f4bcfb5dcfe58c3ec907ce6ad0b421ebb109671f
[ghc-base.git] / System / IO.hs
1 {-# OPTIONS_GHC -XNoImplicitPrelude #-}
2 -----------------------------------------------------------------------------
3 -- |
4 -- Module      :  System.IO
5 -- Copyright   :  (c) The University of Glasgow 2001
6 -- License     :  BSD-style (see the file libraries/base/LICENSE)
7 -- 
8 -- Maintainer  :  libraries@haskell.org
9 -- Stability   :  stable
10 -- Portability :  portable
11 --
12 -- The standard IO library.
13 --
14 -----------------------------------------------------------------------------
15
16 module System.IO (
17     -- * The IO monad
18
19     IO,                        -- instance MonadFix
20     fixIO,                     -- :: (a -> IO a) -> IO a
21
22     -- * Files and handles
23
24     FilePath,                  -- :: String
25
26     Handle,             -- abstract, instance of: Eq, Show.
27
28     -- ** Standard handles
29
30     -- | Three handles are allocated during program initialisation,
31     -- and are initially open.
32
33     stdin, stdout, stderr,   -- :: Handle
34
35     -- * Opening and closing files
36
37     -- ** Opening files
38
39     withFile,
40     openFile,                  -- :: FilePath -> IOMode -> IO Handle
41     IOMode(ReadMode,WriteMode,AppendMode,ReadWriteMode),
42
43     -- ** Closing files
44
45     hClose,                    -- :: Handle -> IO ()
46
47     -- ** Special cases
48
49     -- | These functions are also exported by the "Prelude".
50
51     readFile,                  -- :: FilePath -> IO String
52     writeFile,                 -- :: FilePath -> String -> IO ()
53     appendFile,                -- :: FilePath -> String -> IO ()
54
55     -- ** File locking
56
57     -- $locking
58
59     -- * Operations on handles
60
61     -- ** Determining and changing the size of a file
62
63     hFileSize,                 -- :: Handle -> IO Integer
64 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
65     hSetFileSize,              -- :: Handle -> Integer -> IO ()
66 #endif
67
68     -- ** Detecting the end of input
69
70     hIsEOF,                    -- :: Handle -> IO Bool
71     isEOF,                     -- :: IO Bool
72
73     -- ** Buffering operations
74
75     BufferMode(NoBuffering,LineBuffering,BlockBuffering),
76     hSetBuffering,             -- :: Handle -> BufferMode -> IO ()
77     hGetBuffering,             -- :: Handle -> IO BufferMode
78     hFlush,                    -- :: Handle -> IO ()
79
80     -- ** Repositioning handles
81
82     hGetPosn,                  -- :: Handle -> IO HandlePosn
83     hSetPosn,                  -- :: HandlePosn -> IO ()
84     HandlePosn,                -- abstract, instance of: Eq, Show.
85
86     hSeek,                     -- :: Handle -> SeekMode -> Integer -> IO ()
87     SeekMode(AbsoluteSeek,RelativeSeek,SeekFromEnd),
88 #if !defined(__NHC__)
89     hTell,                     -- :: Handle -> IO Integer
90 #endif
91
92     -- ** Handle properties
93
94     hIsOpen, hIsClosed,        -- :: Handle -> IO Bool
95     hIsReadable, hIsWritable,  -- :: Handle -> IO Bool
96     hIsSeekable,               -- :: Handle -> IO Bool
97
98     -- ** Terminal operations (not portable: GHC\/Hugs only)
99
100 #if !defined(__NHC__)
101     hIsTerminalDevice,          -- :: Handle -> IO Bool
102
103     hSetEcho,                   -- :: Handle -> Bool -> IO ()
104     hGetEcho,                   -- :: Handle -> IO Bool
105 #endif
106
107     -- ** Showing handle state (not portable: GHC only)
108
109 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
110     hShow,                      -- :: Handle -> IO String
111 #endif
112
113     -- * Text input and output
114
115     -- ** Text input
116
117     hWaitForInput,             -- :: Handle -> Int -> IO Bool
118     hReady,                    -- :: Handle -> IO Bool
119     hGetChar,                  -- :: Handle -> IO Char
120     hGetLine,                  -- :: Handle -> IO [Char]
121     hLookAhead,                -- :: Handle -> IO Char
122     hGetContents,              -- :: Handle -> IO [Char]
123
124     -- ** Text output
125
126     hPutChar,                  -- :: Handle -> Char -> IO ()
127     hPutStr,                   -- :: Handle -> [Char] -> IO ()
128     hPutStrLn,                 -- :: Handle -> [Char] -> IO ()
129     hPrint,                    -- :: Show a => Handle -> a -> IO ()
130
131     -- ** Special cases for standard input and output
132
133     -- | These functions are also exported by the "Prelude".
134
135     interact,                  -- :: (String -> String) -> IO ()
136     putChar,                   -- :: Char   -> IO ()
137     putStr,                    -- :: String -> IO () 
138     putStrLn,                  -- :: String -> IO ()
139     print,                     -- :: Show a => a -> IO ()
140     getChar,                   -- :: IO Char
141     getLine,                   -- :: IO String
142     getContents,               -- :: IO String
143     readIO,                    -- :: Read a => String -> IO a
144     readLn,                    -- :: Read a => IO a
145
146     -- * Binary input and output
147
148     withBinaryFile,
149     openBinaryFile,            -- :: FilePath -> IOMode -> IO Handle
150     hSetBinaryMode,            -- :: Handle -> Bool -> IO ()
151     hPutBuf,                   -- :: Handle -> Ptr a -> Int -> IO ()
152     hGetBuf,                   -- :: Handle -> Ptr a -> Int -> IO Int
153 #if !defined(__NHC__) && !defined(__HUGS__)
154     hPutBufNonBlocking,        -- :: Handle -> Ptr a -> Int -> IO Int
155     hGetBufNonBlocking,        -- :: Handle -> Ptr a -> Int -> IO Int
156 #endif
157
158     -- * Temporary files
159
160     openTempFile,
161     openBinaryTempFile,
162
163 #if !defined(__NHC__) && !defined(__HUGS__)
164     -- * Unicode encoding\/decoding
165
166     -- | A text-mode 'Handle' has an associated 'TextEncoding', which
167     -- is used to decode bytes into Unicode characters when reading,
168     -- and encode Unicode characters into bytes when writing.
169     --
170     -- The default 'TextEncoding' is the same as the default encoding
171     -- on your system, which is also available as 'localeEncoding'.
172     -- (GHC note: on Windows, currently 'localeEncoding' is always
173     -- 'latin1'; there is no support for encoding and decoding using
174     -- the ANSI code page).
175     --
176     -- Encoding and decoding errors are always detected and reported,
177     -- except during lazy I/O ('hGetContents', 'getContents', and
178     -- 'readFile'), where a decoding error merely results in
179     -- termination of the character stream, as with other I/O errors.
180
181     hSetEncoding, 
182     hGetEncoding,
183
184     -- ** Unicode encodings
185     TextEncoding, 
186     latin1,
187     utf8, utf8_bom,
188     utf16, utf16le, utf16be,
189     utf32, utf32le, utf32be, 
190     localeEncoding,
191     mkTextEncoding,
192 #endif
193
194 #if !defined(__NHC__) && !defined(__HUGS__)
195     -- * Newline conversion
196     
197     -- | In Haskell, a newline is always represented by the character
198     -- '\n'.  However, in files and external character streams, a
199     -- newline may be represented by another character sequence, such
200     -- as '\r\n'.
201     --
202     -- A text-mode 'Handle' has an associated 'NewlineMode' that
203     -- specifies how to transate newline characters.  The
204     -- 'NewlineMode' specifies the input and output translation
205     -- separately, so that for instance you can translate '\r\n'
206     -- to '\n' on input, but leave newlines as '\n' on output.
207     --
208     -- The default 'NewlineMode' for a 'Handle' is
209     -- 'nativeNewlineMode', which does no translation on Unix systems,
210     -- but translates '\r\n' to '\n' and back on Windows.
211     --
212     -- Binary-mode 'Handle's do no newline translation at all.
213     --
214     hSetNewlineMode, 
215     Newline(..), nativeNewline, 
216     NewlineMode(..), 
217     noNewlineTranslation, universalNewlineMode, nativeNewlineMode,
218 #endif
219   ) where
220
221 import Control.Exception.Base
222
223 #ifndef __NHC__
224 import Data.Bits
225 import Data.List
226 import Data.Maybe
227 import Foreign.C.Error
228 import Foreign.C.Types
229 import System.Posix.Internals
230 #endif
231
232 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
233 import GHC.Base
234 import GHC.IO hiding ( onException )
235 import GHC.IO.IOMode
236 import GHC.IO.Handle.FD
237 import GHC.IO.Handle
238 import GHC.IORef
239 import GHC.IO.Exception ( userError )
240 import GHC.IO.Encoding
241 import GHC.Exception
242 import GHC.Num
243 import Text.Read
244 import GHC.Show
245 #endif
246
247 #ifdef __HUGS__
248 import Hugs.IO
249 import Hugs.IOExts
250 import Hugs.IORef
251 import System.IO.Unsafe ( unsafeInterleaveIO )
252 #endif
253
254 #ifdef __NHC__
255 import IO
256   ( Handle ()
257   , HandlePosn ()
258   , IOMode (ReadMode,WriteMode,AppendMode,ReadWriteMode)
259   , BufferMode (NoBuffering,LineBuffering,BlockBuffering)
260   , SeekMode (AbsoluteSeek,RelativeSeek,SeekFromEnd)
261   , stdin, stdout, stderr
262   , openFile                  -- :: FilePath -> IOMode -> IO Handle
263   , hClose                    -- :: Handle -> IO ()
264   , hFileSize                 -- :: Handle -> IO Integer
265   , hIsEOF                    -- :: Handle -> IO Bool
266   , isEOF                     -- :: IO Bool
267   , hSetBuffering             -- :: Handle -> BufferMode -> IO ()
268   , hGetBuffering             -- :: Handle -> IO BufferMode
269   , hFlush                    -- :: Handle -> IO ()
270   , hGetPosn                  -- :: Handle -> IO HandlePosn
271   , hSetPosn                  -- :: HandlePosn -> IO ()
272   , hSeek                     -- :: Handle -> SeekMode -> Integer -> IO ()
273   , hWaitForInput             -- :: Handle -> Int -> IO Bool
274   , hGetChar                  -- :: Handle -> IO Char
275   , hGetLine                  -- :: Handle -> IO [Char]
276   , hLookAhead                -- :: Handle -> IO Char
277   , hGetContents              -- :: Handle -> IO [Char]
278   , hPutChar                  -- :: Handle -> Char -> IO ()
279   , hPutStr                   -- :: Handle -> [Char] -> IO ()
280   , hPutStrLn                 -- :: Handle -> [Char] -> IO ()
281   , hPrint                    -- :: Handle -> [Char] -> IO ()
282   , hReady                    -- :: Handle -> [Char] -> IO ()
283   , hIsOpen, hIsClosed        -- :: Handle -> IO Bool
284   , hIsReadable, hIsWritable  -- :: Handle -> IO Bool
285   , hIsSeekable               -- :: Handle -> IO Bool
286   , bracket
287
288   , IO ()
289   , FilePath                  -- :: String
290   )
291 import NHC.IOExtras (fixIO, hPutBuf, hGetBuf)
292 import NHC.FFI (Ptr)
293 #endif
294
295 -- -----------------------------------------------------------------------------
296 -- Standard IO
297
298 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
299 -- | Write a character to the standard output device
300 -- (same as 'hPutChar' 'stdout').
301
302 putChar         :: Char -> IO ()
303 putChar c       =  hPutChar stdout c
304
305 -- | Write a string to the standard output device
306 -- (same as 'hPutStr' 'stdout').
307
308 putStr          :: String -> IO ()
309 putStr s        =  hPutStr stdout s
310
311 -- | The same as 'putStr', but adds a newline character.
312
313 putStrLn        :: String -> IO ()
314 putStrLn s      =  do putStr s
315                       putChar '\n'
316
317 -- | The 'print' function outputs a value of any printable type to the
318 -- standard output device.
319 -- Printable types are those that are instances of class 'Show'; 'print'
320 -- converts values to strings for output using the 'show' operation and
321 -- adds a newline.
322 --
323 -- For example, a program to print the first 20 integers and their
324 -- powers of 2 could be written as:
325 --
326 -- > main = print ([(n, 2^n) | n <- [0..19]])
327
328 print           :: Show a => a -> IO ()
329 print x         =  putStrLn (show x)
330
331 -- | Read a character from the standard input device
332 -- (same as 'hGetChar' 'stdin').
333
334 getChar         :: IO Char
335 getChar         =  hGetChar stdin
336
337 -- | Read a line from the standard input device
338 -- (same as 'hGetLine' 'stdin').
339
340 getLine         :: IO String
341 getLine         =  hGetLine stdin
342
343 -- | The 'getContents' operation returns all user input as a single string,
344 -- which is read lazily as it is needed
345 -- (same as 'hGetContents' 'stdin').
346
347 getContents     :: IO String
348 getContents     =  hGetContents stdin
349
350 -- | The 'interact' function takes a function of type @String->String@
351 -- as its argument.  The entire input from the standard input device is
352 -- passed to this function as its argument, and the resulting string is
353 -- output on the standard output device.
354
355 interact        ::  (String -> String) -> IO ()
356 interact f      =   do s <- getContents
357                        putStr (f s)
358
359 -- | The 'readFile' function reads a file and
360 -- returns the contents of the file as a string.
361 -- The file is read lazily, on demand, as with 'getContents'.
362
363 readFile        :: FilePath -> IO String
364 readFile name   =  openFile name ReadMode >>= hGetContents
365
366 -- | The computation 'writeFile' @file str@ function writes the string @str@,
367 -- to the file @file@.
368 writeFile :: FilePath -> String -> IO ()
369 writeFile f txt = withFile f WriteMode (\ hdl -> hPutStr hdl txt)
370
371 -- | The computation 'appendFile' @file str@ function appends the string @str@,
372 -- to the file @file@.
373 --
374 -- Note that 'writeFile' and 'appendFile' write a literal string
375 -- to a file.  To write a value of any printable type, as with 'print',
376 -- use the 'show' function to convert the value to a string first.
377 --
378 -- > main = appendFile "squares" (show [(x,x*x) | x <- [0,0.1..2]])
379
380 appendFile      :: FilePath -> String -> IO ()
381 appendFile f txt = withFile f AppendMode (\ hdl -> hPutStr hdl txt)
382
383 -- | The 'readLn' function combines 'getLine' and 'readIO'.
384
385 readLn          :: Read a => IO a
386 readLn          =  do l <- getLine
387                       r <- readIO l
388                       return r
389
390 -- | The 'readIO' function is similar to 'read' except that it signals
391 -- parse failure to the 'IO' monad instead of terminating the program.
392
393 readIO          :: Read a => String -> IO a
394 readIO s        =  case (do { (x,t) <- reads s ;
395                               ("","") <- lex t ;
396                               return x }) of
397                         [x]    -> return x
398                         []     -> ioError (userError "Prelude.readIO: no parse")
399                         _      -> ioError (userError "Prelude.readIO: ambiguous parse")
400 #endif  /* __GLASGOW_HASKELL__ */
401
402 #ifndef __NHC__
403 -- | Computation 'hReady' @hdl@ indicates whether at least one item is
404 -- available for input from handle @hdl@.
405 -- 
406 -- This operation may fail with:
407 --
408 --  * 'System.IO.Error.isEOFError' if the end of file has been reached.
409
410 hReady          :: Handle -> IO Bool
411 hReady h        =  hWaitForInput h 0
412
413 -- | The same as 'hPutStr', but adds a newline character.
414
415 hPutStrLn       :: Handle -> String -> IO ()
416 hPutStrLn hndl str = do
417  hPutStr  hndl str
418  hPutChar hndl '\n'
419
420 -- | Computation 'hPrint' @hdl t@ writes the string representation of @t@
421 -- given by the 'shows' function to the file or channel managed by @hdl@
422 -- and appends a newline.
423 --
424 -- This operation may fail with:
425 --
426 --  * 'System.IO.Error.isFullError' if the device is full; or
427 --
428 --  * 'System.IO.Error.isPermissionError' if another system resource limit would be exceeded.
429
430 hPrint          :: Show a => Handle -> a -> IO ()
431 hPrint hdl      =  hPutStrLn hdl . show
432 #endif /* !__NHC__ */
433
434 -- | @'withFile' name mode act@ opens a file using 'openFile' and passes
435 -- the resulting handle to the computation @act@.  The handle will be
436 -- closed on exit from 'withFile', whether by normal termination or by
437 -- raising an exception.
438 withFile :: FilePath -> IOMode -> (Handle -> IO r) -> IO r
439 withFile name mode = bracket (openFile name mode) hClose
440
441 -- | @'withBinaryFile' name mode act@ opens a file using 'openBinaryFile'
442 -- and passes the resulting handle to the computation @act@.  The handle
443 -- will be closed on exit from 'withBinaryFile', whether by normal
444 -- termination or by raising an exception.
445 withBinaryFile :: FilePath -> IOMode -> (Handle -> IO r) -> IO r
446 withBinaryFile name mode = bracket (openBinaryFile name mode) hClose
447
448 -- ---------------------------------------------------------------------------
449 -- fixIO
450
451 #if defined(__GLASGOW_HASKELL__) || defined(__HUGS__)
452 fixIO :: (a -> IO a) -> IO a
453 fixIO k = do
454     ref <- newIORef (throw NonTermination)
455     ans <- unsafeInterleaveIO (readIORef ref)
456     result <- k ans
457     writeIORef ref result
458     return result
459
460 -- NOTE: we do our own explicit black holing here, because GHC's lazy
461 -- blackholing isn't enough.  In an infinite loop, GHC may run the IO
462 -- computation a few times before it notices the loop, which is wrong.
463 #endif
464
465 #if defined(__NHC__)
466 -- Assume a unix platform, where text and binary I/O are identical.
467 openBinaryFile = openFile
468 hSetBinaryMode _ _ = return ()
469 #endif
470
471 -- | The function creates a temporary file in ReadWrite mode.
472 -- The created file isn\'t deleted automatically, so you need to delete it manually.
473 --
474 -- The file is creates with permissions such that only the current
475 -- user can read\/write it.
476 --
477 -- With some exceptions (see below), the file will be created securely
478 -- in the sense that an attacker should not be able to cause
479 -- openTempFile to overwrite another file on the filesystem using your
480 -- credentials, by putting symbolic links (on Unix) in the place where
481 -- the temporary file is to be created.  On Unix the @O_CREAT@ and
482 -- @O_EXCL@ flags are used to prevent this attack, but note that
483 -- @O_EXCL@ is sometimes not supported on NFS filesystems, so if you
484 -- rely on this behaviour it is best to use local filesystems only.
485 --
486 openTempFile :: FilePath   -- ^ Directory in which to create the file
487              -> String     -- ^ File name template. If the template is \"foo.ext\" then
488                            -- the created file will be \"fooXXX.ext\" where XXX is some
489                            -- random number.
490              -> IO (FilePath, Handle)
491 openTempFile tmp_dir template = openTempFile' "openTempFile" tmp_dir template False
492
493 -- | Like 'openTempFile', but opens the file in binary mode. See 'openBinaryFile' for more comments.
494 openBinaryTempFile :: FilePath -> String -> IO (FilePath, Handle)
495 openBinaryTempFile tmp_dir template = openTempFile' "openBinaryTempFile" tmp_dir template True
496
497 openTempFile' :: String -> FilePath -> String -> Bool -> IO (FilePath, Handle)
498 openTempFile' loc tmp_dir template binary = do
499   pid <- c_getpid
500   findTempName pid
501   where
502     -- We split off the last extension, so we can use .foo.ext files
503     -- for temporary files (hidden on Unix OSes). Unfortunately we're
504     -- below filepath in the hierarchy here.
505     (prefix,suffix) =
506        case break (== '.') $ reverse template of
507          -- First case: template contains no '.'s. Just re-reverse it.
508          (rev_suffix, "")       -> (reverse rev_suffix, "")
509          -- Second case: template contains at least one '.'. Strip the
510          -- dot from the prefix and prepend it to the suffix (if we don't
511          -- do this, the unique number will get added after the '.' and
512          -- thus be part of the extension, which is wrong.)
513          (rev_suffix, '.':rest) -> (reverse rest, '.':reverse rev_suffix)
514          -- Otherwise, something is wrong, because (break (== '.')) should
515          -- always return a pair with either the empty string or a string
516          -- beginning with '.' as the second component.
517          _                      -> error "bug in System.IO.openTempFile"
518
519 #ifndef __NHC__
520     oflags1 = rw_flags .|. o_EXCL
521
522     binary_flags
523       | binary    = o_BINARY
524       | otherwise = 0
525
526     oflags = oflags1 .|. binary_flags
527 #endif
528
529 #ifdef __NHC__
530     findTempName x = do h <- openFile filepath ReadWriteMode
531                         return (filepath, h)
532 #else
533     findTempName x = do
534       fd <- withFilePath filepath $ \ f ->
535               c_open f oflags 0o600
536       if fd < 0
537        then do
538          errno <- getErrno
539          if errno == eEXIST
540            then findTempName (x+1)
541            else ioError (errnoToIOError loc errno Nothing (Just tmp_dir))
542        else do
543          -- XXX We want to tell fdToHandle what the filepath is,
544          -- as any exceptions etc will only be able to report the
545          -- fd currently
546          h <- fdToHandle fd `onException` c_close fd
547          return (filepath, h)
548 #endif
549       where
550         filename        = prefix ++ show x ++ suffix
551         filepath        = tmp_dir `combine` filename
552
553         -- XXX bits copied from System.FilePath, since that's not available here
554         combine a b
555                   | null b = a
556                   | null a = b
557                   | last a == pathSeparator = a ++ b
558                   | otherwise = a ++ [pathSeparator] ++ b
559
560 #if __HUGS__
561         fdToHandle fd   = openFd (fromIntegral fd) False ReadWriteMode binary
562 #endif
563
564 -- XXX Should use filepath library
565 pathSeparator :: Char
566 #ifdef mingw32_HOST_OS
567 pathSeparator = '\\'
568 #else
569 pathSeparator = '/'
570 #endif
571
572 #ifndef __NHC__
573 -- XXX Copied from GHC.Handle
574 std_flags, output_flags, rw_flags :: CInt
575 std_flags    = o_NONBLOCK   .|. o_NOCTTY
576 output_flags = std_flags    .|. o_CREAT
577 rw_flags     = output_flags .|. o_RDWR
578 #endif
579
580 #ifdef __NHC__
581 foreign import ccall "getpid" c_getpid :: IO Int
582 #endif
583
584 -- $locking
585 -- Implementations should enforce as far as possible, at least locally to the
586 -- Haskell process, multiple-reader single-writer locking on files.
587 -- That is, /there may either be many handles on the same file which manage
588 -- input, or just one handle on the file which manages output/.  If any
589 -- open or semi-closed handle is managing a file for output, no new
590 -- handle can be allocated for that file.  If any open or semi-closed
591 -- handle is managing a file for input, new handles can only be allocated
592 -- if they do not manage output.  Whether two files are the same is
593 -- implementation-dependent, but they should normally be the same if they
594 -- have the same absolute path name and neither has been renamed, for
595 -- example.
596 --
597 -- /Warning/: the 'readFile' operation holds a semi-closed handle on
598 -- the file until the entire contents of the file have been consumed.
599 -- It follows that an attempt to write to a file (using 'writeFile', for
600 -- example) that was earlier opened by 'readFile' will usually result in
601 -- failure with 'System.IO.Error.isAlreadyInUseError'.