chiark / gitweb /
@@@ timeout wip
[mLib] / sys / mdup.c
1 /* -*-c-*-
2  *
3  * Duplicate multiple files
4  *
5  * (c) 2008 Straylight/Edgeware
6  */
7
8 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
9  *
10  * This file is part of the mLib utilities library.
11  *
12  * mLib is free software; you can redistribute it and/or modify
13  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
14  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
15  * License, or (at your option) any later version.
16  *
17  * mLib is distributed in the hope that it will be useful,
18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
20  * GNU Library General Public License for more details.
21  *
22  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
23  * License along with mLib; if not, write to the Free
24  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
25  * MA 02111-1307, USA.
26  */
27
28 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
29
30 #include <errno.h>
31 #include <stdlib.h>
32
33 #include <unistd.h>
34
35 #include "mdup.h"
36
37 /*----- Data structures ---------------------------------------------------*/
38
39 typedef struct mdup_fdinfo {
40
41   mdup_fd *f;
42   /* Each @fdinfo@ structure refers to one of the caller's @fd@ structures.
43    * This is it.
44    */
45
46   struct mdup_fdinfo *eqnext, *eqprev;
47   /* The caller's request list can contain more than one entry with any given
48    * @cur@ descriptor.  We group them together into an equivalence class,
49    * which is doubly linked using these fields.
50    */
51
52   struct mdup_fdinfo *up;
53   /* We require that there be at most one node with any given @want@
54    * descriptor (other than @-1@).  There is therefore at most one node whose
55    * @want@ is equal to my @cur@.  If such a node exists, @up@ points to it;
56    * otherwise @up@ is null.
57    */
58
59   struct mdup_fdinfo *down;
60   /* Obviously, @down@ links in the opposite direction from @up@.  However,
61    * there may be several nodes whose @cur@ equals my @want@; therefore
62    * @down@ simply links to one of the nodes in the equivalence class.
63    *
64    * Unsurprisingly, @down@ is the direction we move during the depth-first
65    * traversal phase of the operation.
66    */
67
68   struct mdup_fdinfo *dlink;
69   /* Nodes with @want == -1@, and nodes where we've broken cycles, are
70    * considered `dynamic': their @cur@ has been chosen by @dup@ to be
71    * distinct from any existing descriptor, but may collide with a @want@.
72    * We check each proposed move against the list of dynamic nodes, and move
73    * them out of the way as necessary.  Note that this is really a list of
74    * equivalence classes rather than single nodes.
75    */
76
77   unsigned state;
78   /* The current state of this node.  One of the @ST@ constants described
79    * below.
80    */
81 } mdup_fdinfo;
82
83 enum {
84   ST_READY,
85   /* Node has not yet been processed.
86    */
87
88   ST_MARK,
89   /* Node has been reached by the depth-first traversal, but its descriptor
90    * has not yet been moved.  This state is used to detect cycles using the
91    * depth-first traversal.
92    */
93
94   ST_DONE,
95   /* Node has been processed completely.  We have @want == -1@ or
96    * @want == cur@.
97    */
98
99   ST_BROKEN,
100   /* Node has been clobbered in order to break a cycle.  The node's
101    * equivalence class has been remapped to a fresh descriptor which (we
102    * hope) is not equal to any node's @want@.  All broken nodes are put on
103    * the dynamic list: if our hope turns out to be misplaced we can remap the
104    * class again.
105    */
106 };
107
108 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
109
110 /* --- @DO_EQUIVS@ --- *
111  *
112  * Perform @body@ once for each @g@ in the equivalence class of @f@.
113  */
114
115 #define DO_EQUIVS(g, f, body) do {                                      \
116   mdup_fdinfo *f_ = (f), *g_ = f_;                                      \
117   do { mdup_fdinfo *g = g_; g_ = g_->eqnext; body; } while (g_ != f_);  \
118 } while (0)
119
120 /* --- @dump@ --- *
121  *
122  * Arguments:   @mdup_fdinfo *v@ = pointer to info vector
123  *              @size_t n@ = size of vector
124  *
125  * Returns:     ---
126  *
127  * Use:         Dumps a scary-looking description of the state of @mdup@'s
128  *              workings.
129  */
130
131 #ifdef DEBUG
132
133 #include <stdarg.h>
134 #include <stdio.h>
135
136 #include "macros.h"
137
138 #define D(x) x
139
140 static PRINTF_LIKE(4, 5) IGNORABLE
141   void dump(mdup_fdinfo *v, size_t n, mdup_fdinfo *dhead,
142             const char *fmt, ...)
143 {
144   int i;
145   mdup_fdinfo *f, *g;
146   static const char *state[] = { "READY", "MARK", "DONE", "BROKEN" };
147   va_list ap;
148
149 #define INDEX(p) ((p) ? (int)((p) - (v)) : -1)
150
151   /* --- Dump the items, fairly raw --- */
152
153   va_start(ap, fmt);
154   fputs("*** ", stdout);
155   vprintf(fmt, ap);
156   putchar('\n');
157   for (i = 0; i < n; i++) {
158     f = &v[i];
159     printf("%3d: %-6s %3d -> %3d; "
160            "equivs: %3d, %3d; up: %3d; down: %3d; dyn: %3d\n",
161            i, state[f->state], f->f->cur, f->f->want,
162            INDEX(f->eqprev), INDEX(f->eqnext),
163            INDEX(f->up), INDEX(f->down), INDEX(f->dlink));
164   }
165   putchar('\n');
166   va_end(ap);
167
168 #undef INDEX
169 }
170
171 #else
172
173 #define D(x)
174
175 #endif
176
177 /* --- @dfs@ --- *
178  *
179  * Arguments:   @mdup_fdinfo *f@ = which node to process
180  *              @mdup_fdinfo **dhead, ***dtail@ = the dynamic list
181  *
182  * Returns:     Zero on success, @-1@ on some OS failure.
183  *
184  * Use:         Recursive depth-first traversal of the descriptor graph.
185  *
186  *              On exit, the node @f@ will be in state @ST_DONE@ or
187  *              @ST_BROKEN@.
188  */
189
190 static int dfs(mdup_fdinfo *f, mdup_fdinfo **dhead, mdup_fdinfo ***dtail)
191 {
192   mdup_fdinfo *d;
193   mdup_fd *ff;
194   int can_close_p = 1;
195   int fd, ofd;
196   int e;
197
198   /* --- Null pointers need no processing --- *
199    *
200    * Null pointers mark the end of descending chains.
201    */
202
203   if (!f)
204     return (0);
205
206   /* --- Otherwise our behaviour depends on the node's state --- */
207
208   switch (f->state) {
209
210     /* --- The standard processing, in several phases --- */
211
212     case ST_READY:
213
214       /* --- Mark the class as being in-progress --- */
215
216       DO_EQUIVS(g, f, { g->state = ST_MARK; });
217
218       /* --- Ensure that the our proposed destination is clear --- *
219        *
220        * The depth-first traversal will leave the node in @ST_DONE@ or
221        * @ST_BROKEN@ afterwards; either way, its @cur@ will not be same as
222        * our @want@.
223        *
224        * Note that this can move @%\emph{us}@ to @ST_BROKEN@.  This is not a
225        * significant problem.
226        */
227
228       DO_EQUIVS(g, f, { if (dfs(g->down, dhead, dtail)) return (-1); });
229
230       /* --- Now the real work can begin --- *
231        *
232        * For each node in the class, copy the descriptor from @cur@ to
233        * @want@.  Before doing this, we must move out of the way any (other)
234        * dynamic nodes whose @cur@ matches our @want@.
235        *
236        * Interestingly, this is the only point in the function where we need
237        * nontrivial error handling: if something goes wrong with one of the
238        * @dup2@ calls, we must close the descriptors made so far this pass
239        * before returning.
240        */
241
242       ofd = f->f->cur;
243       DO_EQUIVS(g, f, {
244         ff = g->f;
245         for (d = *dhead; d; d = d->dlink) {
246           if (d != f && d->f->cur == ff->want) {
247             if ((fd = dup(ff->want)) < 0)
248               goto fail;
249             DO_EQUIVS(dd, d, { dd->f->cur = fd; });
250             close(ff->want);
251           }
252         }
253         if (ff->cur == ff->want)
254           can_close_p = 0;
255         else if (dup2(ofd, ff->want) < 0)
256           goto fail;
257         goto ok;
258       fail:
259         e = errno;
260         for (g = g->eqprev; g != f->eqprev; g = g->eqprev) {
261           if (g->f->want != g->f->cur)
262             close(g->f->want);
263         }
264         errno = e;
265         return (-1);
266       ok:;
267       });
268
269       /* --- We're done --- *
270        *
271        * If the original descriptor isn't wanted by anyone we can (and must)
272        * close it.  Nodes can now move to @ST_DONE@.
273        */
274
275       if (can_close_p)
276         close(ofd);
277       DO_EQUIVS(g, f, {
278         g->f->cur = g->f->want;
279         g->state = ST_DONE;
280       });
281       break;
282
283     /* --- We have encoutered a cycle --- *
284      *
285      * The caller wants our descriptor.  We therefore shunt this entire
286      * equivalence class to a new descriptor, and link it onto the dynamic
287      * list.  Mark it as broken so that we don't try to do anything
288      * complicated to it again.
289      */
290
291     case ST_MARK:
292       ofd = f->f->cur;
293       if ((fd = dup(ofd)) < 0)
294         return (-1);
295       DO_EQUIVS(g, f, {
296         g->f->cur = fd;
297         g->state = ST_BROKEN;
298       });
299       f->dlink = **dtail;
300       **dtail = f;
301       close(ofd);
302       break;
303
304     /* --- Nothing to be done here --- *
305      *
306      * @ST_DONE@ nodes have already been completely processed; @ST_BROKEN@
307      * nodes will be fixed up after the main traversal.
308      */
309
310     case ST_DONE:
311     case ST_BROKEN:
312       return (0);
313
314   }
315   return (0);
316 }
317
318 /* --- @mdup@ --- *
319  *
320  * Arguments:   @mdup_fd *v@ = pointer to @mdup_fd@ vector
321  *              @size_t n@ = size of vector
322  *
323  * Returns:     Zero if successful, @-1@ on failure.
324  *
325  * Use:         Rearranges file descriptors.
326  *
327  *              The vector @v@ consists of a number of @mdup_fd@ structures.
328  *              Each `slot' in the table represents a file.  The slot's @cur@
329  *              member names the current file descriptor for this file; the
330  *              @want@ member is the file descriptor we want to use for it.
331  *              if you want to keep a file alive but don't care which
332  *              descriptor it ends up with, set @want = -1@.  Several slots
333  *              may specify the same @cur@ descriptor; but they all have to
334  *              declare different @want@s (except that several slots may have
335  *              @want = -1@.
336  *
337  *              On successful exit, the function will have rearranged the
338  *              file descriptors as requested.  To reflect this, the @cur@
339  *              members will all be set to match the (non-@-1@) @want@
340  *              members.
341  *
342  *              If there is a failure, then some rearrangement may have been
343  *              performed and some not; the @cur@ members are set to reflect
344  *              which file descriptors are to be used.  The old file
345  *              descriptors are closed.  (This is different from usual @dup@
346  *              behaviour, of course, but essential for reliable error
347  *              handling.)  If you want to keep a particular source file
348  *              descriptor open as well as make a new copy then specify two
349  *              slots with the same @cur@, one with @want = cur@ and one with
350  *              the desired output descriptor.
351  *
352  *              This function works correctly even if the desired remappings
353  *              contain cycles.
354  */
355
356 int mdup(mdup_fd *v, size_t n)
357 {
358   size_t i, j;
359   mdup_fdinfo *vv;
360   mdup_fdinfo *f, *g, *dhead, **dtail;
361   mdup_fd *ff;
362   int rc = -1;
363   int can_close_p;
364   int ofd, fd;
365
366   /* --- Allocate and initialize the table of info nodes --- *
367    *
368    * Each entry @ff@ in the caller's @v@ array will have a corresponding node
369    * @f@ in @vv@ with @f->f = ff@.  Initially each node's links are null, and
370    * the node is in the @ST_READY@ state.
371    *
372    * We also initialize a list given by @dhead@ and @dtail@ containing the
373    * entries with `dynamically-assigned' descriptors -- i.e., those whose
374    * values we made up using @dup@.  The list lets us detect collisions with
375    * explicitly requested descriptors and move the dynamic ones out of the
376    * way.
377    */
378
379   if ((vv = malloc(sizeof(*vv) * n)) == 0)
380     return (-1);
381
382   dhead = 0;
383   dtail = &dhead;
384   for (i = 0; i < n; i++) {
385     f = &vv[i];
386     f->f = &v[i];
387     f->up = f->down = 0;
388     f->eqnext = f->eqprev = 0;
389     f->state = ST_READY;
390   }
391
392   /* --- Pass one: link the graph together --- *
393    *
394    * Once this pass is complete, the following properties will hold.
395    *
396    *   * The nodes which have the same @cur@ are linked together by their
397    *     @eqnext@ and @eqprev@ fields into a doubly-linked circular list
398    *     representing this equivalence class.
399    *
400    *   * @f->up == g@ if and only if @f->f->cur == g->f->want@.  (Note that
401    *     @want@ fields are unique according to our interface.  We detect
402    *     violations and exit with @errno == EINVAL@.)
403    *
404    *   * If @f->up == g@ then there exists a @ff@ in the same equivalence
405    *     class (and therefore on @f@'s @eqnext@ list) as @f@ with
406    *     @g->down == ff@.
407    */
408
409   for (i = 0; i < n; i++) {
410     f = &vv[i];
411     if (!f->eqnext)
412       f->eqnext = f->eqprev = f;
413     for (j = 0; j < n; j++) {
414       if (i == j)
415         continue;
416       g = &vv[j];
417       if (f->f->cur == g->f->cur) {
418         if (!g->eqnext) {
419           g->eqnext = f->eqnext;
420           g->eqprev = f;
421           f->eqnext->eqprev = g;
422           f->eqnext = g;
423         }
424       }
425       if (g->f->want == -1)
426         /* fine */;
427       else if (f->f->want == g->f->want) {
428         errno = EINVAL;
429         goto fail;
430       } else if (f->f->cur == g->f->want) {
431         f->up = g;
432         if (!g->down)
433           g->down = f;
434       }
435     }
436   }
437
438   /* --- Pass two: handle don't-care requests --- *
439    *
440    * By the end of this pass, we have the following properties.
441    *
442    *   * Every node will be marked @ST_DONE@.  This is a temporary abuse of
443    *     the @ST_DONE@ state which will be rectified during the next pass.
444    *
445    *   * Every node with @want == -1@ will have @cur@ set to a freshly
446    *     allocated file descriptor distinct from every previously open file.
447    */
448
449   for (i = 0; i < n; i++) {
450     f = &vv[i];
451     switch (f->state) {
452       case ST_DONE:
453         break;
454       case ST_READY:
455         can_close_p = 1;
456         DO_EQUIVS(g, f, {
457           ff = g->f;
458           ofd = ff->cur;
459           if (ff->want != -1)
460             can_close_p = 0;
461           else {
462             if ((fd = dup(ofd)) < 0)
463               goto fail;
464             ff->cur = fd;
465           }
466           g->state = ST_DONE;
467         });
468         if (can_close_p)
469           close(ofd);
470         break;
471     }
472   }
473
474   /* --- Pass three: restore equivalence classes and @down@ links --- *
475    *
476    * This pass re-establishes the properties from pass one.  Because we've
477    * changed some @cur@ members, the equivalence classes will have changed,
478    * so we must fix up the @eqnext@ lists and @down@ links.
479    *
480    * Nodes with @want == -1@ are now finished with (modulo tweaking
481    * dynamically allocated descriptors as we process the others), so we leave
482    * them in @ST_DONE@; other nodes are restored to @ST_READY@.
483    */
484
485   for (i = 0; i < n; i++) {
486     f = &vv[i];
487     ff = f->f;
488     if (ff->want == -1) {
489       f->eqnext->eqprev = f->eqprev;
490       f->eqprev->eqnext = f->eqnext;
491       f->eqnext = f->eqprev = f;
492       f->dlink = *dtail;
493       *dtail = f;
494     } else
495       f->state = ST_READY;
496   }
497
498   /* --- Pass four: main depth-first traversal --- *
499    *
500    * See the description of the function @dfs@ above.  After this pass, every
501    * node is in state @ST_DONE@ or @ST_BROKEN@.
502    */
503
504   for (i = 0; i < n; i++) {
505     if (dfs(&vv[i], &dhead, &dtail))
506       goto fail;
507   }
508
509   /* --- Finished --- */
510
511   rc = 0;
512 fail:
513   free(vv);
514   return (rc);
515 }
516
517 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/