item int aio_numusers
2994 Unused.
2995 @item int aio_reserved[2]
2996 Unused.
2997 @end table
2998 @end deftp
3000 @deftypefun void aio_init (const struct aioinit *@var{init})
3001 @standards{GNU, aio.h}
3002 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3003 @c All changes to global objects are guarded by aio_requests_mutex.
3004 This function must be called before any other AIO function.  Calling it
3005 is completely voluntary, as it is only meant to help the AIO
3006 implementation perform better.
3008 Before calling @code{aio_init}, the members of a variable of
3009 type @code{struct aioinit} must be initialized.  Then a reference to
3010 this variable is passed as the parameter to @code{aio_init} which itself
3011 may or may not pay attention to the hints.
3013 The function has no return value and no error cases are defined.  It is
3014 an extension which follows a proposal from the SGI implementation in
3015 @w{Irix 6}.  It is not covered by POSIX.1b or Unix98.
3016 @end deftypefun
3018 @node Control Operations
3019 @section Control Operations on Files
3021 @cindex control operations on files
3022 @cindex @code{fcntl} function
3023 This section describes how you can perform various other operations on
3024 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
3025 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
3026 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
3028 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
3029 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
3030 various flags that are used with it are declared in the header file
3031 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
3032 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
3033 @pindex fcntl.h
3035 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
3036 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3037 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3038 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
3039 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
3040 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
3041 and the return value and error conditions are given in the detailed
3042 descriptions of the individual commands.
3044 Briefly, here is a list of what the various commands are.
3046 @vtable @code
3047 @item F_DUPFD
3048 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
3049 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
3051 @item F_GETFD
3052 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3054 @item F_SETFD
3055 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3057 @item F_GETFL
3058 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3060 @item F_SETFL
3061 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3063 @item F_GETLK
3064 Test a file lock.  @xref{File Locks}.
3066 @item F_SETLK
3067 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
3069 @item F_SETLKW
3070 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
3072 @item F_OFD_GETLK
3073 Test an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3074 Specific to Linux.
3076 @item F_OFD_SETLK
3077 Set or clear an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3078 Specific to Linux.
3080 @item F_OFD_SETLKW
3081 Like @code{F_OFD_SETLK}, but block until lock is acquired.
3082 @xref{Open File Description Locks}.  Specific to Linux.
3084 @item F_GETOWN
3085 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3086 @xref{Interrupt Input}.
3088 @item F_SETOWN
3089 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3090 @xref{Interrupt Input}.
3091 @end vtable
3093 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
3094 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
3095 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fcntl} is
3096 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
3097 until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should be
3098 protected using cancellation handlers.
3099 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
3100 @end deftypefun
3103 @node Duplicating Descriptors
3104 @section Duplicating Descriptors
3106 @cindex duplicating file descriptors
3107 @cindex redirecting input and output
3109 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
3110 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
3111 descriptors share one file position and one set of file status flags
3112 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
3113 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
3115 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
3116 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
3117 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
3119 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
3120 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
3121 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
3123 @pindex unistd.h
3124 @pindex fcntl.h
3125 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
3126 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
3127 @file{unistd.h}.
3129 @deftypefun int dup (int @var{old})
3130 @standards{POSIX.1, unistd.h}
3131 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3132 This function copies descriptor @var{old} to the first available
3133 descriptor number (the first number not currently open).  It is
3134 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
3135 @end deftypefun
3137 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
3138 @standards{POSIX.1, unistd.h}
3139 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3140 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
3141 @var{new}.
3143 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
3144 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
3145 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
3146 were closed first.
3148 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
3149 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
3151 @smallexample
3152 close (@var{new});
3153 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
3154 @end smallexample
3156 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
3157 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
3158 duplicate of @var{old}.
3159 @end deftypefun
3161 @deftypevr Macro int F_DUPFD
3162 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3163 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3164 copy the file descriptor given as the first argument.
3166 The form of the call in this case is:
3168 @smallexample
3169 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
3170 @end smallexample
3172 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
3173 the file descriptor returned should be the next available one greater
3174 than or equal to this value.
3176 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
3177 of the new file descriptor.  A return value of @math{-1} indicates an
3178 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3179 this command:
3181 @table @code
3182 @item EBADF
3183 The @var{old} argument is invalid.
3185 @item EINVAL
3186 The @var{next-filedes} argument is invalid.
3188 @item EMFILE
3189 There are no more file descriptors available---your program is already
3190 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
3191 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
3192 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
3193 @end table
3195 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
3196 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
3197 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
3198 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
3199 distinct descriptor numbers in use in one process.
3200 @end deftypevr
3202 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
3203 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
3204 done by a shell or shell-like program before calling one of the
3205 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
3206 program in a child process.  When the new program is executed, it
3207 creates and initializes the standard streams to point to the
3208 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
3209 invoked.
3211 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
3212 like:
3214 @smallexample
3215 pid = fork ();
3216 if (pid == 0)
3217   @{
3218     char *filename;
3219     char *program;
3220     int file;
3221     @dots{}
3222     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
3223     dup2 (file, STDIN_FILENO);
3224     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
3225     execv (program, NULL);
3226   @}
3227 @end smallexample
3229 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
3230 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
3233 @node Descriptor Flags
3234 @section File Descriptor Flags
3235 @cindex file descriptor flags
3237 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
3238 descriptor.  These flags are associated with particular file
3239 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
3240 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
3242 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
3243 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
3244 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
3246 The symbols in this section are defined in the header file
3247 @file{fcntl.h}.
3248 @pindex fcntl.h
3250 @deftypevr Macro int F_GETFD
3251 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3252 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3253 specify that it should return the file descriptor flags associated
3254 with the @var{filedes} argument.
3256 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3257 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3258 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
3260 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3261 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3263 @table @code
3264 @item EBADF
3265 The @var{filedes} argument is invalid.
3266 @end table
3267 @end deftypevr
3270 @deftypevr Macro int F_SETFD
3271 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3272 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3273 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
3274 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
3275 specify the new flags, so the form of the call is:
3277 @smallexample
3278 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
3279 @end smallexample
3281 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3282 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.
3283 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
3284 command.
3285 @end deftypevr
3287 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
3288 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
3289 as a bit mask value.
3291 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
3292 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3293 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
3294 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
3295 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
3296 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
3297 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
3298 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
3299 @end deftypevr
3301 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
3302 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
3303 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
3304 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
3305 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
3306 without altering any other flags:
3308 @smallexample
3309 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3310    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3311    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3314 set_cloexec_flag (int desc, int value)
3316   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
3317   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3318   if (oldflags < 0)
3319     return oldflags;
3320   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3321   if (value != 0)
3322     oldflags |= FD_CLOEXEC;
3323   else
3324     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
3325   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3326   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
3328 @end smallexample
3330 @node File Status Flags
3331 @section File Status Flags
3332 @cindex file status flags
3334 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
3335 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
3336 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
3337 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
3338 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
3339 @pxref{Opening and Closing Files}.
3341 File status flags fall into three categories, which are described in the
3342 following sections.
3344 @itemize @bullet
3345 @item
3346 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
3347 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
3348 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
3350 @item
3351 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
3352 These flags are not preserved after the @code{open} call.
3354 @item
3355 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
3356 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
3357 changed with @code{fcntl}.
3358 @end itemize
3360 The symbols in this section are defined in the header file
3361 @file{fcntl.h}.
3362 @pindex fcntl.h
3364 @menu
3365 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
3366 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
3367 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
3368 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
3369 @end menu
3371 @node Access Modes
3372 @subsection File Access Modes
3374 The file access modes allow a file descriptor to be used for reading,
3375 writing, or both.  (On @gnuhurdsystems{}, they can also allow none of these,
3376 and allow execution of the file as a program.)  The access modes are chosen
3377 when the file is opened, and never change.
3379 @deftypevr Macro int O_RDONLY
3380 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3381 Open the file for read access.
3382 @end deftypevr
3384 @deftypevr Macro int O_WRONLY
3385 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3386 Open the file for write access.
3387 @end deftypevr
3389 @deftypevr Macro int O_RDWR
3390 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3391 Open the file for both reading and writing.
3392 @end deftypevr
3394 On @gnuhurdsystems{} (and not on other systems), @code{O_RDONLY} and
3395 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
3396 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
3397 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
3398 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
3399 output to the file, but does allow other operations such as
3400 @code{fchmod}.  On @gnuhurdsystems{}, since ``read-only'' or ``write-only''
3401 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
3402 access modes.  These names are preferred when writing GNU-specific code.
3403 But most programs will want to be portable to other POSIX.1 systems and
3404 should use the POSIX.1 names above instead.
3406 @deftypevr Macro int O_READ
3407 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3408 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDONLY}; only defined on GNU.
3409 @end deftypevr
3411 @deftypevr Macro int O_WRITE
3412 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3413 Open the file for writing.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU.
3414 @end deftypevr
3416 @deftypevr Macro int O_EXEC
3417 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3418 Open the file for executing.  Only defined on GNU.
3419 @end deftypevr
3421 To determine the file access mode with @code{fcntl}, you must extract
3422 the access mode bits from the retrieved file status flags.  On
3423 @gnuhurdsystems{},
3424 you can just test the @code{O_READ} and @code{O_WRITE} bits in
3425 the flags word.  But in other POSIX.1 systems, reading and writing
3426 access modes are not stored as distinct bit flags.  The portable way to
3427 extract the file access mode bits is with @code{O_ACCMODE}.
3429 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
3430 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3431 This macro stands for a mask that can be bitwise-ANDed with the file
3432 status flag value to produce a value representing the file access mode.
3433 The mode will be @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, or @code{O_RDWR}.
3434 (On @gnuhurdsystems{} it could also be zero, and it never includes the
3435 @code{O_EXEC} bit.)
3436 @end deftypevr
3438 @node Open-time Flags
3439 @subsection Open-time Flags
3441 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
3442 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
3443 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
3444 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
3445 @code{open}.
3447 There are two sorts of options specified by open-time flags.
3449 @itemize @bullet
3450 @item
3451 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
3452 file name to locate the file, and whether the file can be created.
3453 @cindex file name translation flags
3454 @cindex flags, file name translation
3456 @item
3457 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
3458 perform on the file once it is open.
3459 @cindex open-time action flags
3460 @cindex flags, open-time action
3461 @end itemize
3463 Here are the file name translation flags.
3465 @deftypevr Macro int O_CREAT
3466 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3467 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
3468 @c !!! mode arg, umask
3469 @cindex create on open (file status flag)
3470 @end deftypevr
3472 @deftypevr Macro int O_EXCL
3473 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3474 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
3475 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
3476 clobber an existing file.
3477 @end deftypevr
3479 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3480 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3481 @cindex non-blocking open
3482 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
3483 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
3484 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
3485 ignored.  Often, opening a port to a modem blocks until the modem reports
3486 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
3487 return immediately without a carrier.
3489 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
3490 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
3491 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
3492 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
3493 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
3494 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
3495 @end deftypevr
3497 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
3498 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3499 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
3500 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
3501 what it means to be the controlling terminal.
3503 On @gnuhurdsystems{} and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
3504 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, @gnulinuxsystems{}
3505 and some other systems use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
3506 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
3507 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
3508 @cindex controlling terminal, setting
3509 @end deftypevr
3511 The following three file name translation flags exist only on
3512 @gnuhurdsystems{}.
3514 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
3515 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3516 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
3517 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
3518 on the new file descriptor will never induce job control signals.
3519 @xref{Job Control}.
3520 @end deftypevr
3522 @deftypevr Macro int O_NOLINK
3523 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3524 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
3525 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
3526 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
3527 @cindex symbolic link, opening
3528 @end deftypevr
3530 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
3531 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3532 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
3533 Open the bare file the translator itself sees.
3534 @end deftypevr
3537 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
3538 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
3539 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
3540 can do them @i{atomically}.
3542 @deftypevr Macro int O_TRUNC
3543 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3544 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
3545 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
3546 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
3547 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
3548 but you need not open for write access.
3550 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
3551 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
3552 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
3553 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
3554 compatibility.
3555 @end deftypevr
3557 The remaining operating modes are BSD extensions.  They exist only
3558 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3560 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
3561 @standards{BSD, fcntl.h (optional)}
3562 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
3563 @xref{File Locks}.
3565 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
3566 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
3567 the lock on the new file first.
3568 @end deftypevr
3570 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
3571 @standards{BSD, fcntl.h (optional)}
3572 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
3573 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
3574 @end deftypevr
3576 @node Operating Modes
3577 @subsection I/O Operating Modes
3579 The operating modes affect how input and output operations using a file
3580 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
3581 and changed with @code{fcntl}.
3583 @deftypevr Macro int O_APPEND
3584 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3585 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
3586 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
3587 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
3588 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
3589 data you write will always go to the current end of the file, regardless
3590 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
3591 the file position to the end of file and write, then another process can
3592 extend the file after you set the file position but before you write,
3593 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
3594 @end deftypevr
3596 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3597 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3598 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
3599 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
3600 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
3601 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
3602 failure status if the output can't be written immediately.
3604 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
3605 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
3606 @end deftypevr
3608 @deftypevr Macro int O_NDELAY
3609 @standards{BSD, fcntl.h}
3610 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
3611 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
3612 @end deftypevr
3614 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
3615 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3617 @deftypevr Macro int O_ASYNC
3618 @standards{BSD, fcntl.h}
3619 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
3620 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
3622 Asynchronous input mode is a BSD feature.
3623 @end deftypevr
3625 @deftypevr Macro int O_FSYNC
3626 @standards{BSD, fcntl.h}
3627 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
3628 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
3629 returning. @c !!! xref fsync
3631 Synchronous writing is a BSD feature.
3632 @end deftypevr
3634 @deftypevr Macro int O_SYNC
3635 @standards{BSD, fcntl.h}
3636 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
3637 @end deftypevr
3639 @deftypevr Macro int O_NOATIME
3640 @standards{GNU, fcntl.h}
3641 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
3642 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
3643 that backing a file up does not count as reading it.
3644 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
3646 This is a GNU extension.
3647 @end deftypevr
3649 @node Getting File Status Flags
3650 @subsection Getting and Setting File Status Flags
3652 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
3654 @deftypevr Macro int F_GETFL
3655 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3656 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3657 read the file status flags for the open file with descriptor
3658 @var{filedes}.
3660 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3661 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3662 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
3663 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
3664 to compare them.
3666 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3667 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3669 @table @code
3670 @item EBADF
3671 The @var{filedes} argument is invalid.
3672 @end table
3673 @end deftypevr
3675 @deftypevr Macro int F_SETFL
3676 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3677 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
3678 the file status flags for the open file corresponding to the
3679 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
3680 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
3682 @smallexample
3683 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
3684 @end smallexample
3686 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
3687 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
3689 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3690 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.  The
3691 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
3692 @end deftypevr
3694 If you want to modify the file status flags, you should get the current
3695 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
3696 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
3697 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
3698 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
3699 altering any other flags:
3701 @smallexample
3702 @group
3703 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3704    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3705    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3708 set_nonblock_flag (int desc, int value)
3710   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
3711   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3712   if (oldflags == -1)
3713     return -1;
3714   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3715   if (value != 0)
3716     oldflags |= O_NONBLOCK;
3717   else
3718     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
3719   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3720   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
3722 @end group
3723 @end smallexample
3725 @node File Locks
3726 @section File Locks
3728 @cindex file locks
3729 @cindex record locking
3730 This section describes record locks that are associated with the process.
3731 There is also a different type of record lock that is associated with the
3732 open file description instead of the process.  @xref{Open File Description Locks}.
3734 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
3735 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
3736 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
3737 ways.
3739 @cindex exclusive lock
3740 @cindex write lock
3741 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
3742 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
3743 place, no other process can lock that part of the file.
3745 @cindex shared lock
3746 @cindex read lock
3747 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
3748 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
3749 other processes can request read locks.
3751 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
3752 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
3753 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
3754 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
3755 appropriate points.
3757 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
3758 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
3759 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
3760 on that file are released, even if the locks were made using other
3761 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
3762 process exits, and are not inherited by child processes created using
3763 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
3765 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
3766 lock and where.  This data type and the associated macros for the
3767 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
3768 @pindex fcntl.h
3770 @deftp {Data Type} {struct flock}
3771 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3772 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
3773 lock.  It has these members:
3775 @table @code
3776 @item short int l_type
3777 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
3778 @code{F_UNLCK}.
3780 @item short int l_whence
3781 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
3782 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
3783 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
3785 @item off_t l_start
3786 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
3787 applies, and is given in bytes relative to the point specified by the
3788 @code{l_whence} member.
3790 @item off_t l_len
3791 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
3792 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
3793 the file.
3795 @item pid_t l_pid
3796 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
3797 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
3798 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.  If the
3799 conflicting lock is an open file description lock
3800 (@pxref{Open File Description Locks}), then this field will be set to
3801 @math{-1}.
3802 @end table
3803 @end deftp
3805 @deftypevr Macro int F_GETLK
3806 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3807 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3808 specify that it should get information about a lock.  This command
3809 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
3810 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3812 @smallexample
3813 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
3814 @end smallexample
3816 If there is a lock already in place that would block the lock described
3817 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
3818 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
3819 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
3820 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
3821 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
3822 write locks only.
3824 There might be more than one lock affecting the region specified by the
3825 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
3826 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
3827 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
3828 set to identify the locked region.
3830 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
3831 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
3833 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3834 unspecified value other than @math{-1}, which is reserved to indicate an
3835 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3836 this command:
3838 @table @code
3839 @item EBADF
3840 The @var{filedes} argument is invalid.
3842 @item EINVAL
3843 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3844 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3845 @end table
3846 @end deftypevr
3848 @deftypevr Macro int F_SETLK
3849 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3850 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3851 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
3852 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
3853 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3855 @smallexample
3856 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
3857 @end smallexample
3859 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
3860 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
3861 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
3863 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
3864 of @math{-1}.  This function does not block while waiting for other processes
3865 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns a value other
3866 than @math{-1}.
3868 The following @code{errno} error conditions are defined for this
3869 function:
3871 @table @code
3872 @item EAGAIN
3873 @itemx EACCES
3874 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
3875 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
3876 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
3877 @code{F_SETLK}.  (@gnulinuxhurdsystems{} always use @code{EAGAIN}.)
3879 @item EBADF
3880 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
3881 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
3882 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
3884 @item EINVAL
3885 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3886 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3888 @item ENOLCK
3889 The system has run out of file lock resources; there are already too
3890 many file locks in place.
3892 Well-designed file systems never report this error, because they have no
3893 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
3894 of the possibility of this error, as it could result from network access
3895 to a file system on another machine.
3896 @end table
3897 @end deftypevr
3899 @deftypevr Macro int F_SETLKW
3900 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3901 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3902 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
3903 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
3904 until the request can be specified.
3906 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
3907 for the @code{F_SETLK} command.
3909 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
3910 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
3911 are defined for this command:
3913 @table @code
3914 @item EINTR
3915 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
3916 @xref{Interrupted Primitives}.
3918 @item EDEADLK
3919 The specified region is being locked by another process.  But that
3920 process is waiting to lock a region which the current process has
3921 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
3922 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
3923 you know if it notices one.
3924 @end table
3925 @end deftypevr
3928 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
3929 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
3931 @vtable @code
3932 @item F_RDLCK
3933 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3934 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
3936 @item F_WRLCK
3937 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3938 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
3940 @item F_UNLCK
3941 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3942 This macro is used to specify that the region is unlocked.
3943 @end vtable
3945 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
3946 program that can be run simultaneously by several different users, that
3947 logs status information to a common file.  One example of such a program
3948 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
3949 example might be a program that records usage or accounting information
3950 for billing purposes.
3952 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
3953 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
3954 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
3955 file before actually writing to the file.
3957 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
3958 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
3959 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
3960 that part of the file for writing.
3962 @c ??? This section could use an example program.
3964 Remember that file locks are only an @emph{advisory} protocol for
3965 controlling access to a file.  There is still potential for access to
3966 the file by programs that don't use the lock protocol.
3968 @node Open File Description Locks
3969 @section Open File Description Locks
3971 In contrast to process-associated record locks (@pxref{File Locks}),
3972 open file description record locks are associated with an open file
3973 description rather than a process.
3975 Using @code{fcntl} to apply an open file description lock on a region that
3976 already has an existing open file description lock that was created via the
3977 same file descriptor will never cause a lock conflict.
3979 Open file description locks are also inherited by child processes across
3980 @code{fork}, or @code{clone} with @code{CLONE_FILES} set
3981 (@pxref{Creating a Process}), along with the file descriptor.
3983 It is important to distinguish between the open file @emph{description} (an
3984 instance of an open file, usually created by a call to @code{open}) and
3985 an open file @emph{descriptor}, which is a numeric value that refers to the
3986 open file description.  The locks described here are associated with the
3987 open file @emph{description} and not the open file @emph{descriptor}.
3989 Using @code{dup} (@pxref{Duplicating Descriptors}) to copy a file
3990 descriptor does not give you a new open file description, but rather copies a
3991 reference to an existing open file description and assigns it to a new
3992 file descriptor.  Thus, open file description locks set on a file
3993 descriptor cloned by @code{dup} will never conflict with open file
3994 description locks set on the original descriptor since they refer to the
3995 same open file description.  Depending on the range and type of lock
3996 involved, the original lock may be modified by a @code{F_OFD_SETLK} or
3997 @code{F_OFD_SETLKW} command in this situation however.
3999 Open file description locks always conflict with process-associated locks,
4000 even if acquired by the same process or on the same open file
4001 descriptor.
4003 Open file description locks use the same @code{struct flock} as
4004 process-associated locks as an argument (@pxref{File Locks}) and the
4005 macros for the @code{command} values are also declared in the header file
4006 @file{fcntl.h}. To use them, the macro @code{_GNU_SOURCE} must be
4007 defined prior to including any header file.
4009 In contrast to process-associated locks, any @code{struct flock} used as
4010 an argument to open file description lock commands must have the @code{l_pid}
4011 value set to @math{0}.  Also, when returning information about an
4012 open file description lock in a @code{F_GETLK} or @code{F_OFD_GETLK} request,
4013 the @code{l_pid} field in @code{struct flock} will be set to @math{-1}
4014 to indicate that the lock is not associated with a process.
4016 When the same @code{struct flock} is reused as an argument to a
4017 @code{F_OFD_SETLK} or @code{F_OFD_SETLKW} request after being used for an
4018 @code{F_OFD_GETLK} request, it is necessary to inspect and reset the
4019 @code{l_pid} field to @math{0}.
4021 @pindex fcntl.h.
4023 @deftypevr Macro int F_OFD_GETLK
4024 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4025 specify that it should get information about a lock.  This command
4026 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
4027 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4029 @smallexample
4030 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_GETLK, @var{lockp})
4031 @end smallexample
4033 If there is a lock already in place that would block the lock described
4034 by the @var{lockp} argument, information about that lock is written to
4035 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
4036 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
4037 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
4038 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
4039 write locks only.
4041 There might be more than one lock affecting the region specified by the
4042 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
4043 one of them. Which lock is returned in this situation is undefined.
4045 The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure are set to
4046 @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields are set
4047 to identify the locked region.
4049 If no conflicting lock exists, the only change to the @var{lockp} structure
4050 is to update the @code{l_type} field to the value @code{F_UNLCK}.
4052 The normal return value from @code{fcntl} with this command is either @math{0}
4053 on success or @math{-1}, which indicates an error. The following @code{errno}
4054 error conditions are defined for this command:
4056 @table @code
4057 @item EBADF
4058 The @var{filedes} argument is invalid.
4060 @item EINVAL
4061 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4062 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the file
4063 associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4064 @end table
4065 @end deftypevr
4067 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLK
4068 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4069 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4070 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
4071 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
4072 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4074 @smallexample
4075 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_SETLK, @var{lockp})
4076 @end smallexample
4078 If the open file already has a lock on any part of the
4079 region, the old lock on that part is replaced with the new lock.  You
4080 can remove a lock by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
4082 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
4083 of @math{-1}.  This command does not wait for other tasks
4084 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns @math{0}.
4086 The following @code{errno} error conditions are defined for this
4087 command:
4089 @table @code
4090 @item EAGAIN
4091 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
4092 file.
4094 @item EBADF
4095 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
4096 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
4097 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4099 @item EINVAL
4100 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4101 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the
4102 file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4104 @item ENOLCK
4105 The system has run out of file lock resources; there are already too
4106 many file locks in place.
4108 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4109 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4110 of the possibility of this error, as it could result from network access
4111 to a file system on another machine.
4112 @end table
4113 @end deftypevr
4115 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLKW
4116 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4117 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4118 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4119 @code{F_OFD_SETLK} command, but causes the process to wait until the request
4120 can be completed.
4122 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4123 for the @code{F_OFD_SETLK} command.
4125 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4126 @code{F_OFD_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4127 are defined for this command:
4129 @table @code
4130 @item EINTR
4131 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4132 @xref{Interrupted Primitives}.
4134 @end table
4135 @end deftypevr
4137 Open file description locks are useful in the same sorts of situations as
4138 process-associated locks. They can also be used to synchronize file
4139 access between threads within the same process by having each thread perform
4140 its own @code{open} of the file, to obtain its own open file description.
4142 Because open file description locks are automatically freed only upon
4143 closing the last file descriptor that refers to the open file
4144 description, this locking mechanism avoids the possibility that locks
4145 are inadvertently released due to a library routine opening and closing
4146 a file without the application being aware.
4148 As with process-associated locks, open file description locks are advisory.
4150 @node Open File Description Locks Example
4151 @section Open File Description Locks Example
4153 Here is an example of using open file description locks in a threaded
4154 program. If this program used process-associated locks, then it would be
4155 subject to data corruption because process-associated locks are shared
4156 by the threads inside a process, and thus cannot be used by one thread
4157 to lock out another thread in the same process.
4159 Proper error handling has been omitted in the following program for
4160 brevity.
4162 @smallexample
4163 @include ofdlocks.c.texi
4164 @end smallexample
4166 This example creates three threads each of which loops five times,
4167 appending to the file.  Access to the file is serialized via open file
4168 description locks. If we compile and run the above program, we'll end up
4169 with /tmp/foo that has 15 lines in it.
4171 If we, however, were to replace the @code{F_OFD_SETLK} and
4172 @code{F_OFD_SETLKW} commands with their process-associated lock
4173 equivalents, the locking essentially becomes a noop since it is all done
4174 within the context of the same process. That leads to data corruption
4175 (typically manifested as missing lines) as some threads race in and
4176 overwrite the data written by others.
4178 @node Interrupt Input
4179 @section Interrupt-Driven Input
4181 @cindex interrupt-driven input
4182 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
4183 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
4184 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
4185 or process group to receive the signal can be selected by using the
4186 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
4187 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
4188 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
4189 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
4190 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
4191 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
4193 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
4194 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
4195 @xref{Job Control}.
4197 @pindex fcntl.h
4198 The symbols in this section are defined in the header file
4199 @file{fcntl.h}.
4201 @deftypevr Macro int F_GETOWN
4202 @standards{BSD, fcntl.h}
4203 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4204 specify that it should get information about the process or process
4205 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
4206 actually the foreground process group ID, which you can get using
4207 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
4209 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
4210 absolute value is the process group ID.
4212 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
4214 @table @code
4215 @item EBADF
4216 The @var{filedes} argument is invalid.
4217 @end table
4218 @end deftypevr
4220 @deftypevr Macro int F_SETOWN
4221 @standards{BSD, fcntl.h}
4222 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4223 specify that it should set the process or process group to which
4224 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
4225 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
4226 the call is:
4228 @smallexample
4229 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
4230 @end smallexample
4232 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
4233 negative number whose absolute value is a process group ID.
4235 The return value from @code{fcntl} with this command is @math{-1}
4236 in case of error and some other value if successful.  The following
4237 @code{errno} error conditions are defined for this command:
4239 @table @code
4240 @item EBADF
4241 The @var{filedes} argument is invalid.
4243 @item ESRCH
4244 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
4245 @end table
4246 @end deftypevr
4248 @c ??? This section could use an example program.
4250 @node IOCTLs
4251 @section Generic I/O Control operations
4252 @cindex generic i/o control operations
4253 @cindex IOCTLs
4255 @gnusystems{} can handle most input/output operations on many different
4256 devices and objects in terms of a few file primitives - @code{read},
4257 @code{write} and @code{lseek}.  However, most devices also have a few
4258 peculiar operations which do not fit into this model.  Such as:
4260 @itemize @bullet
4262 @item
4263 Changing the character font used on a terminal.
4265 @item
4266 Telling a magnetic tape system to rewind or fast forward.  (Since they
4267 cannot move in byte increments, @code{lseek} is inapplicable).
4269 @item
4270 Ejecting a disk from a drive.
4272 @item
4273 Playing an audio track from a CD-ROM drive.
4275 @item
4276 Maintaining routing tables for a network.
4278 @end itemize
4280 Although some such objects such as sockets and terminals
4281 @footnote{Actually, the terminal-specific functions are implemented with
4282 IOCTLs on many platforms.} have special functions of their own, it would
4283 not be practical to create functions for all these cases.
4285 Instead these minor operations, known as @dfn{IOCTL}s, are assigned code
4286 numbers and multiplexed through the @code{ioctl} function, defined in
4287 @code{sys/ioctl.h}.  The code numbers themselves are defined in many
4288 different headers.
4290 @deftypefun int ioctl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
4291 @standards{BSD, sys/ioctl.h}
4292 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
4294 The @code{ioctl} function performs the generic I/O operation
4295 @var{command} on @var{filedes}.
4297 A third argument is usually present, either a single number or a pointer
4298 to a structure.  The meaning of this argument, the returned value, and
4299 any error codes depends upon the command used.  Often @math{-1} is
4300 returned for a failure.
4302 @end deftypefun
4304 On some systems, IOCTLs used by different devices share the same numbers.
4305 Thus, although use of an inappropriate IOCTL @emph{usually} only produces
4306 an error, you should not attempt to use device-specific IOCTLs on an
4307 unknown device.
4309 Most IOCTLs are OS-specific and/or only used in special system utilities,
4310 and are thus beyond the scope of this document.  For an example of the use
4311 of an IOCTL, see @ref{Out-of-Band Data}.
4313 @c FIXME this is undocumented:
4314 @c dup3