Regla 0x4001h: Manejá correctamente la apertura y cierre de archivos

0x4001h: Manejá correctamente la apertura y cierre de archivos¶

Enunciado normativo¶

DEBE verificarse que el puntero devuelto por fopen no sea NULL antes de operar sobre el flujo. DEBE cerrarse todo flujo abierto con fclose en algún punto del programa.

Dos obligaciones simétricas: una en la apertura, otra en el cierre. Abrir sin verificar produce una caída inmediata; abrir sin cerrar, una fuga de descriptor que tarde o temprano rompe el proceso.

¿Por qué existe esta regla?¶

El problema¶

fopen es una operación mediada por el sistema operativo y puede fallar por causas ajenas al código: el archivo no existe, no hay permisos, la ruta es inválida o el proceso agotó sus descriptores. Ante cualquiera de esos casos retorna NULL, y en C NULL es una dirección inválida: toda función de E/S que reciba ese puntero (fread, fgets, fgetc, fprintf) intentará desreferenciarlo. El contrato de fopen es explícito: si no puede abrir, devuelve un puntero nulo, y comprobarlo es responsabilidad del llamador.

El cierre es la otra cara del mismo recurso. Cada fopen exitoso reserva un objeto FILE y un descriptor, y el proceso tiene un tope (ulimit -n). Un programa que abre en un lazo sin cerrar agota ese tope y hace fallar las aperturas siguientes aunque el archivo exista. Además, un flujo de escritura sin fclose puede quedar con su búfer sin volcar al disco.

Consecuencias de violarla¶

Fundamento en el estándar y en la cátedra¶

ISO/IEC 9899:2011 §7.21.5.3 establece que fopen retorna NULL si la apertura falla, y §7.21.5.1 define fclose como descarga y desasociación del flujo. La cátedra adopta la regla porque todas las demás reglas de 0x40XX presuponen un FILE * válido; sin esta comprobación ninguna otra defensa tiene efecto.

Alcance y excepciones¶

Aplica a toda apertura con fopen o freopen y a todo cierre con fclose, incluidos los flujos estándar cuando el programa decide cerrarlos.

Única excepción razonable: los flujos abiertos por el runtime (stdin, stdout, stderr) no requieren fclose explícito; el sistema los cierra al terminar el proceso.

Ejemplos exhaustivos¶

❌ Contraejemplo 1 — Apertura sin verificar NULL¶

FILE *f = fopen("datos.txt", "r");
fread(buf, 1, 10, f);
fclose(f);

Por qué falla: si datos.txt no existe, f vale NULL y fread desreferencia una dirección prohibida. La caída ocurre en la lectura, lejos de la causa real, y el mensaje del sistema ni siquiera menciona la ruta intentada.

❌ Contraejemplo 2 — Verifica apertura pero filtra en el retorno anticipado¶

int procesar(const char *ruta)
{
    FILE *f = fopen(ruta, "r");
    if (f == NULL) {
        return -1;
    }
    if (ferror(f)) {
        return -2;
    }
    fclose(f);
    return 0;
}

Por qué falla: el return -2 abandona la función sin ejecutar fclose, así que el descriptor queda abierto. La apertura está validada, pero la simetría de recursos se rompe (ver 0x4004h: Mantené la simetría de recursos al abrir y cerrar archivos en el mismo nivel de abstracción).

✅ Ejemplo conforme 1 — Apertura validada y cierre simétrico¶

int leer_entero(const char *ruta, int *valor)
{
    FILE *f = fopen(ruta, "r");
    if (f == NULL) {
        return -1;
    }
    int leido = fscanf(f, "%d", valor);
    fclose(f);
    if (leido != 1) {
        return -2;
    }
    return 0;
}

El camino de error también cierra el flujo antes de retornar: ninguna rama escapa con f abierto, y el retorno de fscanf distingue una lectura correcta de un fallo (ver 0x4002h: Validá los retornos de las operaciones de lectura y escritura de archivos).

✅ Ejemplo conforme 2 — Apertura y cierre con guarda temprana¶

static void volcar(const char *ruta)
{
    FILE *f = fopen(ruta, "w");
    if (f == NULL) {
        perror(ruta);
        return;
    }
    fprintf(f, "hola\n");
    if (fclose(f) == EOF) {
        perror("fclose");
    }
}

La guarda temprana evita operar sobre NULL, perror conserva la causa (ver 0x4003h: Utilizá errno, perror y strerror para reportar fallos del sistema operativo de manera precisa) y el cierre verificado detecta fallos de volcado (ver 0x4008h: Validación obligatoria del valor de retorno de fclose() en modo escritura).

⚠️ Casos límite¶

• fopen embebido en la llamada de E/S: fscanf(fopen(...), ...) impide comprobar NULL y pierde el puntero para cerrar (ver 0x4009h: Prohibición de anidar llamadas a fopen() directamente dentro de funciones de E/S).

• freopen: también retorna NULL al fallar; no se debe asumir que el flujo previo sigue siendo válido.

• Cierre de stdout: conviene comprobar el retorno porque el búfer puede no volcarse (ver 0x4008h: Validación obligatoria del valor de retorno de fclose() en modo escritura).

Cómo detectarla¶

Checklist de autocontrol¶

• ¿Comprobé if (f == NULL) inmediatamente después de cada fopen?

• ¿Reporté el motivo con perror o strerror en lugar de un mensaje mudo?

• ¿Todo camino de salida, incluidos los return anticipados, cierra el flujo?

• ¿Cerré el flujo en el mismo nivel de abstracción en que lo abrí?

Reglas relacionadas¶

• 0x4004h: Mantené la simetría de recursos al abrir y cerrar archivos en el mismo nivel de abstracción — la simetría de recursos exige que quien abre sea quien cierra.

• 0x4003h: Utilizá errno, perror y strerror para reportar fallos del sistema operativo de manera precisa — usar perror o strerror para diagnosticar el fallo.

• 0x4008h: Validación obligatoria del valor de retorno de fclose() en modo escritura — validar el retorno de fclose en flujos de escritura.

• 0x4009h: Prohibición de anidar llamadas a fopen() directamente dentro de funciones de E/S — no anidar fopen dentro de otra llamada de E/S.

Antipatrón: Omisión de verificación de retorno NULL en fopen()¶

Síntoma en el código del estudiante¶

Se llama a fopen y, sin comprobar el resultado, se usa el puntero de inmediato en fread, fgets, fgetc, fprintf o fclose. También aparece la apertura anidada dentro de otra llamada de E/S, donde la verificación es directamente imposible (ver error típico).

Diagnóstico¶

Mecanismo del defecto¶

fopen retorna un puntero a FILE si la apertura tuvo éxito y NULL si falló. Las causas de fallo son variadas: el archivo no existe, la ruta es inválida, faltan permisos, el proceso agotó sus descriptores o el medio de almacenamiento dio error. El programador no controla la mayoría de esas condiciones.

En C, NULL es una dirección inválida. Las funciones de stdio no verifican que el puntero que reciben sea válido: asumen que el llamador cumplió el contrato. Entonces, al ejecutar fread o fgets con NULL, la biblioteca intenta acceder a la estructura interna del flujo en la dirección 0 y el proceso recibe una violación de segmento. El defecto no es un resultado incorrecto: es una caída.

Consecuencia observable¶

El programa termina abruptamente con Segmentation fault (core dumped) en la primera operación de E/S, sin haber reportado la causa real (el archivo faltante, el permiso denegado). El mensaje de caída no menciona la ruta ni el motivo, por lo que el diagnóstico queda a cargo del programador.

Fundamento en el estándar C11¶

ISO/IEC 9899:2011 §7.21.5.3 define fopen y establece que retorna NULL si la apertura falla. La validez de todas las operaciones posteriores depende de un retorno no nulo; desreferenciar un puntero nulo es comportamiento indefinido (§6.5.3.2). La cátedra exige la comprobación inmediata porque toda la categoría 0x40XX presupone un flujo válido.

Corrección idiomática¶

❌ Código con el antipatrón¶

FILE *f = fopen("datos.txt", "r");
fread(&elem, sizeof(elem), 1, f);
fclose(f);

Por qué es incorrecto: si datos.txt no existe, f es NULL y fread desreferencia la dirección 0. El programa cae en la lectura y el usuario nunca se entera de que el archivo faltaba.

✅ Código refactorizado¶

#include <stdio.h>

FILE *f = fopen("datos.txt", "r");
if (f == NULL) {
    perror("datos.txt");
    return -1;
}
if (fread(&elem, sizeof(elem), 1, f) != 1) {
    perror("fread");
}
fclose(f);

La comprobación inmediata evita la desreferencia, perror informa la causa del sistema (0x4003h: Utilizá errno, perror y strerror para reportar fallos del sistema operativo de manera precisa), el retorno de fread se verifica (0x4002h: Validá los retornos de las operaciones de lectura y escritura de archivos) y el flujo se cierra en el mismo nivel en que se abrió (0x4004h: Mantené la simetría de recursos al abrir y cerrar archivos en el mismo nivel de abstracción).

Errores típicos al compilar o ejecutar¶

No hay error de compilación obligatorio. Con optimizaciones y advertencias estrictas puede aparecer una alerta de posible desreferencia nula.

warning: null pointer dereference [-Wnull-dereference]

En ejecución, la caída es inmediata.

$ ./leer
Segmentation fault (core dumped)

Si la apertura se anidó en otra llamada, el compilador directamente no puede avisar.

$ ./cargar
Segmentation fault (core dumped)

Checklist de verificación¶

• ¿Comprobé if (f == NULL) inmediatamente después de cada fopen?

• ¿Reporté la causa con perror o strerror?

• ¿Evité anidar fopen dentro de otra función de E/S?

• ¿Cierro el flujo con fclose en el mismo nivel en que lo abrí?

Reglas relacionadas¶

• 0x4001h: Manejá correctamente la apertura y cierre de archivos — regla asociada: verificar la apertura y cerrar el flujo.

• 0x4003h: Utilizá errno, perror y strerror para reportar fallos del sistema operativo de manera precisa — perror/strerror para diagnosticar el fallo de apertura.

• 0x4009h: Prohibición de anidar llamadas a fopen() directamente dentro de funciones de E/S — prohibición de anidar fopen en funciones de E/S.

• 0x4004h: Mantené la simetría de recursos al abrir y cerrar archivos en el mismo nivel de abstracción — la propiedad y el cierre simétrico del recurso.