elf/rtld.c (init_tls): Add missing new line to the _dl_fatal_printf call [BZ #22577]
[glibc.git] / manual / llio.texi
blob8b2f599c79d2979bbb69c2c468bbbf6d40e5ce3e
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 @node File Position Primitive
658 @section Setting the File Position of a Descriptor
660 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
661 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
662 specifies the position in the file for the next @code{read} or
663 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
664 on the file position and what it means.
666 To read the current file position value from a descriptor, use
667 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
669 @cindex file positioning on a file descriptor
670 @cindex positioning a file descriptor
671 @cindex seeking on a file descriptor
672 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
673 @standards{POSIX.1, unistd.h}
674 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
675 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
676 file with descriptor @var{filedes}.
678 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
679 interpreted, in the same way as for the @code{fseek} function, and it must
680 be one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
681 @code{SEEK_END}.
683 @vtable @code
684 @item SEEK_SET
685 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the beginning
686 of the file.
688 @item SEEK_CUR
689 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the current
690 file position.  This count may be positive or negative.
692 @item SEEK_END
693 Specifies that @var{offset} is a count of characters from the end of
694 the file.  A negative count specifies a position within the current
695 extent of the file; a positive count specifies a position past the
696 current end.  If you set the position past the current end, and
697 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
698 position.
699 @end vtable
701 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
702 position, measured in bytes from the beginning of the file.
703 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
704 current file position.
706 If you want to append to the file, setting the file position to the
707 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
708 process may write more data after you seek but before you write,
709 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
710 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
712 You can set the file position past the current end of the file.  This
713 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
714 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
715 Characters between the previous end of file and the new position are
716 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
717 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
718 file takes up less space than it appears to; it is then called a
719 ``sparse file''.
720 @cindex sparse files
721 @cindex holes in files
723 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
724 invalid, @code{lseek} returns a value of @math{-1}.  The following
725 @code{errno} error conditions are defined for this function:
727 @table @code
728 @item EBADF
729 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
731 @item EINVAL
732 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
733 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
735 @item ESPIPE
736 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
737 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
738 only for pipes and FIFOs, but on @gnusystems{}, you always get
739 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
740 @end table
742 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
743 @code{lseek} function is in fact @code{lseek64} and the type
744 @code{off_t} has 64 bits which makes it possible to handle files up to
745 @twoexp{63} bytes in length.
747 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
748 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
749 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
750 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
751 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
752 protected using cancellation handlers.
753 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
755 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
756 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
757 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
758 descriptors.
759 @end deftypefun
761 @deftypefun off64_t lseek64 (int @var{filedes}, off64_t @var{offset}, int @var{whence})
762 @standards{Unix98, unistd.h}
763 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
764 This function is similar to the @code{lseek} function.  The difference
765 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
766 @code{off_t} which makes it possible on 32 bit machines to address
767 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
768 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
769 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
770 errors with a descriptor in small file mode.
772 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
773 32 bits machine this function is actually available under the name
774 @code{lseek} and so transparently replaces the 32 bit interface.
775 @end deftypefun
777 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
778 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
779 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
780 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
781 other.  For example,
783 @smallexample
784 @group
786   int d1, d2;
787   char buf[4];
788   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
789   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
790   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
791   read (d2, buf, 4);
793 @end group
794 @end smallexample
796 @noindent
797 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
798 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
799 for brevity.)
801 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
802 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
803 which alters the file position of one of the duplicates, including
804 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
806 @smallexample
808   int d1, d2, d3;
809   char buf1[4], buf2[4];
810   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
811   d2 = dup (d1);
812   d3 = dup (d2);
813   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
814   read (d1, buf1, 4);
815   read (d2, buf2, 4);
817 @end smallexample
819 @noindent
820 will read four characters starting with the 1024'th character of
821 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
822 character.
824 @deftp {Data Type} off_t
825 @standards{POSIX.1, sys/types.h}
826 This is a signed integer type used to represent file sizes.  In
827 @theglibc{}, this type is no narrower than @code{int}.
829 If the source is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type
830 is transparently replaced by @code{off64_t}.
831 @end deftp
833 @deftp {Data Type} off64_t
834 @standards{Unix98, sys/types.h}
835 This type is used similar to @code{off_t}.  The difference is that even
836 on 32 bit machines, where the @code{off_t} type would have 32 bits,
837 @code{off64_t} has 64 bits and so is able to address files up to
838 @twoexp{63} bytes in length.
840 When compiling with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this type is
841 available under the name @code{off_t}.
842 @end deftp
844 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
845 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
846 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
848 @vtable @code
849 @item L_SET
850 An alias for @code{SEEK_SET}.
852 @item L_INCR
853 An alias for @code{SEEK_CUR}.
855 @item L_XTND
856 An alias for @code{SEEK_END}.
857 @end vtable
859 @node Descriptors and Streams
860 @section Descriptors and Streams
861 @cindex streams, and file descriptors
862 @cindex converting file descriptor to stream
863 @cindex extracting file descriptor from stream
865 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
866 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
867 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
868 declared in the header file @file{stdio.h}.
869 @pindex stdio.h
871 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
872 @standards{POSIX.1, stdio.h}
873 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@acsmem{} @aculock{}}}
874 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
875 @var{filedes}.
877 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
878 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
879 the @samp{b} option is not permitted; this is because @gnusystems{} make no
880 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
881 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have an effect only
882 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
883 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
884 mode of the open file descriptor.
886 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
887 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
888 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
889 null pointer is returned instead.
891 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
892 for file descriptors do not permit the access specified by
893 @code{opentype}.  @Theglibc{} always checks for this.
894 @end deftypefun
896 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
897 see @ref{Creating a Pipe}.
899 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
900 @standards{POSIX.1, stdio.h}
901 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
902 This function returns the file descriptor associated with the stream
903 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
904 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
905 @code{fileno} returns @math{-1}.
906 @end deftypefun
908 @deftypefun int fileno_unlocked (FILE *@var{stream})
909 @standards{GNU, stdio.h}
910 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
911 The @code{fileno_unlocked} function is equivalent to the @code{fileno}
912 function except that it does not implicitly lock the stream if the state
913 is @code{FSETLOCKING_INTERNAL}.
915 This function is a GNU extension.
916 @end deftypefun
918 @cindex standard file descriptors
919 @cindex file descriptors, standard
920 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
921 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
922 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
923 @pindex unistd.h
925 @vtable @code
926 @item STDIN_FILENO
927 @standards{POSIX.1, unistd.h}
928 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
929 standard input.
930 @cindex standard input file descriptor
932 @item STDOUT_FILENO
933 @standards{POSIX.1, unistd.h}
934 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
935 standard output.
936 @cindex standard output file descriptor
938 @item STDERR_FILENO
939 @standards{POSIX.1, unistd.h}
940 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
941 standard error output.
942 @end vtable
943 @cindex standard error file descriptor
945 @node Stream/Descriptor Precautions
946 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
947 @cindex channels
948 @cindex streams and descriptors
949 @cindex descriptors and streams
950 @cindex mixing descriptors and streams
952 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
953 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
954 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
955 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
956 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
957 file positions.
959 It's best to use just one channel in your program for actual data
960 transfer to any given file, except when all the access is for input.
961 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
962 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
963 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
964 the stream.
966 @menu
967 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
968 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
969 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
970                             another channel.
971 @end menu
973 @node Linked Channels
974 @subsection Linked Channels
975 @cindex linked channels
977 Channels that come from a single opening share the same file position;
978 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
979 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
980 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
981 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
982 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
983 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
984 random-access files, all append-type output streams are effectively
985 linked to each other.
987 @cindex cleaning up a stream
988 If you have been using a stream for I/O (or have just opened the stream),
989 and you want to do I/O using
990 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
991 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
992 @xref{Cleaning Streams}.
994 Terminating a process, or executing a new program in the process,
995 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
996 streams persist in other processes, their file positions become
997 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
998 before destroying them.
1000 @node Independent Channels
1001 @subsection Independent Channels
1002 @cindex independent channels
1004 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
1005 file, each channel has its own file position.  These are called
1006 @dfn{independent channels}.
1008 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
1009 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
1010 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
1011 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
1013 @itemize @bullet
1014 @item
1015 You should clean an output stream after use, before doing anything else
1016 that might read or write from the same part of the file.
1018 @item
1019 You should clean an input stream before reading data that may have been
1020 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
1021 obsolete data that had been in the stream's buffer.
1022 @end itemize
1024 If you do output to one channel at the end of the file, this will
1025 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
1026 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
1027 new end of file before writing, because the file can always be extended
1028 by another process between when you set the file position and when you
1029 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
1030 always output at the current end of the file.  In order to make the
1031 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
1032 were using, if it is a stream.
1034 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
1035 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
1036 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
1037 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
1038 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
1040 @node Cleaning Streams
1041 @subsection Cleaning Streams
1043 You can use @code{fflush} to clean a stream in most
1044 cases.
1046 You can skip the @code{fflush} if you know the stream
1047 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
1048 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
1049 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
1050 character output was a newline.  However, a just-opened input stream
1051 might not be clean, as its input buffer might not be empty.
1053 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
1054 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
1055 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
1056 not random access, there is no way to give back the excess data already
1057 read.  When an input stream reads from a random-access file,
1058 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
1059 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
1060 further I/O.
1062 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
1063 valid way of cleaning an output stream.
1065 You need not clean a stream before using its descriptor for control
1066 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
1067 the file position and are not affected by it.  You can use any
1068 descriptor for these operations, and all channels are affected
1069 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
1070 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
1071 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
1072 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
1073 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
1074 Modes}.
1076 @node Scatter-Gather
1077 @section Fast Scatter-Gather I/O
1078 @cindex scatter-gather
1080 Some applications may need to read or write data to multiple buffers,
1081 which are separated in memory.  Although this can be done easily enough
1082 with multiple calls to @code{read} and @code{write}, it is inefficient
1083 because there is overhead associated with each kernel call.
1085 Instead, many platforms provide special high-speed primitives to perform
1086 these @dfn{scatter-gather} operations in a single kernel call.  @Theglibc{}
1087 will provide an emulation on any system that lacks these
1088 primitives, so they are not a portability threat.  They are defined in
1089 @code{sys/uio.h}.
1091 These functions are controlled with arrays of @code{iovec} structures,
1092 which describe the location and size of each buffer.
1094 @deftp {Data Type} {struct iovec}
1095 @standards{BSD, sys/uio.h}
1097 The @code{iovec} structure describes a buffer.  It contains two fields:
1099 @table @code
1101 @item void *iov_base
1102 Contains the address of a buffer.
1104 @item size_t iov_len
1105 Contains the length of the buffer.
1107 @end table
1108 @end deftp
1110 @deftypefun ssize_t readv (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1111 @standards{BSD, sys/uio.h}
1112 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1113 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1114 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1115 @c malloc the buffer into which data is read, if the total read size is
1116 @c too large for alloca.
1118 The @code{readv} function reads data from @var{filedes} and scatters it
1119 into the buffers described in @var{vector}, which is taken to be
1120 @var{count} structures long.  As each buffer is filled, data is sent to the
1121 next.
1123 Note that @code{readv} is not guaranteed to fill all the buffers.
1124 It may stop at any point, for the same reasons @code{read} would.
1126 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1127 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1128 errors are the same as in @code{read}.
1130 @end deftypefun
1132 @deftypefun ssize_t writev (int @var{filedes}, const struct iovec *@var{vector}, int @var{count})
1133 @standards{BSD, sys/uio.h}
1134 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@ascuheap{}}@acunsafe{@acsmem{}}}
1135 @c The fallback sysdeps/posix implementation, used even on GNU/Linux
1136 @c with old kernels that lack a full readv/writev implementation, may
1137 @c malloc the buffer from which data is written, if the total write size
1138 @c is too large for alloca.
1140 The @code{writev} function gathers data from the buffers described in
1141 @var{vector}, which is taken to be @var{count} structures long, and writes
1142 them to @code{filedes}.  As each buffer is written, it moves on to the
1143 next.
1145 Like @code{readv}, @code{writev} may stop midstream under the same
1146 conditions @code{write} would.
1148 The return value is a count of bytes written, or @math{-1} indicating an
1149 error.  The possible errors are the same as in @code{write}.
1151 @end deftypefun
1153 @deftypefun ssize_t preadv (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
1154 @standards{BSD, sys/uio.h}
1155 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1156 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1157 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1158 @c is also MT-Safe since it calls pread, and it is now a syscall on all
1159 @c targets.
1161 This function is similar to the @code{readv} function, with the difference
1162 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
1163 @code{pread}.  The data is written to the file starting at position
1164 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
1165 by the operation.  The value is the same as before the call.
1167 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1168 @code{preadv} function is in fact @code{preadv64} and the type
1169 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1170 @twoexp{63} bytes in length.
1172 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1173 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1174 errors are the same as in @code{readv} and @code{pread}.
1175 @end deftypefun
1177 @deftypefun ssize_t preadv64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
1178 @standards{BSD, unistd.h}
1179 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1180 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1181 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1182 @c is also MT-Safe since it calls pread64, and it is now a syscall on all
1183 @c targets.
1185 This function is similar to the @code{preadv} function with the difference
1186 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1187 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1188 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1189 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1190 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1191 errors with a descriptor in small file mode.
1193 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1194 32 bit machine this function is actually available under the name
1195 @code{preadv} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1196 @end deftypefun
1198 @deftypefun ssize_t pwritev (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset})
1199 @standards{BSD, sys/uio.h}
1200 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1201 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1202 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1203 @c is also MT-Safe since it calls pwrite, and it is now a syscall on all
1204 @c targets.
1206 This function is similar to the @code{writev} function, with the difference
1207 it adds an extra @var{offset} parameter of type @code{off_t} similar to
1208 @code{pwrite}.  The data is written to the file starting at position
1209 @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is not affected
1210 by the operation.  The value is the same as before the call.
1212 However, on Linux, if a file is opened with @code{O_APPEND},  @code{pwrite}
1213 appends data to the end of the file, regardless of the value of
1214 @code{offset}.
1216 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1217 @code{pwritev} function is in fact @code{pwritev64} and the type
1218 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1219 @twoexp{63} bytes in length.
1221 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) written, @math{0}
1222 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1223 errors are the same as in @code{writev} and @code{pwrite}.
1224 @end deftypefun
1226 @deftypefun ssize_t pwritev64 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset})
1227 @standards{BSD, unistd.h}
1228 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1229 @c This is a syscall for Linux 3.2 for all architectures but microblaze
1230 @c (which was added on 3.15).  The sysdeps/posix fallback emulation
1231 @c is also MT-Safe since it calls pwrite64, and it is now a syscall on all
1232 @c targets.
1234 This function is similar to the @code{pwritev} function with the difference
1235 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1236 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1237 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1238 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1239 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1240 errors with a descriptor in small file mode.
1242 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1243 32 bit machine this function is actually available under the name
1244 @code{pwritev} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1245 @end deftypefun
1247 @deftypefun ssize_t preadv2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset}, int @var{flags})
1248 @standards{GNU, sys/uio.h}
1249 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1250 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1251 @c is also MT-Safe since it calls preadv.
1253 This function is similar to the @code{preadv} function, with the difference
1254 it adds an extra @var{flags} parameter of type @code{int}.  The supported
1255 @var{flags} are dependent of the underlying system.  For Linux it supports:
1257 @vtable @code
1258 @item RWF_HIPRI
1259 High priority request.  This adds a flag that tells the file system that
1260 this is a high priority request for which it is worth to poll the hardware.
1261 The flag is purely advisory and can be ignored if not supported.  The
1262 @var{fd} must be opened using @code{O_DIRECT}.
1264 @item RWF_DSYNC
1265 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_DSYNC} flag.
1267 @item RWF_SYNC
1268 Per-IO synchronization as if the file was opened with @code{O_SYNC} flag.
1270 @item RWF_NOWAIT
1271 Use nonblocking mode for this operation; that is, this call to @code{preadv2}
1272 will fail and set @code{errno} to @code{EAGAIN} if the operation would block.
1273 @end vtable
1275 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1276 @code{preadv2} function is in fact @code{preadv64v2} and the type
1277 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1278 @twoexp{63} bytes in length.
1280 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) read, @math{0}
1281 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1282 errors are the same as in @code{preadv} with the addition of:
1284 @table @code
1286 @item EOPNOTSUPP
1288 @c The default sysdeps/posix code will return it for any flags value
1289 @c different than 0.
1290 An unsupported @var{flags} was used.
1292 @end table
1294 @end deftypefun
1296 @deftypefun ssize_t preadv64v2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset}, int @var{flags})
1297 @standards{GNU, unistd.h}
1298 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1299 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1300 @c is also MT-Safe since it calls preadv.
1302 This function is similar to the @code{preadv2} function with the difference
1303 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1304 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1305 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1306 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1307 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1308 errors with a descriptor in small file mode.
1310 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1311 32 bit machine this function is actually available under the name
1312 @code{preadv2} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1313 @end deftypefun
1316 @deftypefun ssize_t pwritev2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off_t @var{offset}, int @var{flags})
1317 @standards{GNU, sys/uio.h}
1318 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1319 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1320 @c is also MT-Safe since it calls pwritev.
1322 This function is similar to the @code{pwritev} function, with the difference
1323 it adds an extra @var{flags} parameter of type @code{int}.  The supported
1324 @var{flags} are dependent of the underlying system and for Linux it supports
1325 the same ones as for @code{preadv2}.
1327 When the source file is compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} the
1328 @code{pwritev2} function is in fact @code{pwritev64v2} and the type
1329 @code{off_t} has 64 bits, which makes it possible to handle files up to
1330 @twoexp{63} bytes in length.
1332 The return value is a count of bytes (@emph{not} buffers) write, @math{0}
1333 indicating end-of-file, or @math{-1} indicating an error.  The possible
1334 errors are the same as in @code{preadv2}.
1335 @end deftypefun
1337 @deftypefun ssize_t pwritev64v2 (int @var{fd}, const struct iovec *@var{iov}, int @var{iovcnt}, off64_t @var{offset}, int @var{flags})
1338 @standards{GNU, unistd.h}
1339 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1340 @c This is a syscall for Linux v4.6.  The sysdeps/posix fallback emulation
1341 @c is also MT-Safe since it calls pwritev.
1343 This function is similar to the @code{pwritev2} function with the difference
1344 is that the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t} instead of
1345 @code{off_t}.  It makes it possible on 32 bit machines to address
1346 files larger than @twoexp{31} bytes and up to @twoexp{63} bytes.  The
1347 file descriptor @code{filedes} must be opened using @code{open64} since
1348 otherwise the large offsets possible with @code{off64_t} will lead to
1349 errors with a descriptor in small file mode.
1351 When the source file is compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
1352 32 bit machine this function is actually available under the name
1353 @code{pwritev2} and so transparently replaces the 32 bit interface.
1354 @end deftypefun
1356 @node Memory-mapped I/O
1357 @section Memory-mapped I/O
1359 On modern operating systems, it is possible to @dfn{mmap} (pronounced
1360 ``em-map'') a file to a region of memory.  When this is done, the file can
1361 be accessed just like an array in the program.
1363 This is more efficient than @code{read} or @code{write}, as only the regions
1364 of the file that a program actually accesses are loaded.  Accesses to
1365 not-yet-loaded parts of the mmapped region are handled in the same way as
1366 swapped out pages.
1368 Since mmapped pages can be stored back to their file when physical
1369 memory is low, it is possible to mmap files orders of magnitude larger
1370 than both the physical memory @emph{and} swap space.  The only limit is
1371 address space.  The theoretical limit is 4GB on a 32-bit machine -
1372 however, the actual limit will be smaller since some areas will be
1373 reserved for other purposes.  If the LFS interface is used the file size
1374 on 32-bit systems is not limited to 2GB (offsets are signed which
1375 reduces the addressable area of 4GB by half); the full 64-bit are
1376 available.
1378 Memory mapping only works on entire pages of memory.  Thus, addresses
1379 for mapping must be page-aligned, and length values will be rounded up.
1380 To determine the default size of a page the machine uses one should use:
1382 @vindex _SC_PAGESIZE
1383 @smallexample
1384 size_t page_size = (size_t) sysconf (_SC_PAGESIZE);
1385 @end smallexample
1387 On some systems, mappings can use larger page sizes
1388 for certain files, and applications can request larger page sizes for
1389 anonymous mappings as well (see the @code{MAP_HUGETLB} flag below).
1391 The following functions are declared in @file{sys/mman.h}:
1393 @deftypefun {void *} mmap (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off_t @var{offset})
1394 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1395 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1397 The @code{mmap} function creates a new mapping, connected to bytes
1398 (@var{offset}) to (@var{offset} + @var{length} - 1) in the file open on
1399 @var{filedes}.  A new reference for the file specified by @var{filedes}
1400 is created, which is not removed by closing the file.
1402 @var{address} gives a preferred starting address for the mapping.
1403 @code{NULL} expresses no preference.  Any previous mapping at that
1404 address is automatically removed.  The address you give may still be
1405 changed, unless you use the @code{MAP_FIXED} flag.
1407 @var{protect} contains flags that control what kind of access is
1408 permitted.  They include @code{PROT_READ}, @code{PROT_WRITE}, and
1409 @code{PROT_EXEC}.  The special flag @code{PROT_NONE} reserves a region
1410 of address space for future use.  The @code{mprotect} function can be
1411 used to change the protection flags.  @xref{Memory Protection}.
1413 @var{flags} contains flags that control the nature of the map.
1414 One of @code{MAP_SHARED} or @code{MAP_PRIVATE} must be specified.
1416 They include:
1418 @vtable @code
1419 @item MAP_PRIVATE
1420 This specifies that writes to the region should never be written back
1421 to the attached file.  Instead, a copy is made for the process, and the
1422 region will be swapped normally if memory runs low.  No other process will
1423 see the changes.
1425 Since private mappings effectively revert to ordinary memory
1426 when written to, you must have enough virtual memory for a copy of
1427 the entire mmapped region if you use this mode with @code{PROT_WRITE}.
1429 @item MAP_SHARED
1430 This specifies that writes to the region will be written back to the
1431 file.  Changes made will be shared immediately with other processes
1432 mmaping the same file.
1434 Note that actual writing may take place at any time.  You need to use
1435 @code{msync}, described below, if it is important that other processes
1436 using conventional I/O get a consistent view of the file.
1438 @item MAP_FIXED
1439 This forces the system to use the exact mapping address specified in
1440 @var{address} and fail if it can't.
1442 @c One of these is official - the other is obviously an obsolete synonym
1443 @c Which is which?
1444 @item MAP_ANONYMOUS
1445 @itemx MAP_ANON
1446 This flag tells the system to create an anonymous mapping, not connected
1447 to a file.  @var{filedes} and @var{offset} are ignored, and the region is
1448 initialized with zeros.
1450 Anonymous maps are used as the basic primitive to extend the heap on some
1451 systems.  They are also useful to share data between multiple tasks
1452 without creating a file.
1454 On some systems using private anonymous mmaps is more efficient than using
1455 @code{malloc} for large blocks.  This is not an issue with @theglibc{},
1456 as the included @code{malloc} automatically uses @code{mmap} where appropriate.
1458 @item MAP_HUGETLB
1459 @standards{Linux, sys/mman.h}
1460 This requests that the system uses an alternative page size which is
1461 larger than the default page size for the mapping.  For some workloads,
1462 increasing the page size for large mappings improves performance because
1463 the system needs to handle far fewer pages.  For other workloads which
1464 require frequent transfer of pages between storage or different nodes,
1465 the decreased page granularity may cause performance problems due to the
1466 increased page size and larger transfers.
1468 In order to create the mapping, the system needs physically contiguous
1469 memory of the size of the increased page size.  As a result,
1470 @code{MAP_HUGETLB} mappings are affected by memory fragmentation, and
1471 their creation can fail even if plenty of memory is available in the
1472 system.
1474 Not all file systems support mappings with an increased page size.
1476 The @code{MAP_HUGETLB} flag is specific to Linux.
1478 @c There is a mechanism to select different hugepage sizes; see
1479 @c include/uapi/asm-generic/hugetlb_encode.h in the kernel sources.
1481 @c Linux has some other MAP_ options, which I have not discussed here.
1482 @c MAP_DENYWRITE, MAP_EXECUTABLE and MAP_GROWSDOWN don't seem applicable to
1483 @c user programs (and I don't understand the last two).  MAP_LOCKED does
1484 @c not appear to be implemented.
1486 @end vtable
1488 @code{mmap} returns the address of the new mapping, or
1489 @code{MAP_FAILED} for an error.
1491 Possible errors include:
1493 @table @code
1495 @item EINVAL
1497 Either @var{address} was unusable (because it is not a multiple of the
1498 applicable page size), or inconsistent @var{flags} were given.
1500 If @code{MAP_HUGETLB} was specified, the file or system does not support
1501 large page sizes.
1503 @item EACCES
1505 @var{filedes} was not open for the type of access specified in @var{protect}.
1507 @item ENOMEM
1509 Either there is not enough memory for the operation, or the process is
1510 out of address space.
1512 @item ENODEV
1514 This file is of a type that doesn't support mapping.
1516 @item ENOEXEC
1518 The file is on a filesystem that doesn't support mapping.
1520 @c On Linux, EAGAIN will appear if the file has a conflicting mandatory lock.
1521 @c However mandatory locks are not discussed in this manual.
1523 @c Similarly, ETXTBSY will occur if the MAP_DENYWRITE flag (not documented
1524 @c here) is used and the file is already open for writing.
1526 @end table
1528 @end deftypefun
1530 @deftypefun {void *} mmap64 (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{protect}, int @var{flags}, int @var{filedes}, off64_t @var{offset})
1531 @standards{LFS, sys/mman.h}
1532 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1533 @c The page_shift auto detection when MMAP2_PAGE_SHIFT is -1 (it never
1534 @c is) would be thread-unsafe.
1535 The @code{mmap64} function is equivalent to the @code{mmap} function but
1536 the @var{offset} parameter is of type @code{off64_t}.  On 32-bit systems
1537 this allows the file associated with the @var{filedes} descriptor to be
1538 larger than 2GB.  @var{filedes} must be a descriptor returned from a
1539 call to @code{open64} or @code{fopen64} and @code{freopen64} where the
1540 descriptor is retrieved with @code{fileno}.
1542 When the sources are translated with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
1543 function is actually available under the name @code{mmap}.  I.e., the
1544 new, extended API using 64 bit file sizes and offsets transparently
1545 replaces the old API.
1546 @end deftypefun
1548 @deftypefun int munmap (void *@var{addr}, size_t @var{length})
1549 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1550 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1552 @code{munmap} removes any memory maps from (@var{addr}) to (@var{addr} +
1553 @var{length}).  @var{length} should be the length of the mapping.
1555 It is safe to unmap multiple mappings in one command, or include unmapped
1556 space in the range.  It is also possible to unmap only part of an existing
1557 mapping.  However, only entire pages can be removed.  If @var{length} is not
1558 an even number of pages, it will be rounded up.
1560 It returns @math{0} for success and @math{-1} for an error.
1562 One error is possible:
1564 @table @code
1566 @item EINVAL
1567 The memory range given was outside the user mmap range or wasn't page
1568 aligned.
1570 @end table
1572 @end deftypefun
1574 @deftypefun int msync (void *@var{address}, size_t @var{length}, int @var{flags})
1575 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1576 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1578 When using shared mappings, the kernel can write the file at any time
1579 before the mapping is removed.  To be certain data has actually been
1580 written to the file and will be accessible to non-memory-mapped I/O, it
1581 is necessary to use this function.
1583 It operates on the region @var{address} to (@var{address} + @var{length}).
1584 It may be used on part of a mapping or multiple mappings, however the
1585 region given should not contain any unmapped space.
1587 @var{flags} can contain some options:
1589 @vtable @code
1591 @item MS_SYNC
1593 This flag makes sure the data is actually written @emph{to disk}.
1594 Normally @code{msync} only makes sure that accesses to a file with
1595 conventional I/O reflect the recent changes.
1597 @item MS_ASYNC
1599 This tells @code{msync} to begin the synchronization, but not to wait for
1600 it to complete.
1602 @c Linux also has MS_INVALIDATE, which I don't understand.
1604 @end vtable
1606 @code{msync} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1607 error.  Errors include:
1609 @table @code
1611 @item EINVAL
1612 An invalid region was given, or the @var{flags} were invalid.
1614 @item EFAULT
1615 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1617 @end table
1619 @end deftypefun
1621 @deftypefun {void *} mremap (void *@var{address}, size_t @var{length}, size_t @var{new_length}, int @var{flag})
1622 @standards{GNU, sys/mman.h}
1623 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1625 This function can be used to change the size of an existing memory
1626 area. @var{address} and @var{length} must cover a region entirely mapped
1627 in the same @code{mmap} statement.  A new mapping with the same
1628 characteristics will be returned with the length @var{new_length}.
1630 One option is possible, @code{MREMAP_MAYMOVE}.  If it is given in
1631 @var{flags}, the system may remove the existing mapping and create a new
1632 one of the desired length in another location.
1634 The address of the resulting mapping is returned, or @math{-1}.  Possible
1635 error codes include:
1637 @table @code
1639 @item EFAULT
1640 There is no existing mapping in at least part of the original region, or
1641 the region covers two or more distinct mappings.
1643 @item EINVAL
1644 The address given is misaligned or inappropriate.
1646 @item EAGAIN
1647 The region has pages locked, and if extended it would exceed the
1648 process's resource limit for locked pages.  @xref{Limits on Resources}.
1650 @item ENOMEM
1651 The region is private writable, and insufficient virtual memory is
1652 available to extend it.  Also, this error will occur if
1653 @code{MREMAP_MAYMOVE} is not given and the extension would collide with
1654 another mapped region.
1656 @end table
1657 @end deftypefun
1659 This function is only available on a few systems.  Except for performing
1660 optional optimizations one should not rely on this function.
1662 Not all file descriptors may be mapped.  Sockets, pipes, and most devices
1663 only allow sequential access and do not fit into the mapping abstraction.
1664 In addition, some regular files may not be mmapable, and older kernels may
1665 not support mapping at all.  Thus, programs using @code{mmap} should
1666 have a fallback method to use should it fail. @xref{Mmap,,,standards,GNU
1667 Coding Standards}.
1669 @deftypefun int madvise (void *@var{addr}, size_t @var{length}, int @var{advice})
1670 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1671 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
1673 This function can be used to provide the system with @var{advice} about
1674 the intended usage patterns of the memory region starting at @var{addr}
1675 and extending @var{length} bytes.
1677 The valid BSD values for @var{advice} are:
1679 @vtable @code
1681 @item MADV_NORMAL
1682 The region should receive no further special treatment.
1684 @item MADV_RANDOM
1685 The region will be accessed via random page references.  The kernel
1686 should page-in the minimal number of pages for each page fault.
1688 @item MADV_SEQUENTIAL
1689 The region will be accessed via sequential page references.  This
1690 may cause the kernel to aggressively read-ahead, expecting further
1691 sequential references after any page fault within this region.
1693 @item MADV_WILLNEED
1694 The region will be needed.  The pages within this region may
1695 be pre-faulted in by the kernel.
1697 @item MADV_DONTNEED
1698 The region is no longer needed.  The kernel may free these pages,
1699 causing any changes to the pages to be lost, as well as swapped
1700 out pages to be discarded.
1702 @item MADV_HUGEPAGE
1703 @standards{Linux, sys/mman.h}
1704 Indicate that it is beneficial to increase the page size for this
1705 mapping.  This can improve performance for larger mappings because the
1706 system needs to handle far fewer pages.  However, if parts of the
1707 mapping are frequently transferred between storage or different nodes,
1708 performance may suffer because individual transfers can become
1709 substantially larger due to the increased page size.
1711 This flag is specific to Linux.
1713 @item MADV_NOHUGEPAGE
1714 Undo the effect of a previous @code{MADV_HUGEPAGE} advice.  This flag
1715 is specific to Linux.
1717 @end vtable
1719 The POSIX names are slightly different, but with the same meanings:
1721 @vtable @code
1723 @item POSIX_MADV_NORMAL
1724 This corresponds with BSD's @code{MADV_NORMAL}.
1726 @item POSIX_MADV_RANDOM
1727 This corresponds with BSD's @code{MADV_RANDOM}.
1729 @item POSIX_MADV_SEQUENTIAL
1730 This corresponds with BSD's @code{MADV_SEQUENTIAL}.
1732 @item POSIX_MADV_WILLNEED
1733 This corresponds with BSD's @code{MADV_WILLNEED}.
1735 @item POSIX_MADV_DONTNEED
1736 This corresponds with BSD's @code{MADV_DONTNEED}.
1738 @end vtable
1740 @code{madvise} returns @math{0} for success and @math{-1} for
1741 error.  Errors include:
1742 @table @code
1744 @item EINVAL
1745 An invalid region was given, or the @var{advice} was invalid.
1747 @item EFAULT
1748 There is no existing mapping in at least part of the given region.
1750 @end table
1751 @end deftypefun
1753 @deftypefn Function int shm_open (const char *@var{name}, int @var{oflag}, mode_t @var{mode})
1754 @standards{POSIX, sys/mman.h}
1755 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1756 @c shm_open @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1757 @c  libc_once(where_is_shmfs) @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1758 @c   where_is_shmfs @mtslocale @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1759 @c    statfs dup ok
1760 @c    setmntent dup @ascuheap @asulock @acsmem @acsfd @aculock
1761 @c    getmntent_r dup @mtslocale @ascuheap @aculock @acsmem [no @asucorrupt @acucorrupt; exclusive stream]
1762 @c    strcmp dup ok
1763 @c    strlen dup ok
1764 @c    malloc dup @ascuheap @acsmem
1765 @c    mempcpy dup ok
1766 @c    endmntent dup @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1767 @c  strlen dup ok
1768 @c  strchr dup ok
1769 @c  mempcpy dup ok
1770 @c  open dup @acsfd
1771 @c  fcntl dup ok
1772 @c  close dup @acsfd
1774 This function returns a file descriptor that can be used to allocate shared
1775 memory via mmap.  Unrelated processes can use same @var{name} to create or
1776 open existing shared memory objects.
1778 A @var{name} argument specifies the shared memory object to be opened.
1779 In @theglibc{} it must be a string smaller than @code{NAME_MAX} bytes starting
1780 with an optional slash but containing no other slashes.
1782 The semantics of @var{oflag} and @var{mode} arguments is same as in @code{open}.
1784 @code{shm_open} returns the file descriptor on success or @math{-1} on error.
1785 On failure @code{errno} is set.
1786 @end deftypefn
1788 @deftypefn Function int shm_unlink (const char *@var{name})
1789 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtslocale{}}@asunsafe{@asuinit{} @ascuheap{} @asulock{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{} @acsfd{}}}
1790 @c shm_unlink @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1791 @c  libc_once(where_is_shmfs) dup @mtslocale @asuinit @ascuheap @asulock @aculock @acsmem @acsfd
1792 @c  strlen dup ok
1793 @c  strchr dup ok
1794 @c  mempcpy dup ok
1795 @c  unlink dup ok
1797 This function is the inverse of @code{shm_open} and removes the object with
1798 the given @var{name} previously created by @code{shm_open}.
1800 @code{shm_unlink} returns @math{0} on success or @math{-1} on error.
1801 On failure @code{errno} is set.
1802 @end deftypefn
1804 @deftypefun int memfd_create (const char *@var{name}, unsigned int @var{flags})
1805 @standards{Linux, sys/mman.h}
1806 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{@acsfd{}}}
1807 The @code{memfd_create} function returns a file descriptor which can be
1808 used to create memory mappings using the @code{mmap} function.  It is
1809 similar to the @code{shm_open} function in the sense that these mappings
1810 are not backed by actual files.  However, the descriptor returned by
1811 @code{memfd_create} does not correspond to a named object; the
1812 @var{name} argument is used for debugging purposes only (e.g., will
1813 appear in @file{/proc}), and separate invocations of @code{memfd_create}
1814 with the same @var{name} will not return descriptors for the same region
1815 of memory.  The descriptor can also be used to create alias mappings
1816 within the same process.
1818 The descriptor initially refers to a zero-length file.  Before mappings
1819 can be created which are backed by memory, the file size needs to be
1820 increased with the @code{ftruncate} function.  @xref{File Size}.
1822 The @var{flags} argument can be a combination of the following flags:
1824 @vtable @code
1825 @item MFD_CLOEXEC
1826 @standards{Linux, sys/mman.h}
1827 The descriptor is created with the @code{O_CLOEXEC} flag.
1829 @item MFD_ALLOW_SEALING
1830 @standards{Linux, sys/mman.h}
1831 The descriptor supports the addition of seals using the @code{fcntl}
1832 function.
1834 @item MFD_HUGETLB
1835 @standards{Linux, sys/mman.h}
1836 This requests that mappings created using the returned file descriptor
1837 use a larger page size.  See @code{MAP_HUGETLB} above for details.
1839 This flag is incompatible with @code{MFD_ALLOW_SEALING}.
1840 @end vtable
1842 @code{memfd_create} returns a file descriptor on success, and @math{-1}
1843 on failure.
1845 The following @code{errno} error conditions are defined for this
1846 function:
1848 @table @code
1849 @item EINVAL
1850 An invalid combination is specified in @var{flags}, or @var{name} is
1851 too long.
1853 @item EFAULT
1854 The @var{name} argument does not point to a string.
1856 @item EMFILE
1857 The operation would exceed the file descriptor limit for this process.
1859 @item ENFILE
1860 The operation would exceed the system-wide file descriptor limit.
1862 @item ENOMEM
1863 There is not enough memory for the operation.
1864 @end table
1865 @end deftypefun
1867 @node Waiting for I/O
1868 @section Waiting for Input or Output
1869 @cindex waiting for input or output
1870 @cindex multiplexing input
1871 @cindex input from multiple files
1873 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
1874 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
1875 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
1876 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
1877 style requires responding immediately to input on any device.  Another
1878 example is a program that acts as a server to several other processes
1879 via pipes or sockets.
1881 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
1882 blocks the program until input is available on one particular file
1883 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
1884 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
1885 inefficient.
1887 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
1888 program until input or output is ready on a specified set of file
1889 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
1890 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
1891 @pindex sys/types.h
1893 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
1894 ``input'' is available when there are pending connections that could be
1895 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
1896 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
1897 for normal input.
1899 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
1900 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
1901 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
1902 and some macros for manipulating these objects.
1904 @deftp {Data Type} fd_set
1905 @standards{BSD, sys/types.h}
1906 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
1907 @code{select} function.  It is actually a bit array.
1908 @end deftp
1910 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
1911 @standards{BSD, sys/types.h}
1912 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
1913 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
1914 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
1915 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
1916 descriptors open, but this macro still has a constant value which
1917 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
1918 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
1919 that descriptor into an @code{fd_set}.
1920 @end deftypevr
1922 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
1923 @standards{BSD, sys/types.h}
1924 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1925 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
1926 empty set.
1927 @end deftypefn
1929 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1930 @standards{BSD, sys/types.h}
1931 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1932 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1933 @c here if set is not used exclusively.
1934 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
1936 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1937 evaluated more than once.
1938 @end deftypefn
1940 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1941 @standards{BSD, sys/types.h}
1942 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1943 @c Setting a bit isn't necessarily atomic, so there's a potential race
1944 @c here if set is not used exclusively.
1945 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
1947 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1948 evaluated more than once.
1949 @end deftypefn
1951 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, const fd_set *@var{set})
1952 @standards{BSD, sys/types.h}
1953 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:set}}@assafe{}@acsafe{}}
1954 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
1955 of the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
1957 The @var{filedes} parameter must not have side effects since it is
1958 evaluated more than once.
1959 @end deftypefn
1961 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
1963 @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})
1964 @standards{BSD, sys/types.h}
1965 @safety{@prelim{}@mtsafe{@mtsrace{:read-fds} @mtsrace{:write-fds} @mtsrace{:except-fds}}@assafe{}@acsafe{}}
1966 @c The select syscall is preferred, but pselect6 may be used instead,
1967 @c which requires converting timeout to a timespec and back.  The
1968 @c conversions are not atomic.
1969 The @code{select} function blocks the calling process until there is
1970 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
1971 timeout period has expired.
1973 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
1974 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
1975 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
1976 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
1977 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
1978 you are not interested in checking for that kind of condition.
1980 A file descriptor is considered ready for reading if a @code{read}
1981 call will not block.  This usually includes the read offset being at
1982 the end of the file or there is an error to report.  A server socket
1983 is considered ready for reading if there is a pending connection which
1984 can be accepted with @code{accept}; @pxref{Accepting Connections}.  A
1985 client socket is ready for writing when its connection is fully
1986 established; @pxref{Connecting}.
1988 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
1989 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
1990 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
1991 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
1992 for information on urgent messages.)
1994 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
1995 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
1996 of this argument.
1998 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
1999 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until one
2000 of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide the
2001 time in @code{struct timeval} format; see @ref{High-Resolution
2002 Calendar}.  Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing
2003 all zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
2004 waiting if none are ready.
2006 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
2007 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
2008 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
2009 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
2010 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
2012 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
2013 a value of zero.
2015 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
2016 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
2017 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
2018 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
2019 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
2020 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
2022 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
2023 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
2024 conditions are defined for this function:
2026 @table @code
2027 @item EBADF
2028 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
2030 @item EINTR
2031 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
2033 @item EINVAL
2034 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
2035 or too large.
2036 @end table
2037 @end deftypefun
2039 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
2040 feature.
2042 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
2043 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
2044 function blocks the calling process until input is available on the
2045 file descriptor, or until the timeout period expires.
2047 @smallexample
2048 @include select.c.texi
2049 @end smallexample
2051 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
2052 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
2055 @node Synchronizing I/O
2056 @section Synchronizing I/O operations
2058 @cindex synchronizing
2059 In most modern operating systems, the normal I/O operations are not
2060 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
2061 returns, this does not mean the data is actually written to the media,
2062 e.g., the disk.
2064 In situations where synchronization points are necessary, you can use
2065 special functions which ensure that all operations finish before
2066 they return.
2068 @deftypefun void sync (void)
2069 @standards{X/Open, unistd.h}
2070 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2071 A call to this function will not return as long as there is data which
2072 has not been written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
2073 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
2074 other process in parallel writes data).
2076 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
2077 @end deftypefun
2079 Programs more often want to ensure that data written to a given file is
2080 committed, rather than all data in the system.  For this, @code{sync} is overkill.
2083 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
2084 @standards{POSIX, unistd.h}
2085 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2086 The @code{fsync} function can be used to make sure all data associated with
2087 the open file @var{fildes} is written to the device associated with the
2088 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
2089 finished.
2091 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
2093 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
2094 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
2095 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
2096 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
2097 until the program ends.  To avoid this, calls to @code{fsync} should be
2098 protected using cancellation handlers.
2099 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
2101 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
2102 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
2103 following values:
2104 @table @code
2105 @item EBADF
2106 The descriptor @var{fildes} is not valid.
2108 @item EINVAL
2109 No synchronization is possible since the system does not implement this.
2110 @end table
2111 @end deftypefun
2113 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
2114 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
2115 is enough to write all the file content data to the device.
2116 Meta-information, like the modification time etc., are not that important
2117 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
2118 recovery of the file in case of a problem.
2120 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
2121 @standards{POSIX, unistd.h}
2122 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2123 When a call to the @code{fdatasync} function returns, it is ensured
2124 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
2125 operations, the parts guaranteeing data integrity finished.
2127 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
2128 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
2129 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
2130 required by @code{fdatasync}.
2132 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
2134 The return value of the function is zero if no error occurred.  Otherwise
2135 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
2136 following values:
2137 @table @code
2138 @item EBADF
2139 The descriptor @var{fildes} is not valid.
2141 @item EINVAL
2142 No synchronization is possible since the system does not implement this.
2143 @end table
2144 @end deftypefun
2147 @node Asynchronous I/O
2148 @section Perform I/O Operations in Parallel
2150 The POSIX.1b standard defines a new set of I/O operations which can
2151 significantly reduce the time an application spends waiting for I/O.  The
2152 new functions allow a program to initiate one or more I/O operations and
2153 then immediately resume normal work while the I/O operations are
2154 executed in parallel.  This functionality is available if the
2155 @file{unistd.h} file defines the symbol @code{_POSIX_ASYNCHRONOUS_IO}.
2157 These functions are part of the library with realtime functions named
2158 @file{librt}.  They are not actually part of the @file{libc} binary.
2159 The implementation of these functions can be done using support in the
2160 kernel (if available) or using an implementation based on threads at
2161 userlevel.  In the latter case it might be necessary to link applications
2162 with the thread library @file{libpthread} in addition to @file{librt}.
2164 All AIO operations operate on files which were opened previously.  There
2165 might be arbitrarily many operations running for one file.  The
2166 asynchronous I/O operations are controlled using a data structure named
2167 @code{struct aiocb} (@dfn{AIO control block}).  It is defined in
2168 @file{aio.h} as follows.
2170 @deftp {Data Type} {struct aiocb}
2171 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2172 The POSIX.1b standard mandates that the @code{struct aiocb} structure
2173 contains at least the members described in the following table.  There
2174 might be more elements which are used by the implementation, but
2175 depending upon these elements is not portable and is highly deprecated.
2177 @table @code
2178 @item int aio_fildes
2179 This element specifies the file descriptor to be used for the
2180 operation.  It must be a legal descriptor, otherwise the operation will
2181 fail.
2183 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2184 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2185 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2187 @item off_t aio_offset
2188 This element specifies the offset in the file at which the operation (input
2189 or output) is performed.  Since the operations are carried out in arbitrary
2190 order and more than one operation for one file descriptor can be
2191 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2192 descriptor.
2194 @item volatile void *aio_buf
2195 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2196 where the read data is stored.
2198 @item size_t aio_nbytes
2199 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2201 @item int aio_reqprio
2202 If the platform has defined @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2203 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING}, the AIO requests are
2204 processed based on the current scheduling priority.  The
2205 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2206 AIO operation.
2208 @item struct sigevent aio_sigevent
2209 This element specifies how the calling process is notified once the
2210 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2211 @code{SIGEV_NONE}, no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2212 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2213 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD}.  In this case, a thread
2214 is created which starts executing the function pointed to by
2215 @code{sigev_notify_function}.
2217 @item int aio_lio_opcode
2218 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2219 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2220 arbitrary number of operations to start at once, and each operation can be
2221 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2222 control block.  The possible values are:
2224 @vtable @code
2225 @item LIO_READ
2226 Start a read operation.  Read from the file at position
2227 @code{aio_offset} and store the next @code{aio_nbytes} bytes in the
2228 buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2230 @item LIO_WRITE
2231 Start a write operation.  Write @code{aio_nbytes} bytes starting at
2232 @code{aio_buf} into the file starting at position @code{aio_offset}.
2234 @item LIO_NOP
2235 Do nothing for this control block.  This value is useful sometimes when
2236 an array of @code{struct aiocb} values contains holes, i.e., some of the
2237 values must not be handled although the whole array is presented to the
2238 @code{lio_listio} function.
2239 @end vtable
2240 @end table
2242 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2243 32 bit machine, this type is in fact @code{struct aiocb64}, since the LFS
2244 interface transparently replaces the @code{struct aiocb} definition.
2245 @end deftp
2247 For use with the AIO functions defined in the LFS, there is a similar type
2248 defined which replaces the types of the appropriate members with larger
2249 types but otherwise is equivalent to @code{struct aiocb}.  Particularly,
2250 all member names are the same.
2252 @deftp {Data Type} {struct aiocb64}
2253 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2254 @table @code
2255 @item int aio_fildes
2256 This element specifies the file descriptor which is used for the
2257 operation.  It must be a legal descriptor since otherwise the operation
2258 fails for obvious reasons.
2260 The device on which the file is opened must allow the seek operation.
2261 I.e., it is not possible to use any of the AIO operations on devices
2262 like terminals where an @code{lseek} call would lead to an error.
2264 @item off64_t aio_offset
2265 This element specifies at which offset in the file the operation (input
2266 or output) is performed.  Since the operation are carried in arbitrary
2267 order and more than one operation for one file descriptor can be
2268 started, one cannot expect a current read/write position of the file
2269 descriptor.
2271 @item volatile void *aio_buf
2272 This is a pointer to the buffer with the data to be written or the place
2273 where the read data is stored.
2275 @item size_t aio_nbytes
2276 This element specifies the length of the buffer pointed to by @code{aio_buf}.
2278 @item int aio_reqprio
2279 If for the platform @code{_POSIX_PRIORITIZED_IO} and
2280 @code{_POSIX_PRIORITY_SCHEDULING} are defined the AIO requests are
2281 processed based on the current scheduling priority.  The
2282 @code{aio_reqprio} element can then be used to lower the priority of the
2283 AIO operation.
2285 @item struct sigevent aio_sigevent
2286 This element specifies how the calling process is notified once the
2287 operation terminates.  If the @code{sigev_notify} element is
2288 @code{SIGEV_NONE} no notification is sent.  If it is @code{SIGEV_SIGNAL},
2289 the signal determined by @code{sigev_signo} is sent.  Otherwise,
2290 @code{sigev_notify} must be @code{SIGEV_THREAD} in which case a thread
2291 is created which starts executing the function pointed to by
2292 @code{sigev_notify_function}.
2294 @item int aio_lio_opcode
2295 This element is only used by the @code{lio_listio} and
2296 @code{lio_listio64} functions.  Since these functions allow an
2297 arbitrary number of operations to start at once, and since each operation can be
2298 input or output (or nothing), the information must be stored in the
2299 control block.  See the description of @code{struct aiocb} for a description
2300 of the possible values.
2301 @end table
2303 When the sources are compiled using @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} on a
2304 32 bit machine, this type is available under the name @code{struct
2305 aiocb64}, since the LFS transparently replaces the old interface.
2306 @end deftp
2308 @menu
2309 * Asynchronous Reads/Writes::    Asynchronous Read and Write Operations.
2310 * Status of AIO Operations::     Getting the Status of AIO Operations.
2311 * Synchronizing AIO Operations:: Getting into a consistent state.
2312 * Cancel AIO Operations::        Cancellation of AIO Operations.
2313 * Configuration of AIO::         How to optimize the AIO implementation.
2314 @end menu
2316 @node Asynchronous Reads/Writes
2317 @subsection Asynchronous Read and Write Operations
2319 @deftypefun int aio_read (struct aiocb *@var{aiocbp})
2320 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2321 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2322 @c Calls aio_enqueue_request.
2323 @c aio_enqueue_request @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2324 @c  pthread_self ok
2325 @c  pthread_getschedparam @asulock @aculock
2326 @c   lll_lock (pthread descriptor's lock) @asulock @aculock
2327 @c   sched_getparam ok
2328 @c   sched_getscheduler ok
2329 @c   lll_unlock @aculock
2330 @c  pthread_mutex_lock (aio_requests_mutex) @asulock @aculock
2331 @c  get_elem @ascuheap @acsmem [@asucorrupt @acucorrupt]
2332 @c   realloc @ascuheap @acsmem
2333 @c   calloc @ascuheap @acsmem
2334 @c  aio_create_helper_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2335 @c   pthread_attr_init ok
2336 @c   pthread_attr_setdetachstate ok
2337 @c   pthread_get_minstack ok
2338 @c   pthread_attr_setstacksize ok
2339 @c   sigfillset ok
2340 @c    memset ok
2341 @c    sigdelset ok
2342 @c   SYSCALL rt_sigprocmask ok
2343 @c   pthread_create @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2344 @c    lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2345 @c    alloca/malloc @ascuheap @acsmem
2346 @c    lll_unlock @aculock
2347 @c    allocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2348 @c     getpagesize dup
2349 @c     lll_lock (default_pthread_attr_lock) @asulock @aculock
2350 @c     lll_unlock @aculock
2351 @c     _dl_allocate_tls @ascuheap @acsmem
2352 @c      _dl_allocate_tls_storage @ascuheap @acsmem
2353 @c       memalign @ascuheap @acsmem
2354 @c       memset ok
2355 @c       allocate_dtv dup
2356 @c       free @ascuheap @acsmem
2357 @c      allocate_dtv @ascuheap @acsmem
2358 @c       calloc @ascuheap @acsmem
2359 @c       INSTALL_DTV ok
2360 @c     list_add dup
2361 @c     get_cached_stack
2362 @c      lll_lock (stack_cache_lock) @asulock @aculock
2363 @c      list_for_each ok
2364 @c      list_entry dup
2365 @c      FREE_P dup
2366 @c      stack_list_del dup
2367 @c      stack_list_add dup
2368 @c      lll_unlock @aculock
2369 @c      _dl_allocate_tls_init ok
2370 @c       GET_DTV ok
2371 @c     mmap ok
2372 @c     atomic_increment_val ok
2373 @c     munmap ok
2374 @c     change_stack_perm ok
2375 @c      mprotect ok
2376 @c     mprotect ok
2377 @c     stack_list_del dup
2378 @c     _dl_deallocate_tls dup
2379 @c     munmap ok
2380 @c    THREAD_COPY_STACK_GUARD ok
2381 @c    THREAD_COPY_POINTER_GUARD ok
2382 @c    atomic_exchange_acq ok
2383 @c    lll_futex_wake ok
2384 @c    deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2385 @c     lll_lock (state_cache_lock) @asulock @aculock
2386 @c     stack_list_del ok
2387 @c      atomic_write_barrier ok
2388 @c      list_del ok
2389 @c      atomic_write_barrier ok
2390 @c     queue_stack @ascuheap @acsmem
2391 @c      stack_list_add ok
2392 @c       atomic_write_barrier ok
2393 @c       list_add ok
2394 @c       atomic_write_barrier ok
2395 @c      free_stacks @ascuheap @acsmem
2396 @c       list_for_each_prev_safe ok
2397 @c       list_entry ok
2398 @c       FREE_P ok
2399 @c       stack_list_del dup
2400 @c       _dl_deallocate_tls dup
2401 @c       munmap ok
2402 @c     _dl_deallocate_tls @ascuheap @acsmem
2403 @c      free @ascuheap @acsmem
2404 @c     lll_unlock @aculock
2405 @c    create_thread @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2406 @c     td_eventword
2407 @c     td_eventmask
2408 @c     do_clone @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2409 @c      PREPARE_CREATE ok
2410 @c      lll_lock (pd->lock) @asulock @aculock
2411 @c      atomic_increment ok
2412 @c      clone ok
2413 @c      atomic_decrement ok
2414 @c      atomic_exchange_acq ok
2415 @c      lll_futex_wake ok
2416 @c      deallocate_stack dup
2417 @c      sched_setaffinity ok
2418 @c      tgkill ok
2419 @c      sched_setscheduler ok
2420 @c     atomic_compare_and_exchange_bool_acq ok
2421 @c     nptl_create_event ok
2422 @c     lll_unlock (pd->lock) @aculock
2423 @c    free @ascuheap @acsmem
2424 @c   pthread_attr_destroy ok (cpuset won't be set, so free isn't called)
2425 @c  add_request_to_runlist ok
2426 @c  pthread_cond_signal ok
2427 @c  aio_free_request ok
2428 @c  pthread_mutex_unlock @aculock
2430 @c (in the new thread, initiated with clone)
2431 @c    start_thread ok
2432 @c     HP_TIMING_NOW ok
2433 @c     ctype_init @mtslocale
2434 @c     atomic_exchange_acq ok
2435 @c     lll_futex_wake ok
2436 @c     sigemptyset ok
2437 @c     sigaddset ok
2438 @c     setjmp ok
2439 @c     CANCEL_ASYNC -> pthread_enable_asynccancel ok
2440 @c      do_cancel ok
2441 @c       pthread_unwind ok
2442 @c        Unwind_ForcedUnwind or longjmp ok [@ascuheap @acsmem?]
2443 @c     lll_lock @asulock @aculock
2444 @c     lll_unlock @asulock @aculock
2445 @c     CANCEL_RESET -> pthread_disable_asynccancel ok
2446 @c      lll_futex_wait ok
2447 @c     ->start_routine ok -----
2448 @c     call_tls_dtors @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2449 @c      user-supplied dtor
2450 @c      rtld_lock_lock_recursive (dl_load_lock) @asulock @aculock
2451 @c      rtld_lock_unlock_recursive @aculock
2452 @c      free @ascuheap @acsmem
2453 @c     nptl_deallocate_tsd @ascuheap @acsmem
2454 @c      tsd user-supplied dtors ok
2455 @c      free @ascuheap @acsmem
2456 @c     libc_thread_freeres
2457 @c      libc_thread_subfreeres ok
2458 @c     atomic_decrement_and_test ok
2459 @c     td_eventword ok
2460 @c     td_eventmask ok
2461 @c     atomic_compare_exchange_bool_acq ok
2462 @c     nptl_death_event ok
2463 @c     lll_robust_dead ok
2464 @c     getpagesize ok
2465 @c     madvise ok
2466 @c     free_tcb @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2467 @c      free @ascuheap @acsmem
2468 @c      deallocate_stack @asulock @ascuheap @aculock @acsmem
2469 @c     lll_futex_wait ok
2470 @c     exit_thread_inline ok
2471 @c      syscall(exit) ok
2473 This function initiates an asynchronous read operation.  It
2474 immediately returns after the operation was enqueued or when an
2475 error was encountered.
2477 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes of the file for which
2478 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor are written to the buffer
2479 starting at @code{aiocbp->aio_buf}.  Reading starts at the absolute
2480 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2482 If prioritized I/O is supported by the platform the
2483 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2484 the request is actually enqueued.
2486 The calling process is notified about the termination of the read
2487 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2489 When @code{aio_read} returns, the return value is zero if no error
2490 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2491 early error is found, the function returns @math{-1} and sets
2492 @code{errno} to one of the following values:
2494 @table @code
2495 @item EAGAIN
2496 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2497 limitations.
2498 @item ENOSYS
2499 The @code{aio_read} function is not implemented.
2500 @item EBADF
2501 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2502 need not be recognized before enqueueing the request and so this error
2503 might also be signaled asynchronously.
2504 @item EINVAL
2505 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqpiro} value is
2506 invalid.  This condition need not be recognized before enqueueing the
2507 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2508 @end table
2510 If @code{aio_read} returns zero, the current status of the request
2511 can be queried using @code{aio_error} and @code{aio_return} functions.
2512 As long as the value returned by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS}
2513 the operation has not yet completed.  If @code{aio_error} returns zero,
2514 the operation successfully terminated, otherwise the value is to be
2515 interpreted as an error code.  If the function terminated, the result of
2516 the operation can be obtained using a call to @code{aio_return}.  The
2517 returned value is the same as an equivalent call to @code{read} would
2518 have returned.  Possible error codes returned by @code{aio_error} are:
2520 @table @code
2521 @item EBADF
2522 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2523 @item ECANCELED
2524 The operation was canceled before the operation was finished
2525 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2526 @item EINVAL
2527 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2528 @end table
2530 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2531 function is in fact @code{aio_read64} since the LFS interface transparently
2532 replaces the normal implementation.
2533 @end deftypefun
2535 @deftypefun int aio_read64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2536 @standards{Unix98, aio.h}
2537 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2538 This function is similar to the @code{aio_read} function.  The only
2539 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2540 be opened in the large file mode.  Internally, @code{aio_read64} uses
2541 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2542 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading,
2543 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_read}.
2545 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2546 function is available under the name @code{aio_read} and so transparently
2547 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2548 @end deftypefun
2550 To write data asynchronously to a file, there exists an equivalent pair
2551 of functions with a very similar interface.
2553 @deftypefun int aio_write (struct aiocb *@var{aiocbp})
2554 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2555 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2556 This function initiates an asynchronous write operation.  The function
2557 call immediately returns after the operation was enqueued or if before
2558 this happens an error was encountered.
2560 The first @code{aiocbp->aio_nbytes} bytes from the buffer starting at
2561 @code{aiocbp->aio_buf} are written to the file for which
2562 @code{aiocbp->aio_fildes} is a descriptor, starting at the absolute
2563 position @code{aiocbp->aio_offset} in the file.
2565 If prioritized I/O is supported by the platform, the
2566 @code{aiocbp->aio_reqprio} value is used to adjust the priority before
2567 the request is actually enqueued.
2569 The calling process is notified about the termination of the read
2570 request according to the @code{aiocbp->aio_sigevent} value.
2572 When @code{aio_write} returns, the return value is zero if no error
2573 occurred that can be found before the process is enqueued.  If such an
2574 early error is found the function returns @math{-1} and sets
2575 @code{errno} to one of the following values.
2577 @table @code
2578 @item EAGAIN
2579 The request was not enqueued due to (temporarily) exceeded resource
2580 limitations.
2581 @item ENOSYS
2582 The @code{aio_write} function is not implemented.
2583 @item EBADF
2584 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.  This condition
2585 may not be recognized before enqueueing the request, and so this error
2586 might also be signaled asynchronously.
2587 @item EINVAL
2588 The @code{aiocbp->aio_offset} or @code{aiocbp->aio_reqprio} value is
2589 invalid.  This condition may not be recognized before enqueueing the
2590 request and so this error might also be signaled asynchronously.
2591 @end table
2593 In the case @code{aio_write} returns zero, the current status of the
2594 request can be queried using the @code{aio_error} and @code{aio_return}
2595 functions.  As long as the value returned by @code{aio_error} is
2596 @code{EINPROGRESS} the operation has not yet completed.  If
2597 @code{aio_error} returns zero, the operation successfully terminated,
2598 otherwise the value is to be interpreted as an error code.  If the
2599 function terminated, the result of the operation can be obtained using a call
2600 to @code{aio_return}.  The returned value is the same as an equivalent
2601 call to @code{read} would have returned.  Possible error codes returned
2602 by @code{aio_error} are:
2604 @table @code
2605 @item EBADF
2606 The @code{aiocbp->aio_fildes} descriptor is not valid.
2607 @item ECANCELED
2608 The operation was canceled before the operation was finished.
2609 (@pxref{Cancel AIO Operations})
2610 @item EINVAL
2611 The @code{aiocbp->aio_offset} value is invalid.
2612 @end table
2614 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2615 function is in fact @code{aio_write64} since the LFS interface transparently
2616 replaces the normal implementation.
2617 @end deftypefun
2619 @deftypefun int aio_write64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2620 @standards{Unix98, aio.h}
2621 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2622 This function is similar to the @code{aio_write} function.  The only
2623 difference is that on @w{32 bit} machines the file descriptor should
2624 be opened in the large file mode.  Internally @code{aio_write64} uses
2625 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2626 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the writing,
2627 as opposed to the @code{lseek} functionality used in @code{aio_write}.
2629 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2630 function is available under the name @code{aio_write} and so transparently
2631 replaces the interface for small files on 32 bit machines.
2632 @end deftypefun
2634 Besides these functions with the more or less traditional interface,
2635 POSIX.1b also defines a function which can initiate more than one
2636 operation at a time, and which can handle freely mixed read and write
2637 operations.  It is therefore similar to a combination of @code{readv} and
2638 @code{writev}.
2640 @deftypefun int lio_listio (int @var{mode}, struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2641 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2642 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2643 @c Call lio_listio_internal, that takes the aio_requests_mutex lock and
2644 @c enqueues each request.  Then, it waits for notification or prepares
2645 @c for it before releasing the lock.  Even though it performs memory
2646 @c allocation and locking of its own, it doesn't add any classes of
2647 @c safety issues that aren't already covered by aio_enqueue_request.
2648 The @code{lio_listio} function can be used to enqueue an arbitrary
2649 number of read and write requests at one time.  The requests can all be
2650 meant for the same file, all for different files or every solution in
2651 between.
2653 @code{lio_listio} gets the @var{nent} requests from the array pointed to
2654 by @var{list}.  The operation to be performed is determined by the
2655 @code{aio_lio_opcode} member in each element of @var{list}.  If this
2656 field is @code{LIO_READ} a read operation is enqueued, similar to a call
2657 of @code{aio_read} for this element of the array (except that the way
2658 the termination is signalled is different, as we will see below).  If
2659 the @code{aio_lio_opcode} member is @code{LIO_WRITE} a write operation
2660 is enqueued.  Otherwise the @code{aio_lio_opcode} must be @code{LIO_NOP}
2661 in which case this element of @var{list} is simply ignored.  This
2662 ``operation'' is useful in situations where one has a fixed array of
2663 @code{struct aiocb} elements from which only a few need to be handled at
2664 a time.  Another situation is where the @code{lio_listio} call was
2665 canceled before all requests are processed (@pxref{Cancel AIO
2666 Operations}) and the remaining requests have to be reissued.
2668 The other members of each element of the array pointed to by
2669 @code{list} must have values suitable for the operation as described in
2670 the documentation for @code{aio_read} and @code{aio_write} above.
2672 The @var{mode} argument determines how @code{lio_listio} behaves after
2673 having enqueued all the requests.  If @var{mode} is @code{LIO_WAIT} it
2674 waits until all requests terminated.  Otherwise @var{mode} must be
2675 @code{LIO_NOWAIT} and in this case the function returns immediately after
2676 having enqueued all the requests.  In this case the caller gets a
2677 notification of the termination of all requests according to the
2678 @var{sig} parameter.  If @var{sig} is @code{NULL} no notification is
2679 sent.  Otherwise a signal is sent or a thread is started, just as
2680 described in the description for @code{aio_read} or @code{aio_write}.
2682 If @var{mode} is @code{LIO_WAIT}, the return value of @code{lio_listio}
2683 is @math{0} when all requests completed successfully.  Otherwise the
2684 function returns @math{-1} and @code{errno} is set accordingly.  To find
2685 out which request or requests failed one has to use the @code{aio_error}
2686 function on all the elements of the array @var{list}.
2688 In case @var{mode} is @code{LIO_NOWAIT}, the function returns @math{0} if
2689 all requests were enqueued correctly.  The current state of the requests
2690 can be found using @code{aio_error} and @code{aio_return} as described
2691 above.  If @code{lio_listio} returns @math{-1} in this mode, the
2692 global variable @code{errno} is set accordingly.  If a request did not
2693 yet terminate, a call to @code{aio_error} returns @code{EINPROGRESS}.  If
2694 the value is different, the request is finished and the error value (or
2695 @math{0}) is returned and the result of the operation can be retrieved
2696 using @code{aio_return}.
2698 Possible values for @code{errno} are:
2700 @table @code
2701 @item EAGAIN
2702 The resources necessary to queue all the requests are not available at
2703 the moment.  The error status for each element of @var{list} must be
2704 checked to determine which request failed.
2706 Another reason could be that the system wide limit of AIO requests is
2707 exceeded.  This cannot be the case for the implementation on @gnusystems{}
2708 since no arbitrary limits exist.
2709 @item EINVAL
2710 The @var{mode} parameter is invalid or @var{nent} is larger than
2711 @code{AIO_LISTIO_MAX}.
2712 @item EIO
2713 One or more of the request's I/O operations failed.  The error status of
2714 each request should be checked to determine which one failed.
2715 @item ENOSYS
2716 The @code{lio_listio} function is not supported.
2717 @end table
2719 If the @var{mode} parameter is @code{LIO_NOWAIT} and the caller cancels
2720 a request, the error status for this request returned by
2721 @code{aio_error} is @code{ECANCELED}.
2723 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2724 function is in fact @code{lio_listio64} since the LFS interface
2725 transparently replaces the normal implementation.
2726 @end deftypefun
2728 @deftypefun int lio_listio64 (int @var{mode}, struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, struct sigevent *@var{sig})
2729 @standards{Unix98, aio.h}
2730 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2731 This function is similar to the @code{lio_listio} function.  The only
2732 difference is that on @w{32 bit} machines, the file descriptor should
2733 be opened in the large file mode.  Internally, @code{lio_listio64} uses
2734 functionality equivalent to @code{lseek64} (@pxref{File Position
2735 Primitive}) to position the file descriptor correctly for the reading or
2736 writing, as opposed to the @code{lseek} functionality used in
2737 @code{lio_listio}.
2739 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
2740 function is available under the name @code{lio_listio} and so
2741 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2742 machines.
2743 @end deftypefun
2745 @node Status of AIO Operations
2746 @subsection Getting the Status of AIO Operations
2748 As already described in the documentation of the functions in the last
2749 section, it must be possible to get information about the status of an I/O
2750 request.  When the operation is performed truly asynchronously (as with
2751 @code{aio_read} and @code{aio_write} and with @code{lio_listio} when the
2752 mode is @code{LIO_NOWAIT}), one sometimes needs to know whether a
2753 specific request already terminated and if so, what the result was.
2754 The following two functions allow you to get this kind of information.
2756 @deftypefun int aio_error (const struct aiocb *@var{aiocbp})
2757 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2758 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2759 This function determines the error state of the request described by the
2760 @code{struct aiocb} variable pointed to by @var{aiocbp}.  If the
2761 request has not yet terminated the value returned is always
2762 @code{EINPROGRESS}.  Once the request has terminated the value
2763 @code{aio_error} returns is either @math{0} if the request completed
2764 successfully or it returns the value which would be stored in the
2765 @code{errno} variable if the request would have been done using
2766 @code{read}, @code{write}, or @code{fsync}.
2768 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2769 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2770 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2772 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2773 function is in fact @code{aio_error64} since the LFS interface
2774 transparently replaces the normal implementation.
2775 @end deftypefun
2777 @deftypefun int aio_error64 (const struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2778 @standards{Unix98, aio.h}
2779 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2780 This function is similar to @code{aio_error} with the only difference
2781 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2782 aiocb64}.
2784 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2785 function is available under the name @code{aio_error} and so
2786 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2787 machines.
2788 @end deftypefun
2790 @deftypefun ssize_t aio_return (struct aiocb *@var{aiocbp})
2791 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2792 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2793 This function can be used to retrieve the return status of the operation
2794 carried out by the request described in the variable pointed to by
2795 @var{aiocbp}.  As long as the error status of this request as returned
2796 by @code{aio_error} is @code{EINPROGRESS} the return value of this function is
2797 undefined.
2799 Once the request is finished this function can be used exactly once to
2800 retrieve the return value.  Following calls might lead to undefined
2801 behavior.  The return value itself is the value which would have been
2802 returned by the @code{read}, @code{write}, or @code{fsync} call.
2804 The function can return @code{ENOSYS} if it is not implemented.  It
2805 could also return @code{EINVAL} if the @var{aiocbp} parameter does not
2806 refer to an asynchronous operation whose return status is not yet known.
2808 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2809 function is in fact @code{aio_return64} since the LFS interface
2810 transparently replaces the normal implementation.
2811 @end deftypefun
2813 @deftypefun ssize_t aio_return64 (struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2814 @standards{Unix98, aio.h}
2815 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
2816 This function is similar to @code{aio_return} with the only difference
2817 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2818 aiocb64}.
2820 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2821 function is available under the name @code{aio_return} and so
2822 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2823 machines.
2824 @end deftypefun
2826 @node Synchronizing AIO Operations
2827 @subsection Getting into a Consistent State
2829 When dealing with asynchronous operations it is sometimes necessary to
2830 get into a consistent state.  This would mean for AIO that one wants to
2831 know whether a certain request or a group of requests were processed.
2832 This could be done by waiting for the notification sent by the system
2833 after the operation terminated, but this sometimes would mean wasting
2834 resources (mainly computation time).  Instead POSIX.1b defines two
2835 functions which will help with most kinds of consistency.
2837 The @code{aio_fsync} and @code{aio_fsync64} functions are only available
2838 if the symbol @code{_POSIX_SYNCHRONIZED_IO} is defined in @file{unistd.h}.
2840 @cindex synchronizing
2841 @deftypefun int aio_fsync (int @var{op}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2842 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2843 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2844 @c After fcntl to check that the FD is open, it calls
2845 @c aio_enqueue_request.
2846 Calling this function forces all I/O operations queued at the
2847 time of the function call operating on the file descriptor
2848 @code{aiocbp->aio_fildes} into the synchronized I/O completion state
2849 (@pxref{Synchronizing I/O}).  The @code{aio_fsync} function returns
2850 immediately but the notification through the method described in
2851 @code{aiocbp->aio_sigevent} will happen only after all requests for this
2852 file descriptor have terminated and the file is synchronized.  This also
2853 means that requests for this very same file descriptor which are queued
2854 after the synchronization request are not affected.
2856 If @var{op} is @code{O_DSYNC} the synchronization happens as with a call
2857 to @code{fdatasync}.  Otherwise @var{op} should be @code{O_SYNC} and
2858 the synchronization happens as with @code{fsync}.
2860 As long as the synchronization has not happened, a call to
2861 @code{aio_error} with the reference to the object pointed to by
2862 @var{aiocbp} returns @code{EINPROGRESS}.  Once the synchronization is
2863 done @code{aio_error} return @math{0} if the synchronization was not
2864 successful.  Otherwise the value returned is the value to which the
2865 @code{fsync} or @code{fdatasync} function would have set the
2866 @code{errno} variable.  In this case nothing can be assumed about the
2867 consistency of the data written to this file descriptor.
2869 The return value of this function is @math{0} if the request was
2870 successfully enqueued.  Otherwise the return value is @math{-1} and
2871 @code{errno} is set to one of the following values:
2873 @table @code
2874 @item EAGAIN
2875 The request could not be enqueued due to temporary lack of resources.
2876 @item EBADF
2877 The file descriptor @code{@var{aiocbp}->aio_fildes} is not valid.
2878 @item EINVAL
2879 The implementation does not support I/O synchronization or the @var{op}
2880 parameter is other than @code{O_DSYNC} and @code{O_SYNC}.
2881 @item ENOSYS
2882 This function is not implemented.
2883 @end table
2885 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2886 function is in fact @code{aio_fsync64} since the LFS interface
2887 transparently replaces the normal implementation.
2888 @end deftypefun
2890 @deftypefun int aio_fsync64 (int @var{op}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
2891 @standards{Unix98, aio.h}
2892 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2893 This function is similar to @code{aio_fsync} with the only difference
2894 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2895 aiocb64}.
2897 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2898 function is available under the name @code{aio_fsync} and so
2899 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2900 machines.
2901 @end deftypefun
2903 Another method of synchronization is to wait until one or more requests of a
2904 specific set terminated.  This could be achieved by the @code{aio_*}
2905 functions to notify the initiating process about the termination but in
2906 some situations this is not the ideal solution.  In a program which
2907 constantly updates clients somehow connected to the server it is not
2908 always the best solution to go round robin since some connections might
2909 be slow.  On the other hand letting the @code{aio_*} functions notify the
2910 caller might also be not the best solution since whenever the process
2911 works on preparing data for a client it makes no sense to be
2912 interrupted by a notification since the new client will not be handled
2913 before the current client is served.  For situations like this
2914 @code{aio_suspend} should be used.
2916 @deftypefun int aio_suspend (const struct aiocb *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2917 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2918 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2919 @c Take aio_requests_mutex, set up waitlist and requestlist, wait
2920 @c for completion or timeout, and release the mutex.
2921 When calling this function, the calling thread is suspended until at
2922 least one of the requests pointed to by the @var{nent} elements of the
2923 array @var{list} has completed.  If any of the requests has already
2924 completed at the time @code{aio_suspend} is called, the function returns
2925 immediately.  Whether a request has terminated or not is determined by
2926 comparing the error status of the request with @code{EINPROGRESS}.  If
2927 an element of @var{list} is @code{NULL}, the entry is simply ignored.
2929 If no request has finished, the calling process is suspended.  If
2930 @var{timeout} is @code{NULL}, the process is not woken until a request
2931 has finished.  If @var{timeout} is not @code{NULL}, the process remains
2932 suspended at least as long as specified in @var{timeout}.  In this case,
2933 @code{aio_suspend} returns with an error.
2935 The return value of the function is @math{0} if one or more requests
2936 from the @var{list} have terminated.  Otherwise the function returns
2937 @math{-1} and @code{errno} is set to one of the following values:
2939 @table @code
2940 @item EAGAIN
2941 None of the requests from the @var{list} completed in the time specified
2942 by @var{timeout}.
2943 @item EINTR
2944 A signal interrupted the @code{aio_suspend} function.  This signal might
2945 also be sent by the AIO implementation while signalling the termination
2946 of one of the requests.
2947 @item ENOSYS
2948 The @code{aio_suspend} function is not implemented.
2949 @end table
2951 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2952 function is in fact @code{aio_suspend64} since the LFS interface
2953 transparently replaces the normal implementation.
2954 @end deftypefun
2956 @deftypefun int aio_suspend64 (const struct aiocb64 *const @var{list}[], int @var{nent}, const struct timespec *@var{timeout})
2957 @standards{Unix98, aio.h}
2958 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
2959 This function is similar to @code{aio_suspend} with the only difference
2960 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
2961 aiocb64}.
2963 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64} this
2964 function is available under the name @code{aio_suspend} and so
2965 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
2966 machines.
2967 @end deftypefun
2969 @node Cancel AIO Operations
2970 @subsection Cancellation of AIO Operations
2972 When one or more requests are asynchronously processed, it might be
2973 useful in some situations to cancel a selected operation, e.g., if it
2974 becomes obvious that the written data is no longer accurate and would
2975 have to be overwritten soon.  As an example, assume an application, which
2976 writes data in files in a situation where new incoming data would have
2977 to be written in a file which will be updated by an enqueued request.
2978 The POSIX AIO implementation provides such a function, but this function
2979 is not capable of forcing the cancellation of the request.  It is up to the
2980 implementation to decide whether it is possible to cancel the operation
2981 or not.  Therefore using this function is merely a hint.
2983 @deftypefun int aio_cancel (int @var{fildes}, struct aiocb *@var{aiocbp})
2984 @standards{POSIX.1b, aio.h}
2985 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
2986 @c After fcntl to check the fd is open, hold aio_requests_mutex, call
2987 @c aio_find_req_fd, aio_remove_request, then aio_notify and
2988 @c aio_free_request each request before releasing the lock.
2989 @c aio_notify calls aio_notify_only and free, besides cond signal or
2990 @c similar.  aio_notify_only calls pthread_attr_init,
2991 @c pthread_attr_setdetachstate, malloc, pthread_create,
2992 @c notify_func_wrapper, aio_sigqueue, getpid, raise.
2993 @c notify_func_wraper calls aio_start_notify_thread, free and then the
2994 @c notifier function.
2995 The @code{aio_cancel} function can be used to cancel one or more
2996 outstanding requests.  If the @var{aiocbp} parameter is @code{NULL}, the
2997 function tries to cancel all of the outstanding requests which would process
2998 the file descriptor @var{fildes} (i.e., whose @code{aio_fildes} member
2999 is @var{fildes}).  If @var{aiocbp} is not @code{NULL}, @code{aio_cancel}
3000 attempts to cancel the specific request pointed to by @var{aiocbp}.
3002 For requests which were successfully canceled, the normal notification
3003 about the termination of the request should take place.  I.e., depending
3004 on the @code{struct sigevent} object which controls this, nothing
3005 happens, a signal is sent or a thread is started.  If the request cannot
3006 be canceled, it terminates the usual way after performing the operation.
3008 After a request is successfully canceled, a call to @code{aio_error} with
3009 a reference to this request as the parameter will return
3010 @code{ECANCELED} and a call to @code{aio_return} will return @math{-1}.
3011 If the request wasn't canceled and is still running the error status is
3012 still @code{EINPROGRESS}.
3014 The return value of the function is @code{AIO_CANCELED} if there were
3015 requests which haven't terminated and which were successfully canceled.
3016 If there is one or more requests left which couldn't be canceled, the
3017 return value is @code{AIO_NOTCANCELED}.  In this case @code{aio_error}
3018 must be used to find out which of the, perhaps multiple, requests (if
3019 @var{aiocbp} is @code{NULL}) weren't successfully canceled.  If all
3020 requests already terminated at the time @code{aio_cancel} is called the
3021 return value is @code{AIO_ALLDONE}.
3023 If an error occurred during the execution of @code{aio_cancel} the
3024 function returns @math{-1} and sets @code{errno} to one of the following
3025 values.
3027 @table @code
3028 @item EBADF
3029 The file descriptor @var{fildes} is not valid.
3030 @item ENOSYS
3031 @code{aio_cancel} is not implemented.
3032 @end table
3034 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
3035 function is in fact @code{aio_cancel64} since the LFS interface
3036 transparently replaces the normal implementation.
3037 @end deftypefun
3039 @deftypefun int aio_cancel64 (int @var{fildes}, struct aiocb64 *@var{aiocbp})
3040 @standards{Unix98, aio.h}
3041 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{} @ascuheap{}}@acunsafe{@aculock{} @acsmem{}}}
3042 This function is similar to @code{aio_cancel} with the only difference
3043 that the argument is a reference to a variable of type @code{struct
3044 aiocb64}.
3046 When the sources are compiled with @code{_FILE_OFFSET_BITS == 64}, this
3047 function is available under the name @code{aio_cancel} and so
3048 transparently replaces the interface for small files on 32 bit
3049 machines.
3050 @end deftypefun
3052 @node Configuration of AIO
3053 @subsection How to optimize the AIO implementation
3055 The POSIX standard does not specify how the AIO functions are
3056 implemented.  They could be system calls, but it is also possible to
3057 emulate them at userlevel.
3059 At the time of writing, the available implementation is a user-level
3060 implementation which uses threads for handling the enqueued requests.
3061 While this implementation requires making some decisions about
3062 limitations, hard limitations are something best avoided
3063 in @theglibc{}.  Therefore, @theglibc{} provides a means
3064 for tuning the AIO implementation according to the individual use.
3066 @deftp {Data Type} {struct aioinit}
3067 @standards{GNU, aio.h}
3068 This data type is used to pass the configuration or tunable parameters
3069 to the implementation.  The program has to initialize the members of
3070 this struct and pass it to the implementation using the @code{aio_init}
3071 function.
3073 @table @code
3074 @item int aio_threads
3075 This member specifies the maximal number of threads which may be used
3076 at any one time.
3077 @item int aio_num
3078 This number provides an estimate on the maximal number of simultaneously
3079 enqueued requests.
3080 @item int aio_locks
3081 Unused.
3082 @item int aio_usedba
3083 Unused.
3084 @item int aio_debug
3085 Unused.
3086 @item int aio_numusers
3087 Unused.
3088 @item int aio_reserved[2]
3089 Unused.
3090 @end table
3091 @end deftp
3093 @deftypefun void aio_init (const struct aioinit *@var{init})
3094 @standards{GNU, aio.h}
3095 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@asunsafe{@asulock{}}@acunsafe{@aculock{}}}
3096 @c All changes to global objects are guarded by aio_requests_mutex.
3097 This function must be called before any other AIO function.  Calling it
3098 is completely voluntary, as it is only meant to help the AIO
3099 implementation perform better.
3101 Before calling @code{aio_init}, the members of a variable of
3102 type @code{struct aioinit} must be initialized.  Then a reference to
3103 this variable is passed as the parameter to @code{aio_init} which itself
3104 may or may not pay attention to the hints.
3106 The function has no return value and no error cases are defined.  It is
3107 an extension which follows a proposal from the SGI implementation in
3108 @w{Irix 6}.  It is not covered by POSIX.1b or Unix98.
3109 @end deftypefun
3111 @node Control Operations
3112 @section Control Operations on Files
3114 @cindex control operations on files
3115 @cindex @code{fcntl} function
3116 This section describes how you can perform various other operations on
3117 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
3118 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
3119 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
3121 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
3122 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
3123 various flags that are used with it are declared in the header file
3124 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
3125 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
3126 @pindex fcntl.h
3128 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
3129 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3130 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3131 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
3132 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
3133 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
3134 and the return value and error conditions are given in the detailed
3135 descriptions of the individual commands.
3137 Briefly, here is a list of what the various commands are.
3139 @vtable @code
3140 @item F_DUPFD
3141 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
3142 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
3144 @item F_GETFD
3145 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3147 @item F_SETFD
3148 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
3150 @item F_GETFL
3151 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3153 @item F_SETFL
3154 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
3156 @item F_GETLK
3157 Test a file lock.  @xref{File Locks}.
3159 @item F_SETLK
3160 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
3162 @item F_SETLKW
3163 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
3165 @item F_OFD_GETLK
3166 Test an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3167 Specific to Linux.
3169 @item F_OFD_SETLK
3170 Set or clear an open file description lock.  @xref{Open File Description Locks}.
3171 Specific to Linux.
3173 @item F_OFD_SETLKW
3174 Like @code{F_OFD_SETLK}, but block until lock is acquired.
3175 @xref{Open File Description Locks}.  Specific to Linux.
3177 @item F_GETOWN
3178 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3179 @xref{Interrupt Input}.
3181 @item F_SETOWN
3182 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
3183 @xref{Interrupt Input}.
3184 @end vtable
3186 This function is a cancellation point in multi-threaded programs.  This
3187 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
3188 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fcntl} is
3189 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
3190 until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should be
3191 protected using cancellation handlers.
3192 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
3193 @end deftypefun
3196 @node Duplicating Descriptors
3197 @section Duplicating Descriptors
3199 @cindex duplicating file descriptors
3200 @cindex redirecting input and output
3202 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
3203 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
3204 descriptors share one file position and one set of file status flags
3205 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
3206 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
3208 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
3209 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
3210 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
3212 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
3213 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
3214 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
3216 @pindex unistd.h
3217 @pindex fcntl.h
3218 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
3219 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
3220 @file{unistd.h}.
3222 @deftypefun int dup (int @var{old})
3223 @standards{POSIX.1, unistd.h}
3224 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3225 This function copies descriptor @var{old} to the first available
3226 descriptor number (the first number not currently open).  It is
3227 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
3228 @end deftypefun
3230 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
3231 @standards{POSIX.1, unistd.h}
3232 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
3233 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
3234 @var{new}.
3236 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
3237 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
3238 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
3239 were closed first.
3241 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
3242 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
3244 @smallexample
3245 close (@var{new});
3246 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
3247 @end smallexample
3249 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
3250 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
3251 duplicate of @var{old}.
3252 @end deftypefun
3254 @deftypevr Macro int F_DUPFD
3255 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3256 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3257 copy the file descriptor given as the first argument.
3259 The form of the call in this case is:
3261 @smallexample
3262 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
3263 @end smallexample
3265 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
3266 the file descriptor returned should be the next available one greater
3267 than or equal to this value.
3269 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
3270 of the new file descriptor.  A return value of @math{-1} indicates an
3271 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3272 this command:
3274 @table @code
3275 @item EBADF
3276 The @var{old} argument is invalid.
3278 @item EINVAL
3279 The @var{next-filedes} argument is invalid.
3281 @item EMFILE
3282 There are no more file descriptors available---your program is already
3283 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
3284 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
3285 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
3286 @end table
3288 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
3289 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
3290 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
3291 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
3292 distinct descriptor numbers in use in one process.
3293 @end deftypevr
3295 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
3296 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
3297 done by a shell or shell-like program before calling one of the
3298 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
3299 program in a child process.  When the new program is executed, it
3300 creates and initializes the standard streams to point to the
3301 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
3302 invoked.
3304 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
3305 like:
3307 @smallexample
3308 pid = fork ();
3309 if (pid == 0)
3310   @{
3311     char *filename;
3312     char *program;
3313     int file;
3314     @dots{}
3315     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
3316     dup2 (file, STDIN_FILENO);
3317     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
3318     execv (program, NULL);
3319   @}
3320 @end smallexample
3322 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
3323 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
3326 @node Descriptor Flags
3327 @section File Descriptor Flags
3328 @cindex file descriptor flags
3330 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
3331 descriptor.  These flags are associated with particular file
3332 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
3333 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
3335 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
3336 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
3337 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
3339 The symbols in this section are defined in the header file
3340 @file{fcntl.h}.
3341 @pindex fcntl.h
3343 @deftypevr Macro int F_GETFD
3344 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3345 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3346 specify that it should return the file descriptor flags associated
3347 with the @var{filedes} argument.
3349 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3350 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3351 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
3353 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3354 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3356 @table @code
3357 @item EBADF
3358 The @var{filedes} argument is invalid.
3359 @end table
3360 @end deftypevr
3363 @deftypevr Macro int F_SETFD
3364 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3365 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3366 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
3367 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
3368 specify the new flags, so the form of the call is:
3370 @smallexample
3371 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
3372 @end smallexample
3374 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3375 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.
3376 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
3377 command.
3378 @end deftypevr
3380 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
3381 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
3382 as a bit mask value.
3384 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
3385 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3386 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
3387 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
3388 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
3389 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
3390 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
3391 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
3392 @end deftypevr
3394 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
3395 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
3396 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
3397 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
3398 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
3399 without altering any other flags:
3401 @smallexample
3402 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3403    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3404    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3407 set_cloexec_flag (int desc, int value)
3409   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
3410   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3411   if (oldflags < 0)
3412     return oldflags;
3413   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3414   if (value != 0)
3415     oldflags |= FD_CLOEXEC;
3416   else
3417     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
3418   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3419   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
3421 @end smallexample
3423 @node File Status Flags
3424 @section File Status Flags
3425 @cindex file status flags
3427 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
3428 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
3429 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
3430 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
3431 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
3432 @pxref{Opening and Closing Files}.
3434 File status flags fall into three categories, which are described in the
3435 following sections.
3437 @itemize @bullet
3438 @item
3439 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
3440 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
3441 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
3443 @item
3444 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
3445 These flags are not preserved after the @code{open} call.
3447 @item
3448 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
3449 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
3450 changed with @code{fcntl}.
3451 @end itemize
3453 The symbols in this section are defined in the header file
3454 @file{fcntl.h}.
3455 @pindex fcntl.h
3457 @menu
3458 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
3459 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
3460 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
3461 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
3462 @end menu
3464 @node Access Modes
3465 @subsection File Access Modes
3467 The file access modes allow a file descriptor to be used for reading,
3468 writing, or both.  (On @gnuhurdsystems{}, they can also allow none of these,
3469 and allow execution of the file as a program.)  The access modes are chosen
3470 when the file is opened, and never change.
3472 @deftypevr Macro int O_RDONLY
3473 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3474 Open the file for read access.
3475 @end deftypevr
3477 @deftypevr Macro int O_WRONLY
3478 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3479 Open the file for write access.
3480 @end deftypevr
3482 @deftypevr Macro int O_RDWR
3483 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3484 Open the file for both reading and writing.
3485 @end deftypevr
3487 On @gnuhurdsystems{} (and not on other systems), @code{O_RDONLY} and
3488 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
3489 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
3490 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
3491 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
3492 output to the file, but does allow other operations such as
3493 @code{fchmod}.  On @gnuhurdsystems{}, since ``read-only'' or ``write-only''
3494 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
3495 access modes.  These names are preferred when writing GNU-specific code.
3496 But most programs will want to be portable to other POSIX.1 systems and
3497 should use the POSIX.1 names above instead.
3499 @deftypevr Macro int O_READ
3500 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3501 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDONLY}; only defined on GNU.
3502 @end deftypevr
3504 @deftypevr Macro int O_WRITE
3505 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3506 Open the file for writing.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU.
3507 @end deftypevr
3509 @deftypevr Macro int O_EXEC
3510 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3511 Open the file for executing.  Only defined on GNU.
3512 @end deftypevr
3514 To determine the file access mode with @code{fcntl}, you must extract
3515 the access mode bits from the retrieved file status flags.  On
3516 @gnuhurdsystems{},
3517 you can just test the @code{O_READ} and @code{O_WRITE} bits in
3518 the flags word.  But in other POSIX.1 systems, reading and writing
3519 access modes are not stored as distinct bit flags.  The portable way to
3520 extract the file access mode bits is with @code{O_ACCMODE}.
3522 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
3523 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3524 This macro stands for a mask that can be bitwise-ANDed with the file
3525 status flag value to produce a value representing the file access mode.
3526 The mode will be @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, or @code{O_RDWR}.
3527 (On @gnuhurdsystems{} it could also be zero, and it never includes the
3528 @code{O_EXEC} bit.)
3529 @end deftypevr
3531 @node Open-time Flags
3532 @subsection Open-time Flags
3534 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
3535 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
3536 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
3537 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
3538 @code{open}.
3540 There are two sorts of options specified by open-time flags.
3542 @itemize @bullet
3543 @item
3544 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
3545 file name to locate the file, and whether the file can be created.
3546 @cindex file name translation flags
3547 @cindex flags, file name translation
3549 @item
3550 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
3551 perform on the file once it is open.
3552 @cindex open-time action flags
3553 @cindex flags, open-time action
3554 @end itemize
3556 Here are the file name translation flags.
3558 @deftypevr Macro int O_CREAT
3559 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3560 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
3561 @c !!! mode arg, umask
3562 @cindex create on open (file status flag)
3563 @end deftypevr
3565 @deftypevr Macro int O_EXCL
3566 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3567 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
3568 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
3569 clobber an existing file.
3571 The @code{O_EXCL} flag has a special meaning in combination with
3572 @code{O_TMPFILE}; see below.
3573 @end deftypevr
3575 @deftypevr Macro int O_TMPFILE
3576 @standards{GNU, fcntl.h}
3577 If this flag is specified, functions in the @code{open} family create an
3578 unnamed temporary file.  In this case, the pathname argument to the
3579 @code{open} family of functions (@pxref{Opening and Closing Files}) is
3580 interpreted as the directory in which the temporary file is created
3581 (thus determining the file system which provides the storage for the
3582 file).  The @code{O_TMPFILE} flag must be combined with @code{O_WRONLY}
3583 or @code{O_RDWR}, and the @var{mode} argument is required.
3585 The temporary file can later be given a name using @code{linkat},
3586 turning it into a regular file.  This allows the atomic creation of a
3587 file with the specific file attributes (mode and extended attributes)
3588 and file contents.  If, for security reasons, it is not desirable that a
3589 name can be given to the file, the @code{O_EXCL} flag can be specified
3590 along with @code{O_TMPFILE}.
3592 Not all kernels support this open flag.  If this flag is unsupported, an
3593 attempt to create an unnamed temporary file fails with an error of
3594 @code{EINVAL}.  If the underlying file system does not support the
3595 @code{O_TMPFILE} flag, an @code{EOPNOTSUPP} error is the result.
3597 The @code{O_TMPFILE} flag is a GNU extension.
3598 @end deftypevr
3600 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3601 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3602 @cindex non-blocking open
3603 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
3604 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
3605 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
3606 ignored.  Often, opening a port to a modem blocks until the modem reports
3607 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
3608 return immediately without a carrier.
3610 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
3611 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
3612 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
3613 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
3614 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
3615 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
3616 @end deftypevr
3618 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
3619 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3620 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
3621 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
3622 what it means to be the controlling terminal.
3624 On @gnuhurdsystems{} and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
3625 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, @gnulinuxsystems{}
3626 and some other systems use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
3627 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
3628 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
3629 @cindex controlling terminal, setting
3630 @end deftypevr
3632 The following three file name translation flags exist only on
3633 @gnuhurdsystems{}.
3635 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
3636 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3637 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
3638 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
3639 on the new file descriptor will never induce job control signals.
3640 @xref{Job Control}.
3641 @end deftypevr
3643 @deftypevr Macro int O_NOLINK
3644 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3645 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
3646 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
3647 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
3648 @cindex symbolic link, opening
3649 @end deftypevr
3651 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
3652 @standards{GNU, fcntl.h (optional)}
3653 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
3654 Open the bare file the translator itself sees.
3655 @end deftypevr
3658 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
3659 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
3660 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
3661 can do them @i{atomically}.
3663 @deftypevr Macro int O_TRUNC
3664 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3665 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
3666 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
3667 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
3668 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
3669 but you need not open for write access.
3671 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
3672 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
3673 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
3674 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
3675 compatibility.
3676 @end deftypevr
3678 The remaining operating modes are BSD extensions.  They exist only
3679 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3681 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
3682 @standards{BSD, fcntl.h (optional)}
3683 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
3684 @xref{File Locks}.
3686 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
3687 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
3688 the lock on the new file first.
3689 @end deftypevr
3691 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
3692 @standards{BSD, fcntl.h (optional)}
3693 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
3694 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
3695 @end deftypevr
3697 @node Operating Modes
3698 @subsection I/O Operating Modes
3700 The operating modes affect how input and output operations using a file
3701 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
3702 and changed with @code{fcntl}.
3704 @deftypevr Macro int O_APPEND
3705 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3706 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
3707 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
3708 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
3709 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
3710 data you write will always go to the current end of the file, regardless
3711 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
3712 the file position to the end of file and write, then another process can
3713 extend the file after you set the file position but before you write,
3714 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
3715 @end deftypevr
3717 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
3718 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3719 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
3720 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
3721 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
3722 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
3723 failure status if the output can't be written immediately.
3725 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
3726 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
3727 @end deftypevr
3729 @deftypevr Macro int O_NDELAY
3730 @standards{BSD, fcntl.h}
3731 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
3732 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
3733 @end deftypevr
3735 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
3736 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
3738 @deftypevr Macro int O_ASYNC
3739 @standards{BSD, fcntl.h}
3740 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
3741 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
3743 Asynchronous input mode is a BSD feature.
3744 @end deftypevr
3746 @deftypevr Macro int O_FSYNC
3747 @standards{BSD, fcntl.h}
3748 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
3749 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
3750 returning. @c !!! xref fsync
3752 Synchronous writing is a BSD feature.
3753 @end deftypevr
3755 @deftypevr Macro int O_SYNC
3756 @standards{BSD, fcntl.h}
3757 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
3758 @end deftypevr
3760 @deftypevr Macro int O_NOATIME
3761 @standards{GNU, fcntl.h}
3762 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
3763 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
3764 that backing a file up does not count as reading it.
3765 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
3767 This is a GNU extension.
3768 @end deftypevr
3770 @node Getting File Status Flags
3771 @subsection Getting and Setting File Status Flags
3773 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
3775 @deftypevr Macro int F_GETFL
3776 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3777 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3778 read the file status flags for the open file with descriptor
3779 @var{filedes}.
3781 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
3782 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
3783 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
3784 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
3785 to compare them.
3787 In case of an error, @code{fcntl} returns @math{-1}.  The following
3788 @code{errno} error conditions are defined for this command:
3790 @table @code
3791 @item EBADF
3792 The @var{filedes} argument is invalid.
3793 @end table
3794 @end deftypevr
3796 @deftypevr Macro int F_SETFL
3797 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3798 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
3799 the file status flags for the open file corresponding to the
3800 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
3801 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
3803 @smallexample
3804 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
3805 @end smallexample
3807 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
3808 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
3810 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3811 unspecified value other than @math{-1}, which indicates an error.  The
3812 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
3813 @end deftypevr
3815 If you want to modify the file status flags, you should get the current
3816 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
3817 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
3818 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
3819 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
3820 altering any other flags:
3822 @smallexample
3823 @group
3824 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
3825    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
3826    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
3829 set_nonblock_flag (int desc, int value)
3831   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
3832   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
3833   if (oldflags == -1)
3834     return -1;
3835   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
3836   if (value != 0)
3837     oldflags |= O_NONBLOCK;
3838   else
3839     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
3840   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
3841   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
3843 @end group
3844 @end smallexample
3846 @node File Locks
3847 @section File Locks
3849 @cindex file locks
3850 @cindex record locking
3851 This section describes record locks that are associated with the process.
3852 There is also a different type of record lock that is associated with the
3853 open file description instead of the process.  @xref{Open File Description Locks}.
3855 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
3856 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
3857 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
3858 ways.
3860 @cindex exclusive lock
3861 @cindex write lock
3862 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
3863 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
3864 place, no other process can lock that part of the file.
3866 @cindex shared lock
3867 @cindex read lock
3868 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
3869 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
3870 other processes can request read locks.
3872 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
3873 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
3874 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
3875 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
3876 appropriate points.
3878 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
3879 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
3880 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
3881 on that file are released, even if the locks were made using other
3882 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
3883 process exits, and are not inherited by child processes created using
3884 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
3886 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
3887 lock and where.  This data type and the associated macros for the
3888 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
3889 @pindex fcntl.h
3891 @deftp {Data Type} {struct flock}
3892 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3893 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
3894 lock.  It has these members:
3896 @table @code
3897 @item short int l_type
3898 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
3899 @code{F_UNLCK}.
3901 @item short int l_whence
3902 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
3903 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
3904 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
3906 @item off_t l_start
3907 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
3908 applies, and is given in bytes relative to the point specified by the
3909 @code{l_whence} member.
3911 @item off_t l_len
3912 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
3913 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
3914 the file.
3916 @item pid_t l_pid
3917 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
3918 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
3919 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.  If the
3920 conflicting lock is an open file description lock
3921 (@pxref{Open File Description Locks}), then this field will be set to
3922 @math{-1}.
3923 @end table
3924 @end deftp
3926 @deftypevr Macro int F_GETLK
3927 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3928 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3929 specify that it should get information about a lock.  This command
3930 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
3931 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3933 @smallexample
3934 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
3935 @end smallexample
3937 If there is a lock already in place that would block the lock described
3938 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
3939 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
3940 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
3941 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
3942 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
3943 write locks only.
3945 There might be more than one lock affecting the region specified by the
3946 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
3947 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
3948 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
3949 set to identify the locked region.
3951 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
3952 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
3954 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
3955 unspecified value other than @math{-1}, which is reserved to indicate an
3956 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
3957 this command:
3959 @table @code
3960 @item EBADF
3961 The @var{filedes} argument is invalid.
3963 @item EINVAL
3964 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
3965 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
3966 @end table
3967 @end deftypevr
3969 @deftypevr Macro int F_SETLK
3970 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
3971 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
3972 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
3973 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
3974 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
3976 @smallexample
3977 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
3978 @end smallexample
3980 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
3981 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
3982 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
3984 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
3985 of @math{-1}.  This function does not block while waiting for other processes
3986 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns a value other
3987 than @math{-1}.
3989 The following @code{errno} error conditions are defined for this
3990 function:
3992 @table @code
3993 @item EAGAIN
3994 @itemx EACCES
3995 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
3996 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
3997 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
3998 @code{F_SETLK}.  (@gnulinuxhurdsystems{} always use @code{EAGAIN}.)
4000 @item EBADF
4001 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
4002 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
4003 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4005 @item EINVAL
4006 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4007 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4009 @item ENOLCK
4010 The system has run out of file lock resources; there are already too
4011 many file locks in place.
4013 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4014 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4015 of the possibility of this error, as it could result from network access
4016 to a file system on another machine.
4017 @end table
4018 @end deftypevr
4020 @deftypevr Macro int F_SETLKW
4021 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4022 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4023 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4024 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
4025 until the request can be specified.
4027 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4028 for the @code{F_SETLK} command.
4030 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4031 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4032 are defined for this command:
4034 @table @code
4035 @item EINTR
4036 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4037 @xref{Interrupted Primitives}.
4039 @item EDEADLK
4040 The specified region is being locked by another process.  But that
4041 process is waiting to lock a region which the current process has
4042 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
4043 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
4044 you know if it notices one.
4045 @end table
4046 @end deftypevr
4049 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
4050 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
4052 @vtable @code
4053 @item F_RDLCK
4054 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4055 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
4057 @item F_WRLCK
4058 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4059 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
4061 @item F_UNLCK
4062 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4063 This macro is used to specify that the region is unlocked.
4064 @end vtable
4066 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
4067 program that can be run simultaneously by several different users, that
4068 logs status information to a common file.  One example of such a program
4069 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
4070 example might be a program that records usage or accounting information
4071 for billing purposes.
4073 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
4074 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
4075 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
4076 file before actually writing to the file.
4078 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
4079 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
4080 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
4081 that part of the file for writing.
4083 @c ??? This section could use an example program.
4085 Remember that file locks are only an @emph{advisory} protocol for
4086 controlling access to a file.  There is still potential for access to
4087 the file by programs that don't use the lock protocol.
4089 @node Open File Description Locks
4090 @section Open File Description Locks
4092 In contrast to process-associated record locks (@pxref{File Locks}),
4093 open file description record locks are associated with an open file
4094 description rather than a process.
4096 Using @code{fcntl} to apply an open file description lock on a region that
4097 already has an existing open file description lock that was created via the
4098 same file descriptor will never cause a lock conflict.
4100 Open file description locks are also inherited by child processes across
4101 @code{fork}, or @code{clone} with @code{CLONE_FILES} set
4102 (@pxref{Creating a Process}), along with the file descriptor.
4104 It is important to distinguish between the open file @emph{description} (an
4105 instance of an open file, usually created by a call to @code{open}) and
4106 an open file @emph{descriptor}, which is a numeric value that refers to the
4107 open file description.  The locks described here are associated with the
4108 open file @emph{description} and not the open file @emph{descriptor}.
4110 Using @code{dup} (@pxref{Duplicating Descriptors}) to copy a file
4111 descriptor does not give you a new open file description, but rather copies a
4112 reference to an existing open file description and assigns it to a new
4113 file descriptor.  Thus, open file description locks set on a file
4114 descriptor cloned by @code{dup} will never conflict with open file
4115 description locks set on the original descriptor since they refer to the
4116 same open file description.  Depending on the range and type of lock
4117 involved, the original lock may be modified by a @code{F_OFD_SETLK} or
4118 @code{F_OFD_SETLKW} command in this situation however.
4120 Open file description locks always conflict with process-associated locks,
4121 even if acquired by the same process or on the same open file
4122 descriptor.
4124 Open file description locks use the same @code{struct flock} as
4125 process-associated locks as an argument (@pxref{File Locks}) and the
4126 macros for the @code{command} values are also declared in the header file
4127 @file{fcntl.h}. To use them, the macro @code{_GNU_SOURCE} must be
4128 defined prior to including any header file.
4130 In contrast to process-associated locks, any @code{struct flock} used as
4131 an argument to open file description lock commands must have the @code{l_pid}
4132 value set to @math{0}.  Also, when returning information about an
4133 open file description lock in a @code{F_GETLK} or @code{F_OFD_GETLK} request,
4134 the @code{l_pid} field in @code{struct flock} will be set to @math{-1}
4135 to indicate that the lock is not associated with a process.
4137 When the same @code{struct flock} is reused as an argument to a
4138 @code{F_OFD_SETLK} or @code{F_OFD_SETLKW} request after being used for an
4139 @code{F_OFD_GETLK} request, it is necessary to inspect and reset the
4140 @code{l_pid} field to @math{0}.
4142 @pindex fcntl.h.
4144 @deftypevr Macro int F_OFD_GETLK
4145 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4146 specify that it should get information about a lock.  This command
4147 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
4148 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4150 @smallexample
4151 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_GETLK, @var{lockp})
4152 @end smallexample
4154 If there is a lock already in place that would block the lock described
4155 by the @var{lockp} argument, information about that lock is written to
4156 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
4157 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
4158 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
4159 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
4160 write locks only.
4162 There might be more than one lock affecting the region specified by the
4163 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
4164 one of them. Which lock is returned in this situation is undefined.
4166 The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure are set to
4167 @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields are set
4168 to identify the locked region.
4170 If no conflicting lock exists, the only change to the @var{lockp} structure
4171 is to update the @code{l_type} field to the value @code{F_UNLCK}.
4173 The normal return value from @code{fcntl} with this command is either @math{0}
4174 on success or @math{-1}, which indicates an error. The following @code{errno}
4175 error conditions are defined for this command:
4177 @table @code
4178 @item EBADF
4179 The @var{filedes} argument is invalid.
4181 @item EINVAL
4182 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4183 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the file
4184 associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4185 @end table
4186 @end deftypevr
4188 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLK
4189 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4190 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4191 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
4192 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
4193 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
4195 @smallexample
4196 fcntl (@var{filedes}, F_OFD_SETLK, @var{lockp})
4197 @end smallexample
4199 If the open file already has a lock on any part of the
4200 region, the old lock on that part is replaced with the new lock.  You
4201 can remove a lock by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
4203 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
4204 of @math{-1}.  This command does not wait for other tasks
4205 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it returns @math{0}.
4207 The following @code{errno} error conditions are defined for this
4208 command:
4210 @table @code
4211 @item EAGAIN
4212 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
4213 file.
4215 @item EBADF
4216 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
4217 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
4218 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
4220 @item EINVAL
4221 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
4222 the operating system kernel doesn't support open file description locks, or the
4223 file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
4225 @item ENOLCK
4226 The system has run out of file lock resources; there are already too
4227 many file locks in place.
4229 Well-designed file systems never report this error, because they have no
4230 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
4231 of the possibility of this error, as it could result from network access
4232 to a file system on another machine.
4233 @end table
4234 @end deftypevr
4236 @deftypevr Macro int F_OFD_SETLKW
4237 @standards{POSIX.1, fcntl.h}
4238 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4239 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
4240 @code{F_OFD_SETLK} command, but causes the process to wait until the request
4241 can be completed.
4243 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
4244 for the @code{F_OFD_SETLK} command.
4246 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
4247 @code{F_OFD_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
4248 are defined for this command:
4250 @table @code
4251 @item EINTR
4252 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
4253 @xref{Interrupted Primitives}.
4255 @end table
4256 @end deftypevr
4258 Open file description locks are useful in the same sorts of situations as
4259 process-associated locks. They can also be used to synchronize file
4260 access between threads within the same process by having each thread perform
4261 its own @code{open} of the file, to obtain its own open file description.
4263 Because open file description locks are automatically freed only upon
4264 closing the last file descriptor that refers to the open file
4265 description, this locking mechanism avoids the possibility that locks
4266 are inadvertently released due to a library routine opening and closing
4267 a file without the application being aware.
4269 As with process-associated locks, open file description locks are advisory.
4271 @node Open File Description Locks Example
4272 @section Open File Description Locks Example
4274 Here is an example of using open file description locks in a threaded
4275 program. If this program used process-associated locks, then it would be
4276 subject to data corruption because process-associated locks are shared
4277 by the threads inside a process, and thus cannot be used by one thread
4278 to lock out another thread in the same process.
4280 Proper error handling has been omitted in the following program for
4281 brevity.
4283 @smallexample
4284 @include ofdlocks.c.texi
4285 @end smallexample
4287 This example creates three threads each of which loops five times,
4288 appending to the file.  Access to the file is serialized via open file
4289 description locks. If we compile and run the above program, we'll end up
4290 with /tmp/foo that has 15 lines in it.
4292 If we, however, were to replace the @code{F_OFD_SETLK} and
4293 @code{F_OFD_SETLKW} commands with their process-associated lock
4294 equivalents, the locking essentially becomes a noop since it is all done
4295 within the context of the same process. That leads to data corruption
4296 (typically manifested as missing lines) as some threads race in and
4297 overwrite the data written by others.
4299 @node Interrupt Input
4300 @section Interrupt-Driven Input
4302 @cindex interrupt-driven input
4303 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
4304 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
4305 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
4306 or process group to receive the signal can be selected by using the
4307 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
4308 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
4309 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
4310 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
4311 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
4312 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
4314 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
4315 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
4316 @xref{Job Control}.
4318 @pindex fcntl.h
4319 The symbols in this section are defined in the header file
4320 @file{fcntl.h}.
4322 @deftypevr Macro int F_GETOWN
4323 @standards{BSD, fcntl.h}
4324 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4325 specify that it should get information about the process or process
4326 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
4327 actually the foreground process group ID, which you can get using
4328 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
4330 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
4331 absolute value is the process group ID.
4333 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
4335 @table @code
4336 @item EBADF
4337 The @var{filedes} argument is invalid.
4338 @end table
4339 @end deftypevr
4341 @deftypevr Macro int F_SETOWN
4342 @standards{BSD, fcntl.h}
4343 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
4344 specify that it should set the process or process group to which
4345 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
4346 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
4347 the call is:
4349 @smallexample
4350 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
4351 @end smallexample
4353 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
4354 negative number whose absolute value is a process group ID.
4356 The return value from @code{fcntl} with this command is @math{-1}
4357 in case of error and some other value if successful.  The following
4358 @code{errno} error conditions are defined for this command:
4360 @table @code
4361 @item EBADF
4362 The @var{filedes} argument is invalid.
4364 @item ESRCH
4365 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
4366 @end table
4367 @end deftypevr
4369 @c ??? This section could use an example program.
4371 @node IOCTLs
4372 @section Generic I/O Control operations
4373 @cindex generic i/o control operations
4374 @cindex IOCTLs
4376 @gnusystems{} can handle most input/output operations on many different
4377 devices and objects in terms of a few file primitives - @code{read},
4378 @code{write} and @code{lseek}.  However, most devices also have a few
4379 peculiar operations which do not fit into this model.  Such as:
4381 @itemize @bullet
4383 @item
4384 Changing the character font used on a terminal.
4386 @item
4387 Telling a magnetic tape system to rewind or fast forward.  (Since they
4388 cannot move in byte increments, @code{lseek} is inapplicable).
4390 @item
4391 Ejecting a disk from a drive.
4393 @item
4394 Playing an audio track from a CD-ROM drive.
4396 @item
4397 Maintaining routing tables for a network.
4399 @end itemize
4401 Although some such objects such as sockets and terminals
4402 @footnote{Actually, the terminal-specific functions are implemented with
4403 IOCTLs on many platforms.} have special functions of their own, it would
4404 not be practical to create functions for all these cases.
4406 Instead these minor operations, known as @dfn{IOCTL}s, are assigned code
4407 numbers and multiplexed through the @code{ioctl} function, defined in
4408 @code{sys/ioctl.h}.  The code numbers themselves are defined in many
4409 different headers.
4411 @deftypefun int ioctl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
4412 @standards{BSD, sys/ioctl.h}
4413 @safety{@prelim{}@mtsafe{}@assafe{}@acsafe{}}
4415 The @code{ioctl} function performs the generic I/O operation
4416 @var{command} on @var{filedes}.
4418 A third argument is usually present, either a single number or a pointer
4419 to a structure.  The meaning of this argument, the returned value, and
4420 any error codes depends upon the command used.  Often @math{-1} is
4421 returned for a failure.
4423 @end deftypefun
4425 On some systems, IOCTLs used by different devices share the same numbers.
4426 Thus, although use of an inappropriate IOCTL @emph{usually} only produces
4427 an error, you should not attempt to use device-specific IOCTLs on an
4428 unknown device.
4430 Most IOCTLs are OS-specific and/or only used in special system utilities,
4431 and are thus beyond the scope of this document.  For an example of the use
4432 of an IOCTL, see @ref{Out-of-Band Data}.
4434 @c FIXME this is undocumented:
4435 @c dup3