c31a5cf0ebdfae363c47d4922a2a9a465ed6b04e
[platform/upstream/glibc.git] / manual / llio.texi
1 @node Low-Level I/O, File System Interface, I/O on Streams, Top
2 @chapter Low-Level Input/Output
3
4 This chapter describes functions for performing low-level input/output
5 operations on file descriptors.  These functions include the primitives
6 for the higher-level I/O functions described in @ref{I/O on Streams}, as
7 well as functions for performing low-level control operations for which
8 there are no equivalents on streams.
9
10 Stream-level I/O is more flexible and usually more convenient;
11 therefore, programmers generally use the descriptor-level functions only
12 when necessary.  These are some of the usual reasons:
13
14 @itemize @bullet
15 @item
16 For reading binary files in large chunks.
17
18 @item
19 For reading an entire file into core before parsing it.
20
21 @item
22 To perform operations other than data transfer, which can only be done
23 with a descriptor.  (You can use @code{fileno} to get the descriptor
24 corresponding to a stream.)
25
26 @item
27 To pass descriptors to a child process.  (The child can create its own
28 stream to use a descriptor that it inherits, but cannot inherit a stream
29 directly.)
30 @end itemize
31
32 @menu
33 * Opening and Closing Files::           How to open and close file
34                                          descriptors.
35 * Truncating Files::                    Change the size of a file.
36 * I/O Primitives::                      Reading and writing data.
37 * File Position Primitive::             Setting a descriptor's file
38                                          position.
39 * Descriptors and Streams::             Converting descriptor to stream
40                                          or vice-versa.
41 * Stream/Descriptor Precautions::       Precautions needed if you use both
42                                          descriptors and streams.
43 * Waiting for I/O::                     How to check for input or output
44                                          on multiple file descriptors.
45 * Synchronizing I/O::                   Making sure all I/O actions completed.
46 * Control Operations::                  Various other operations on file
47                                          descriptors.
48 * Duplicating Descriptors::             Fcntl commands for duplicating
49                                          file descriptors.
50 * Descriptor Flags::                    Fcntl commands for manipulating
51                                          flags associated with file
52                                          descriptors.
53 * File Status Flags::                   Fcntl commands for manipulating
54                                          flags associated with open files.
55 * File Locks::                          Fcntl commands for implementing
56                                          file locking.
57 * Interrupt Input::                     Getting an asynchronous signal when
58                                          input arrives.
59 @end menu
60
61
62 @node Opening and Closing Files
63 @section Opening and Closing Files
64
65 @cindex opening a file descriptor
66 @cindex closing a file descriptor
67 This section describes the primitives for opening and closing files
68 using file descriptors.  The @code{open} and @code{creat} functions are
69 declared in the header file @file{fcntl.h}, while @code{close} is
70 declared in @file{unistd.h}.
71 @pindex unistd.h
72 @pindex fcntl.h
73
74 @comment fcntl.h
75 @comment POSIX.1
76 @deftypefun int open (const char *@var{filename}, int @var{flags}[, mode_t @var{mode}])
77 The @code{open} function creates and returns a new file descriptor
78 for the file named by @var{filename}.  Initially, the file position
79 indicator for the file is at the beginning of the file.  The argument
80 @var{mode} is used only when a file is created, but it doesn't hurt
81 to supply the argument in any case.
82
83 The @var{flags} argument controls how the file is to be opened.  This is
84 a bit mask; you create the value by the bitwise OR of the appropriate
85 parameters (using the @samp{|} operator in C).
86 @xref{File Status Flags}, for the parameters available.
87
88 The normal return value from @code{open} is a non-negative integer file
89 descriptor.  In the case of an error, a value of @code{-1} is returned
90 instead.  In addition to the usual file name errors (@pxref{File
91 Name Errors}), the following @code{errno} error conditions are defined
92 for this function:
93
94 @table @code
95 @item EACCES
96 The file exists but is not readable/writable as requested by the @var{flags}
97 argument, the file does not exist and the directory is unwritable so
98 it cannot be created.
99
100 @item EEXIST
101 Both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, and the named file already
102 exists.
103
104 @item EINTR
105 The @code{open} operation was interrupted by a signal.
106 @xref{Interrupted Primitives}.
107
108 @item EISDIR
109 The @var{flags} argument specified write access, and the file is a directory.
110
111 @item EMFILE
112 The process has too many files open.
113 The maximum number of file descriptors is controlled by the
114 @code{RLIMIT_NOFILE} resource limit; @pxref{Limits on Resources}.
115
116 @item ENFILE
117 The entire system, or perhaps the file system which contains the
118 directory, cannot support any additional open files at the moment.
119 (This problem cannot happen on the GNU system.)
120
121 @item ENOENT
122 The named file does not exist, and @code{O_CREAT} is not specified.
123
124 @item ENOSPC
125 The directory or file system that would contain the new file cannot be
126 extended, because there is no disk space left.
127
128 @item ENXIO
129 @code{O_NONBLOCK} and @code{O_WRONLY} are both set in the @var{flags}
130 argument, the file named by @var{filename} is a FIFO (@pxref{Pipes and
131 FIFOs}), and no process has the file open for reading.
132
133 @item EROFS
134 The file resides on a read-only file system and any of @w{@code{O_WRONLY}},
135 @code{O_RDWR}, and @code{O_TRUNC} are set in the @var{flags} argument,
136 or @code{O_CREAT} is set and the file does not already exist.
137 @end table
138
139 @c !!! umask
140
141 This function is a cancelation point in multi-threaded programs.  This
142 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
143 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{open} is
144 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
145 until the program ends.  To avoid this calls to @code{open} should be
146 protected using cancelation handlers.
147 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
148
149 The @code{open} function is the underlying primitive for the @code{fopen}
150 and @code{freopen} functions, that create streams.
151 @end deftypefun
152
153 @comment fcntl.h
154 @comment POSIX.1
155 @deftypefn {Obsolete function} int creat (const char *@var{filename}, mode_t @var{mode})
156 This function is obsolete.  The call:
157
158 @smallexample
159 creat (@var{filename}, @var{mode})
160 @end smallexample
161
162 @noindent
163 is equivalent to:
164
165 @smallexample
166 open (@var{filename}, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, @var{mode})
167 @end smallexample
168 @end deftypefn
169
170 @comment unistd.h
171 @comment POSIX.1
172 @deftypefun int close (int @var{filedes})
173 The function @code{close} closes the file descriptor @var{filedes}.
174 Closing a file has the following consequences:
175
176 @itemize @bullet
177 @item
178 The file descriptor is deallocated.
179
180 @item
181 Any record locks owned by the process on the file are unlocked.
182
183 @item
184 When all file descriptors associated with a pipe or FIFO have been closed,
185 any unread data is discarded.
186 @end itemize
187
188 This function is a cancelation point in multi-threaded programs.  This
189 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
190 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{close} is
191 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
192 until the program ends.  To avoid this calls to @code{close} should be
193 protected using cancelation handlers.
194 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
195
196 The normal return value from @code{close} is @code{0}; a value of @code{-1}
197 is returned in case of failure.  The following @code{errno} error
198 conditions are defined for this function:
199
200 @table @code
201 @item EBADF
202 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor.
203
204 @item EINTR
205 The @code{close} call was interrupted by a signal.
206 @xref{Interrupted Primitives}.
207 Here is an example of how to handle @code{EINTR} properly:
208
209 @smallexample
210 TEMP_FAILURE_RETRY (close (desc));
211 @end smallexample
212
213 @item ENOSPC
214 @itemx EIO
215 @itemx EDQUOT
216 When the file is accessed by NFS, these errors from @code{write} can sometimes
217 not be detected until @code{close}.  @xref{I/O Primitives}, for details
218 on their meaning.
219 @end table
220 @end deftypefun
221
222 To close a stream, call @code{fclose} (@pxref{Closing Streams}) instead
223 of trying to close its underlying file descriptor with @code{close}.
224 This flushes any buffered output and updates the stream object to
225 indicate that it is closed.
226
227
228 @node Truncating Files
229 @section Change the size of a file
230
231 In some situations it is useful to explicitly determine the size of a
232 file.  Since the 4.2BSD days there is a function to truncate a file to
233 at most a given number of bytes and POSIX defines one additional
234 function.  The prototypes for these functions are in @file{unistd.h}.
235
236 @comment unistd.h
237 @comment X/Open
238 @deftypefun int truncate (const char *@var{name}, size_t @var{length})
239 The @code{truncation} function truncates the file named by @var{name} to
240 at most @var{length} bytes.  I.e., if the file was larger before the
241 extra bytes are stripped of.  If the file was small or equal to
242 @var{length} in size before nothing is done.  The file must be writable
243 by the user to perform this operation.
244
245 The return value is zero is everything went ok.  Otherwise the return
246 value is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to:
247 @table @code
248 @item EACCES
249 The file is not accessible to the user.
250 @item EINVAL
251 The @var{length} value is illegal.
252 @item EISDIR
253 The object named by @var{name} is a directory.
254 @item ENOENT
255 The file named by @var{name} does not exist.
256 @item ENOTDIR
257 One part of the @var{name} is not a directory.
258 @end table
259
260 This function was introduced in 4.2BSD but also was available in later
261 @w{System V} systems.  It is not added to POSIX since the authors felt
262 it is only of marginally additional utility.  See below.
263 @end deftypefun
264
265 @comment unistd.h
266 @comment POSIX
267 @deftypefun int ftruncate (int @var{fd}, size_t @var{length})
268 The @code{ftruncate} function is similar to the @code{truncate}
269 function.  The main difference is that it takes a descriptor for an
270 opened file instead of a file name to identify the object.  The file
271 must be opened for writing to successfully carry out the operation.
272
273 The POSIX standard leaves it implementation defined what happens if the
274 specified new @var{length} of the file is bigger than the original size.
275 The @code{ftruncate} function might simply leave the file alone and do
276 nothing or it can increase the size to the desired size.  In this later
277 case the extended area should be zero-filled.  So using @code{ftruncate}
278 is no reliable way to increase the file size but if it is possible it is
279 probably the fastest way.  The function also operates on POSIX shared
280 memory segments if these are implemented by the system.
281
282 On success the function returns zero.  Otherwise it returns @math{-1}
283 and set @var{errno} to one of these values:
284 @table @code
285 @item EBADF
286 @var{fd} is no valid file descriptor or is not opened for writing.
287 @item EINVAL
288 The object referred to by @var{fd} does not permit this operation.
289 @item EROFS
290 The file is on a read-only file system.
291 @end table
292 @end deftypefun
293
294 @node I/O Primitives
295 @section Input and Output Primitives
296
297 This section describes the functions for performing primitive input and
298 output operations on file descriptors: @code{read}, @code{write}, and
299 @code{lseek}.  These functions are declared in the header file
300 @file{unistd.h}.
301 @pindex unistd.h
302
303 @comment unistd.h
304 @comment POSIX.1
305 @deftp {Data Type} ssize_t
306 This data type is used to represent the sizes of blocks that can be
307 read or written in a single operation.  It is similar to @code{size_t},
308 but must be a signed type.
309 @end deftp
310
311 @cindex reading from a file descriptor
312 @comment unistd.h
313 @comment POSIX.1
314 @deftypefun ssize_t read (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size})
315 The @code{read} function reads up to @var{size} bytes from the file
316 with descriptor @var{filedes}, storing the results in the @var{buffer}.
317 (This is not necessarily a character string and there is no terminating
318 null character added.)
319
320 @cindex end-of-file, on a file descriptor
321 The return value is the number of bytes actually read.  This might be
322 less than @var{size}; for example, if there aren't that many bytes left
323 in the file or if there aren't that many bytes immediately available.
324 The exact behavior depends on what kind of file it is.  Note that
325 reading less than @var{size} bytes is not an error.
326
327 A value of zero indicates end-of-file (except if the value of the
328 @var{size} argument is also zero).  This is not considered an error.
329 If you keep calling @code{read} while at end-of-file, it will keep
330 returning zero and doing nothing else.
331
332 If @code{read} returns at least one character, there is no way you can
333 tell whether end-of-file was reached.  But if you did reach the end, the
334 next read will return zero.
335
336 In case of an error, @code{read} returns @code{-1}.  The following
337 @code{errno} error conditions are defined for this function:
338
339 @table @code
340 @item EAGAIN
341 Normally, when no input is immediately available, @code{read} waits for
342 some input.  But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file
343 (@pxref{File Status Flags}), @code{read} returns immediately without
344 reading any data, and reports this error.
345
346 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
347 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In the GNU library,
348 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
349 which name you use.
350
351 On some systems, reading a large amount of data from a character special
352 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
353 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
354 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
355 which means it does not include terminals, since they always use
356 separate buffers inside the kernel.  This problem never happens in the
357 GNU system.
358
359 Any condition that could result in @code{EAGAIN} can instead result in a
360 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
361 Calling @code{read} again immediately would result in @code{EAGAIN}.
362
363 @item EBADF
364 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
365 or is not open for reading.
366
367 @item EINTR
368 @code{read} was interrupted by a signal while it was waiting for input.
369 @xref{Interrupted Primitives}.  A signal will not necessary cause
370 @code{read} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
371 successful @code{read} which returns fewer bytes than requested.
372
373 @item EIO
374 For many devices, and for disk files, this error code indicates
375 a hardware error.
376
377 @code{EIO} also occurs when a background process tries to read from the
378 controlling terminal, and the normal action of stopping the process by
379 sending it a @code{SIGTTIN} signal isn't working.  This might happen if
380 signal is being blocked or ignored, or because the process group is
381 orphaned.  @xref{Job Control}, for more information about job control,
382 and @ref{Signal Handling}, for information about signals.
383 @end table
384
385 This function is a cancelation point in multi-threaded programs.  This
386 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
387 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{read} is
388 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
389 until the program ends.  To avoid this calls to @code{read} should be
390 protected using cancelation handlers.
391 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
392
393 The @code{read} function is the underlying primitive for all of the
394 functions that read from streams, such as @code{fgetc}.
395 @end deftypefun
396
397 @comment unistd.h
398 @comment Unix98
399 @deftypefun ssize_t pread (int @var{filedes}, void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
400 The @code{pread} function is similar to the @code{read} function.  The
401 first three arguments are identical and also the return values and error
402 codes correspond.
403
404 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
405 is not read from the current position of the file descriptor
406 @code{filedes}.  Instead the data is read from the file starting at
407 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
408 not effected by the operation.  The value is the same as before the call.
409
410 The return value of @code{pread} describes the number of bytes read.
411 In the error case it returns @math{-1} like @code{read} does and the
412 error codes are also the same.  Only there are a few more error codes:
413 @table @code
414 @item EINVAL
415 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
416
417 @item ESPIPE
418 The file descriptor @var{filedes} is associate with a pipe or a FIFO and
419 this device does not allow positioning of the file pointer.
420 @end table
421
422 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
423 version 2.
424 @end deftypefun
425
426 @cindex writing to a file descriptor
427 @comment unistd.h
428 @comment POSIX.1
429 @deftypefun ssize_t write (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size})
430 The @code{write} function writes up to @var{size} bytes from
431 @var{buffer} to the file with descriptor @var{filedes}.  The data in
432 @var{buffer} is not necessarily a character string and a null character is
433 output like any other character.
434
435 The return value is the number of bytes actually written.  This may be
436 @var{size}, but can always be smaller.  Your program should always call
437 @code{write} in a loop, iterating until all the data is written.
438
439 Once @code{write} returns, the data is enqueued to be written and can be
440 read back right away, but it is not necessarily written out to permanent
441 storage immediately.  You can use @code{fsync} when you need to be sure
442 your data has been permanently stored before continuing.  (It is more
443 efficient for the system to batch up consecutive writes and do them all
444 at once when convenient.  Normally they will always be written to disk
445 within a minute or less.)  Modern systems provide another function
446 @code{fdatasync} which guarantees integrity only for the file data and
447 is therefore faster.
448 @c !!! xref fsync, fdatasync
449 You can use the @code{O_FSYNC} open mode to make @code{write} always
450 store the data to disk before returning; @pxref{Operating Modes}.
451
452 In the case of an error, @code{write} returns @code{-1}.  The following
453 @code{errno} error conditions are defined for this function:
454
455 @table @code
456 @item EAGAIN
457 Normally, @code{write} blocks until the write operation is complete.
458 But if the @code{O_NONBLOCK} flag is set for the file (@pxref{Control
459 Operations}), it returns immediately without writing any data, and
460 reports this error.  An example of a situation that might cause the
461 process to block on output is writing to a terminal device that supports
462 flow control, where output has been suspended by receipt of a STOP
463 character.
464
465 @strong{Compatibility Note:} Most versions of BSD Unix use a different
466 error code for this: @code{EWOULDBLOCK}.  In the GNU library,
467 @code{EWOULDBLOCK} is an alias for @code{EAGAIN}, so it doesn't matter
468 which name you use.
469
470 On some systems, writing a large amount of data from a character special
471 file can also fail with @code{EAGAIN} if the kernel cannot find enough
472 physical memory to lock down the user's pages.  This is limited to
473 devices that transfer with direct memory access into the user's memory,
474 which means it does not include terminals, since they always use
475 separate buffers inside the kernel.  This problem does not arise in the
476 GNU system.
477
478 @item EBADF
479 The @var{filedes} argument is not a valid file descriptor,
480 or is not open for writing.
481
482 @item EFBIG
483 The size of the file would become larger than the implementation can support.
484
485 @item EINTR
486 The @code{write} operation was interrupted by a signal while it was
487 blocked waiting for completion.  A signal will not necessary cause
488 @code{write} to return @code{EINTR}; it may instead result in a
489 successful @code{write} which writes fewer bytes than requested.
490 @xref{Interrupted Primitives}.
491
492 @item EIO
493 For many devices, and for disk files, this error code indicates
494 a hardware error.
495
496 @item ENOSPC
497 The device containing the file is full.
498
499 @item EPIPE
500 This error is returned when you try to write to a pipe or FIFO that
501 isn't open for reading by any process.  When this happens, a @code{SIGPIPE}
502 signal is also sent to the process; see @ref{Signal Handling}.
503 @end table
504
505 Unless you have arranged to prevent @code{EINTR} failures, you should
506 check @code{errno} after each failing call to @code{write}, and if the
507 error was @code{EINTR}, you should simply repeat the call.
508 @xref{Interrupted Primitives}.  The easy way to do this is with the
509 macro @code{TEMP_FAILURE_RETRY}, as follows:
510
511 @smallexample
512 nbytes = TEMP_FAILURE_RETRY (write (desc, buffer, count));
513 @end smallexample
514
515 This function is a cancelation point in multi-threaded programs.  This
516 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
517 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{write} is
518 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
519 until the program ends.  To avoid this calls to @code{write} should be
520 protected using cancelation handlers.
521 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
522
523 The @code{write} function is the underlying primitive for all of the
524 functions that write to streams, such as @code{fputc}.
525 @end deftypefun
526
527 @comment unistd.h
528 @comment Unix98
529 @deftypefun ssize_t pwrite (int @var{filedes}, const void *@var{buffer}, size_t @var{size}, off_t @var{offset})
530 The @code{pwrite} function is similar to the @code{write} function.  The
531 first three arguments are identical and also the return values and error
532 codes correspond.
533
534 The difference is the fourth argument and its handling.  The data block
535 is not written to the current position of the file descriptor
536 @code{filedes}.  Instead the data is written to the file starting at
537 position @var{offset}.  The position of the file descriptor itself is
538 not effected by the operation.  The value is the same as before the call.
539
540 The return value of @code{pwrite} describes the number of written bytes.
541 In the error case it returns @math{-1} like @code{write} does and the
542 error codes are also the same.  Only there are a few more error codes:
543 @table @code
544 @item EINVAL
545 The value given for @var{offset} is negative and therefore illegal.
546
547 @item ESPIPE
548 The file descriptor @var{filedes} is associate with a pipe or a FIFO and
549 this device does not allow positioning of the file pointer.
550 @end table
551
552 The function is an extension defined in the Unix Single Specification
553 version 2.
554 @end deftypefun
555
556
557 @node File Position Primitive
558 @section Setting the File Position of a Descriptor
559
560 Just as you can set the file position of a stream with @code{fseek}, you
561 can set the file position of a descriptor with @code{lseek}.  This
562 specifies the position in the file for the next @code{read} or
563 @code{write} operation.  @xref{File Positioning}, for more information
564 on the file position and what it means.
565
566 To read the current file position value from a descriptor, use
567 @code{lseek (@var{desc}, 0, SEEK_CUR)}.
568
569 @cindex file positioning on a file descriptor
570 @cindex positioning a file descriptor
571 @cindex seeking on a file descriptor
572 @comment unistd.h
573 @comment POSIX.1
574 @deftypefun off_t lseek (int @var{filedes}, off_t @var{offset}, int @var{whence})
575 The @code{lseek} function is used to change the file position of the
576 file with descriptor @var{filedes}.
577
578 The @var{whence} argument specifies how the @var{offset} should be
579 interpreted in the same way as for the @code{fseek} function, and must be
580 one of the symbolic constants @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or
581 @code{SEEK_END}.
582
583 @table @code
584 @item SEEK_SET
585 Specifies that @var{whence} is a count of characters from the beginning
586 of the file.
587
588 @item SEEK_CUR
589 Specifies that @var{whence} is a count of characters from the current
590 file position.  This count may be positive or negative.
591
592 @item SEEK_END
593 Specifies that @var{whence} is a count of characters from the end of
594 the file.  A negative count specifies a position within the current
595 extent of the file; a positive count specifies a position past the
596 current end.  If you set the position past the current end, and
597 actually write data, you will extend the file with zeros up to that
598 position.@end table
599
600 The return value from @code{lseek} is normally the resulting file
601 position, measured in bytes from the beginning of the file.
602 You can use this feature together with @code{SEEK_CUR} to read the
603 current file position.
604
605 If you want to append to the file, setting the file position to the
606 current end of file with @code{SEEK_END} is not sufficient.  Another
607 process may write more data after you seek but before you write,
608 extending the file so the position you write onto clobbers their data.
609 Instead, use the @code{O_APPEND} operating mode; @pxref{Operating Modes}.
610
611 You can set the file position past the current end of the file.  This
612 does not by itself make the file longer; @code{lseek} never changes the
613 file.  But subsequent output at that position will extend the file.
614 Characters between the previous end of file and the new position are
615 filled with zeros.  Extending the file in this way can create a
616 ``hole'': the blocks of zeros are not actually allocated on disk, so the
617 file takes up less space than it appears so; it is then called a
618 ``sparse file''.
619 @cindex sparse files
620 @cindex holes in files
621
622 If the file position cannot be changed, or the operation is in some way
623 invalid, @code{lseek} returns a value of @code{-1}.  The following
624 @code{errno} error conditions are defined for this function:
625
626 @table @code
627 @item EBADF
628 The @var{filedes} is not a valid file descriptor.
629
630 @item EINVAL
631 The @var{whence} argument value is not valid, or the resulting
632 file offset is not valid.  A file offset is invalid.
633
634 @item ESPIPE
635 The @var{filedes} corresponds to an object that cannot be positioned,
636 such as a pipe, FIFO or terminal device.  (POSIX.1 specifies this error
637 only for pipes and FIFOs, but in the GNU system, you always get
638 @code{ESPIPE} if the object is not seekable.)
639 @end table
640
641 This function is a cancelation point in multi-threaded programs.  This
642 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
643 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{lseek} is
644 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
645 until the program ends.  To avoid this calls to @code{lseek} should be
646 protected using cancelation handlers.
647 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
648
649 The @code{lseek} function is the underlying primitive for the
650 @code{fseek}, @code{fseeko}, @code{ftell}, @code{ftello} and
651 @code{rewind} functions, which operate on streams instead of file
652 descriptors.
653 @end deftypefun
654
655 You can have multiple descriptors for the same file if you open the file
656 more than once, or if you duplicate a descriptor with @code{dup}.
657 Descriptors that come from separate calls to @code{open} have independent
658 file positions; using @code{lseek} on one descriptor has no effect on the
659 other.  For example,
660
661 @smallexample
662 @group
663 @{
664   int d1, d2;
665   char buf[4];
666   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
667   d2 = open ("foo", O_RDONLY);
668   lseek (d1, 1024, SEEK_SET);
669   read (d2, buf, 4);
670 @}
671 @end group
672 @end smallexample
673
674 @noindent
675 will read the first four characters of the file @file{foo}.  (The
676 error-checking code necessary for a real program has been omitted here
677 for brevity.)
678
679 By contrast, descriptors made by duplication share a common file
680 position with the original descriptor that was duplicated.  Anything
681 which alters the file position of one of the duplicates, including
682 reading or writing data, affects all of them alike.  Thus, for example,
683
684 @smallexample
685 @{
686   int d1, d2, d3;
687   char buf1[4], buf2[4];
688   d1 = open ("foo", O_RDONLY);
689   d2 = dup (d1);
690   d3 = dup (d2);
691   lseek (d3, 1024, SEEK_SET);
692   read (d1, buf1, 4);
693   read (d2, buf2, 4);
694 @}
695 @end smallexample
696
697 @noindent
698 will read four characters starting with the 1024'th character of
699 @file{foo}, and then four more characters starting with the 1028'th
700 character.
701
702 @comment sys/types.h
703 @comment POSIX.1
704 @deftp {Data Type} off_t
705 This is an arithmetic data type used to represent file sizes.
706 In the GNU system, this is equivalent to @code{fpos_t} or @code{long int}.
707 @end deftp
708
709 These aliases for the @samp{SEEK_@dots{}} constants exist for the sake
710 of compatibility with older BSD systems.  They are defined in two
711 different header files: @file{fcntl.h} and @file{sys/file.h}.
712
713 @table @code
714 @item L_SET
715 An alias for @code{SEEK_SET}.
716
717 @item L_INCR
718 An alias for @code{SEEK_CUR}.
719
720 @item L_XTND
721 An alias for @code{SEEK_END}.
722 @end table
723
724 @node Descriptors and Streams
725 @section Descriptors and Streams
726 @cindex streams, and file descriptors
727 @cindex converting file descriptor to stream
728 @cindex extracting file descriptor from stream
729
730 Given an open file descriptor, you can create a stream for it with the
731 @code{fdopen} function.  You can get the underlying file descriptor for
732 an existing stream with the @code{fileno} function.  These functions are
733 declared in the header file @file{stdio.h}.
734 @pindex stdio.h
735
736 @comment stdio.h
737 @comment POSIX.1
738 @deftypefun {FILE *} fdopen (int @var{filedes}, const char *@var{opentype})
739 The @code{fdopen} function returns a new stream for the file descriptor
740 @var{filedes}.
741
742 The @var{opentype} argument is interpreted in the same way as for the
743 @code{fopen} function (@pxref{Opening Streams}), except that
744 the @samp{b} option is not permitted; this is because GNU makes no
745 distinction between text and binary files.  Also, @code{"w"} and
746 @code{"w+"} do not cause truncation of the file; these have affect only
747 when opening a file, and in this case the file has already been opened.
748 You must make sure that the @var{opentype} argument matches the actual
749 mode of the open file descriptor.
750
751 The return value is the new stream.  If the stream cannot be created
752 (for example, if the modes for the file indicated by the file descriptor
753 do not permit the access specified by the @var{opentype} argument), a
754 null pointer is returned instead.
755
756 In some other systems, @code{fdopen} may fail to detect that the modes
757 for file descriptor do not permit the access specified by
758 @code{opentype}.  The GNU C library always checks for this.
759 @end deftypefun
760
761 For an example showing the use of the @code{fdopen} function,
762 see @ref{Creating a Pipe}.
763
764 @comment stdio.h
765 @comment POSIX.1
766 @deftypefun int fileno (FILE *@var{stream})
767 This function returns the file descriptor associated with the stream
768 @var{stream}.  If an error is detected (for example, if the @var{stream}
769 is not valid) or if @var{stream} does not do I/O to a file,
770 @code{fileno} returns @code{-1}.
771 @end deftypefun
772
773 @cindex standard file descriptors
774 @cindex file descriptors, standard
775 There are also symbolic constants defined in @file{unistd.h} for the
776 file descriptors belonging to the standard streams @code{stdin},
777 @code{stdout}, and @code{stderr}; see @ref{Standard Streams}.
778 @pindex unistd.h
779
780 @comment unistd.h
781 @comment POSIX.1
782 @table @code
783 @item STDIN_FILENO
784 @vindex STDIN_FILENO
785 This macro has value @code{0}, which is the file descriptor for
786 standard input.
787 @cindex standard input file descriptor
788
789 @comment unistd.h
790 @comment POSIX.1
791 @item STDOUT_FILENO
792 @vindex STDOUT_FILENO
793 This macro has value @code{1}, which is the file descriptor for
794 standard output.
795 @cindex standard output file descriptor
796
797 @comment unistd.h
798 @comment POSIX.1
799 @item STDERR_FILENO
800 @vindex STDERR_FILENO
801 This macro has value @code{2}, which is the file descriptor for
802 standard error output.
803 @end table
804 @cindex standard error file descriptor
805
806 @node Stream/Descriptor Precautions
807 @section Dangers of Mixing Streams and Descriptors
808 @cindex channels
809 @cindex streams and descriptors
810 @cindex descriptors and streams
811 @cindex mixing descriptors and streams
812
813 You can have multiple file descriptors and streams (let's call both
814 streams and descriptors ``channels'' for short) connected to the same
815 file, but you must take care to avoid confusion between channels.  There
816 are two cases to consider: @dfn{linked} channels that share a single
817 file position value, and @dfn{independent} channels that have their own
818 file positions.
819
820 It's best to use just one channel in your program for actual data
821 transfer to any given file, except when all the access is for input.
822 For example, if you open a pipe (something you can only do at the file
823 descriptor level), either do all I/O with the descriptor, or construct a
824 stream from the descriptor with @code{fdopen} and then do all I/O with
825 the stream.
826
827 @menu
828 * Linked Channels::        Dealing with channels sharing a file position.
829 * Independent Channels::   Dealing with separately opened, unlinked channels.
830 * Cleaning Streams::       Cleaning a stream makes it safe to use
831                             another channel.
832 @end menu
833
834 @node Linked Channels
835 @subsection Linked Channels
836 @cindex linked channels
837
838 Channels that come from a single opening share the same file position;
839 we call them @dfn{linked} channels.  Linked channels result when you
840 make a stream from a descriptor using @code{fdopen}, when you get a
841 descriptor from a stream with @code{fileno}, when you copy a descriptor
842 with @code{dup} or @code{dup2}, and when descriptors are inherited
843 during @code{fork}.  For files that don't support random access, such as
844 terminals and pipes, @emph{all} channels are effectively linked.  On
845 random-access files, all append-type output streams are effectively
846 linked to each other.
847
848 @cindex cleaning up a stream
849 If you have been using a stream for I/O, and you want to do I/O using
850 another channel (either a stream or a descriptor) that is linked to it,
851 you must first @dfn{clean up} the stream that you have been using.
852 @xref{Cleaning Streams}.
853
854 Terminating a process, or executing a new program in the process,
855 destroys all the streams in the process.  If descriptors linked to these
856 streams persist in other processes, their file positions become
857 undefined as a result.  To prevent this, you must clean up the streams
858 before destroying them.
859
860 @node Independent Channels
861 @subsection Independent Channels
862 @cindex independent channels
863
864 When you open channels (streams or descriptors) separately on a seekable
865 file, each channel has its own file position.  These are called
866 @dfn{independent channels}.
867
868 The system handles each channel independently.  Most of the time, this
869 is quite predictable and natural (especially for input): each channel
870 can read or write sequentially at its own place in the file.  However,
871 if some of the channels are streams, you must take these precautions:
872
873 @itemize @bullet
874 @item
875 You should clean an output stream after use, before doing anything else
876 that might read or write from the same part of the file.
877
878 @item
879 You should clean an input stream before reading data that may have been
880 modified using an independent channel.  Otherwise, you might read
881 obsolete data that had been in the stream's buffer.
882 @end itemize
883
884 If you do output to one channel at the end of the file, this will
885 certainly leave the other independent channels positioned somewhere
886 before the new end.  You cannot reliably set their file positions to the
887 new end of file before writing, because the file can always be extended
888 by another process between when you set the file position and when you
889 write the data.  Instead, use an append-type descriptor or stream; they
890 always output at the current end of the file.  In order to make the
891 end-of-file position accurate, you must clean the output channel you
892 were using, if it is a stream.
893
894 It's impossible for two channels to have separate file pointers for a
895 file that doesn't support random access.  Thus, channels for reading or
896 writing such files are always linked, never independent.  Append-type
897 channels are also always linked.  For these channels, follow the rules
898 for linked channels; see @ref{Linked Channels}.
899
900 @node Cleaning Streams
901 @subsection Cleaning Streams
902
903 On the GNU system, you can clean up any stream with @code{fclean}:
904
905 @comment stdio.h
906 @comment GNU
907 @deftypefun int fclean (FILE *@var{stream})
908 Clean up the stream @var{stream} so that its buffer is empty.  If
909 @var{stream} is doing output, force it out.  If @var{stream} is doing
910 input, give the data in the buffer back to the system, arranging to
911 reread it.
912 @end deftypefun
913
914 On other systems, you can use @code{fflush} to clean a stream in most
915 cases.
916
917 You can skip the @code{fclean} or @code{fflush} if you know the stream
918 is already clean.  A stream is clean whenever its buffer is empty.  For
919 example, an unbuffered stream is always clean.  An input stream that is
920 at end-of-file is clean.  A line-buffered stream is clean when the last
921 character output was a newline.
922
923 There is one case in which cleaning a stream is impossible on most
924 systems.  This is when the stream is doing input from a file that is not
925 random-access.  Such streams typically read ahead, and when the file is
926 not random access, there is no way to give back the excess data already
927 read.  When an input stream reads from a random-access file,
928 @code{fflush} does clean the stream, but leaves the file pointer at an
929 unpredictable place; you must set the file pointer before doing any
930 further I/O.  On the GNU system, using @code{fclean} avoids both of
931 these problems.
932
933 Closing an output-only stream also does @code{fflush}, so this is a
934 valid way of cleaning an output stream.  On the GNU system, closing an
935 input stream does @code{fclean}.
936
937 You need not clean a stream before using its descriptor for control
938 operations such as setting terminal modes; these operations don't affect
939 the file position and are not affected by it.  You can use any
940 descriptor for these operations, and all channels are affected
941 simultaneously.  However, text already ``output'' to a stream but still
942 buffered by the stream will be subject to the new terminal modes when
943 subsequently flushed.  To make sure ``past'' output is covered by the
944 terminal settings that were in effect at the time, flush the output
945 streams for that terminal before setting the modes.  @xref{Terminal
946 Modes}.
947
948 @node Waiting for I/O
949 @section Waiting for Input or Output
950 @cindex waiting for input or output
951 @cindex multiplexing input
952 @cindex input from multiple files
953
954 Sometimes a program needs to accept input on multiple input channels
955 whenever input arrives.  For example, some workstations may have devices
956 such as a digitizing tablet, function button box, or dial box that are
957 connected via normal asynchronous serial interfaces; good user interface
958 style requires responding immediately to input on any device.  Another
959 example is a program that acts as a server to several other processes
960 via pipes or sockets.
961
962 You cannot normally use @code{read} for this purpose, because this
963 blocks the program until input is available on one particular file
964 descriptor; input on other channels won't wake it up.  You could set
965 nonblocking mode and poll each file descriptor in turn, but this is very
966 inefficient.
967
968 A better solution is to use the @code{select} function.  This blocks the
969 program until input or output is ready on a specified set of file
970 descriptors, or until a timer expires, whichever comes first.  This
971 facility is declared in the header file @file{sys/types.h}.
972 @pindex sys/types.h
973
974 In the case of a server socket (@pxref{Listening}), we say that
975 ``input'' is available when there are pending connections that could be
976 accepted (@pxref{Accepting Connections}).  @code{accept} for server
977 sockets blocks and interacts with @code{select} just as @code{read} does
978 for normal input.
979
980 @cindex file descriptor sets, for @code{select}
981 The file descriptor sets for the @code{select} function are specified
982 as @code{fd_set} objects.  Here is the description of the data type
983 and some macros for manipulating these objects.
984
985 @comment sys/types.h
986 @comment BSD
987 @deftp {Data Type} fd_set
988 The @code{fd_set} data type represents file descriptor sets for the
989 @code{select} function.  It is actually a bit array.
990 @end deftp
991
992 @comment sys/types.h
993 @comment BSD
994 @deftypevr Macro int FD_SETSIZE
995 The value of this macro is the maximum number of file descriptors that a
996 @code{fd_set} object can hold information about.  On systems with a
997 fixed maximum number, @code{FD_SETSIZE} is at least that number.  On
998 some systems, including GNU, there is no absolute limit on the number of
999 descriptors open, but this macro still has a constant value which
1000 controls the number of bits in an @code{fd_set}; if you get a file
1001 descriptor with a value as high as @code{FD_SETSIZE}, you cannot put
1002 that descriptor into an @code{fd_set}.
1003 @end deftypevr
1004
1005 @comment sys/types.h
1006 @comment BSD
1007 @deftypefn Macro void FD_ZERO (fd_set *@var{set})
1008 This macro initializes the file descriptor set @var{set} to be the
1009 empty set.
1010 @end deftypefn
1011
1012 @comment sys/types.h
1013 @comment BSD
1014 @deftypefn Macro void FD_SET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1015 This macro adds @var{filedes} to the file descriptor set @var{set}.
1016 @end deftypefn
1017
1018 @comment sys/types.h
1019 @comment BSD
1020 @deftypefn Macro void FD_CLR (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1021 This macro removes @var{filedes} from the file descriptor set @var{set}.
1022 @end deftypefn
1023
1024 @comment sys/types.h
1025 @comment BSD
1026 @deftypefn Macro int FD_ISSET (int @var{filedes}, fd_set *@var{set})
1027 This macro returns a nonzero value (true) if @var{filedes} is a member
1028 of the the file descriptor set @var{set}, and zero (false) otherwise.
1029 @end deftypefn
1030
1031 Next, here is the description of the @code{select} function itself.
1032
1033 @comment sys/types.h
1034 @comment BSD
1035 @deftypefun int select (int @var{nfds}, fd_set *@var{read-fds}, fd_set *@var{write-fds}, fd_set *@var{except-fds}, struct timeval *@var{timeout})
1036 The @code{select} function blocks the calling process until there is
1037 activity on any of the specified sets of file descriptors, or until the
1038 timeout period has expired.
1039
1040 The file descriptors specified by the @var{read-fds} argument are
1041 checked to see if they are ready for reading; the @var{write-fds} file
1042 descriptors are checked to see if they are ready for writing; and the
1043 @var{except-fds} file descriptors are checked for exceptional
1044 conditions.  You can pass a null pointer for any of these arguments if
1045 you are not interested in checking for that kind of condition.
1046
1047 A file descriptor is considered ready for reading if it is at end of
1048 file.  A server socket is considered ready for reading if there is a
1049 pending connection which can be accepted with @code{accept};
1050 @pxref{Accepting Connections}.  A client socket is ready for writing when
1051 its connection is fully established; @pxref{Connecting}.
1052
1053 ``Exceptional conditions'' does not mean errors---errors are reported
1054 immediately when an erroneous system call is executed, and do not
1055 constitute a state of the descriptor.  Rather, they include conditions
1056 such as the presence of an urgent message on a socket.  (@xref{Sockets},
1057 for information on urgent messages.)
1058
1059 The @code{select} function checks only the first @var{nfds} file
1060 descriptors.  The usual thing is to pass @code{FD_SETSIZE} as the value
1061 of this argument.
1062
1063 The @var{timeout} specifies the maximum time to wait.  If you pass a
1064 null pointer for this argument, it means to block indefinitely until one
1065 of the file descriptors is ready.  Otherwise, you should provide the
1066 time in @code{struct timeval} format; see @ref{High-Resolution
1067 Calendar}.  Specify zero as the time (a @code{struct timeval} containing
1068 all zeros) if you want to find out which descriptors are ready without
1069 waiting if none are ready.
1070
1071 The normal return value from @code{select} is the total number of ready file
1072 descriptors in all of the sets.  Each of the argument sets is overwritten
1073 with information about the descriptors that are ready for the corresponding
1074 operation.  Thus, to see if a particular descriptor @var{desc} has input,
1075 use @code{FD_ISSET (@var{desc}, @var{read-fds})} after @code{select} returns.
1076
1077 If @code{select} returns because the timeout period expires, it returns
1078 a value of zero.
1079
1080 Any signal will cause @code{select} to return immediately.  So if your
1081 program uses signals, you can't rely on @code{select} to keep waiting
1082 for the full time specified.  If you want to be sure of waiting for a
1083 particular amount of time, you must check for @code{EINTR} and repeat
1084 the @code{select} with a newly calculated timeout based on the current
1085 time.  See the example below.  See also @ref{Interrupted Primitives}.
1086
1087 If an error occurs, @code{select} returns @code{-1} and does not modify
1088 the argument file descriptor sets.  The following @code{errno} error
1089 conditions are defined for this function:
1090
1091 @table @code
1092 @item EBADF
1093 One of the file descriptor sets specified an invalid file descriptor.
1094
1095 @item EINTR
1096 The operation was interrupted by a signal.  @xref{Interrupted Primitives}.
1097
1098 @item EINVAL
1099 The @var{timeout} argument is invalid; one of the components is negative
1100 or too large.
1101 @end table
1102 @end deftypefun
1103
1104 @strong{Portability Note:}  The @code{select} function is a BSD Unix
1105 feature.
1106
1107 Here is an example showing how you can use @code{select} to establish a
1108 timeout period for reading from a file descriptor.  The @code{input_timeout}
1109 function blocks the calling process until input is available on the
1110 file descriptor, or until the timeout period expires.
1111
1112 @smallexample
1113 @include select.c.texi
1114 @end smallexample
1115
1116 There is another example showing the use of @code{select} to multiplex
1117 input from multiple sockets in @ref{Server Example}.
1118
1119
1120 @node Synchronizing I/O
1121 @section Synchronizing I/O operations
1122
1123 @cindex synchronizing
1124 In most modern operation systems the normal I/O operations are not
1125 executed synchronously.  I.e., even if a @code{write} system call
1126 returns this does not mean the data is actually written to the media,
1127 e.g., the disk.
1128
1129 In situations where synchronization points are necessary the user can
1130 use special functions which ensure that all operations finished before
1131 they return.
1132
1133 @comment unistd.h
1134 @comment X/Open
1135 @deftypefun int sync (void)
1136 A call to this function will not return as long as there is data which
1137 that is not written to the device.  All dirty buffers in the kernel will
1138 be written and so an overall consistent system can be achieved (if no
1139 other process in parallel writes data).
1140
1141 A prototype for @code{sync} can be found in @file{unistd.h}.
1142
1143 The return value is zero to indicate no error.
1144 @end deftypefun
1145
1146 More often it is wanted that not all data in the system is committed.
1147 Programs want to ensure that data written to a given file are all
1148 committed and in this situation @code{sync} is overkill.
1149
1150 @comment unistd.h
1151 @comment POSIX
1152 @deftypefun int fsync (int @var{fildes})
1153 The @code{fsync} can be used to make sure all data associated with the
1154 open file @var{fildes} is written to the device associated with the
1155 descriptor.  The function call does not return unless all actions have
1156 finished.
1157
1158 A prototype for @code{fsync} can be found in @file{unistd.h}.
1159
1160 This function is a cancelation point in multi-threaded programs.  This
1161 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
1162 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fsync} is
1163 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
1164 until the program ends.  To avoid this calls to @code{fsync} should be
1165 protected using cancelation handlers.
1166 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
1167
1168 The return value of the function is zero if no error occured.  Otherwise
1169 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1170 following values:
1171 @table @code
1172 @item EBADF
1173 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1174
1175 @item EINVAL
1176 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1177 @end table
1178 @end deftypefun
1179
1180 Sometimes it is not even necessary to write all data associated with a
1181 file descriptor.  E.g., in database files which do not change in size it
1182 is enough to write all the file content data to the device.
1183 Meta-information like the modification time etc. are not that important
1184 and leaving such information uncommitted does not prevent a successful
1185 recovering of the file in case of a problem.
1186
1187 @comment unistd.h
1188 @comment POSIX
1189 @deftypefun int fdatasync (int @var{fildes})
1190 When a call to the @code{fdatasync} function returns it is made sure
1191 that all of the file data is written to the device.  For all pending I/O
1192 operations the parts guaranteeing data integrity finished.
1193
1194 Not all systems implement the @code{fdatasync} operation.  On systems
1195 missing this functionality @code{fdatasync} is emulated by a call to
1196 @code{fsync} since the performed actions are a superset of those
1197 required by @code{fdatasyn}.
1198
1199 The prototype for @code{fdatasync} is in @file{unistd.h}.
1200
1201 The return value of the function is zero if no error occured.  Otherwise
1202 it is @math{-1} and the global variable @var{errno} is set to the
1203 following values:
1204 @table @code
1205 @item EBADF
1206 The descriptor @var{fildes} is not valid.
1207
1208 @item EINVAL
1209 No synchronization is possible since the system does not implement this.
1210 @end table
1211 @end deftypefun
1212
1213
1214 @node Control Operations
1215 @section Control Operations on Files
1216
1217 @cindex control operations on files
1218 @cindex @code{fcntl} function
1219 This section describes how you can perform various other operations on
1220 file descriptors, such as inquiring about or setting flags describing
1221 the status of the file descriptor, manipulating record locks, and the
1222 like.  All of these operations are performed by the function @code{fcntl}.
1223
1224 The second argument to the @code{fcntl} function is a command that
1225 specifies which operation to perform.  The function and macros that name
1226 various flags that are used with it are declared in the header file
1227 @file{fcntl.h}.  Many of these flags are also used by the @code{open}
1228 function; see @ref{Opening and Closing Files}.
1229 @pindex fcntl.h
1230
1231 @comment fcntl.h
1232 @comment POSIX.1
1233 @deftypefun int fcntl (int @var{filedes}, int @var{command}, @dots{})
1234 The @code{fcntl} function performs the operation specified by
1235 @var{command} on the file descriptor @var{filedes}.  Some commands
1236 require additional arguments to be supplied.  These additional arguments
1237 and the return value and error conditions are given in the detailed
1238 descriptions of the individual commands.
1239
1240 Briefly, here is a list of what the various commands are.
1241
1242 @table @code
1243 @item F_DUPFD
1244 Duplicate the file descriptor (return another file descriptor pointing
1245 to the same open file).  @xref{Duplicating Descriptors}.
1246
1247 @item F_GETFD
1248 Get flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
1249
1250 @item F_SETFD
1251 Set flags associated with the file descriptor.  @xref{Descriptor Flags}.
1252
1253 @item F_GETFL
1254 Get flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
1255
1256 @item F_SETFL
1257 Set flags associated with the open file.  @xref{File Status Flags}.
1258
1259 @item F_GETLK
1260 Get a file lock.  @xref{File Locks}.
1261
1262 @item F_SETLK
1263 Set or clear a file lock.  @xref{File Locks}.
1264
1265 @item F_SETLKW
1266 Like @code{F_SETLK}, but wait for completion.  @xref{File Locks}.
1267
1268 @item F_GETOWN
1269 Get process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
1270 @xref{Interrupt Input}.
1271
1272 @item F_SETOWN
1273 Set process or process group ID to receive @code{SIGIO} signals.
1274 @xref{Interrupt Input}.
1275 @end table
1276
1277 This function is a cancelation point in multi-threaded programs.  This
1278 is a problem if the thread allocates some resources (like memory, file
1279 descriptors, semaphores or whatever) at the time @code{fcntl} is
1280 called.  If the thread gets canceled these resources stay allocated
1281 until the program ends.  To avoid this calls to @code{fcntl} should be
1282 protected using cancelation handlers.
1283 @c ref pthread_cleanup_push / pthread_cleanup_pop
1284 @end deftypefun
1285
1286
1287 @node Duplicating Descriptors
1288 @section Duplicating Descriptors
1289
1290 @cindex duplicating file descriptors
1291 @cindex redirecting input and output
1292
1293 You can @dfn{duplicate} a file descriptor, or allocate another file
1294 descriptor that refers to the same open file as the original.  Duplicate
1295 descriptors share one file position and one set of file status flags
1296 (@pxref{File Status Flags}), but each has its own set of file descriptor
1297 flags (@pxref{Descriptor Flags}).
1298
1299 The major use of duplicating a file descriptor is to implement
1300 @dfn{redirection} of input or output:  that is, to change the
1301 file or pipe that a particular file descriptor corresponds to.
1302
1303 You can perform this operation using the @code{fcntl} function with the
1304 @code{F_DUPFD} command, but there are also convenient functions
1305 @code{dup} and @code{dup2} for duplicating descriptors.
1306
1307 @pindex unistd.h
1308 @pindex fcntl.h
1309 The @code{fcntl} function and flags are declared in @file{fcntl.h},
1310 while prototypes for @code{dup} and @code{dup2} are in the header file
1311 @file{unistd.h}.
1312
1313 @comment unistd.h
1314 @comment POSIX.1
1315 @deftypefun int dup (int @var{old})
1316 This function copies descriptor @var{old} to the first available
1317 descriptor number (the first number not currently open).  It is
1318 equivalent to @code{fcntl (@var{old}, F_DUPFD, 0)}.
1319 @end deftypefun
1320
1321 @comment unistd.h
1322 @comment POSIX.1
1323 @deftypefun int dup2 (int @var{old}, int @var{new})
1324 This function copies the descriptor @var{old} to descriptor number
1325 @var{new}.
1326
1327 If @var{old} is an invalid descriptor, then @code{dup2} does nothing; it
1328 does not close @var{new}.  Otherwise, the new duplicate of @var{old}
1329 replaces any previous meaning of descriptor @var{new}, as if @var{new}
1330 were closed first.
1331
1332 If @var{old} and @var{new} are different numbers, and @var{old} is a
1333 valid descriptor number, then @code{dup2} is equivalent to:
1334
1335 @smallexample
1336 close (@var{new});
1337 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{new})
1338 @end smallexample
1339
1340 However, @code{dup2} does this atomically; there is no instant in the
1341 middle of calling @code{dup2} at which @var{new} is closed and not yet a
1342 duplicate of @var{old}.
1343 @end deftypefun
1344
1345 @comment fcntl.h
1346 @comment POSIX.1
1347 @deftypevr Macro int F_DUPFD
1348 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
1349 copy the file descriptor given as the first argument.
1350
1351 The form of the call in this case is:
1352
1353 @smallexample
1354 fcntl (@var{old}, F_DUPFD, @var{next-filedes})
1355 @end smallexample
1356
1357 The @var{next-filedes} argument is of type @code{int} and specifies that
1358 the file descriptor returned should be the next available one greater
1359 than or equal to this value.
1360
1361 The return value from @code{fcntl} with this command is normally the value
1362 of the new file descriptor.  A return value of @code{-1} indicates an
1363 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
1364 this command:
1365
1366 @table @code
1367 @item EBADF
1368 The @var{old} argument is invalid.
1369
1370 @item EINVAL
1371 The @var{next-filedes} argument is invalid.
1372
1373 @item EMFILE
1374 There are no more file descriptors available---your program is already
1375 using the maximum.  In BSD and GNU, the maximum is controlled by a
1376 resource limit that can be changed; @pxref{Limits on Resources}, for
1377 more information about the @code{RLIMIT_NOFILE} limit.
1378 @end table
1379
1380 @code{ENFILE} is not a possible error code for @code{dup2} because
1381 @code{dup2} does not create a new opening of a file; duplicate
1382 descriptors do not count toward the limit which @code{ENFILE}
1383 indicates.  @code{EMFILE} is possible because it refers to the limit on
1384 distinct descriptor numbers in use in one process.
1385 @end deftypevr
1386
1387 Here is an example showing how to use @code{dup2} to do redirection.
1388 Typically, redirection of the standard streams (like @code{stdin}) is
1389 done by a shell or shell-like program before calling one of the
1390 @code{exec} functions (@pxref{Executing a File}) to execute a new
1391 program in a child process.  When the new program is executed, it
1392 creates and initializes the standard streams to point to the
1393 corresponding file descriptors, before its @code{main} function is
1394 invoked.
1395
1396 So, to redirect standard input to a file, the shell could do something
1397 like:
1398
1399 @smallexample
1400 pid = fork ();
1401 if (pid == 0)
1402   @{
1403     char *filename;
1404     char *program;
1405     int file;
1406     @dots{}
1407     file = TEMP_FAILURE_RETRY (open (filename, O_RDONLY));
1408     dup2 (file, STDIN_FILENO);
1409     TEMP_FAILURE_RETRY (close (file));
1410     execv (program, NULL);
1411   @}
1412 @end smallexample
1413
1414 There is also a more detailed example showing how to implement redirection
1415 in the context of a pipeline of processes in @ref{Launching Jobs}.
1416
1417
1418 @node Descriptor Flags
1419 @section File Descriptor Flags
1420 @cindex file descriptor flags
1421
1422 @dfn{File descriptor flags} are miscellaneous attributes of a file
1423 descriptor.  These flags are associated with particular file
1424 descriptors, so that if you have created duplicate file descriptors
1425 from a single opening of a file, each descriptor has its own set of flags.
1426
1427 Currently there is just one file descriptor flag: @code{FD_CLOEXEC},
1428 which causes the descriptor to be closed if you use any of the
1429 @code{exec@dots{}} functions (@pxref{Executing a File}).
1430
1431 The symbols in this section are defined in the header file
1432 @file{fcntl.h}.
1433 @pindex fcntl.h
1434
1435 @comment fcntl.h
1436 @comment POSIX.1
1437 @deftypevr Macro int F_GETFD
1438 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
1439 specify that it should return the file descriptor flags associated
1440 with the @var{filedes} argument.
1441
1442 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
1443 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
1444 individual flags (except that currently there is only one flag to use).
1445
1446 In case of an error, @code{fcntl} returns @code{-1}.  The following
1447 @code{errno} error conditions are defined for this command:
1448
1449 @table @code
1450 @item EBADF
1451 The @var{filedes} argument is invalid.
1452 @end table
1453 @end deftypevr
1454
1455
1456 @comment fcntl.h
1457 @comment POSIX.1
1458 @deftypevr Macro int F_SETFD
1459 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
1460 specify that it should set the file descriptor flags associated with the
1461 @var{filedes} argument.  This requires a third @code{int} argument to
1462 specify the new flags, so the form of the call is:
1463
1464 @smallexample
1465 fcntl (@var{filedes}, F_SETFD, @var{new-flags})
1466 @end smallexample
1467
1468 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
1469 unspecified value other than @code{-1}, which indicates an error.
1470 The flags and error conditions are the same as for the @code{F_GETFD}
1471 command.
1472 @end deftypevr
1473
1474 The following macro is defined for use as a file descriptor flag with
1475 the @code{fcntl} function.  The value is an integer constant usable
1476 as a bit mask value.
1477
1478 @comment fcntl.h
1479 @comment POSIX.1
1480 @deftypevr Macro int FD_CLOEXEC
1481 @cindex close-on-exec (file descriptor flag)
1482 This flag specifies that the file descriptor should be closed when
1483 an @code{exec} function is invoked; see @ref{Executing a File}.  When
1484 a file descriptor is allocated (as with @code{open} or @code{dup}),
1485 this bit is initially cleared on the new file descriptor, meaning that
1486 descriptor will survive into the new program after @code{exec}.
1487 @end deftypevr
1488
1489 If you want to modify the file descriptor flags, you should get the
1490 current flags with @code{F_GETFD} and modify the value.  Don't assume
1491 that the flags listed here are the only ones that are implemented; your
1492 program may be run years from now and more flags may exist then.  For
1493 example, here is a function to set or clear the flag @code{FD_CLOEXEC}
1494 without altering any other flags:
1495
1496 @smallexample
1497 /* @r{Set the @code{FD_CLOEXEC} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
1498    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
1499    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
1500
1501 int
1502 set_cloexec_flag (int desc, int value)
1503 @{
1504   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFD, 0);
1505   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.}
1506   if (oldflags < 0)
1507     return oldflags;
1508   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
1509   if (value != 0)
1510     oldflags |= FD_CLOEXEC;
1511   else
1512     oldflags &= ~FD_CLOEXEC;
1513   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
1514   return fcntl (desc, F_SETFD, oldflags);
1515 @}
1516 @end smallexample
1517
1518 @node File Status Flags
1519 @section File Status Flags
1520 @cindex file status flags
1521
1522 @dfn{File status flags} are used to specify attributes of the opening of a
1523 file.  Unlike the file descriptor flags discussed in @ref{Descriptor
1524 Flags}, the file status flags are shared by duplicated file descriptors
1525 resulting from a single opening of the file.  The file status flags are
1526 specified with the @var{flags} argument to @code{open};
1527 @pxref{Opening and Closing Files}.
1528
1529 File status flags fall into three categories, which are described in the
1530 following sections.
1531
1532 @itemize @bullet
1533 @item
1534 @ref{Access Modes}, specify what type of access is allowed to the
1535 file: reading, writing, or both.  They are set by @code{open} and are
1536 returned by @code{fcntl}, but cannot be changed.
1537
1538 @item
1539 @ref{Open-time Flags}, control details of what @code{open} will do.
1540 These flags are not preserved after the @code{open} call.
1541
1542 @item
1543 @ref{Operating Modes}, affect how operations such as @code{read} and
1544 @code{write} are done.  They are set by @code{open}, and can be fetched or
1545 changed with @code{fcntl}.
1546 @end itemize
1547
1548 The symbols in this section are defined in the header file
1549 @file{fcntl.h}.
1550 @pindex fcntl.h
1551
1552 @menu
1553 * Access Modes::                Whether the descriptor can read or write.
1554 * Open-time Flags::             Details of @code{open}.
1555 * Operating Modes::             Special modes to control I/O operations.
1556 * Getting File Status Flags::   Fetching and changing these flags.
1557 @end menu
1558
1559 @node Access Modes
1560 @subsection File Access Modes
1561
1562 The file access modes allow a file descriptor to be used for reading,
1563 writing, or both.  (In the GNU system, they can also allow none of these,
1564 and allow execution of the file as a program.)  The access modes are chosen
1565 when the file is opened, and never change.
1566
1567 @comment fcntl.h
1568 @comment POSIX.1
1569 @deftypevr Macro int O_RDONLY
1570 Open the file for read access.
1571 @end deftypevr
1572
1573 @comment fcntl.h
1574 @comment POSIX.1
1575 @deftypevr Macro int O_WRONLY
1576 Open the file for write access.
1577 @end deftypevr
1578
1579 @comment fcntl.h
1580 @comment POSIX.1
1581 @deftypevr Macro int O_RDWR
1582 Open the file for both reading and writing.
1583 @end deftypevr
1584
1585 In the GNU system (and not in other systems), @code{O_RDONLY} and
1586 @code{O_WRONLY} are independent bits that can be bitwise-ORed together,
1587 and it is valid for either bit to be set or clear.  This means that
1588 @code{O_RDWR} is the same as @code{O_RDONLY|O_WRONLY}.  A file access
1589 mode of zero is permissible; it allows no operations that do input or
1590 output to the file, but does allow other operations such as
1591 @code{fchmod}.  On the GNU system, since ``read-only'' or ``write-only''
1592 is a misnomer, @file{fcntl.h} defines additional names for the file
1593 access modes.  These names are preferred when writing GNU-specific code.
1594 But most programs will want to be portable to other POSIX.1 systems and
1595 should use the POSIX.1 names above instead.
1596
1597 @comment fcntl.h
1598 @comment GNU
1599 @deftypevr Macro int O_READ
1600 Open the file for reading.  Same as @code{O_RDWR}; only defined on GNU.
1601 @end deftypevr
1602
1603 @comment fcntl.h
1604 @comment GNU
1605 @deftypevr Macro int O_WRITE
1606 Open the file for reading.  Same as @code{O_WRONLY}; only defined on GNU.
1607 @end deftypevr
1608
1609 @comment fcntl.h
1610 @comment GNU
1611 @deftypevr Macro int O_EXEC
1612 Open the file for executing.  Only defined on GNU.
1613 @end deftypevr
1614
1615 To determine the file access mode with @code{fcntl}, you must extract
1616 the access mode bits from the retrieved file status flags.  In the GNU
1617 system, you can just test the @code{O_READ} and @code{O_WRITE} bits in
1618 the flags word.  But in other POSIX.1 systems, reading and writing
1619 access modes are not stored as distinct bit flags.  The portable way to
1620 extract the file access mode bits is with @code{O_ACCMODE}.
1621
1622 @comment fcntl.h
1623 @comment POSIX.1
1624 @deftypevr Macro int O_ACCMODE
1625 This macro stands for a mask that can be bitwise-ANDed with the file
1626 status flag value to produce a value representing the file access mode.
1627 The mode will be @code{O_RDONLY}, @code{O_WRONLY}, or @code{O_RDWR}.
1628 (In the GNU system it could also be zero, and it never includes the
1629 @code{O_EXEC} bit.)
1630 @end deftypevr
1631
1632 @node Open-time Flags
1633 @subsection Open-time Flags
1634
1635 The open-time flags specify options affecting how @code{open} will behave.
1636 These options are not preserved once the file is open.  The exception to
1637 this is @code{O_NONBLOCK}, which is also an I/O operating mode and so it
1638 @emph{is} saved.  @xref{Opening and Closing Files}, for how to call
1639 @code{open}.
1640
1641 There are two sorts of options specified by open-time flags.
1642
1643 @itemize @bullet
1644 @item
1645 @dfn{File name translation flags} affect how @code{open} looks up the
1646 file name to locate the file, and whether the file can be created.
1647 @cindex file name translation flags
1648 @cindex flags, file name translation
1649
1650 @item
1651 @dfn{Open-time action flags} specify extra operations that @code{open} will
1652 perform on the file once it is open.
1653 @cindex open-time action flags
1654 @cindex flags, open-time action
1655 @end itemize
1656
1657 Here are the file name translation flags.
1658
1659 @comment fcntl.h
1660 @comment POSIX.1
1661 @deftypevr Macro int O_CREAT
1662 If set, the file will be created if it doesn't already exist.
1663 @c !!! mode arg, umask
1664 @cindex create on open (file status flag)
1665 @end deftypevr
1666
1667 @comment fcntl.h
1668 @comment POSIX.1
1669 @deftypevr Macro int O_EXCL
1670 If both @code{O_CREAT} and @code{O_EXCL} are set, then @code{open} fails
1671 if the specified file already exists.  This is guaranteed to never
1672 clobber an existing file.
1673 @end deftypevr
1674
1675 @comment fcntl.h
1676 @comment POSIX.1
1677 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
1678 @cindex non-blocking open
1679 This prevents @code{open} from blocking for a ``long time'' to open the
1680 file.  This is only meaningful for some kinds of files, usually devices
1681 such as serial ports; when it is not meaningful, it is harmless and
1682 ignored.  Often opening a port to a modem blocks until the modem reports
1683 carrier detection; if @code{O_NONBLOCK} is specified, @code{open} will
1684 return immediately without a carrier.
1685
1686 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O operating
1687 mode and a file name translation flag.  This means that specifying
1688 @code{O_NONBLOCK} in @code{open} also sets nonblocking I/O mode;
1689 @pxref{Operating Modes}.  To open the file without blocking but do normal
1690 I/O that blocks, you must call @code{open} with @code{O_NONBLOCK} set and
1691 then call @code{fcntl} to turn the bit off.
1692 @end deftypevr
1693
1694 @comment fcntl.h
1695 @comment POSIX.1
1696 @deftypevr Macro int O_NOCTTY
1697 If the named file is a terminal device, don't make it the controlling
1698 terminal for the process.  @xref{Job Control}, for information about
1699 what it means to be the controlling terminal.
1700
1701 In the GNU system and 4.4 BSD, opening a file never makes it the
1702 controlling terminal and @code{O_NOCTTY} is zero.  However, other
1703 systems may use a nonzero value for @code{O_NOCTTY} and set the
1704 controlling terminal when you open a file that is a terminal device; so
1705 to be portable, use @code{O_NOCTTY} when it is important to avoid this.
1706 @cindex controlling terminal, setting
1707 @end deftypevr
1708
1709 The following three file name translation flags exist only in the GNU system.
1710
1711 @comment fcntl.h
1712 @comment GNU
1713 @deftypevr Macro int O_IGNORE_CTTY
1714 Do not recognize the named file as the controlling terminal, even if it
1715 refers to the process's existing controlling terminal device.  Operations
1716 on the new file descriptor will never induce job control signals.
1717 @xref{Job Control}.
1718 @end deftypevr
1719
1720 @comment fcntl.h
1721 @comment GNU
1722 @deftypevr Macro int O_NOLINK
1723 If the named file is a symbolic link, open the link itself instead of
1724 the file it refers to.  (@code{fstat} on the new file descriptor will
1725 return the information returned by @code{lstat} on the link's name.)
1726 @cindex symbolic link, opening
1727 @end deftypevr
1728
1729 @comment fcntl.h
1730 @comment GNU
1731 @deftypevr Macro int O_NOTRANS
1732 If the named file is specially translated, do not invoke the translator.
1733 Open the bare file the translator itself sees.
1734 @end deftypevr
1735
1736
1737 The open-time action flags tell @code{open} to do additional operations
1738 which are not really related to opening the file.  The reason to do them
1739 as part of @code{open} instead of in separate calls is that @code{open}
1740 can do them @i{atomically}.
1741
1742 @comment fcntl.h
1743 @comment POSIX.1
1744 @deftypevr Macro int O_TRUNC
1745 Truncate the file to zero length.  This option is only useful for
1746 regular files, not special files such as directories or FIFOs.  POSIX.1
1747 requires that you open the file for writing to use @code{O_TRUNC}.  In
1748 BSD and GNU you must have permission to write the file to truncate it,
1749 but you need not open for write access.
1750
1751 This is the only open-time action flag specified by POSIX.1.  There is
1752 no good reason for truncation to be done by @code{open}, instead of by
1753 calling @code{ftruncate} afterwards.  The @code{O_TRUNC} flag existed in
1754 Unix before @code{ftruncate} was invented, and is retained for backward
1755 compatibility.
1756 @end deftypevr
1757
1758 @comment fcntl.h
1759 @comment BSD
1760 @deftypevr Macro int O_SHLOCK
1761 Acquire a shared lock on the file, as with @code{flock}.
1762 @xref{File Locks}.
1763
1764 If @code{O_CREAT} is specified, the locking is done atomically when
1765 creating the file.  You are guaranteed that no other process will get
1766 the lock on the new file first.
1767 @end deftypevr
1768
1769 @comment fcntl.h
1770 @comment BSD
1771 @deftypevr Macro int O_EXLOCK
1772 Acquire an exclusive lock on the file, as with @code{flock}.
1773 @xref{File Locks}.  This is atomic like @code{O_SHLOCK}.
1774 @end deftypevr
1775
1776 @node Operating Modes
1777 @subsection I/O Operating Modes
1778
1779 The operating modes affect how input and output operations using a file
1780 descriptor work.  These flags are set by @code{open} and can be fetched
1781 and changed with @code{fcntl}.
1782
1783 @comment fcntl.h
1784 @comment POSIX.1
1785 @deftypevr Macro int O_APPEND
1786 The bit that enables append mode for the file.  If set, then all
1787 @code{write} operations write the data at the end of the file, extending
1788 it, regardless of the current file position.  This is the only reliable
1789 way to append to a file.  In append mode, you are guaranteed that the
1790 data you write will always go to the current end of the file, regardless
1791 of other processes writing to the file.  Conversely, if you simply set
1792 the file position to the end of file and write, then another process can
1793 extend the file after you set the file position but before you write,
1794 resulting in your data appearing someplace before the real end of file.
1795 @end deftypevr
1796
1797 @comment fcntl.h
1798 @comment POSIX.1
1799 @deftypevr Macro int O_NONBLOCK
1800 The bit that enables nonblocking mode for the file.  If this bit is set,
1801 @code{read} requests on the file can return immediately with a failure
1802 status if there is no input immediately available, instead of blocking.
1803 Likewise, @code{write} requests can also return immediately with a
1804 failure status if the output can't be written immediately.
1805
1806 Note that the @code{O_NONBLOCK} flag is overloaded as both an I/O
1807 operating mode and a file name translation flag; @pxref{Open-time Flags}.
1808 @end deftypevr
1809
1810 @comment fcntl.h
1811 @comment BSD
1812 @deftypevr Macro int O_NDELAY
1813 This is an obsolete name for @code{O_NONBLOCK}, provided for
1814 compatibility with BSD.  It is not defined by the POSIX.1 standard.
1815 @end deftypevr
1816
1817 The remaining operating modes are BSD and GNU extensions.  They exist only
1818 on some systems.  On other systems, these macros are not defined.
1819
1820 @comment fcntl.h
1821 @comment BSD
1822 @deftypevr Macro int O_ASYNC
1823 The bit that enables asynchronous input mode.  If set, then @code{SIGIO}
1824 signals will be generated when input is available.  @xref{Interrupt Input}.
1825
1826 Asynchronous input mode is a BSD feature.
1827 @end deftypevr
1828
1829 @comment fcntl.h
1830 @comment BSD
1831 @deftypevr Macro int O_FSYNC
1832 The bit that enables synchronous writing for the file.  If set, each
1833 @code{write} call will make sure the data is reliably stored on disk before
1834 returning. @c !!! xref fsync
1835
1836 Synchronous writing is a BSD feature.
1837 @end deftypevr
1838
1839 @comment fcntl.h
1840 @comment BSD
1841 @deftypevr Macro int O_SYNC
1842 This is another name for @code{O_FSYNC}.  They have the same value.
1843 @end deftypevr
1844
1845 @comment fcntl.h
1846 @comment GNU
1847 @deftypevr Macro int O_NOATIME
1848 If this bit is set, @code{read} will not update the access time of the
1849 file.  @xref{File Times}.  This is used by programs that do backups, so
1850 that backing a file up does not count as reading it.
1851 Only the owner of the file or the superuser may use this bit.
1852
1853 This is a GNU extension.
1854 @end deftypevr
1855
1856 @node Getting File Status Flags
1857 @subsection Getting and Setting File Status Flags
1858
1859 The @code{fcntl} function can fetch or change file status flags.
1860
1861 @comment fcntl.h
1862 @comment POSIX.1
1863 @deftypevr Macro int F_GETFL
1864 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
1865 read the file status flags for the open file with descriptor
1866 @var{filedes}.
1867
1868 The normal return value from @code{fcntl} with this command is a
1869 nonnegative number which can be interpreted as the bitwise OR of the
1870 individual flags.  Since the file access modes are not single-bit values,
1871 you can mask off other bits in the returned flags with @code{O_ACCMODE}
1872 to compare them.
1873
1874 In case of an error, @code{fcntl} returns @code{-1}.  The following
1875 @code{errno} error conditions are defined for this command:
1876
1877 @table @code
1878 @item EBADF
1879 The @var{filedes} argument is invalid.
1880 @end table
1881 @end deftypevr
1882
1883 @comment fcntl.h
1884 @comment POSIX.1
1885 @deftypevr Macro int F_SETFL
1886 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to set
1887 the file status flags for the open file corresponding to the
1888 @var{filedes} argument.  This command requires a third @code{int}
1889 argument to specify the new flags, so the call looks like this:
1890
1891 @smallexample
1892 fcntl (@var{filedes}, F_SETFL, @var{new-flags})
1893 @end smallexample
1894
1895 You can't change the access mode for the file in this way; that is,
1896 whether the file descriptor was opened for reading or writing.
1897
1898 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
1899 unspecified value other than @code{-1}, which indicates an error.  The
1900 error conditions are the same as for the @code{F_GETFL} command.
1901 @end deftypevr
1902
1903 If you want to modify the file status flags, you should get the current
1904 flags with @code{F_GETFL} and modify the value.  Don't assume that the
1905 flags listed here are the only ones that are implemented; your program
1906 may be run years from now and more flags may exist then.  For example,
1907 here is a function to set or clear the flag @code{O_NONBLOCK} without
1908 altering any other flags:
1909
1910 @smallexample
1911 @group
1912 /* @r{Set the @code{O_NONBLOCK} flag of @var{desc} if @var{value} is nonzero,}
1913    @r{or clear the flag if @var{value} is 0.}
1914    @r{Return 0 on success, or -1 on error with @code{errno} set.} */
1915
1916 int
1917 set_nonblock_flag (int desc, int value)
1918 @{
1919   int oldflags = fcntl (desc, F_GETFL, 0);
1920   /* @r{If reading the flags failed, return error indication now.} */
1921   if (oldflags == -1)
1922     return -1;
1923   /* @r{Set just the flag we want to set.} */
1924   if (value != 0)
1925     oldflags |= O_NONBLOCK;
1926   else
1927     oldflags &= ~O_NONBLOCK;
1928   /* @r{Store modified flag word in the descriptor.} */
1929   return fcntl (desc, F_SETFL, oldflags);
1930 @}
1931 @end group
1932 @end smallexample
1933
1934 @node File Locks
1935 @section File Locks
1936
1937 @cindex file locks
1938 @cindex record locking
1939 The remaining @code{fcntl} commands are used to support @dfn{record
1940 locking}, which permits multiple cooperating programs to prevent each
1941 other from simultaneously accessing parts of a file in error-prone
1942 ways.
1943
1944 @cindex exclusive lock
1945 @cindex write lock
1946 An @dfn{exclusive} or @dfn{write} lock gives a process exclusive access
1947 for writing to the specified part of the file.  While a write lock is in
1948 place, no other process can lock that part of the file.
1949
1950 @cindex shared lock
1951 @cindex read lock
1952 A @dfn{shared} or @dfn{read} lock prohibits any other process from
1953 requesting a write lock on the specified part of the file.  However,
1954 other processes can request read locks.
1955
1956 The @code{read} and @code{write} functions do not actually check to see
1957 whether there are any locks in place.  If you want to implement a
1958 locking protocol for a file shared by multiple processes, your application
1959 must do explicit @code{fcntl} calls to request and clear locks at the
1960 appropriate points.
1961
1962 Locks are associated with processes.  A process can only have one kind
1963 of lock set for each byte of a given file.  When any file descriptor for
1964 that file is closed by the process, all of the locks that process holds
1965 on that file are released, even if the locks were made using other
1966 descriptors that remain open.  Likewise, locks are released when a
1967 process exits, and are not inherited by child processes created using
1968 @code{fork} (@pxref{Creating a Process}).
1969
1970 When making a lock, use a @code{struct flock} to specify what kind of
1971 lock and where.  This data type and the associated macros for the
1972 @code{fcntl} function are declared in the header file @file{fcntl.h}.
1973 @pindex fcntl.h
1974
1975 @comment fcntl.h
1976 @comment POSIX.1
1977 @deftp {Data Type} {struct flock}
1978 This structure is used with the @code{fcntl} function to describe a file
1979 lock.  It has these members:
1980
1981 @table @code
1982 @item short int l_type
1983 Specifies the type of the lock; one of @code{F_RDLCK}, @code{F_WRLCK}, or
1984 @code{F_UNLCK}.
1985
1986 @item short int l_whence
1987 This corresponds to the @var{whence} argument to @code{fseek} or
1988 @code{lseek}, and specifies what the offset is relative to.  Its value
1989 can be one of @code{SEEK_SET}, @code{SEEK_CUR}, or @code{SEEK_END}.
1990
1991 @item off_t l_start
1992 This specifies the offset of the start of the region to which the lock
1993 applies, and is given in bytes relative to the point specified by
1994 @code{l_whence} member.
1995
1996 @item off_t l_len
1997 This specifies the length of the region to be locked.  A value of
1998 @code{0} is treated specially; it means the region extends to the end of
1999 the file.
2000
2001 @item pid_t l_pid
2002 This field is the process ID (@pxref{Process Creation Concepts}) of the
2003 process holding the lock.  It is filled in by calling @code{fcntl} with
2004 the @code{F_GETLK} command, but is ignored when making a lock.
2005 @end table
2006 @end deftp
2007
2008 @comment fcntl.h
2009 @comment POSIX.1
2010 @deftypevr Macro int F_GETLK
2011 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
2012 specify that it should get information about a lock.  This command
2013 requires a third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed
2014 to @code{fcntl}, so that the form of the call is:
2015
2016 @smallexample
2017 fcntl (@var{filedes}, F_GETLK, @var{lockp})
2018 @end smallexample
2019
2020 If there is a lock already in place that would block the lock described
2021 by the @var{lockp} argument, information about that lock overwrites
2022 @code{*@var{lockp}}.  Existing locks are not reported if they are
2023 compatible with making a new lock as specified.  Thus, you should
2024 specify a lock type of @code{F_WRLCK} if you want to find out about both
2025 read and write locks, or @code{F_RDLCK} if you want to find out about
2026 write locks only.
2027
2028 There might be more than one lock affecting the region specified by the
2029 @var{lockp} argument, but @code{fcntl} only returns information about
2030 one of them.  The @code{l_whence} member of the @var{lockp} structure is
2031 set to @code{SEEK_SET} and the @code{l_start} and @code{l_len} fields
2032 set to identify the locked region.
2033
2034 If no lock applies, the only change to the @var{lockp} structure is to
2035 update the @code{l_type} to a value of @code{F_UNLCK}.
2036
2037 The normal return value from @code{fcntl} with this command is an
2038 unspecified value other than @code{-1}, which is reserved to indicate an
2039 error.  The following @code{errno} error conditions are defined for
2040 this command:
2041
2042 @table @code
2043 @item EBADF
2044 The @var{filedes} argument is invalid.
2045
2046 @item EINVAL
2047 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
2048 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
2049 @end table
2050 @end deftypevr
2051
2052 @comment fcntl.h
2053 @comment POSIX.1
2054 @deftypevr Macro int F_SETLK
2055 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
2056 specify that it should set or clear a lock.  This command requires a
2057 third argument of type @w{@code{struct flock *}} to be passed to
2058 @code{fcntl}, so that the form of the call is:
2059
2060 @smallexample
2061 fcntl (@var{filedes}, F_SETLK, @var{lockp})
2062 @end smallexample
2063
2064 If the process already has a lock on any part of the region, the old lock
2065 on that part is replaced with the new lock.  You can remove a lock
2066 by specifying a lock type of @code{F_UNLCK}.
2067
2068 If the lock cannot be set, @code{fcntl} returns immediately with a value
2069 of @code{-1}.  This function does not block waiting for other processes
2070 to release locks.  If @code{fcntl} succeeds, it return a value other
2071 than @code{-1}.
2072
2073 The following @code{errno} error conditions are defined for this
2074 function:
2075
2076 @table @code
2077 @item EAGAIN
2078 @itemx EACCES
2079 The lock cannot be set because it is blocked by an existing lock on the
2080 file.  Some systems use @code{EAGAIN} in this case, and other systems
2081 use @code{EACCES}; your program should treat them alike, after
2082 @code{F_SETLK}.  (The GNU system always uses @code{EAGAIN}.)
2083
2084 @item EBADF
2085 Either: the @var{filedes} argument is invalid; you requested a read lock
2086 but the @var{filedes} is not open for read access; or, you requested a
2087 write lock but the @var{filedes} is not open for write access.
2088
2089 @item EINVAL
2090 Either the @var{lockp} argument doesn't specify valid lock information,
2091 or the file associated with @var{filedes} doesn't support locks.
2092
2093 @item ENOLCK
2094 The system has run out of file lock resources; there are already too
2095 many file locks in place.
2096
2097 Well-designed file systems never report this error, because they have no
2098 limitation on the number of locks.  However, you must still take account
2099 of the possibility of this error, as it could result from network access
2100 to a file system on another machine.
2101 @end table
2102 @end deftypevr
2103
2104 @comment fcntl.h
2105 @comment POSIX.1
2106 @deftypevr Macro int F_SETLKW
2107 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
2108 specify that it should set or clear a lock.  It is just like the
2109 @code{F_SETLK} command, but causes the process to block (or wait)
2110 until the request can be specified.
2111
2112 This command requires a third argument of type @code{struct flock *}, as
2113 for the @code{F_SETLK} command.
2114
2115 The @code{fcntl} return values and errors are the same as for the
2116 @code{F_SETLK} command, but these additional @code{errno} error conditions
2117 are defined for this command:
2118
2119 @table @code
2120 @item EINTR
2121 The function was interrupted by a signal while it was waiting.
2122 @xref{Interrupted Primitives}.
2123
2124 @item EDEADLK
2125 The specified region is being locked by another process.  But that
2126 process is waiting to lock a region which the current process has
2127 locked, so waiting for the lock would result in deadlock.  The system
2128 does not guarantee that it will detect all such conditions, but it lets
2129 you know if it notices one.
2130 @end table
2131 @end deftypevr
2132
2133
2134 The following macros are defined for use as values for the @code{l_type}
2135 member of the @code{flock} structure.  The values are integer constants.
2136
2137 @table @code
2138 @comment fcntl.h
2139 @comment POSIX.1
2140 @vindex F_RDLCK
2141 @item F_RDLCK
2142 This macro is used to specify a read (or shared) lock.
2143
2144 @comment fcntl.h
2145 @comment POSIX.1
2146 @vindex F_WRLCK
2147 @item F_WRLCK
2148 This macro is used to specify a write (or exclusive) lock.
2149
2150 @comment fcntl.h
2151 @comment POSIX.1
2152 @vindex F_UNLCK
2153 @item F_UNLCK
2154 This macro is used to specify that the region is unlocked.
2155 @end table
2156
2157 As an example of a situation where file locking is useful, consider a
2158 program that can be run simultaneously by several different users, that
2159 logs status information to a common file.  One example of such a program
2160 might be a game that uses a file to keep track of high scores.  Another
2161 example might be a program that records usage or accounting information
2162 for billing purposes.
2163
2164 Having multiple copies of the program simultaneously writing to the
2165 file could cause the contents of the file to become mixed up.  But
2166 you can prevent this kind of problem by setting a write lock on the
2167 file before actually writing to the file.
2168
2169 If the program also needs to read the file and wants to make sure that
2170 the contents of the file are in a consistent state, then it can also use
2171 a read lock.  While the read lock is set, no other process can lock
2172 that part of the file for writing.
2173
2174 @c ??? This section could use an example program.
2175
2176 Remember that file locks are only a @emph{voluntary} protocol for
2177 controlling access to a file.  There is still potential for access to
2178 the file by programs that don't use the lock protocol.
2179
2180 @node Interrupt Input
2181 @section Interrupt-Driven Input
2182
2183 @cindex interrupt-driven input
2184 If you set the @code{O_ASYNC} status flag on a file descriptor
2185 (@pxref{File Status Flags}), a @code{SIGIO} signal is sent whenever
2186 input or output becomes possible on that file descriptor.  The process
2187 or process group to receive the signal can be selected by using the
2188 @code{F_SETOWN} command to the @code{fcntl} function.  If the file
2189 descriptor is a socket, this also selects the recipient of @code{SIGURG}
2190 signals that are delivered when out-of-band data arrives on that socket;
2191 see @ref{Out-of-Band Data}.  (@code{SIGURG} is sent in any situation
2192 where @code{select} would report the socket as having an ``exceptional
2193 condition''.  @xref{Waiting for I/O}.)
2194
2195 If the file descriptor corresponds to a terminal device, then @code{SIGIO}
2196 signals are sent to the foreground process group of the terminal.
2197 @xref{Job Control}.
2198
2199 @pindex fcntl.h
2200 The symbols in this section are defined in the header file
2201 @file{fcntl.h}.
2202
2203 @comment fcntl.h
2204 @comment BSD
2205 @deftypevr Macro int F_GETOWN
2206 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
2207 specify that it should get information about the process or process
2208 group to which @code{SIGIO} signals are sent.  (For a terminal, this is
2209 actually the foreground process group ID, which you can get using
2210 @code{tcgetpgrp}; see @ref{Terminal Access Functions}.)
2211
2212 The return value is interpreted as a process ID; if negative, its
2213 absolute value is the process group ID.
2214
2215 The following @code{errno} error condition is defined for this command:
2216
2217 @table @code
2218 @item EBADF
2219 The @var{filedes} argument is invalid.
2220 @end table
2221 @end deftypevr
2222
2223 @comment fcntl.h
2224 @comment BSD
2225 @deftypevr Macro int F_SETOWN
2226 This macro is used as the @var{command} argument to @code{fcntl}, to
2227 specify that it should set the process or process group to which
2228 @code{SIGIO} signals are sent.  This command requires a third argument
2229 of type @code{pid_t} to be passed to @code{fcntl}, so that the form of
2230 the call is:
2231
2232 @smallexample
2233 fcntl (@var{filedes}, F_SETOWN, @var{pid})
2234 @end smallexample
2235
2236 The @var{pid} argument should be a process ID.  You can also pass a
2237 negative number whose absolute value is a process group ID.
2238
2239 The return value from @code{fcntl} with this command is @code{-1}
2240 in case of error and some other value if successful.  The following
2241 @code{errno} error conditions are defined for this command:
2242
2243 @table @code
2244 @item EBADF
2245 The @var{filedes} argument is invalid.
2246
2247 @item ESRCH
2248 There is no process or process group corresponding to @var{pid}.
2249 @end table
2250 @end deftypevr
2251
2252 @c ??? This section could use an example program.