c - 套接字系列函数如何处理不同类型的结构？

Question

socket 函数、connect、bind、accept 等如何处理具有不同大小的不同类型的结构？例如，connect() 将 struct sockaddr 作为其第二个参数，但也可以传递 struct sockaddr_in 或 struct sockaddr_in6，前提是第三个参数 socklen_t namelen 具有正确的值。但实际上，这些结构具有不同的格式:

struct sockaddr {
  uint8_t      sa_len;
  sa_family_t  sa_family;
  char         sa_data[14]; 
};

struct sockaddr_in {
  uint8_t         sin_len;   
  sa_family_t     sin_family; 
  in_port_t       sin_port;   
  struct in_addr  sin_addr;    
  char            sin_zero[8]; 
};

struct sockaddr_in6 {
  uint8_t         sin6_len; 
  sa_family_t     sin6_family; 
  in_port_t       sin6_port; 
  uint32_t        sin6_flowinfo; 
  struct in6_addr sin6_addr; 
  uint32_t        sin6_scope_id;
};

struct sockaddr_storage {
  uint8_t      ss_len; 
  sa_family_t  ss_family;
      /* implementation-dependent fields */
};

这些结构似乎没有任何共同点(实际上，只有 sin_len 和 ss_family，但 sin_len 本身不可移植，并非所有平台都支持它)，但我们对它们都使用相同的函数。我不认为这些函数仅仅依赖于第三个参数(namelen)，因为依赖于一个对象的实际大小，来确定它的类型，是不可移植的。

Answer 1

这些结构的一个共同点是它们都以一个 family 字段开始(len 字段并非在所有平台上都存在)所有 sockaddr_... 类型的偏移量和大小。该字段加上套接字的实际地址类型(由 socket() 或 accept() 建立)足以让每个函数验证任何 的大小和格式>sockaddr 你传入，因此他们可以报告不匹配的错误。

sockaddr_storage 设计得足够大以容纳任何其他 sockaddr_... 结构类型。您可以将 sockaddr_storage 传递给任何函数。您可以将其类型转换为任何其他 sockaddr_... 类型。因此，您可以根据 ss_family 字段对 sockaddr_storage 进行类型转换。对于输入，类型转换为所需的 sockaddr_... 类型并根据需要填充其字段，包括 family。对于输出，查看 ss_family 字段，然后根据需要将类型转换为适当的 sockaddr_... 类型。

例如，如果套接字的地址类型是AF_INET (IPv4)，connect() 要求sockaddr 缓冲区位于sockaddr_in 格式和 namelen 参数至少为 sizeof(sockaddr_in)。同样，accept() 用 sockaddr_in 格式的数据填充 sockaddr 缓冲区，并且 addrlen 参数必须至少为sizeof(sockaddr_in)。

对于 AF_INET6 (IPv6)，将 sockaddr_in 替换为 sockaddr_in6。

这同样适用于其他功能。

通常，sockaddr 缓冲区的大小必须足够大以容纳属于套接字地址类型的正确的sockaddr_... 结构。接受地址作为输入的函数(connect()、bind()、sendto())需要将缓冲区格式化为正确的格式sockaddr_... 格式。返回地址作为输出的函数(accept()、recvfrom())将使用适当的sockaddr_... 类型格式化数据。