Documentation: Specify the constraint of the 'completed' parameter
[platform/upstream/libusb.git] / libusb / io.c
1 /* -*- Mode: C; indent-tabs-mode:t ; c-basic-offset:8 -*- */
2 /*
3  * I/O functions for libusb
4  * Copyright © 2007-2009 Daniel Drake <dsd@gentoo.org>
5  * Copyright © 2001 Johannes Erdfelt <johannes@erdfelt.com>
6  * Copyright © 2019 Nathan Hjelm <hjelmn@cs.umm.edu>
7  * Copyright © 2019 Google LLC. All rights reserved.
8  *
9  * This library is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
11  * License as published by the Free Software Foundation; either
12  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with this library; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
22  */
23
24 #include "libusbi.h"
25 #include "hotplug.h"
26
27 #include <errno.h>
28
29 /**
30  * \page libusb_io Synchronous and asynchronous device I/O
31  *
32  * \section io_intro Introduction
33  *
34  * If you're using libusb in your application, you're probably wanting to
35  * perform I/O with devices - you want to perform USB data transfers.
36  *
37  * libusb offers two separate interfaces for device I/O. This page aims to
38  * introduce the two in order to help you decide which one is more suitable
39  * for your application. You can also choose to use both interfaces in your
40  * application by considering each transfer on a case-by-case basis.
41  *
42  * Once you have read through the following discussion, you should consult the
43  * detailed API documentation pages for the details:
44  * - \ref libusb_syncio
45  * - \ref libusb_asyncio
46  *
47  * \section theory Transfers at a logical level
48  *
49  * At a logical level, USB transfers typically happen in two parts. For
50  * example, when reading data from a endpoint:
51  * -# A request for data is sent to the device
52  * -# Some time later, the incoming data is received by the host
53  *
54  * or when writing data to an endpoint:
55  *
56  * -# The data is sent to the device
57  * -# Some time later, the host receives acknowledgement from the device that
58  *    the data has been transferred.
59  *
60  * There may be an indefinite delay between the two steps. Consider a
61  * fictional USB input device with a button that the user can press. In order
62  * to determine when the button is pressed, you would likely submit a request
63  * to read data on a bulk or interrupt endpoint and wait for data to arrive.
64  * Data will arrive when the button is pressed by the user, which is
65  * potentially hours later.
66  *
67  * libusb offers both a synchronous and an asynchronous interface to performing
68  * USB transfers. The main difference is that the synchronous interface
69  * combines both steps indicated above into a single function call, whereas
70  * the asynchronous interface separates them.
71  *
72  * \section sync The synchronous interface
73  *
74  * The synchronous I/O interface allows you to perform a USB transfer with
75  * a single function call. When the function call returns, the transfer has
76  * completed and you can parse the results.
77  *
78  * If you have used the libusb-0.1 before, this I/O style will seem familar to
79  * you. libusb-0.1 only offered a synchronous interface.
80  *
81  * In our input device example, to read button presses you might write code
82  * in the following style:
83 \code
84 unsigned char data[4];
85 int actual_length;
86 int r = libusb_bulk_transfer(dev_handle, LIBUSB_ENDPOINT_IN, data, sizeof(data), &actual_length, 0);
87 if (r == 0 && actual_length == sizeof(data)) {
88         // results of the transaction can now be found in the data buffer
89         // parse them here and report button press
90 } else {
91         error();
92 }
93 \endcode
94  *
95  * The main advantage of this model is simplicity: you did everything with
96  * a single simple function call.
97  *
98  * However, this interface has its limitations. Your application will sleep
99  * inside libusb_bulk_transfer() until the transaction has completed. If it
100  * takes the user 3 hours to press the button, your application will be
101  * sleeping for that long. Execution will be tied up inside the library -
102  * the entire thread will be useless for that duration.
103  *
104  * Another issue is that by tieing up the thread with that single transaction
105  * there is no possibility of performing I/O with multiple endpoints and/or
106  * multiple devices simultaneously, unless you resort to creating one thread
107  * per transaction.
108  *
109  * Additionally, there is no opportunity to cancel the transfer after the
110  * request has been submitted.
111  *
112  * For details on how to use the synchronous API, see the
113  * \ref libusb_syncio "synchronous I/O API documentation" pages.
114  *
115  * \section async The asynchronous interface
116  *
117  * Asynchronous I/O is the most significant new feature in libusb-1.0.
118  * Although it is a more complex interface, it solves all the issues detailed
119  * above.
120  *
121  * Instead of providing which functions that block until the I/O has complete,
122  * libusb's asynchronous interface presents non-blocking functions which
123  * begin a transfer and then return immediately. Your application passes a
124  * callback function pointer to this non-blocking function, which libusb will
125  * call with the results of the transaction when it has completed.
126  *
127  * Transfers which have been submitted through the non-blocking functions
128  * can be cancelled with a separate function call.
129  *
130  * The non-blocking nature of this interface allows you to be simultaneously
131  * performing I/O to multiple endpoints on multiple devices, without having
132  * to use threads.
133  *
134  * This added flexibility does come with some complications though:
135  * - In the interest of being a lightweight library, libusb does not create
136  * threads and can only operate when your application is calling into it. Your
137  * application must call into libusb from it's main loop when events are ready
138  * to be handled, or you must use some other scheme to allow libusb to
139  * undertake whatever work needs to be done.
140  * - libusb also needs to be called into at certain fixed points in time in
141  * order to accurately handle transfer timeouts.
142  * - Memory handling becomes more complex. You cannot use stack memory unless
143  * the function with that stack is guaranteed not to return until the transfer
144  * callback has finished executing.
145  * - You generally lose some linearity from your code flow because submitting
146  * the transfer request is done in a separate function from where the transfer
147  * results are handled. This becomes particularly obvious when you want to
148  * submit a second transfer based on the results of an earlier transfer.
149  *
150  * Internally, libusb's synchronous interface is expressed in terms of function
151  * calls to the asynchronous interface.
152  *
153  * For details on how to use the asynchronous API, see the
154  * \ref libusb_asyncio "asynchronous I/O API" documentation pages.
155  */
156
157
158 /**
159  * \page libusb_packetoverflow Packets and overflows
160  *
161  * \section packets Packet abstraction
162  *
163  * The USB specifications describe how data is transmitted in packets, with
164  * constraints on packet size defined by endpoint descriptors. The host must
165  * not send data payloads larger than the endpoint's maximum packet size.
166  *
167  * libusb and the underlying OS abstract out the packet concept, allowing you
168  * to request transfers of any size. Internally, the request will be divided
169  * up into correctly-sized packets. You do not have to be concerned with
170  * packet sizes, but there is one exception when considering overflows.
171  *
172  * \section overflow Bulk/interrupt transfer overflows
173  *
174  * When requesting data on a bulk endpoint, libusb requires you to supply a
175  * buffer and the maximum number of bytes of data that libusb can put in that
176  * buffer. However, the size of the buffer is not communicated to the device -
177  * the device is just asked to send any amount of data.
178  *
179  * There is no problem if the device sends an amount of data that is less than
180  * or equal to the buffer size. libusb reports this condition to you through
181  * the \ref libusb_transfer::actual_length "libusb_transfer.actual_length"
182  * field.
183  *
184  * Problems may occur if the device attempts to send more data than can fit in
185  * the buffer. libusb reports LIBUSB_TRANSFER_OVERFLOW for this condition but
186  * other behaviour is largely undefined: actual_length may or may not be
187  * accurate, the chunk of data that can fit in the buffer (before overflow)
188  * may or may not have been transferred.
189  *
190  * Overflows are nasty, but can be avoided. Even though you were told to
191  * ignore packets above, think about the lower level details: each transfer is
192  * split into packets (typically small, with a maximum size of 512 bytes).
193  * Overflows can only happen if the final packet in an incoming data transfer
194  * is smaller than the actual packet that the device wants to transfer.
195  * Therefore, you will never see an overflow if your transfer buffer size is a
196  * multiple of the endpoint's packet size: the final packet will either
197  * fill up completely or will be only partially filled.
198  */
199
200 /**
201  * @defgroup libusb_asyncio Asynchronous device I/O
202  *
203  * This page details libusb's asynchronous (non-blocking) API for USB device
204  * I/O. This interface is very powerful but is also quite complex - you will
205  * need to read this page carefully to understand the necessary considerations
206  * and issues surrounding use of this interface. Simplistic applications
207  * may wish to consider the \ref libusb_syncio "synchronous I/O API" instead.
208  *
209  * The asynchronous interface is built around the idea of separating transfer
210  * submission and handling of transfer completion (the synchronous model
211  * combines both of these into one). There may be a long delay between
212  * submission and completion, however the asynchronous submission function
213  * is non-blocking so will return control to your application during that
214  * potentially long delay.
215  *
216  * \section asyncabstraction Transfer abstraction
217  *
218  * For the asynchronous I/O, libusb implements the concept of a generic
219  * transfer entity for all types of I/O (control, bulk, interrupt,
220  * isochronous). The generic transfer object must be treated slightly
221  * differently depending on which type of I/O you are performing with it.
222  *
223  * This is represented by the public libusb_transfer structure type.
224  *
225  * \section asynctrf Asynchronous transfers
226  *
227  * We can view asynchronous I/O as a 5 step process:
228  * -# <b>Allocation</b>: allocate a libusb_transfer
229  * -# <b>Filling</b>: populate the libusb_transfer instance with information
230  *    about the transfer you wish to perform
231  * -# <b>Submission</b>: ask libusb to submit the transfer
232  * -# <b>Completion handling</b>: examine transfer results in the
233  *    libusb_transfer structure
234  * -# <b>Deallocation</b>: clean up resources
235  *
236  *
237  * \subsection asyncalloc Allocation
238  *
239  * This step involves allocating memory for a USB transfer. This is the
240  * generic transfer object mentioned above. At this stage, the transfer
241  * is "blank" with no details about what type of I/O it will be used for.
242  *
243  * Allocation is done with the libusb_alloc_transfer() function. You must use
244  * this function rather than allocating your own transfers.
245  *
246  * \subsection asyncfill Filling
247  *
248  * This step is where you take a previously allocated transfer and fill it
249  * with information to determine the message type and direction, data buffer,
250  * callback function, etc.
251  *
252  * You can either fill the required fields yourself or you can use the
253  * helper functions: libusb_fill_control_transfer(), libusb_fill_bulk_transfer()
254  * and libusb_fill_interrupt_transfer().
255  *
256  * \subsection asyncsubmit Submission
257  *
258  * When you have allocated a transfer and filled it, you can submit it using
259  * libusb_submit_transfer(). This function returns immediately but can be
260  * regarded as firing off the I/O request in the background.
261  *
262  * \subsection asynccomplete Completion handling
263  *
264  * After a transfer has been submitted, one of four things can happen to it:
265  *
266  * - The transfer completes (i.e. some data was transferred)
267  * - The transfer has a timeout and the timeout expires before all data is
268  * transferred
269  * - The transfer fails due to an error
270  * - The transfer is cancelled
271  *
272  * Each of these will cause the user-specified transfer callback function to
273  * be invoked. It is up to the callback function to determine which of the
274  * above actually happened and to act accordingly.
275  *
276  * The user-specified callback is passed a pointer to the libusb_transfer
277  * structure which was used to setup and submit the transfer. At completion
278  * time, libusb has populated this structure with results of the transfer:
279  * success or failure reason, number of bytes of data transferred, etc. See
280  * the libusb_transfer structure documentation for more information.
281  *
282  * <b>Important Note</b>: The user-specified callback is called from an event
283  * handling context. It is therefore important that no calls are made into
284  * libusb that will attempt to perform any event handling. Examples of such
285  * functions are any listed in the \ref libusb_syncio "synchronous API" and any of
286  * the blocking functions that retrieve \ref libusb_desc "USB descriptors".
287  *
288  * \subsection Deallocation
289  *
290  * When a transfer has completed (i.e. the callback function has been invoked),
291  * you are advised to free the transfer (unless you wish to resubmit it, see
292  * below). Transfers are deallocated with libusb_free_transfer().
293  *
294  * It is undefined behaviour to free a transfer which has not completed.
295  *
296  * \section asyncresubmit Resubmission
297  *
298  * You may be wondering why allocation, filling, and submission are all
299  * separated above where they could reasonably be combined into a single
300  * operation.
301  *
302  * The reason for separation is to allow you to resubmit transfers without
303  * having to allocate new ones every time. This is especially useful for
304  * common situations dealing with interrupt endpoints - you allocate one
305  * transfer, fill and submit it, and when it returns with results you just
306  * resubmit it for the next interrupt.
307  *
308  * \section asynccancel Cancellation
309  *
310  * Another advantage of using the asynchronous interface is that you have
311  * the ability to cancel transfers which have not yet completed. This is
312  * done by calling the libusb_cancel_transfer() function.
313  *
314  * libusb_cancel_transfer() is asynchronous/non-blocking in itself. When the
315  * cancellation actually completes, the transfer's callback function will
316  * be invoked, and the callback function should check the transfer status to
317  * determine that it was cancelled.
318  *
319  * Freeing the transfer after it has been cancelled but before cancellation
320  * has completed will result in undefined behaviour.
321  *
322  * \attention
323  * When a transfer is cancelled, some of the data may have been transferred.
324  * libusb will communicate this to you in the transfer callback.
325  * <b>Do not assume that no data was transferred.</b>
326  *
327  * \section asyncpartial Partial data transfer resulting from cancellation
328  *
329  * As noted above, some of the data may have been transferred at the time a
330  * transfer is cancelled. It is helpful to see how this is possible if you
331  * consider a bulk transfer to an endpoint with a packet size of 64 bytes.
332  * Supposing you submit a 512-byte transfer to this endpoint, the operating
333  * system will divide this transfer up into 8 separate 64-byte frames that the
334  * host controller will schedule for the device to transfer data. If this
335  * transfer is cancelled while the device is transferring data, a subset of
336  * these frames may be descheduled from the host controller before the device
337  * has the opportunity to finish transferring data to the host.
338  *
339  * What your application should do with a partial data transfer is a policy
340  * decision; there is no single answer that satisfies the needs of every
341  * application. The data that was successfully transferred should be
342  * considered entirely valid, but your application must decide what to do with
343  * the remaining data that was not transferred. Some possible actions to take
344  * are:
345  * - Resubmit another transfer for the remaining data, possibly with a shorter
346  *   timeout
347  * - Discard the partially transferred data and report an error
348  *
349  * \section asynctimeout Timeouts
350  *
351  * When a transfer times out, libusb internally notes this and attempts to
352  * cancel the transfer. As noted in \ref asyncpartial "above", it is possible
353  * that some of the data may actually have been transferred. Your application
354  * should <b>always</b> check how much data was actually transferred once the
355  * transfer completes and act accordingly.
356  *
357  * \section bulk_overflows Overflows on device-to-host bulk/interrupt endpoints
358  *
359  * If your device does not have predictable transfer sizes (or it misbehaves),
360  * your application may submit a request for data on an IN endpoint which is
361  * smaller than the data that the device wishes to send. In some circumstances
362  * this will cause an overflow, which is a nasty condition to deal with. See
363  * the \ref libusb_packetoverflow page for discussion.
364  *
365  * \section asyncctrl Considerations for control transfers
366  *
367  * The <tt>libusb_transfer</tt> structure is generic and hence does not
368  * include specific fields for the control-specific setup packet structure.
369  *
370  * In order to perform a control transfer, you must place the 8-byte setup
371  * packet at the start of the data buffer. To simplify this, you could
372  * cast the buffer pointer to type struct libusb_control_setup, or you can
373  * use the helper function libusb_fill_control_setup().
374  *
375  * The wLength field placed in the setup packet must be the length you would
376  * expect to be sent in the setup packet: the length of the payload that
377  * follows (or the expected maximum number of bytes to receive). However,
378  * the length field of the libusb_transfer object must be the length of
379  * the data buffer - i.e. it should be wLength <em>plus</em> the size of
380  * the setup packet (LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE).
381  *
382  * If you use the helper functions, this is simplified for you:
383  * -# Allocate a buffer of size LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE plus the size of the
384  * data you are sending/requesting.
385  * -# Call libusb_fill_control_setup() on the data buffer, using the transfer
386  * request size as the wLength value (i.e. do not include the extra space you
387  * allocated for the control setup).
388  * -# If this is a host-to-device transfer, place the data to be transferred
389  * in the data buffer, starting at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE.
390  * -# Call libusb_fill_control_transfer() to associate the data buffer with
391  * the transfer (and to set the remaining details such as callback and timeout).
392  *   - Note that there is no parameter to set the length field of the transfer.
393  *     The length is automatically inferred from the wLength field of the setup
394  *     packet.
395  * -# Submit the transfer.
396  *
397  * The multi-byte control setup fields (wValue, wIndex and wLength) must
398  * be given in little-endian byte order (the endianness of the USB bus).
399  * Endianness conversion is transparently handled by
400  * libusb_fill_control_setup() which is documented to accept host-endian
401  * values.
402  *
403  * Further considerations are needed when handling transfer completion in
404  * your callback function:
405  * - As you might expect, the setup packet will still be sitting at the start
406  * of the data buffer.
407  * - If this was a device-to-host transfer, the received data will be sitting
408  * at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE into the buffer.
409  * - The actual_length field of the transfer structure is relative to the
410  * wLength of the setup packet, rather than the size of the data buffer. So,
411  * if your wLength was 4, your transfer's <tt>length</tt> was 12, then you
412  * should expect an <tt>actual_length</tt> of 4 to indicate that the data was
413  * transferred in entirity.
414  *
415  * To simplify parsing of setup packets and obtaining the data from the
416  * correct offset, you may wish to use the libusb_control_transfer_get_data()
417  * and libusb_control_transfer_get_setup() functions within your transfer
418  * callback.
419  *
420  * Even though control endpoints do not halt, a completed control transfer
421  * may have a LIBUSB_TRANSFER_STALL status code. This indicates the control
422  * request was not supported.
423  *
424  * \section asyncintr Considerations for interrupt transfers
425  *
426  * All interrupt transfers are performed using the polling interval presented
427  * by the bInterval value of the endpoint descriptor.
428  *
429  * \section asynciso Considerations for isochronous transfers
430  *
431  * Isochronous transfers are more complicated than transfers to
432  * non-isochronous endpoints.
433  *
434  * To perform I/O to an isochronous endpoint, allocate the transfer by calling
435  * libusb_alloc_transfer() with an appropriate number of isochronous packets.
436  *
437  * During filling, set \ref libusb_transfer::type "type" to
438  * \ref libusb_transfer_type::LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS
439  * "LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS", and set
440  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" to a value less than
441  * or equal to the number of packets you requested during allocation.
442  * libusb_alloc_transfer() does not set either of these fields for you, given
443  * that you might not even use the transfer on an isochronous endpoint.
444  *
445  * Next, populate the length field for the first num_iso_packets entries in
446  * the \ref libusb_transfer::iso_packet_desc "iso_packet_desc" array. Section
447  * 5.6.3 of the USB2 specifications describe how the maximum isochronous
448  * packet length is determined by the wMaxPacketSize field in the endpoint
449  * descriptor.
450  * Two functions can help you here:
451  *
452  * - libusb_get_max_iso_packet_size() is an easy way to determine the max
453  *   packet size for an isochronous endpoint. Note that the maximum packet
454  *   size is actually the maximum number of bytes that can be transmitted in
455  *   a single microframe, therefore this function multiplies the maximum number
456  *   of bytes per transaction by the number of transaction opportunities per
457  *   microframe.
458  * - libusb_set_iso_packet_lengths() assigns the same length to all packets
459  *   within a transfer, which is usually what you want.
460  *
461  * For outgoing transfers, you'll obviously fill the buffer and populate the
462  * packet descriptors in hope that all the data gets transferred. For incoming
463  * transfers, you must ensure the buffer has sufficient capacity for
464  * the situation where all packets transfer the full amount of requested data.
465  *
466  * Completion handling requires some extra consideration. The
467  * \ref libusb_transfer::actual_length "actual_length" field of the transfer
468  * is meaningless and should not be examined; instead you must refer to the
469  * \ref libusb_iso_packet_descriptor::actual_length "actual_length" field of
470  * each individual packet.
471  *
472  * The \ref libusb_transfer::status "status" field of the transfer is also a
473  * little misleading:
474  *  - If the packets were submitted and the isochronous data microframes
475  *    completed normally, status will have value
476  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
477  *    "LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED". Note that bus errors and software-incurred
478  *    delays are not counted as transfer errors; the transfer.status field may
479  *    indicate COMPLETED even if some or all of the packets failed. Refer to
480  *    the \ref libusb_iso_packet_descriptor::status "status" field of each
481  *    individual packet to determine packet failures.
482  *  - The status field will have value
483  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR
484  *    "LIBUSB_TRANSFER_ERROR" only when serious errors were encountered.
485  *  - Other transfer status codes occur with normal behaviour.
486  *
487  * The data for each packet will be found at an offset into the buffer that
488  * can be calculated as if each prior packet completed in full. The
489  * libusb_get_iso_packet_buffer() and libusb_get_iso_packet_buffer_simple()
490  * functions may help you here.
491  *
492  * \section asynclimits Transfer length limitations
493  *
494  * Some operating systems may impose limits on the length of the transfer data
495  * buffer or, in the case of isochronous transfers, the length of individual
496  * isochronous packets. Such limits can be difficult for libusb to detect, so
497  * in most cases the library will simply try and submit the transfer as set up
498  * by you. If the transfer fails to submit because it is too large,
499  * libusb_submit_transfer() will return
500  * \ref libusb_error::LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM "LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM".
501  *
502  * The following are known limits for control transfer lengths. Note that this
503  * length includes the 8-byte setup packet.
504  * - Linux (4,096 bytes)
505  * - Windows (4,096 bytes)
506  *
507  * \section asyncmem Memory caveats
508  *
509  * In most circumstances, it is not safe to use stack memory for transfer
510  * buffers. This is because the function that fired off the asynchronous
511  * transfer may return before libusb has finished using the buffer, and when
512  * the function returns it's stack gets destroyed. This is true for both
513  * host-to-device and device-to-host transfers.
514  *
515  * The only case in which it is safe to use stack memory is where you can
516  * guarantee that the function owning the stack space for the buffer does not
517  * return until after the transfer's callback function has completed. In every
518  * other case, you need to use heap memory instead.
519  *
520  * \section asyncflags Fine control
521  *
522  * Through using this asynchronous interface, you may find yourself repeating
523  * a few simple operations many times. You can apply a bitwise OR of certain
524  * flags to a transfer to simplify certain things:
525  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK
526  *   "LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK" results in transfers which transferred
527  *   less than the requested amount of data being marked with status
528  *   \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR "LIBUSB_TRANSFER_ERROR"
529  *   (they would normally be regarded as COMPLETED)
530  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
531  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" allows you to ask libusb to free the transfer
532  *   buffer when freeing the transfer.
533  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER
534  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER" causes libusb to automatically free the
535  *   transfer after the transfer callback returns.
536  *
537  * \section asyncevent Event handling
538  *
539  * An asynchronous model requires that libusb perform work at various
540  * points in time - namely processing the results of previously-submitted
541  * transfers and invoking the user-supplied callback function.
542  *
543  * This gives rise to the libusb_handle_events() function which your
544  * application must call into when libusb has work do to. This gives libusb
545  * the opportunity to reap pending transfers, invoke callbacks, etc.
546  *
547  * \note
548  * All event handling is performed by whichever thread calls the
549  * libusb_handle_events() function. libusb does not invoke any callbacks
550  * outside of this context. Consequently, any callbacks will be run on the
551  * thread that calls the libusb_handle_events() function.
552  *
553  * When to call the libusb_handle_events() function depends on which model
554  * your application decides to use. The 2 different approaches:
555  *
556  * -# Repeatedly call libusb_handle_events() in blocking mode from a dedicated
557  *    thread.
558  * -# Integrate libusb with your application's main event loop. libusb
559  *    exposes a set of file descriptors which allow you to do this.
560  *
561  * The first approach has the big advantage that it will also work on Windows
562  * were libusb' poll API for select / poll integration is not available. So
563  * if you want to support Windows and use the async API, you must use this
564  * approach, see the \ref eventthread "Using an event handling thread" section
565  * below for details.
566  *
567  * If you prefer a single threaded approach with a single central event loop,
568  * see the \ref libusb_poll "polling and timing" section for how to integrate libusb
569  * into your application's main event loop.
570  *
571  * \section eventthread Using an event handling thread
572  *
573  * Lets begin with stating the obvious: If you're going to use a separate
574  * thread for libusb event handling, your callback functions MUST be
575  * threadsafe.
576  *
577  * Other then that doing event handling from a separate thread, is mostly
578  * simple. You can use an event thread function as follows:
579 \code
580 void *event_thread_func(void *ctx)
581 {
582     while (event_thread_run)
583         libusb_handle_events(ctx);
584
585     return NULL;
586 }
587 \endcode
588  *
589  * There is one caveat though, stopping this thread requires setting the
590  * event_thread_run variable to 0, and after that libusb_handle_events() needs
591  * to return control to event_thread_func. But unless some event happens,
592  * libusb_handle_events() will not return.
593  *
594  * There are 2 different ways of dealing with this, depending on if your
595  * application uses libusb' \ref libusb_hotplug "hotplug" support or not.
596  *
597  * Applications which do not use hotplug support, should not start the event
598  * thread until after their first call to libusb_open(), and should stop the
599  * thread when closing the last open device as follows:
600 \code
601 void my_close_handle(libusb_device_handle *dev_handle)
602 {
603     if (open_devs == 1)
604         event_thread_run = 0;
605
606     libusb_close(dev_handle); // This wakes up libusb_handle_events()
607
608     if (open_devs == 1)
609         pthread_join(event_thread);
610
611     open_devs--;
612 }
613 \endcode
614  *
615  * Applications using hotplug support should start the thread at program init,
616  * after having successfully called libusb_hotplug_register_callback(), and
617  * should stop the thread at program exit as follows:
618 \code
619 void my_libusb_exit(void)
620 {
621     event_thread_run = 0;
622     libusb_hotplug_deregister_callback(ctx, hotplug_cb_handle); // This wakes up libusb_handle_events()
623     pthread_join(event_thread);
624     libusb_exit(ctx);
625 }
626 \endcode
627  */
628
629 /**
630  * @defgroup libusb_poll Polling and timing
631  *
632  * This page documents libusb's functions for polling events and timing.
633  * These functions are only necessary for users of the
634  * \ref libusb_asyncio "asynchronous API". If you are only using the simpler
635  * \ref libusb_syncio "synchronous API" then you do not need to ever call these
636  * functions.
637  *
638  * The justification for the functionality described here has already been
639  * discussed in the \ref asyncevent "event handling" section of the
640  * asynchronous API documentation. In summary, libusb does not create internal
641  * threads for event processing and hence relies on your application calling
642  * into libusb at certain points in time so that pending events can be handled.
643  *
644  * Your main loop is probably already calling poll() or select() or a
645  * variant on a set of file descriptors for other event sources (e.g. keyboard
646  * button presses, mouse movements, network sockets, etc). You then add
647  * libusb's file descriptors to your poll()/select() calls, and when activity
648  * is detected on such descriptors you know it is time to call
649  * libusb_handle_events().
650  *
651  * There is one final event handling complication. libusb supports
652  * asynchronous transfers which time out after a specified time period.
653  *
654  * On some platforms a timerfd is used, so the timeout handling is just another
655  * fd, on other platforms this requires that libusb is called into at or after
656  * the timeout to handle it. So, in addition to considering libusb's file
657  * descriptors in your main event loop, you must also consider that libusb
658  * sometimes needs to be called into at fixed points in time even when there
659  * is no file descriptor activity, see \ref polltime details.
660  *
661  * In order to know precisely when libusb needs to be called into, libusb
662  * offers you a set of pollable file descriptors and information about when
663  * the next timeout expires.
664  *
665  * If you are using the asynchronous I/O API, you must take one of the two
666  * following options, otherwise your I/O will not complete.
667  *
668  * \section pollsimple The simple option
669  *
670  * If your application revolves solely around libusb and does not need to
671  * handle other event sources, you can have a program structure as follows:
672 \code
673 // initialize libusb
674 // find and open device
675 // maybe fire off some initial async I/O
676
677 while (user_has_not_requested_exit)
678         libusb_handle_events(ctx);
679
680 // clean up and exit
681 \endcode
682  *
683  * With such a simple main loop, you do not have to worry about managing
684  * sets of file descriptors or handling timeouts. libusb_handle_events() will
685  * handle those details internally.
686  *
687  * \section libusb_pollmain The more advanced option
688  *
689  * \note This functionality is currently only available on Unix-like platforms.
690  * On Windows, libusb_get_pollfds() simply returns NULL. Applications which
691  * want to support Windows are advised to use an \ref eventthread
692  * "event handling thread" instead.
693  *
694  * In more advanced applications, you will already have a main loop which
695  * is monitoring other event sources: network sockets, X11 events, mouse
696  * movements, etc. Through exposing a set of file descriptors, libusb is
697  * designed to cleanly integrate into such main loops.
698  *
699  * In addition to polling file descriptors for the other event sources, you
700  * take a set of file descriptors from libusb and monitor those too. When you
701  * detect activity on libusb's file descriptors, you call
702  * libusb_handle_events_timeout() in non-blocking mode.
703  *
704  * What's more, libusb may also need to handle events at specific moments in
705  * time. No file descriptor activity is generated at these times, so your
706  * own application needs to be continually aware of when the next one of these
707  * moments occurs (through calling libusb_get_next_timeout()), and then it
708  * needs to call libusb_handle_events_timeout() in non-blocking mode when
709  * these moments occur. This means that you need to adjust your
710  * poll()/select() timeout accordingly.
711  *
712  * libusb provides you with a set of file descriptors to poll and expects you
713  * to poll all of them, treating them as a single entity. The meaning of each
714  * file descriptor in the set is an internal implementation detail,
715  * platform-dependent and may vary from release to release. Don't try and
716  * interpret the meaning of the file descriptors, just do as libusb indicates,
717  * polling all of them at once.
718  *
719  * In pseudo-code, you want something that looks like:
720 \code
721 // initialise libusb
722
723 libusb_get_pollfds(ctx)
724 while (user has not requested application exit) {
725         libusb_get_next_timeout(ctx);
726         poll(on libusb file descriptors plus any other event sources of interest,
727                 using a timeout no larger than the value libusb just suggested)
728         if (poll() indicated activity on libusb file descriptors)
729                 libusb_handle_events_timeout(ctx, &zero_tv);
730         if (time has elapsed to or beyond the libusb timeout)
731                 libusb_handle_events_timeout(ctx, &zero_tv);
732         // handle events from other sources here
733 }
734
735 // clean up and exit
736 \endcode
737  *
738  * \subsection polltime Notes on time-based events
739  *
740  * The above complication with having to track time and call into libusb at
741  * specific moments is a bit of a headache. For maximum compatibility, you do
742  * need to write your main loop as above, but you may decide that you can
743  * restrict the supported platforms of your application and get away with
744  * a more simplistic scheme.
745  *
746  * These time-based event complications are \b not required on the following
747  * platforms:
748  *  - Darwin
749  *  - Linux, provided that the following version requirements are satisfied:
750  *   - Linux v2.6.27 or newer, compiled with timerfd support
751  *   - glibc v2.9 or newer
752  *   - libusb v1.0.5 or newer
753  *
754  * Under these configurations, libusb_get_next_timeout() will \em always return
755  * 0, so your main loop can be simplified to:
756 \code
757 // initialise libusb
758
759 libusb_get_pollfds(ctx)
760 while (user has not requested application exit) {
761         poll(on libusb file descriptors plus any other event sources of interest,
762                 using any timeout that you like)
763         if (poll() indicated activity on libusb file descriptors)
764                 libusb_handle_events_timeout(ctx, &zero_tv);
765         // handle events from other sources here
766 }
767
768 // clean up and exit
769 \endcode
770  *
771  * Do remember that if you simplify your main loop to the above, you will
772  * lose compatibility with some platforms (including legacy Linux platforms,
773  * and <em>any future platforms supported by libusb which may have time-based
774  * event requirements</em>). The resultant problems will likely appear as
775  * strange bugs in your application.
776  *
777  * You can use the libusb_pollfds_handle_timeouts() function to do a runtime
778  * check to see if it is safe to ignore the time-based event complications.
779  * If your application has taken the shortcut of ignoring libusb's next timeout
780  * in your main loop, then you are advised to check the return value of
781  * libusb_pollfds_handle_timeouts() during application startup, and to abort
782  * if the platform does suffer from these timing complications.
783  *
784  * \subsection fdsetchange Changes in the file descriptor set
785  *
786  * The set of file descriptors that libusb uses as event sources may change
787  * during the life of your application. Rather than having to repeatedly
788  * call libusb_get_pollfds(), you can set up notification functions for when
789  * the file descriptor set changes using libusb_set_pollfd_notifiers().
790  *
791  * \subsection mtissues Multi-threaded considerations
792  *
793  * Unfortunately, the situation is complicated further when multiple threads
794  * come into play. If two threads are monitoring the same file descriptors,
795  * the fact that only one thread will be woken up when an event occurs causes
796  * some headaches.
797  *
798  * The events lock, event waiters lock, and libusb_handle_events_locked()
799  * entities are added to solve these problems. You do not need to be concerned
800  * with these entities otherwise.
801  *
802  * See the extra documentation: \ref libusb_mtasync
803  */
804
805 /** \page libusb_mtasync Multi-threaded applications and asynchronous I/O
806  *
807  * libusb is a thread-safe library, but extra considerations must be applied
808  * to applications which interact with libusb from multiple threads.
809  *
810  * The underlying issue that must be addressed is that all libusb I/O
811  * revolves around monitoring file descriptors through the poll()/select()
812  * system calls. This is directly exposed at the
813  * \ref libusb_asyncio "asynchronous interface" but it is important to note that the
814  * \ref libusb_syncio "synchronous interface" is implemented on top of the
815  * asynchonrous interface, therefore the same considerations apply.
816  *
817  * The issue is that if two or more threads are concurrently calling poll()
818  * or select() on libusb's file descriptors then only one of those threads
819  * will be woken up when an event arrives. The others will be completely
820  * oblivious that anything has happened.
821  *
822  * Consider the following pseudo-code, which submits an asynchronous transfer
823  * then waits for its completion. This style is one way you could implement a
824  * synchronous interface on top of the asynchronous interface (and libusb
825  * does something similar, albeit more advanced due to the complications
826  * explained on this page).
827  *
828 \code
829 void cb(struct libusb_transfer *transfer)
830 {
831         int *completed = transfer->user_data;
832         *completed = 1;
833 }
834
835 void myfunc() {
836         struct libusb_transfer *transfer;
837         unsigned char buffer[LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE] __attribute__ ((aligned (2)));
838         int completed = 0;
839
840         transfer = libusb_alloc_transfer(0);
841         libusb_fill_control_setup(buffer,
842                 LIBUSB_REQUEST_TYPE_VENDOR | LIBUSB_ENDPOINT_OUT, 0x04, 0x01, 0, 0);
843         libusb_fill_control_transfer(transfer, dev, buffer, cb, &completed, 1000);
844         libusb_submit_transfer(transfer);
845
846         while (!completed) {
847                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
848                 if (poll indicates activity)
849                         libusb_handle_events_timeout(ctx, &zero_tv);
850         }
851         printf("completed!");
852         // other code here
853 }
854 \endcode
855  *
856  * Here we are <em>serializing</em> completion of an asynchronous event
857  * against a condition - the condition being completion of a specific transfer.
858  * The poll() loop has a long timeout to minimize CPU usage during situations
859  * when nothing is happening (it could reasonably be unlimited).
860  *
861  * If this is the only thread that is polling libusb's file descriptors, there
862  * is no problem: there is no danger that another thread will swallow up the
863  * event that we are interested in. On the other hand, if there is another
864  * thread polling the same descriptors, there is a chance that it will receive
865  * the event that we were interested in. In this situation, <tt>myfunc()</tt>
866  * will only realise that the transfer has completed on the next iteration of
867  * the loop, <em>up to 120 seconds later.</em> Clearly a two-minute delay is
868  * undesirable, and don't even think about using short timeouts to circumvent
869  * this issue!
870  *
871  * The solution here is to ensure that no two threads are ever polling the
872  * file descriptors at the same time. A naive implementation of this would
873  * impact the capabilities of the library, so libusb offers the scheme
874  * documented below to ensure no loss of functionality.
875  *
876  * Before we go any further, it is worth mentioning that all libusb-wrapped
877  * event handling procedures fully adhere to the scheme documented below.
878  * This includes libusb_handle_events() and its variants, and all the
879  * synchronous I/O functions - libusb hides this headache from you.
880  *
881  * \section Using libusb_handle_events() from multiple threads
882  *
883  * Even when only using libusb_handle_events() and synchronous I/O functions,
884  * you can still have a race condition. You might be tempted to solve the
885  * above with libusb_handle_events() like so:
886  *
887 \code
888         libusb_submit_transfer(transfer);
889
890         while (!completed) {
891                 libusb_handle_events(ctx);
892         }
893         printf("completed!");
894 \endcode
895  *
896  * This however has a race between the checking of completed and
897  * libusb_handle_events() acquiring the events lock, so another thread
898  * could have completed the transfer, resulting in this thread hanging
899  * until either a timeout or another event occurs. See also commit
900  * 6696512aade99bb15d6792af90ae329af270eba6 which fixes this in the
901  * synchronous API implementation of libusb.
902  *
903  * Fixing this race requires checking the variable completed only after
904  * taking the event lock, which defeats the concept of just calling
905  * libusb_handle_events() without worrying about locking. This is why
906  * libusb-1.0.9 introduces the new libusb_handle_events_timeout_completed()
907  * and libusb_handle_events_completed() functions, which handles doing the
908  * completion check for you after they have acquired the lock:
909  *
910 \code
911         libusb_submit_transfer(transfer);
912
913         while (!completed) {
914                 libusb_handle_events_completed(ctx, &completed);
915         }
916         printf("completed!");
917 \endcode
918  *
919  * This nicely fixes the race in our example. Note that if all you want to
920  * do is submit a single transfer and wait for its completion, then using
921  * one of the synchronous I/O functions is much easier.
922  *
923  * \note
924  * The `completed` variable must be modified while holding the event lock,
925  * otherwise a race condition can still exist. It is simplest to do so from
926  * within the transfer callback as shown above.
927  *
928  * \section eventlock The events lock
929  *
930  * The problem is when we consider the fact that libusb exposes file
931  * descriptors to allow for you to integrate asynchronous USB I/O into
932  * existing main loops, effectively allowing you to do some work behind
933  * libusb's back. If you do take libusb's file descriptors and pass them to
934  * poll()/select() yourself, you need to be aware of the associated issues.
935  *
936  * The first concept to be introduced is the events lock. The events lock
937  * is used to serialize threads that want to handle events, such that only
938  * one thread is handling events at any one time.
939  *
940  * You must take the events lock before polling libusb file descriptors,
941  * using libusb_lock_events(). You must release the lock as soon as you have
942  * aborted your poll()/select() loop, using libusb_unlock_events().
943  *
944  * \section threadwait Letting other threads do the work for you
945  *
946  * Although the events lock is a critical part of the solution, it is not
947  * enough on it's own. You might wonder if the following is sufficient...
948 \code
949         libusb_lock_events(ctx);
950         while (!completed) {
951                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
952                 if (poll indicates activity)
953                         libusb_handle_events_timeout(ctx, &zero_tv);
954         }
955         libusb_unlock_events(ctx);
956 \endcode
957  * ...and the answer is that it is not. This is because the transfer in the
958  * code shown above may take a long time (say 30 seconds) to complete, and
959  * the lock is not released until the transfer is completed.
960  *
961  * Another thread with similar code that wants to do event handling may be
962  * working with a transfer that completes after a few milliseconds. Despite
963  * having such a quick completion time, the other thread cannot check that
964  * status of its transfer until the code above has finished (30 seconds later)
965  * due to contention on the lock.
966  *
967  * To solve this, libusb offers you a mechanism to determine when another
968  * thread is handling events. It also offers a mechanism to block your thread
969  * until the event handling thread has completed an event (and this mechanism
970  * does not involve polling of file descriptors).
971  *
972  * After determining that another thread is currently handling events, you
973  * obtain the <em>event waiters</em> lock using libusb_lock_event_waiters().
974  * You then re-check that some other thread is still handling events, and if
975  * so, you call libusb_wait_for_event().
976  *
977  * libusb_wait_for_event() puts your application to sleep until an event
978  * occurs, or until a thread releases the events lock. When either of these
979  * things happen, your thread is woken up, and should re-check the condition
980  * it was waiting on. It should also re-check that another thread is handling
981  * events, and if not, it should start handling events itself.
982  *
983  * This looks like the following, as pseudo-code:
984 \code
985 retry:
986 if (libusb_try_lock_events(ctx) == 0) {
987         // we obtained the event lock: do our own event handling
988         while (!completed) {
989                 if (!libusb_event_handling_ok(ctx)) {
990                         libusb_unlock_events(ctx);
991                         goto retry;
992                 }
993                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
994                 if (poll indicates activity)
995                         libusb_handle_events_locked(ctx, 0);
996         }
997         libusb_unlock_events(ctx);
998 } else {
999         // another thread is doing event handling. wait for it to signal us that
1000         // an event has completed
1001         libusb_lock_event_waiters(ctx);
1002
1003         while (!completed) {
1004                 // now that we have the event waiters lock, double check that another
1005                 // thread is still handling events for us. (it may have ceased handling
1006                 // events in the time it took us to reach this point)
1007                 if (!libusb_event_handler_active(ctx)) {
1008                         // whoever was handling events is no longer doing so, try again
1009                         libusb_unlock_event_waiters(ctx);
1010                         goto retry;
1011                 }
1012
1013                 libusb_wait_for_event(ctx, NULL);
1014         }
1015         libusb_unlock_event_waiters(ctx);
1016 }
1017 printf("completed!\n");
1018 \endcode
1019  *
1020  * A naive look at the above code may suggest that this can only support
1021  * one event waiter (hence a total of 2 competing threads, the other doing
1022  * event handling), because the event waiter seems to have taken the event
1023  * waiters lock while waiting for an event. However, the system does support
1024  * multiple event waiters, because libusb_wait_for_event() actually drops
1025  * the lock while waiting, and reaquires it before continuing.
1026  *
1027  * We have now implemented code which can dynamically handle situations where
1028  * nobody is handling events (so we should do it ourselves), and it can also
1029  * handle situations where another thread is doing event handling (so we can
1030  * piggyback onto them). It is also equipped to handle a combination of
1031  * the two, for example, another thread is doing event handling, but for
1032  * whatever reason it stops doing so before our condition is met, so we take
1033  * over the event handling.
1034  *
1035  * Four functions were introduced in the above pseudo-code. Their importance
1036  * should be apparent from the code shown above.
1037  * -# libusb_try_lock_events() is a non-blocking function which attempts
1038  *    to acquire the events lock but returns a failure code if it is contended.
1039  * -# libusb_event_handling_ok() checks that libusb is still happy for your
1040  *    thread to be performing event handling. Sometimes, libusb needs to
1041  *    interrupt the event handler, and this is how you can check if you have
1042  *    been interrupted. If this function returns 0, the correct behaviour is
1043  *    for you to give up the event handling lock, and then to repeat the cycle.
1044  *    The following libusb_try_lock_events() will fail, so you will become an
1045  *    events waiter. For more information on this, read \ref fullstory below.
1046  * -# libusb_handle_events_locked() is a variant of
1047  *    libusb_handle_events_timeout() that you can call while holding the
1048  *    events lock. libusb_handle_events_timeout() itself implements similar
1049  *    logic to the above, so be sure not to call it when you are
1050  *    "working behind libusb's back", as is the case here.
1051  * -# libusb_event_handler_active() determines if someone is currently
1052  *    holding the events lock
1053  *
1054  * You might be wondering why there is no function to wake up all threads
1055  * blocked on libusb_wait_for_event(). This is because libusb can do this
1056  * internally: it will wake up all such threads when someone calls
1057  * libusb_unlock_events() or when a transfer completes (at the point after its
1058  * callback has returned).
1059  *
1060  * \subsection fullstory The full story
1061  *
1062  * The above explanation should be enough to get you going, but if you're
1063  * really thinking through the issues then you may be left with some more
1064  * questions regarding libusb's internals. If you're curious, read on, and if
1065  * not, skip to the next section to avoid confusing yourself!
1066  *
1067  * The immediate question that may spring to mind is: what if one thread
1068  * modifies the set of file descriptors that need to be polled while another
1069  * thread is doing event handling?
1070  *
1071  * There are 2 situations in which this may happen.
1072  * -# libusb_open() will add another file descriptor to the poll set,
1073  *    therefore it is desirable to interrupt the event handler so that it
1074  *    restarts, picking up the new descriptor.
1075  * -# libusb_close() will remove a file descriptor from the poll set. There
1076  *    are all kinds of race conditions that could arise here, so it is
1077  *    important that nobody is doing event handling at this time.
1078  *
1079  * libusb handles these issues internally, so application developers do not
1080  * have to stop their event handlers while opening/closing devices. Here's how
1081  * it works, focusing on the libusb_close() situation first:
1082  *
1083  * -# During initialization, libusb opens an internal pipe, and it adds the read
1084  *    end of this pipe to the set of file descriptors to be polled.
1085  * -# During libusb_close(), libusb writes some dummy data on this event pipe.
1086  *    This immediately interrupts the event handler. libusb also records
1087  *    internally that it is trying to interrupt event handlers for this
1088  *    high-priority event.
1089  * -# At this point, some of the functions described above start behaving
1090  *    differently:
1091  *   - libusb_event_handling_ok() starts returning 1, indicating that it is NOT
1092  *     OK for event handling to continue.
1093  *   - libusb_try_lock_events() starts returning 1, indicating that another
1094  *     thread holds the event handling lock, even if the lock is uncontended.
1095  *   - libusb_event_handler_active() starts returning 1, indicating that
1096  *     another thread is doing event handling, even if that is not true.
1097  * -# The above changes in behaviour result in the event handler stopping and
1098  *    giving up the events lock very quickly, giving the high-priority
1099  *    libusb_close() operation a "free ride" to acquire the events lock. All
1100  *    threads that are competing to do event handling become event waiters.
1101  * -# With the events lock held inside libusb_close(), libusb can safely remove
1102  *    a file descriptor from the poll set, in the safety of knowledge that
1103  *    nobody is polling those descriptors or trying to access the poll set.
1104  * -# After obtaining the events lock, the close operation completes very
1105  *    quickly (usually a matter of milliseconds) and then immediately releases
1106  *    the events lock.
1107  * -# At the same time, the behaviour of libusb_event_handling_ok() and friends
1108  *    reverts to the original, documented behaviour.
1109  * -# The release of the events lock causes the threads that are waiting for
1110  *    events to be woken up and to start competing to become event handlers
1111  *    again. One of them will succeed; it will then re-obtain the list of poll
1112  *    descriptors, and USB I/O will then continue as normal.
1113  *
1114  * libusb_open() is similar, and is actually a more simplistic case. Upon a
1115  * call to libusb_open():
1116  *
1117  * -# The device is opened and a file descriptor is added to the poll set.
1118  * -# libusb sends some dummy data on the event pipe, and records that it
1119  *    is trying to modify the poll descriptor set.
1120  * -# The event handler is interrupted, and the same behaviour change as for
1121  *    libusb_close() takes effect, causing all event handling threads to become
1122  *    event waiters.
1123  * -# The libusb_open() implementation takes its free ride to the events lock.
1124  * -# Happy that it has successfully paused the events handler, libusb_open()
1125  *    releases the events lock.
1126  * -# The event waiter threads are all woken up and compete to become event
1127  *    handlers again. The one that succeeds will obtain the list of poll
1128  *    descriptors again, which will include the addition of the new device.
1129  *
1130  * \subsection concl Closing remarks
1131  *
1132  * The above may seem a little complicated, but hopefully I have made it clear
1133  * why such complications are necessary. Also, do not forget that this only
1134  * applies to applications that take libusb's file descriptors and integrate
1135  * them into their own polling loops.
1136  *
1137  * You may decide that it is OK for your multi-threaded application to ignore
1138  * some of the rules and locks detailed above, because you don't think that
1139  * two threads can ever be polling the descriptors at the same time. If that
1140  * is the case, then that's good news for you because you don't have to worry.
1141  * But be careful here; remember that the synchronous I/O functions do event
1142  * handling internally. If you have one thread doing event handling in a loop
1143  * (without implementing the rules and locking semantics documented above)
1144  * and another trying to send a synchronous USB transfer, you will end up with
1145  * two threads monitoring the same descriptors, and the above-described
1146  * undesirable behaviour occurring. The solution is for your polling thread to
1147  * play by the rules; the synchronous I/O functions do so, and this will result
1148  * in them getting along in perfect harmony.
1149  *
1150  * If you do have a dedicated thread doing event handling, it is perfectly
1151  * legal for it to take the event handling lock for long periods of time. Any
1152  * synchronous I/O functions you call from other threads will transparently
1153  * fall back to the "event waiters" mechanism detailed above. The only
1154  * consideration that your event handling thread must apply is the one related
1155  * to libusb_event_handling_ok(): you must call this before every poll(), and
1156  * give up the events lock if instructed.
1157  */
1158
1159 int usbi_io_init(struct libusb_context *ctx)
1160 {
1161         int r;
1162
1163         usbi_mutex_init(&ctx->flying_transfers_lock);
1164         usbi_mutex_init(&ctx->events_lock);
1165         usbi_mutex_init(&ctx->event_waiters_lock);
1166         usbi_cond_init(&ctx->event_waiters_cond);
1167         usbi_mutex_init(&ctx->event_data_lock);
1168         usbi_tls_key_create(&ctx->event_handling_key);
1169         list_init(&ctx->flying_transfers);
1170         list_init(&ctx->event_sources);
1171         list_init(&ctx->removed_event_sources);
1172         list_init(&ctx->hotplug_msgs);
1173         list_init(&ctx->completed_transfers);
1174
1175         r = usbi_create_event(&ctx->event);
1176         if (r < 0)
1177                 goto err;
1178
1179         r = usbi_add_event_source(ctx, USBI_EVENT_OS_HANDLE(&ctx->event), USBI_EVENT_POLL_EVENTS);
1180         if (r < 0)
1181                 goto err_destroy_event;
1182
1183 #ifdef HAVE_OS_TIMER
1184         r = usbi_create_timer(&ctx->timer);
1185         if (r == 0) {
1186                 usbi_dbg("using timer for timeouts");
1187                 r = usbi_add_event_source(ctx, USBI_TIMER_OS_HANDLE(&ctx->timer), USBI_TIMER_POLL_EVENTS);
1188                 if (r < 0)
1189                         goto err_destroy_timer;
1190         } else {
1191                 usbi_dbg("timer not available for timeouts");
1192         }
1193 #endif
1194
1195         return 0;
1196
1197 #ifdef HAVE_OS_TIMER
1198 err_destroy_timer:
1199         usbi_destroy_timer(&ctx->timer);
1200         usbi_remove_event_source(ctx, USBI_EVENT_OS_HANDLE(&ctx->event));
1201 #endif
1202 err_destroy_event:
1203         usbi_destroy_event(&ctx->event);
1204 err:
1205         usbi_mutex_destroy(&ctx->flying_transfers_lock);
1206         usbi_mutex_destroy(&ctx->events_lock);
1207         usbi_mutex_destroy(&ctx->event_waiters_lock);
1208         usbi_cond_destroy(&ctx->event_waiters_cond);
1209         usbi_mutex_destroy(&ctx->event_data_lock);
1210         usbi_tls_key_delete(ctx->event_handling_key);
1211         return r;
1212 }
1213
1214 static void cleanup_removed_event_sources(struct libusb_context *ctx)
1215 {
1216         struct usbi_event_source *ievent_source, *tmp;
1217
1218         for_each_removed_event_source_safe(ctx, ievent_source, tmp) {
1219                 list_del(&ievent_source->list);
1220                 free(ievent_source);
1221         }
1222 }
1223
1224 void usbi_io_exit(struct libusb_context *ctx)
1225 {
1226 #ifdef HAVE_OS_TIMER
1227         if (usbi_using_timer(ctx)) {
1228                 usbi_remove_event_source(ctx, USBI_TIMER_OS_HANDLE(&ctx->timer));
1229                 usbi_destroy_timer(&ctx->timer);
1230         }
1231 #endif
1232         usbi_remove_event_source(ctx, USBI_EVENT_OS_HANDLE(&ctx->event));
1233         usbi_destroy_event(&ctx->event);
1234         usbi_mutex_destroy(&ctx->flying_transfers_lock);
1235         usbi_mutex_destroy(&ctx->events_lock);
1236         usbi_mutex_destroy(&ctx->event_waiters_lock);
1237         usbi_cond_destroy(&ctx->event_waiters_cond);
1238         usbi_mutex_destroy(&ctx->event_data_lock);
1239         usbi_tls_key_delete(ctx->event_handling_key);
1240         cleanup_removed_event_sources(ctx);
1241         free(ctx->event_data);
1242 }
1243
1244 static int calculate_timeout(struct usbi_transfer *itransfer)
1245 {
1246         int r;
1247         unsigned int timeout =
1248                 USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer)->timeout;
1249
1250         if (!timeout) {
1251                 TIMESPEC_CLEAR(&itransfer->timeout);
1252                 return 0;
1253         }
1254
1255         r = usbi_clock_gettime(USBI_CLOCK_MONOTONIC, &itransfer->timeout);
1256         if (r < 0) {
1257                 usbi_err(ITRANSFER_CTX(itransfer),
1258                         "failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
1259                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1260         }
1261
1262         itransfer->timeout.tv_sec += timeout / 1000U;
1263         itransfer->timeout.tv_nsec += (timeout % 1000U) * 1000000L;
1264         if (itransfer->timeout.tv_nsec >= 1000000000L) {
1265                 ++itransfer->timeout.tv_sec;
1266                 itransfer->timeout.tv_nsec -= 1000000000L;
1267         }
1268
1269         return 0;
1270 }
1271
1272 /** \ingroup libusb_asyncio
1273  * Allocate a libusb transfer with a specified number of isochronous packet
1274  * descriptors. The returned transfer is pre-initialized for you. When the new
1275  * transfer is no longer needed, it should be freed with
1276  * libusb_free_transfer().
1277  *
1278  * Transfers intended for non-isochronous endpoints (e.g. control, bulk,
1279  * interrupt) should specify an iso_packets count of zero.
1280  *
1281  * For transfers intended for isochronous endpoints, specify an appropriate
1282  * number of packet descriptors to be allocated as part of the transfer.
1283  * The returned transfer is not specially initialized for isochronous I/O;
1284  * you are still required to set the
1285  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" and
1286  * \ref libusb_transfer::type "type" fields accordingly.
1287  *
1288  * It is safe to allocate a transfer with some isochronous packets and then
1289  * use it on a non-isochronous endpoint. If you do this, ensure that at time
1290  * of submission, num_iso_packets is 0 and that type is set appropriately.
1291  *
1292  * \param iso_packets number of isochronous packet descriptors to allocate. Must be non-negative.
1293  * \returns a newly allocated transfer, or NULL on error
1294  */
1295 DEFAULT_VISIBILITY
1296 struct libusb_transfer * LIBUSB_CALL libusb_alloc_transfer(
1297         int iso_packets)
1298 {
1299         size_t priv_size;
1300         size_t alloc_size;
1301         unsigned char *ptr;
1302         struct usbi_transfer *itransfer;
1303         struct libusb_transfer *transfer;
1304
1305         assert(iso_packets >= 0);
1306         if (iso_packets < 0)
1307                 return NULL;
1308
1309         priv_size = PTR_ALIGN(usbi_backend.transfer_priv_size);
1310         alloc_size = priv_size
1311                 + sizeof(struct usbi_transfer)
1312                 + sizeof(struct libusb_transfer)
1313                 + (sizeof(struct libusb_iso_packet_descriptor) * (size_t)iso_packets);
1314         ptr = calloc(1, alloc_size);
1315         if (!ptr)
1316                 return NULL;
1317
1318         itransfer = (struct usbi_transfer *)(ptr + priv_size);
1319         itransfer->num_iso_packets = iso_packets;
1320         itransfer->priv = ptr;
1321         usbi_mutex_init(&itransfer->lock);
1322         transfer = USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
1323         usbi_dbg("transfer %p", transfer);
1324         return transfer;
1325 }
1326
1327 /** \ingroup libusb_asyncio
1328  * Free a transfer structure. This should be called for all transfers
1329  * allocated with libusb_alloc_transfer().
1330  *
1331  * If the \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
1332  * "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" flag is set and the transfer buffer is
1333  * non-NULL, this function will also free the transfer buffer using the
1334  * standard system memory allocator (e.g. free()).
1335  *
1336  * It is legal to call this function with a NULL transfer. In this case,
1337  * the function will simply return safely.
1338  *
1339  * It is not legal to free an active transfer (one which has been submitted
1340  * and has not yet completed).
1341  *
1342  * \param transfer the transfer to free
1343  */
1344 void API_EXPORTED libusb_free_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
1345 {
1346         struct usbi_transfer *itransfer;
1347         size_t priv_size;
1348         unsigned char *ptr;
1349
1350         if (!transfer)
1351                 return;
1352
1353         usbi_dbg("transfer %p", transfer);
1354         if (transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER)
1355                 free(transfer->buffer);
1356
1357         itransfer = LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1358         usbi_mutex_destroy(&itransfer->lock);
1359
1360         priv_size = PTR_ALIGN(usbi_backend.transfer_priv_size);
1361         ptr = (unsigned char *)itransfer - priv_size;
1362         assert(ptr == itransfer->priv);
1363         free(ptr);
1364 }
1365
1366 /* iterates through the flying transfers, and rearms the timer based on the
1367  * next upcoming timeout.
1368  * must be called with flying_list locked.
1369  * returns 0 on success or a LIBUSB_ERROR code on failure.
1370  */
1371 #ifdef HAVE_OS_TIMER
1372 static int arm_timer_for_next_timeout(struct libusb_context *ctx)
1373 {
1374         struct usbi_transfer *itransfer;
1375
1376         if (!usbi_using_timer(ctx))
1377                 return 0;
1378
1379         for_each_transfer(ctx, itransfer) {
1380                 struct timespec *cur_ts = &itransfer->timeout;
1381
1382                 /* if we've reached transfers of infinite timeout, then we have no
1383                  * arming to do */
1384                 if (!TIMESPEC_IS_SET(cur_ts))
1385                         break;
1386
1387                 /* act on first transfer that has not already been handled */
1388                 if (!(itransfer->timeout_flags & (USBI_TRANSFER_TIMEOUT_HANDLED | USBI_TRANSFER_OS_HANDLES_TIMEOUT))) {
1389                         usbi_dbg("next timeout originally %ums", USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer)->timeout);
1390                         return usbi_arm_timer(&ctx->timer, cur_ts);
1391                 }
1392         }
1393
1394         usbi_dbg("no timeouts, disarming timer");
1395         return usbi_disarm_timer(&ctx->timer);
1396 }
1397 #else
1398 static inline int arm_timer_for_next_timeout(struct libusb_context *ctx)
1399 {
1400         UNUSED(ctx);
1401         return 0;
1402 }
1403 #endif
1404
1405 /* add a transfer to the (timeout-sorted) active transfers list.
1406  * This function will return non 0 if fails to update the timer,
1407  * in which case the transfer is *not* on the flying_transfers list. */
1408 static int add_to_flying_list(struct usbi_transfer *itransfer)
1409 {
1410         struct usbi_transfer *cur;
1411         struct timespec *timeout = &itransfer->timeout;
1412         struct libusb_context *ctx = ITRANSFER_CTX(itransfer);
1413         int r;
1414         int first = 1;
1415
1416         r = calculate_timeout(itransfer);
1417         if (r)
1418                 return r;
1419
1420         /* if we have no other flying transfers, start the list with this one */
1421         if (list_empty(&ctx->flying_transfers)) {
1422                 list_add(&itransfer->list, &ctx->flying_transfers);
1423                 goto out;
1424         }
1425
1426         /* if we have infinite timeout, append to end of list */
1427         if (!TIMESPEC_IS_SET(timeout)) {
1428                 list_add_tail(&itransfer->list, &ctx->flying_transfers);
1429                 /* first is irrelevant in this case */
1430                 goto out;
1431         }
1432
1433         /* otherwise, find appropriate place in list */
1434         for_each_transfer(ctx, cur) {
1435                 /* find first timeout that occurs after the transfer in question */
1436                 struct timespec *cur_ts = &cur->timeout;
1437
1438                 if (!TIMESPEC_IS_SET(cur_ts) || TIMESPEC_CMP(cur_ts, timeout, >)) {
1439                         list_add_tail(&itransfer->list, &cur->list);
1440                         goto out;
1441                 }
1442                 first = 0;
1443         }
1444         /* first is 0 at this stage (list not empty) */
1445
1446         /* otherwise we need to be inserted at the end */
1447         list_add_tail(&itransfer->list, &ctx->flying_transfers);
1448 out:
1449 #ifdef HAVE_OS_TIMER
1450         if (first && usbi_using_timer(ctx) && TIMESPEC_IS_SET(timeout)) {
1451                 /* if this transfer has the lowest timeout of all active transfers,
1452                  * rearm the timer with this transfer's timeout */
1453                 usbi_dbg("arm timer for timeout in %ums (first in line)",
1454                         USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer)->timeout);
1455                 r = usbi_arm_timer(&ctx->timer, timeout);
1456         }
1457 #else
1458         UNUSED(first);
1459 #endif
1460
1461         if (r)
1462                 list_del(&itransfer->list);
1463
1464         return r;
1465 }
1466
1467 /* remove a transfer from the active transfers list.
1468  * This function will *always* remove the transfer from the
1469  * flying_transfers list. It will return a LIBUSB_ERROR code
1470  * if it fails to update the timer for the next timeout. */
1471 static int remove_from_flying_list(struct usbi_transfer *itransfer)
1472 {
1473         struct libusb_context *ctx = ITRANSFER_CTX(itransfer);
1474         int rearm_timer;
1475         int r = 0;
1476
1477         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1478         rearm_timer = (TIMESPEC_IS_SET(&itransfer->timeout) &&
1479                 list_first_entry(&ctx->flying_transfers, struct usbi_transfer, list) == itransfer);
1480         list_del(&itransfer->list);
1481         if (rearm_timer)
1482                 r = arm_timer_for_next_timeout(ctx);
1483         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1484
1485         return r;
1486 }
1487
1488 /** \ingroup libusb_asyncio
1489  * Submit a transfer. This function will fire off the USB transfer and then
1490  * return immediately.
1491  *
1492  * \param transfer the transfer to submit
1493  * \returns 0 on success
1494  * \returns LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected
1495  * \returns LIBUSB_ERROR_BUSY if the transfer has already been submitted.
1496  * \returns LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED if the transfer flags are not supported
1497  * by the operating system.
1498  * \returns LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM if the transfer size is larger than
1499  * the operating system and/or hardware can support (see \ref asynclimits)
1500  * \returns another LIBUSB_ERROR code on other failure
1501  */
1502 int API_EXPORTED libusb_submit_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
1503 {
1504         struct usbi_transfer *itransfer =
1505                 LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1506         struct libusb_context *ctx = TRANSFER_CTX(transfer);
1507         int r;
1508
1509         usbi_dbg("transfer %p", transfer);
1510
1511         /*
1512          * Important note on locking, this function takes / releases locks
1513          * in the following order:
1514          *  take flying_transfers_lock
1515          *  take itransfer->lock
1516          *  clear transfer
1517          *  add to flying_transfers list
1518          *  release flying_transfers_lock
1519          *  submit transfer
1520          *  release itransfer->lock
1521          *  if submit failed:
1522          *   take flying_transfers_lock
1523          *   remove from flying_transfers list
1524          *   release flying_transfers_lock
1525          *
1526          * Note that it takes locks in the order a-b and then releases them
1527          * in the same order a-b. This is somewhat unusual but not wrong,
1528          * release order is not important as long as *all* locks are released
1529          * before re-acquiring any locks.
1530          *
1531          * This means that the ordering of first releasing itransfer->lock
1532          * and then re-acquiring the flying_transfers_list on error is
1533          * important and must not be changed!
1534          *
1535          * This is done this way because when we take both locks we must always
1536          * take flying_transfers_lock first to avoid ab-ba style deadlocks with
1537          * the timeout handling and usbi_handle_disconnect paths.
1538          *
1539          * And we cannot release itransfer->lock before the submission is
1540          * complete otherwise timeout handling for transfers with short
1541          * timeouts may run before submission.
1542          */
1543         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1544         usbi_mutex_lock(&itransfer->lock);
1545         if (itransfer->state_flags & USBI_TRANSFER_IN_FLIGHT) {
1546                 usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1547                 usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1548                 return LIBUSB_ERROR_BUSY;
1549         }
1550         itransfer->transferred = 0;
1551         itransfer->state_flags = 0;
1552         itransfer->timeout_flags = 0;
1553         r = add_to_flying_list(itransfer);
1554         if (r) {
1555                 usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1556                 usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1557                 return r;
1558         }
1559         /*
1560          * We must release the flying transfers lock here, because with
1561          * some backends the submit_transfer method is synchroneous.
1562          */
1563         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1564
1565         r = usbi_backend.submit_transfer(itransfer);
1566         if (r == LIBUSB_SUCCESS) {
1567                 itransfer->state_flags |= USBI_TRANSFER_IN_FLIGHT;
1568                 /* keep a reference to this device */
1569                 libusb_ref_device(transfer->dev_handle->dev);
1570         }
1571         usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1572
1573         if (r != LIBUSB_SUCCESS)
1574                 remove_from_flying_list(itransfer);
1575
1576         return r;
1577 }
1578
1579 /** \ingroup libusb_asyncio
1580  * Asynchronously cancel a previously submitted transfer.
1581  * This function returns immediately, but this does not indicate cancellation
1582  * is complete. Your callback function will be invoked at some later time
1583  * with a transfer status of
1584  * \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED
1585  * "LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED."
1586  *
1587  * \param transfer the transfer to cancel
1588  * \returns 0 on success
1589  * \returns LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND if the transfer is not in progress,
1590  * already complete, or already cancelled.
1591  * \returns a LIBUSB_ERROR code on failure
1592  */
1593 int API_EXPORTED libusb_cancel_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
1594 {
1595         struct usbi_transfer *itransfer =
1596                 LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1597         int r;
1598
1599         usbi_dbg("transfer %p", transfer );
1600         usbi_mutex_lock(&itransfer->lock);
1601         if (!(itransfer->state_flags & USBI_TRANSFER_IN_FLIGHT)
1602                         || (itransfer->state_flags & USBI_TRANSFER_CANCELLING)) {
1603                 r = LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND;
1604                 goto out;
1605         }
1606         r = usbi_backend.cancel_transfer(itransfer);
1607         if (r < 0) {
1608                 if (r != LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND &&
1609                     r != LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE)
1610                         usbi_err(TRANSFER_CTX(transfer),
1611                                 "cancel transfer failed error %d", r);
1612                 else
1613                         usbi_dbg("cancel transfer failed error %d", r);
1614
1615                 if (r == LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE)
1616                         itransfer->state_flags |= USBI_TRANSFER_DEVICE_DISAPPEARED;
1617         }
1618
1619         itransfer->state_flags |= USBI_TRANSFER_CANCELLING;
1620
1621 out:
1622         usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1623         return r;
1624 }
1625
1626 /** \ingroup libusb_asyncio
1627  * Set a transfers bulk stream id. Note users are advised to use
1628  * libusb_fill_bulk_stream_transfer() instead of calling this function
1629  * directly.
1630  *
1631  * Since version 1.0.19, \ref LIBUSB_API_VERSION >= 0x01000103
1632  *
1633  * \param transfer the transfer to set the stream id for
1634  * \param stream_id the stream id to set
1635  * \see libusb_alloc_streams()
1636  */
1637 void API_EXPORTED libusb_transfer_set_stream_id(
1638         struct libusb_transfer *transfer, uint32_t stream_id)
1639 {
1640         struct usbi_transfer *itransfer =
1641                 LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1642
1643         itransfer->stream_id = stream_id;
1644 }
1645
1646 /** \ingroup libusb_asyncio
1647  * Get a transfers bulk stream id.
1648  *
1649  * Since version 1.0.19, \ref LIBUSB_API_VERSION >= 0x01000103
1650  *
1651  * \param transfer the transfer to get the stream id for
1652  * \returns the stream id for the transfer
1653  */
1654 uint32_t API_EXPORTED libusb_transfer_get_stream_id(
1655         struct libusb_transfer *transfer)
1656 {
1657         struct usbi_transfer *itransfer =
1658                 LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1659
1660         return itransfer->stream_id;
1661 }
1662
1663 /* Handle completion of a transfer (completion might be an error condition).
1664  * This will invoke the user-supplied callback function, which may end up
1665  * freeing the transfer. Therefore you cannot use the transfer structure
1666  * after calling this function, and you should free all backend-specific
1667  * data before calling it.
1668  * Do not call this function with the usbi_transfer lock held. User-specified
1669  * callback functions may attempt to directly resubmit the transfer, which
1670  * will attempt to take the lock. */
1671 int usbi_handle_transfer_completion(struct usbi_transfer *itransfer,
1672         enum libusb_transfer_status status)
1673 {
1674         struct libusb_transfer *transfer =
1675                 USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
1676         struct libusb_device_handle *dev_handle = transfer->dev_handle;
1677         uint8_t flags;
1678         int r;
1679
1680         r = remove_from_flying_list(itransfer);
1681         if (r < 0)
1682                 usbi_err(ITRANSFER_CTX(itransfer), "failed to set timer for next timeout");
1683
1684         usbi_mutex_lock(&itransfer->lock);
1685         itransfer->state_flags &= ~USBI_TRANSFER_IN_FLIGHT;
1686         usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1687
1688         if (status == LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
1689                         && transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK) {
1690                 int rqlen = transfer->length;
1691                 if (transfer->type == LIBUSB_TRANSFER_TYPE_CONTROL)
1692                         rqlen -= LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE;
1693                 if (rqlen != itransfer->transferred) {
1694                         usbi_dbg("interpreting short transfer as error");
1695                         status = LIBUSB_TRANSFER_ERROR;
1696                 }
1697         }
1698
1699         flags = transfer->flags;
1700         transfer->status = status;
1701         transfer->actual_length = itransfer->transferred;
1702         usbi_dbg("transfer %p has callback %p", transfer, transfer->callback);
1703         if (transfer->callback)
1704                 transfer->callback(transfer);
1705         /* transfer might have been freed by the above call, do not use from
1706          * this point. */
1707         if (flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER)
1708                 libusb_free_transfer(transfer);
1709         libusb_unref_device(dev_handle->dev);
1710         return r;
1711 }
1712
1713 /* Similar to usbi_handle_transfer_completion() but exclusively for transfers
1714  * that were asynchronously cancelled. The same concerns w.r.t. freeing of
1715  * transfers exist here.
1716  * Do not call this function with the usbi_transfer lock held. User-specified
1717  * callback functions may attempt to directly resubmit the transfer, which
1718  * will attempt to take the lock. */
1719 int usbi_handle_transfer_cancellation(struct usbi_transfer *itransfer)
1720 {
1721         struct libusb_context *ctx = ITRANSFER_CTX(itransfer);
1722         uint8_t timed_out;
1723
1724         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1725         timed_out = itransfer->timeout_flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT;
1726         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1727
1728         /* if the URB was cancelled due to timeout, report timeout to the user */
1729         if (timed_out) {
1730                 usbi_dbg("detected timeout cancellation");
1731                 return usbi_handle_transfer_completion(itransfer, LIBUSB_TRANSFER_TIMED_OUT);
1732         }
1733
1734         /* otherwise its a normal async cancel */
1735         return usbi_handle_transfer_completion(itransfer, LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED);
1736 }
1737
1738 /* Add a completed transfer to the completed_transfers list of the
1739  * context and signal the event. The backend's handle_transfer_completion()
1740  * function will be called the next time an event handler runs. */
1741 void usbi_signal_transfer_completion(struct usbi_transfer *itransfer)
1742 {
1743         libusb_device_handle *dev_handle = USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer)->dev_handle;
1744
1745         if (dev_handle) {
1746                 struct libusb_context *ctx = HANDLE_CTX(dev_handle);
1747                 unsigned int event_flags;
1748
1749                 usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
1750                 event_flags = ctx->event_flags;
1751                 ctx->event_flags |= USBI_EVENT_TRANSFER_COMPLETED;
1752                 list_add_tail(&itransfer->completed_list, &ctx->completed_transfers);
1753                 if (!event_flags)
1754                         usbi_signal_event(&ctx->event);
1755                 usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
1756         }
1757 }
1758
1759 /** \ingroup libusb_poll
1760  * Attempt to acquire the event handling lock. This lock is used to ensure that
1761  * only one thread is monitoring libusb event sources at any one time.
1762  *
1763  * You only need to use this lock if you are developing an application
1764  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly.
1765  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1766  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1767  * locking.
1768  *
1769  * While holding this lock, you are trusted to actually be handling events.
1770  * If you are no longer handling events, you must call libusb_unlock_events()
1771  * as soon as possible.
1772  *
1773  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1774  * \returns 0 if the lock was obtained successfully
1775  * \returns 1 if the lock was not obtained (i.e. another thread holds the lock)
1776  * \ref libusb_mtasync
1777  */
1778 int API_EXPORTED libusb_try_lock_events(libusb_context *ctx)
1779 {
1780         int r;
1781         unsigned int ru;
1782
1783         ctx = usbi_get_context(ctx);
1784
1785         /* is someone else waiting to close a device? if so, don't let this thread
1786          * start event handling */
1787         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
1788         ru = ctx->device_close;
1789         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
1790         if (ru) {
1791                 usbi_dbg("someone else is closing a device");
1792                 return 1;
1793         }
1794
1795         r = usbi_mutex_trylock(&ctx->events_lock);
1796         if (r)
1797                 return 1;
1798
1799         ctx->event_handler_active = 1;
1800         return 0;
1801 }
1802
1803 /** \ingroup libusb_poll
1804  * Acquire the event handling lock, blocking until successful acquisition if
1805  * it is contended. This lock is used to ensure that only one thread is
1806  * monitoring libusb event sources at any one time.
1807  *
1808  * You only need to use this lock if you are developing an application
1809  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly.
1810  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1811  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1812  * locking.
1813  *
1814  * While holding this lock, you are trusted to actually be handling events.
1815  * If you are no longer handling events, you must call libusb_unlock_events()
1816  * as soon as possible.
1817  *
1818  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1819  * \ref libusb_mtasync
1820  */
1821 void API_EXPORTED libusb_lock_events(libusb_context *ctx)
1822 {
1823         ctx = usbi_get_context(ctx);
1824         usbi_mutex_lock(&ctx->events_lock);
1825         ctx->event_handler_active = 1;
1826 }
1827
1828 /** \ingroup libusb_poll
1829  * Release the lock previously acquired with libusb_try_lock_events() or
1830  * libusb_lock_events(). Releasing this lock will wake up any threads blocked
1831  * on libusb_wait_for_event().
1832  *
1833  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1834  * \ref libusb_mtasync
1835  */
1836 void API_EXPORTED libusb_unlock_events(libusb_context *ctx)
1837 {
1838         ctx = usbi_get_context(ctx);
1839         ctx->event_handler_active = 0;
1840         usbi_mutex_unlock(&ctx->events_lock);
1841
1842         /* FIXME: perhaps we should be a bit more efficient by not broadcasting
1843          * the availability of the events lock when we are modifying pollfds
1844          * (check ctx->device_close)? */
1845         usbi_mutex_lock(&ctx->event_waiters_lock);
1846         usbi_cond_broadcast(&ctx->event_waiters_cond);
1847         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_waiters_lock);
1848 }
1849
1850 /** \ingroup libusb_poll
1851  * Determine if it is still OK for this thread to be doing event handling.
1852  *
1853  * Sometimes, libusb needs to temporarily pause all event handlers, and this
1854  * is the function you should use before polling file descriptors to see if
1855  * this is the case.
1856  *
1857  * If this function instructs your thread to give up the events lock, you
1858  * should just continue the usual logic that is documented in \ref libusb_mtasync.
1859  * On the next iteration, your thread will fail to obtain the events lock,
1860  * and will hence become an event waiter.
1861  *
1862  * This function should be called while the events lock is held: you don't
1863  * need to worry about the results of this function if your thread is not
1864  * the current event handler.
1865  *
1866  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1867  * \returns 1 if event handling can start or continue
1868  * \returns 0 if this thread must give up the events lock
1869  * \ref fullstory "Multi-threaded I/O: the full story"
1870  */
1871 int API_EXPORTED libusb_event_handling_ok(libusb_context *ctx)
1872 {
1873         unsigned int r;
1874
1875         ctx = usbi_get_context(ctx);
1876
1877         /* is someone else waiting to close a device? if so, don't let this thread
1878          * continue event handling */
1879         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
1880         r = ctx->device_close;
1881         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
1882         if (r) {
1883                 usbi_dbg("someone else is closing a device");
1884                 return 0;
1885         }
1886
1887         return 1;
1888 }
1889
1890
1891 /** \ingroup libusb_poll
1892  * Determine if an active thread is handling events (i.e. if anyone is holding
1893  * the event handling lock).
1894  *
1895  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1896  * \returns 1 if a thread is handling events
1897  * \returns 0 if there are no threads currently handling events
1898  * \ref libusb_mtasync
1899  */
1900 int API_EXPORTED libusb_event_handler_active(libusb_context *ctx)
1901 {
1902         unsigned int r;
1903
1904         ctx = usbi_get_context(ctx);
1905
1906         /* is someone else waiting to close a device? if so, don't let this thread
1907          * start event handling -- indicate that event handling is happening */
1908         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
1909         r = ctx->device_close;
1910         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
1911         if (r) {
1912                 usbi_dbg("someone else is closing a device");
1913                 return 1;
1914         }
1915
1916         return ctx->event_handler_active;
1917 }
1918
1919 /** \ingroup libusb_poll
1920  * Interrupt any active thread that is handling events. This is mainly useful
1921  * for interrupting a dedicated event handling thread when an application
1922  * wishes to call libusb_exit().
1923  *
1924  * Since version 1.0.21, \ref LIBUSB_API_VERSION >= 0x01000105
1925  *
1926  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1927  * \ref libusb_mtasync
1928  */
1929 void API_EXPORTED libusb_interrupt_event_handler(libusb_context *ctx)
1930 {
1931         unsigned int event_flags;
1932
1933         usbi_dbg(" ");
1934
1935         ctx = usbi_get_context(ctx);
1936         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
1937
1938         event_flags = ctx->event_flags;
1939         ctx->event_flags |= USBI_EVENT_USER_INTERRUPT;
1940         if (!event_flags)
1941                 usbi_signal_event(&ctx->event);
1942
1943         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
1944 }
1945
1946 /** \ingroup libusb_poll
1947  * Acquire the event waiters lock. This lock is designed to be obtained under
1948  * the situation where you want to be aware when events are completed, but
1949  * some other thread is event handling so calling libusb_handle_events() is not
1950  * allowed.
1951  *
1952  * You then obtain this lock, re-check that another thread is still handling
1953  * events, then call libusb_wait_for_event().
1954  *
1955  * You only need to use this lock if you are developing an application
1956  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly,
1957  * <b>and</b> may potentially be handling events from 2 threads simultaenously.
1958  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1959  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1960  * locking.
1961  *
1962  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1963  * \ref libusb_mtasync
1964  */
1965 void API_EXPORTED libusb_lock_event_waiters(libusb_context *ctx)
1966 {
1967         ctx = usbi_get_context(ctx);
1968         usbi_mutex_lock(&ctx->event_waiters_lock);
1969 }
1970
1971 /** \ingroup libusb_poll
1972  * Release the event waiters lock.
1973  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1974  * \ref libusb_mtasync
1975  */
1976 void API_EXPORTED libusb_unlock_event_waiters(libusb_context *ctx)
1977 {
1978         ctx = usbi_get_context(ctx);
1979         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_waiters_lock);
1980 }
1981
1982 /** \ingroup libusb_poll
1983  * Wait for another thread to signal completion of an event. Must be called
1984  * with the event waiters lock held, see libusb_lock_event_waiters().
1985  *
1986  * This function will block until any of the following conditions are met:
1987  * -# The timeout expires
1988  * -# A transfer completes
1989  * -# A thread releases the event handling lock through libusb_unlock_events()
1990  *
1991  * Condition 1 is obvious. Condition 2 unblocks your thread <em>after</em>
1992  * the callback for the transfer has completed. Condition 3 is important
1993  * because it means that the thread that was previously handling events is no
1994  * longer doing so, so if any events are to complete, another thread needs to
1995  * step up and start event handling.
1996  *
1997  * This function releases the event waiters lock before putting your thread
1998  * to sleep, and reacquires the lock as it is being woken up.
1999  *
2000  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2001  * \param tv maximum timeout for this blocking function. A NULL value
2002  * indicates unlimited timeout.
2003  * \returns 0 after a transfer completes or another thread stops event handling
2004  * \returns 1 if the timeout expired
2005  * \ref libusb_mtasync
2006  */
2007 int API_EXPORTED libusb_wait_for_event(libusb_context *ctx, struct timeval *tv)
2008 {
2009         int r;
2010
2011         ctx = usbi_get_context(ctx);
2012         if (tv == NULL) {
2013                 usbi_cond_wait(&ctx->event_waiters_cond, &ctx->event_waiters_lock);
2014                 return 0;
2015         }
2016
2017         r = usbi_cond_timedwait(&ctx->event_waiters_cond,
2018                 &ctx->event_waiters_lock, tv);
2019
2020         if (r < 0)
2021                 return r;
2022         else
2023                 return (r == ETIMEDOUT);
2024 }
2025
2026 static void handle_timeout(struct usbi_transfer *itransfer)
2027 {
2028         struct libusb_transfer *transfer =
2029                 USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
2030         int r;
2031
2032         itransfer->timeout_flags |= USBI_TRANSFER_TIMEOUT_HANDLED;
2033         r = libusb_cancel_transfer(transfer);
2034         if (r == LIBUSB_SUCCESS)
2035                 itransfer->timeout_flags |= USBI_TRANSFER_TIMED_OUT;
2036         else
2037                 usbi_warn(TRANSFER_CTX(transfer),
2038                         "async cancel failed %d errno=%d", r, errno);
2039 }
2040
2041 static int handle_timeouts_locked(struct libusb_context *ctx)
2042 {
2043         int r;
2044         struct timespec systime;
2045         struct usbi_transfer *itransfer;
2046
2047         if (list_empty(&ctx->flying_transfers))
2048                 return 0;
2049
2050         /* get current time */
2051         r = usbi_clock_gettime(USBI_CLOCK_MONOTONIC, &systime);
2052         if (r < 0) {
2053                 usbi_err(ctx, "failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
2054                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
2055         }
2056
2057         /* iterate through flying transfers list, finding all transfers that
2058          * have expired timeouts */
2059         for_each_transfer(ctx, itransfer) {
2060                 struct timespec *cur_ts = &itransfer->timeout;
2061
2062                 /* if we've reached transfers of infinite timeout, we're all done */
2063                 if (!TIMESPEC_IS_SET(cur_ts))
2064                         return 0;
2065
2066                 /* ignore timeouts we've already handled */
2067                 if (itransfer->timeout_flags & (USBI_TRANSFER_TIMEOUT_HANDLED | USBI_TRANSFER_OS_HANDLES_TIMEOUT))
2068                         continue;
2069
2070                 /* if transfer has non-expired timeout, nothing more to do */
2071                 if (TIMESPEC_CMP(cur_ts, &systime, >))
2072                         return 0;
2073
2074                 /* otherwise, we've got an expired timeout to handle */
2075                 handle_timeout(itransfer);
2076         }
2077         return 0;
2078 }
2079
2080 static int handle_timeouts(struct libusb_context *ctx)
2081 {
2082         int r;
2083
2084         ctx = usbi_get_context(ctx);
2085         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
2086         r = handle_timeouts_locked(ctx);
2087         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2088         return r;
2089 }
2090
2091 static int handle_event_trigger(struct libusb_context *ctx)
2092 {
2093         struct list_head hotplug_msgs;
2094         int r = 0;
2095
2096         usbi_dbg("event triggered");
2097
2098         list_init(&hotplug_msgs);
2099
2100         /* take the the event data lock while processing events */
2101         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2102
2103         /* check if someone modified the event sources */
2104         if (ctx->event_flags & USBI_EVENT_EVENT_SOURCES_MODIFIED)
2105                 usbi_dbg("someone updated the event sources");
2106
2107         if (ctx->event_flags & USBI_EVENT_USER_INTERRUPT) {
2108                 usbi_dbg("someone purposefully interrupted");
2109                 ctx->event_flags &= ~USBI_EVENT_USER_INTERRUPT;
2110         }
2111
2112         /* check if someone is closing a device */
2113         if (ctx->event_flags & USBI_EVENT_DEVICE_CLOSE)
2114                 usbi_dbg("someone is closing a device");
2115
2116         /* check for any pending hotplug messages */
2117         if (ctx->event_flags & USBI_EVENT_HOTPLUG_MSG_PENDING) {
2118                 usbi_dbg("hotplug message received");
2119                 ctx->event_flags &= ~USBI_EVENT_HOTPLUG_MSG_PENDING;
2120                 assert(!list_empty(&ctx->hotplug_msgs));
2121                 list_cut(&hotplug_msgs, &ctx->hotplug_msgs);
2122         }
2123
2124         /* complete any pending transfers */
2125         if (ctx->event_flags & USBI_EVENT_TRANSFER_COMPLETED) {
2126                 assert(!list_empty(&ctx->completed_transfers));
2127                 while (r == 0 && !list_empty(&ctx->completed_transfers)) {
2128                         struct usbi_transfer *itransfer =
2129                                 list_first_entry(&ctx->completed_transfers, struct usbi_transfer, completed_list);
2130
2131                         list_del(&itransfer->completed_list);
2132                         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2133                         r = usbi_backend.handle_transfer_completion(itransfer);
2134                         if (r)
2135                                 usbi_err(ctx, "backend handle_transfer_completion failed with error %d", r);
2136                         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2137                 }
2138
2139                 if (list_empty(&ctx->completed_transfers))
2140                         ctx->event_flags &= ~USBI_EVENT_TRANSFER_COMPLETED;
2141         }
2142
2143         /* if no further pending events, clear the event */
2144         if (!ctx->event_flags)
2145                 usbi_clear_event(&ctx->event);
2146
2147         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2148
2149         /* process the hotplug messages, if any */
2150         while (!list_empty(&hotplug_msgs)) {
2151                 struct libusb_hotplug_message *message =
2152                         list_first_entry(&hotplug_msgs, struct libusb_hotplug_message, list);
2153
2154                 usbi_hotplug_match(ctx, message->device, message->event);
2155
2156                 /* the device left, dereference the device */
2157                 if (message->event == LIBUSB_HOTPLUG_EVENT_DEVICE_LEFT)
2158                         libusb_unref_device(message->device);
2159
2160                 list_del(&message->list);
2161                 free(message);
2162         }
2163
2164         return r;
2165 }
2166
2167 #ifdef HAVE_OS_TIMER
2168 static int handle_timer_trigger(struct libusb_context *ctx)
2169 {
2170         int r;
2171
2172         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
2173
2174         /* process the timeout that just happened */
2175         r = handle_timeouts_locked(ctx);
2176         if (r < 0)
2177                 goto out;
2178
2179         /* arm for next timeout */
2180         r = arm_timer_for_next_timeout(ctx);
2181
2182 out:
2183         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2184         return r;
2185 }
2186 #endif
2187
2188 /* do the actual event handling. assumes that no other thread is concurrently
2189  * doing the same thing. */
2190 static int handle_events(struct libusb_context *ctx, struct timeval *tv)
2191 {
2192         struct usbi_reported_events reported_events;
2193         int r, timeout_ms;
2194
2195         /* prevent attempts to recursively handle events (e.g. calling into
2196          * libusb_handle_events() from within a hotplug or transfer callback) */
2197         if (usbi_handling_events(ctx))
2198                 return LIBUSB_ERROR_BUSY;
2199
2200         /* only reallocate the event source data when the list of event sources has
2201          * been modified since the last handle_events(), otherwise reuse them to
2202          * save the additional overhead */
2203         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2204         if (ctx->event_flags & USBI_EVENT_EVENT_SOURCES_MODIFIED) {
2205                 usbi_dbg("event sources modified, reallocating event data");
2206
2207                 /* free anything removed since we last ran */
2208                 cleanup_removed_event_sources(ctx);
2209
2210                 r = usbi_alloc_event_data(ctx);
2211                 if (r) {
2212                         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2213                         return r;
2214                 }
2215
2216                 /* reset the flag now that we have the updated list */
2217                 ctx->event_flags &= ~USBI_EVENT_EVENT_SOURCES_MODIFIED;
2218
2219                 /* if no further pending events, clear the event so that we do
2220                  * not immediately return from the wait function */
2221                 if (!ctx->event_flags)
2222                         usbi_clear_event(&ctx->event);
2223         }
2224         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2225
2226         timeout_ms = (int)(tv->tv_sec * 1000) + (tv->tv_usec / 1000);
2227
2228         /* round up to next millisecond */
2229         if (tv->tv_usec % 1000)
2230                 timeout_ms++;
2231
2232         usbi_start_event_handling(ctx);
2233
2234         r = usbi_wait_for_events(ctx, &reported_events, timeout_ms);
2235         if (r != LIBUSB_SUCCESS) {
2236                 if (r == LIBUSB_ERROR_TIMEOUT)
2237                         r = handle_timeouts(ctx);
2238                 goto done;
2239         }
2240
2241         if (reported_events.event_triggered) {
2242                 r = handle_event_trigger(ctx);
2243                 if (r) {
2244                         /* return error code */
2245                         goto done;
2246                 }
2247         }
2248
2249 #ifdef HAVE_OS_TIMER
2250         if (reported_events.timer_triggered) {
2251                 r = handle_timer_trigger(ctx);
2252                 if (r) {
2253                         /* return error code */
2254                         goto done;
2255                 }
2256         }
2257 #endif
2258
2259         if (!reported_events.num_ready)
2260                 goto done;
2261
2262         r = usbi_backend.handle_events(ctx, reported_events.event_data,
2263                 reported_events.event_data_count, reported_events.num_ready);
2264         if (r)
2265                 usbi_err(ctx, "backend handle_events failed with error %d", r);
2266
2267 done:
2268         usbi_end_event_handling(ctx);
2269         return r;
2270 }
2271
2272 /* returns the smallest of:
2273  *  1. timeout of next URB
2274  *  2. user-supplied timeout
2275  * returns 1 if there is an already-expired timeout, otherwise returns 0
2276  * and populates out
2277  */
2278 static int get_next_timeout(libusb_context *ctx, struct timeval *tv,
2279         struct timeval *out)
2280 {
2281         struct timeval timeout;
2282         int r = libusb_get_next_timeout(ctx, &timeout);
2283         if (r) {
2284                 /* timeout already expired? */
2285                 if (!timerisset(&timeout))
2286                         return 1;
2287
2288                 /* choose the smallest of next URB timeout or user specified timeout */
2289                 if (timercmp(&timeout, tv, <))
2290                         *out = timeout;
2291                 else
2292                         *out = *tv;
2293         } else {
2294                 *out = *tv;
2295         }
2296         return 0;
2297 }
2298
2299 /** \ingroup libusb_poll
2300  * Handle any pending events.
2301  *
2302  * libusb determines "pending events" by checking if any timeouts have expired
2303  * and by checking the set of file descriptors for activity.
2304  *
2305  * If a zero timeval is passed, this function will handle any already-pending
2306  * events and then immediately return in non-blocking style.
2307  *
2308  * If a non-zero timeval is passed and no events are currently pending, this
2309  * function will block waiting for events to handle up until the specified
2310  * timeout. If an event arrives or a signal is raised, this function will
2311  * return early.
2312  *
2313  * If the parameter completed is not NULL then <em>after obtaining the event
2314  * handling lock</em> this function will return immediately if the integer
2315  * pointed to is not 0. This allows for race free waiting for the completion
2316  * of a specific transfer.
2317  *
2318  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2319  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or an all zero
2320  * timeval struct for non-blocking mode
2321  * \param completed pointer to completion integer to check, or NULL
2322  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
2323  * \ref libusb_mtasync
2324  */
2325 int API_EXPORTED libusb_handle_events_timeout_completed(libusb_context *ctx,
2326         struct timeval *tv, int *completed)
2327 {
2328         int r;
2329         struct timeval poll_timeout;
2330
2331         ctx = usbi_get_context(ctx);
2332         r = get_next_timeout(ctx, tv, &poll_timeout);
2333         if (r) {
2334                 /* timeout already expired */
2335                 return handle_timeouts(ctx);
2336         }
2337
2338 retry:
2339         if (libusb_try_lock_events(ctx) == 0) {
2340                 if (completed == NULL || !*completed) {
2341                         /* we obtained the event lock: do our own event handling */
2342                         usbi_dbg("doing our own event handling");
2343                         r = handle_events(ctx, &poll_timeout);
2344                 }
2345                 libusb_unlock_events(ctx);
2346                 return r;
2347         }
2348
2349         /* another thread is doing event handling. wait for thread events that
2350          * notify event completion. */
2351         libusb_lock_event_waiters(ctx);
2352
2353         if (completed && *completed)
2354                 goto already_done;
2355
2356         if (!libusb_event_handler_active(ctx)) {
2357                 /* we hit a race: whoever was event handling earlier finished in the
2358                  * time it took us to reach this point. try the cycle again. */
2359                 libusb_unlock_event_waiters(ctx);
2360                 usbi_dbg("event handler was active but went away, retrying");
2361                 goto retry;
2362         }
2363
2364         usbi_dbg("another thread is doing event handling");
2365         r = libusb_wait_for_event(ctx, &poll_timeout);
2366
2367 already_done:
2368         libusb_unlock_event_waiters(ctx);
2369
2370         if (r < 0)
2371                 return r;
2372         else if (r == 1)
2373                 return handle_timeouts(ctx);
2374         else
2375                 return 0;
2376 }
2377
2378 /** \ingroup libusb_poll
2379  * Handle any pending events
2380  *
2381  * Like libusb_handle_events_timeout_completed(), but without the completed
2382  * parameter, calling this function is equivalent to calling
2383  * libusb_handle_events_timeout_completed() with a NULL completed parameter.
2384  *
2385  * This function is kept primarily for backwards compatibility.
2386  * All new code should call libusb_handle_events_completed() or
2387  * libusb_handle_events_timeout_completed() to avoid race conditions.
2388  *
2389  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2390  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or an all zero
2391  * timeval struct for non-blocking mode
2392  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
2393  */
2394 int API_EXPORTED libusb_handle_events_timeout(libusb_context *ctx,
2395         struct timeval *tv)
2396 {
2397         return libusb_handle_events_timeout_completed(ctx, tv, NULL);
2398 }
2399
2400 /** \ingroup libusb_poll
2401  * Handle any pending events in blocking mode. There is currently a timeout
2402  * hardcoded at 60 seconds but we plan to make it unlimited in future. For
2403  * finer control over whether this function is blocking or non-blocking, or
2404  * for control over the timeout, use libusb_handle_events_timeout_completed()
2405  * instead.
2406  *
2407  * This function is kept primarily for backwards compatibility.
2408  * All new code should call libusb_handle_events_completed() or
2409  * libusb_handle_events_timeout_completed() to avoid race conditions.
2410  *
2411  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2412  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
2413  */
2414 int API_EXPORTED libusb_handle_events(libusb_context *ctx)
2415 {
2416         struct timeval tv;
2417         tv.tv_sec = 60;
2418         tv.tv_usec = 0;
2419         return libusb_handle_events_timeout_completed(ctx, &tv, NULL);
2420 }
2421
2422 /** \ingroup libusb_poll
2423  * Handle any pending events in blocking mode.
2424  *
2425  * Like libusb_handle_events(), with the addition of a completed parameter
2426  * to allow for race free waiting for the completion of a specific transfer.
2427  *
2428  * See libusb_handle_events_timeout_completed() for details on the completed
2429  * parameter.
2430  *
2431  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2432  * \param completed pointer to completion integer to check, or NULL
2433  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
2434  * \ref libusb_mtasync
2435  */
2436 int API_EXPORTED libusb_handle_events_completed(libusb_context *ctx,
2437         int *completed)
2438 {
2439         struct timeval tv;
2440         tv.tv_sec = 60;
2441         tv.tv_usec = 0;
2442         return libusb_handle_events_timeout_completed(ctx, &tv, completed);
2443 }
2444
2445 /** \ingroup libusb_poll
2446  * Handle any pending events by polling file descriptors, without checking if
2447  * any other threads are already doing so. Must be called with the event lock
2448  * held, see libusb_lock_events().
2449  *
2450  * This function is designed to be called under the situation where you have
2451  * taken the event lock and are calling poll()/select() directly on libusb's
2452  * file descriptors (as opposed to using libusb_handle_events() or similar).
2453  * You detect events on libusb's descriptors, so you then call this function
2454  * with a zero timeout value (while still holding the event lock).
2455  *
2456  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2457  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or zero for
2458  * non-blocking mode
2459  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
2460  * \ref libusb_mtasync
2461  */
2462 int API_EXPORTED libusb_handle_events_locked(libusb_context *ctx,
2463         struct timeval *tv)
2464 {
2465         int r;
2466         struct timeval poll_timeout;
2467
2468         ctx = usbi_get_context(ctx);
2469         r = get_next_timeout(ctx, tv, &poll_timeout);
2470         if (r) {
2471                 /* timeout already expired */
2472                 return handle_timeouts(ctx);
2473         }
2474
2475         return handle_events(ctx, &poll_timeout);
2476 }
2477
2478 /** \ingroup libusb_poll
2479  * Determines whether your application must apply special timing considerations
2480  * when monitoring libusb's file descriptors.
2481  *
2482  * This function is only useful for applications which retrieve and poll
2483  * libusb's file descriptors in their own main loop (\ref libusb_pollmain).
2484  *
2485  * Ordinarily, libusb's event handler needs to be called into at specific
2486  * moments in time (in addition to times when there is activity on the file
2487  * descriptor set). The usual approach is to use libusb_get_next_timeout()
2488  * to learn about when the next timeout occurs, and to adjust your
2489  * poll()/select() timeout accordingly so that you can make a call into the
2490  * library at that time.
2491  *
2492  * Some platforms supported by libusb do not come with this baggage - any
2493  * events relevant to timing will be represented by activity on the file
2494  * descriptor set, and libusb_get_next_timeout() will always return 0.
2495  * This function allows you to detect whether you are running on such a
2496  * platform.
2497  *
2498  * Since v1.0.5.
2499  *
2500  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2501  * \returns 0 if you must call into libusb at times determined by
2502  * libusb_get_next_timeout(), or 1 if all timeout events are handled internally
2503  * or through regular activity on the file descriptors.
2504  * \ref libusb_pollmain "Polling libusb file descriptors for event handling"
2505  */
2506 int API_EXPORTED libusb_pollfds_handle_timeouts(libusb_context *ctx)
2507 {
2508         ctx = usbi_get_context(ctx);
2509         return usbi_using_timer(ctx);
2510 }
2511
2512 /** \ingroup libusb_poll
2513  * Determine the next internal timeout that libusb needs to handle. You only
2514  * need to use this function if you are calling poll() or select() or similar
2515  * on libusb's file descriptors yourself - you do not need to use it if you
2516  * are calling libusb_handle_events() or a variant directly.
2517  *
2518  * You should call this function in your main loop in order to determine how
2519  * long to wait for select() or poll() to return results. libusb needs to be
2520  * called into at this timeout, so you should use it as an upper bound on
2521  * your select() or poll() call.
2522  *
2523  * When the timeout has expired, call into libusb_handle_events_timeout()
2524  * (perhaps in non-blocking mode) so that libusb can handle the timeout.
2525  *
2526  * This function may return 1 (success) and an all-zero timeval. If this is
2527  * the case, it indicates that libusb has a timeout that has already expired
2528  * so you should call libusb_handle_events_timeout() or similar immediately.
2529  * A return code of 0 indicates that there are no pending timeouts.
2530  *
2531  * On some platforms, this function will always returns 0 (no pending
2532  * timeouts). See \ref polltime.
2533  *
2534  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2535  * \param tv output location for a relative time against the current
2536  * clock in which libusb must be called into in order to process timeout events
2537  * \returns 0 if there are no pending timeouts, 1 if a timeout was returned,
2538  * or LIBUSB_ERROR_OTHER on failure
2539  */
2540 int API_EXPORTED libusb_get_next_timeout(libusb_context *ctx,
2541         struct timeval *tv)
2542 {
2543         struct usbi_transfer *itransfer;
2544         struct timespec systime;
2545         struct timespec next_timeout = { 0, 0 };
2546         int r;
2547
2548         ctx = usbi_get_context(ctx);
2549         if (usbi_using_timer(ctx))
2550                 return 0;
2551
2552         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
2553         if (list_empty(&ctx->flying_transfers)) {
2554                 usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2555                 usbi_dbg("no URBs, no timeout!");
2556                 return 0;
2557         }
2558
2559         /* find next transfer which hasn't already been processed as timed out */
2560         for_each_transfer(ctx, itransfer) {
2561                 if (itransfer->timeout_flags & (USBI_TRANSFER_TIMEOUT_HANDLED | USBI_TRANSFER_OS_HANDLES_TIMEOUT))
2562                         continue;
2563
2564                 /* if we've reached transfers of infinte timeout, we're done looking */
2565                 if (!TIMESPEC_IS_SET(&itransfer->timeout))
2566                         break;
2567
2568                 next_timeout = itransfer->timeout;
2569                 break;
2570         }
2571         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2572
2573         if (!TIMESPEC_IS_SET(&next_timeout)) {
2574                 usbi_dbg("no URB with timeout or all handled by OS; no timeout!");
2575                 return 0;
2576         }
2577
2578         r = usbi_clock_gettime(USBI_CLOCK_MONOTONIC, &systime);
2579         if (r < 0) {
2580                 usbi_err(ctx, "failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
2581                 return 0;
2582         }
2583
2584         if (!TIMESPEC_CMP(&systime, &next_timeout, <)) {
2585                 usbi_dbg("first timeout already expired");
2586                 timerclear(tv);
2587         } else {
2588                 TIMESPEC_SUB(&next_timeout, &systime, &next_timeout);
2589                 TIMESPEC_TO_TIMEVAL(tv, &next_timeout);
2590                 usbi_dbg("next timeout in %ld.%06lds", (long)tv->tv_sec, (long)tv->tv_usec);
2591         }
2592
2593         return 1;
2594 }
2595
2596 /** \ingroup libusb_poll
2597  * Register notification functions for file descriptor additions/removals.
2598  * These functions will be invoked for every new or removed file descriptor
2599  * that libusb uses as an event source.
2600  *
2601  * To remove notifiers, pass NULL values for the function pointers.
2602  *
2603  * Note that file descriptors may have been added even before you register
2604  * these notifiers (e.g. at libusb_init() time).
2605  *
2606  * Additionally, note that the removal notifier may be called during
2607  * libusb_exit() (e.g. when it is closing file descriptors that were opened
2608  * and added to the poll set at libusb_init() time). If you don't want this,
2609  * remove the notifiers immediately before calling libusb_exit().
2610  *
2611  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2612  * \param added_cb pointer to function for addition notifications
2613  * \param removed_cb pointer to function for removal notifications
2614  * \param user_data User data to be passed back to callbacks (useful for
2615  * passing context information)
2616  */
2617 void API_EXPORTED libusb_set_pollfd_notifiers(libusb_context *ctx,
2618         libusb_pollfd_added_cb added_cb, libusb_pollfd_removed_cb removed_cb,
2619         void *user_data)
2620 {
2621 #if !defined(_WIN32) && !defined(__CYGWIN__)
2622         ctx = usbi_get_context(ctx);
2623         ctx->fd_added_cb = added_cb;
2624         ctx->fd_removed_cb = removed_cb;
2625         ctx->fd_cb_user_data = user_data;
2626 #else
2627         usbi_err(ctx, "external polling of libusb's internal event sources " \
2628                 "is not yet supported on Windows");
2629         UNUSED(added_cb);
2630         UNUSED(removed_cb);
2631         UNUSED(user_data);
2632 #endif
2633 }
2634
2635 /*
2636  * Interrupt the iteration of the event handling thread, so that it picks
2637  * up the event source change. Callers of this function must hold the event_data_lock.
2638  */
2639 static void usbi_event_source_notification(struct libusb_context *ctx)
2640 {
2641         unsigned int event_flags;
2642
2643         /* Record that there is a new poll fd.
2644          * Only signal an event if there are no prior pending events. */
2645         event_flags = ctx->event_flags;
2646         ctx->event_flags |= USBI_EVENT_EVENT_SOURCES_MODIFIED;
2647         if (!event_flags)
2648                 usbi_signal_event(&ctx->event);
2649 }
2650
2651 /* Add an event source to the list of event sources to be monitored.
2652  * poll_events should be specified as a bitmask of events passed to poll(), e.g.
2653  * POLLIN and/or POLLOUT. */
2654 int usbi_add_event_source(struct libusb_context *ctx, usbi_os_handle_t os_handle, short poll_events)
2655 {
2656         struct usbi_event_source *ievent_source = malloc(sizeof(*ievent_source));
2657
2658         if (!ievent_source)
2659                 return LIBUSB_ERROR_NO_MEM;
2660
2661         usbi_dbg("add " USBI_OS_HANDLE_FORMAT_STRING " events %d", os_handle, poll_events);
2662         ievent_source->data.os_handle = os_handle;
2663         ievent_source->data.poll_events = poll_events;
2664         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2665         list_add_tail(&ievent_source->list, &ctx->event_sources);
2666         usbi_event_source_notification(ctx);
2667         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2668
2669 #if !defined(_WIN32) && !defined(__CYGWIN__)
2670         if (ctx->fd_added_cb)
2671                 ctx->fd_added_cb(os_handle, poll_events, ctx->fd_cb_user_data);
2672 #endif
2673
2674         return 0;
2675 }
2676
2677 /* Remove an event source from the list of event sources to be monitored. */
2678 void usbi_remove_event_source(struct libusb_context *ctx, usbi_os_handle_t os_handle)
2679 {
2680         struct usbi_event_source *ievent_source;
2681         int found = 0;
2682
2683         usbi_dbg("remove " USBI_OS_HANDLE_FORMAT_STRING, os_handle);
2684         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2685         for_each_event_source(ctx, ievent_source) {
2686                 if (ievent_source->data.os_handle == os_handle) {
2687                         found = 1;
2688                         break;
2689                 }
2690         }
2691
2692         if (!found) {
2693                 usbi_dbg("couldn't find " USBI_OS_HANDLE_FORMAT_STRING " to remove", os_handle);
2694                 usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2695                 return;
2696         }
2697
2698         list_del(&ievent_source->list);
2699         list_add_tail(&ievent_source->list, &ctx->removed_event_sources);
2700         usbi_event_source_notification(ctx);
2701         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2702
2703 #if !defined(_WIN32) && !defined(__CYGWIN__)
2704         if (ctx->fd_removed_cb)
2705                 ctx->fd_removed_cb(os_handle, ctx->fd_cb_user_data);
2706 #endif
2707 }
2708
2709 /** \ingroup libusb_poll
2710  * Retrieve a list of file descriptors that should be polled by your main loop
2711  * as libusb event sources.
2712  *
2713  * The returned list is NULL-terminated and should be freed with libusb_free_pollfds()
2714  * when done. The actual list contents must not be touched.
2715  *
2716  * As file descriptors are a Unix-specific concept, this function is not
2717  * available on Windows and will always return NULL.
2718  *
2719  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2720  * \returns a NULL-terminated list of libusb_pollfd structures
2721  * \returns NULL on error
2722  * \returns NULL on platforms where the functionality is not available
2723  */
2724 DEFAULT_VISIBILITY
2725 const struct libusb_pollfd ** LIBUSB_CALL libusb_get_pollfds(
2726         libusb_context *ctx)
2727 {
2728 #if !defined(_WIN32) && !defined(__CYGWIN__)
2729         struct libusb_pollfd **ret = NULL;
2730         struct usbi_event_source *ievent_source;
2731         size_t i;
2732
2733         static_assert(sizeof(struct usbi_event_source_data) == sizeof(struct libusb_pollfd),
2734                       "mismatch between usbi_event_source_data and libusb_pollfd sizes");
2735
2736         ctx = usbi_get_context(ctx);
2737
2738         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2739
2740         i = 0;
2741         for_each_event_source(ctx, ievent_source)
2742                 i++;
2743
2744         ret = calloc(i + 1, sizeof(struct libusb_pollfd *));
2745         if (!ret)
2746                 goto out;
2747
2748         i = 0;
2749         for_each_event_source(ctx, ievent_source)
2750                 ret[i++] = (struct libusb_pollfd *)ievent_source;
2751
2752 out:
2753         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2754         return (const struct libusb_pollfd **)ret;
2755 #else
2756         usbi_err(ctx, "external polling of libusb's internal event sources " \
2757                 "is not yet supported on Windows");
2758         return NULL;
2759 #endif
2760 }
2761
2762 /** \ingroup libusb_poll
2763  * Free a list of libusb_pollfd structures. This should be called for all
2764  * pollfd lists allocated with libusb_get_pollfds().
2765  *
2766  * Since version 1.0.20, \ref LIBUSB_API_VERSION >= 0x01000104
2767  *
2768  * It is legal to call this function with a NULL pollfd list. In this case,
2769  * the function will simply do nothing.
2770  *
2771  * \param pollfds the list of libusb_pollfd structures to free
2772  */
2773 void API_EXPORTED libusb_free_pollfds(const struct libusb_pollfd **pollfds)
2774 {
2775 #if !defined(_WIN32) && !defined(__CYGWIN__)
2776         free((void *)pollfds);
2777 #else
2778         UNUSED(pollfds);
2779 #endif
2780 }
2781
2782 /* Backends may call this from handle_events to report disconnection of a
2783  * device. This function ensures transfers get cancelled appropriately.
2784  * Callers of this function must hold the events_lock.
2785  */
2786 void usbi_handle_disconnect(struct libusb_device_handle *dev_handle)
2787 {
2788         struct libusb_context *ctx = HANDLE_CTX(dev_handle);
2789         struct usbi_transfer *cur;
2790         struct usbi_transfer *to_cancel;
2791
2792         usbi_dbg("device %d.%d",
2793                 dev_handle->dev->bus_number, dev_handle->dev->device_address);
2794
2795         /* terminate all pending transfers with the LIBUSB_TRANSFER_NO_DEVICE
2796          * status code.
2797          *
2798          * when we find a transfer for this device on the list, there are two
2799          * possible scenarios:
2800          * 1. the transfer is currently in-flight, in which case we terminate the
2801          *    transfer here
2802          * 2. the transfer has been added to the flying transfer list by
2803          *    libusb_submit_transfer, has failed to submit and
2804          *    libusb_submit_transfer is waiting for us to release the
2805          *    flying_transfers_lock to remove it, so we ignore it
2806          */
2807
2808         while (1) {
2809                 to_cancel = NULL;
2810                 usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
2811                 for_each_transfer(ctx, cur) {
2812                         if (USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(cur)->dev_handle == dev_handle) {
2813                                 usbi_mutex_lock(&cur->lock);
2814                                 if (cur->state_flags & USBI_TRANSFER_IN_FLIGHT)
2815                                         to_cancel = cur;
2816                                 usbi_mutex_unlock(&cur->lock);
2817
2818                                 if (to_cancel)
2819                                         break;
2820                         }
2821                 }
2822                 usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2823
2824                 if (!to_cancel)
2825                         break;
2826
2827                 usbi_dbg("cancelling transfer %p from disconnect",
2828                          USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(to_cancel));
2829
2830                 usbi_mutex_lock(&to_cancel->lock);
2831                 usbi_backend.clear_transfer_priv(to_cancel);
2832                 usbi_mutex_unlock(&to_cancel->lock);
2833                 usbi_handle_transfer_completion(to_cancel, LIBUSB_TRANSFER_NO_DEVICE);
2834         }
2835 }