sockaddr与sockaddr_in,sockaddr_un结构体详解

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本文详细介绍了socket编程中使用的地址结构sockaddr、sockaddr_in及其成员变量的作用，同时还包括了sockaddr_un结构体的说明，适用于本地Unix域通信。文中还提供了常用的字节转换函数，帮助读者更好地理解网络地址与字符串之间的转换。

struct sockaddr {
unsigned short sa_family;     /* address family, AF_xxx */
char sa_data[14];                 /* 14 bytes of protocol address */
};
sa_family是地址家族，一般都是“AF_xxx”的形式。好像通常大多用的是都是AF_INET。
sa_data是14字节协议地址。
此数据结构用做bind、connect、recvfrom、sendto等函数的参数，指明地址信息。

但一般编程中并不直接针对此数据结构操作，而是使用另一个与sockaddr等价的数据结构
sockaddr_in（在netinet/in.h中定义）：
struct sockaddr_in {
short int sin_family;                      /* Address family */
unsigned short int sin_port;       /* Port number */
struct in_addr sin_addr;              /* Internet address */
unsigned char sin_zero[8];         /* Same size as struct sockaddr */
};


struct in_addr {
unsigned long s_addr;
};


typedef struct in_addr {
union {
            struct{
                        unsigned char s_b1,
                        s_b2,
                        s_b3,
                        s_b4;
                        } S_un_b;
           struct {
                        unsigned short s_w1,
                        s_w2;
                        } S_un_w;
            unsigned long S_addr;
          } S_un;
} IN_ADDR;


sin_family指代协议族，在socket编程中只能是AF_INET
sin_port存储端口号（使用网络字节顺序）
sin_addr存储IP地址，使用in_addr这个数据结构
sin_zero是为了让sockaddr与sockaddr_in两个数据结构保持大小相同而保留的空字节。
s_addr按照网络字节顺序存储IP地址

sockaddr_in和sockaddr是并列的结构，指向sockaddr_in的结构体的指针也可以指向
sockadd的结构体，并代替它。也就是说，你可以使用sockaddr_in建立你所需要的信息,
在最后用进行类型转换就可以了bzero((char*)&mysock,sizeof(mysock));//初始化
mysock结构体名
mysock.sa_family=AF_INET;
mysock.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.1");
……
等到要做转换的时候用：
（struct sockaddr*）mysock

添加点关于sockaddr_un结构体的介绍:
sockaddr_un

Unix socket address record.用于本地Unix域通信

Declaration

Source position: socketsh.inc line 152

type sockaddr_un = packed record

   sun_family: sa_family_t;//sa_family_t的类型是WORD,即unsiged short

Address family

   sun_path: array [0..107] of Char;

File name

end;

Description

sockaddr_un is used to store a UNIX socket addres for the Bind, Recv and Send calls.


一般关心的是如何把网络中的地址转化成字符串的形式。用到的函数可以是

char * inet_ntoa(struct in_addr in); 以将in_addr类型的IP地址转换为字符串形式IP地址。

基本步骤是获得网络接口地址pcap_addr中的sockaddr *addr，然后强制类型转化成sockaddr_in。再获得其中的struct  in_addr sin_addr，这个网络字节存储的IP地址，最后调用函数inet_ntoa，完成转换。

常用字节转化函数：

u_long htonl(u_long hostlong)：将主机字节序转换为TCP/IP网络字节序.

u_short htons(u_short hostshort)：将主机字节序转换为TCP/IP网络字节序.

unsigned long in inet_addr(const char *cp)：将一个点分制的IP地址(如192.168.0.1)转换为网络二进制数字

int inet_aton(cont char* cp, struct in_addr *inp)：将网络地址转为网络二进制数字，与inet_addr的区别是，结果不是作为返回值，而是保存形参inp所指的in_addr结构体中

char *inet_ntoa(struct in_addr in)：将网络二进制数字转为网络地址

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使用 sockaddr_un 时需要注意文件权限和路径长度限制。sun_path 的最大长度通常为 108 字节，绑定前需要确保路径可访问，通信结束后应删除 socket 文件。使用 sockaddr_in 时需要注意字节序转换，所有网络字节序都应使用 htons/htonl 等函数进行转换。sockaddr_un 用于本地进程间通信（UNIX domain sockets），包含地址族和文件路径。sockaddr_in 用于 IPv4 网络通信，包含地址族、端口号和 IP 地址信息。
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struct sockaddr 与struct sockaddr_in
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<think>我们被要求解释struct sockaddr和struct sockaddr_in的区别、用途以及使用示例。 根据引用[1][2][3]： - struct sockaddr是一个通用的套接字地址结构，用于在套接字函数中作为参数类型。 - struct sockaddr_in是专门用于IPv4的套接字地址结构。 区别： 1. 定义和包含的头文件： struct sockaddr 定义在 <sys/socket.h> 中，而 struct sockaddr_in 定义在 <netinet/in.h> 或 <arpa/inet.h> 中。 2. 结构体内容： struct sockaddr { sa_family_t sa_family; // 地址族，如AF_INET, AF_INET6等 char sa_data[14]; // 14字节的协议地址，包括IP地址和端口号 }; struct sockaddr_in { short sin_family; // 地址族，通常为AF_INET unsigned short sin_port; // 端口号（网络字节序） struct in_addr sin_addr; // IPv4地址 char sin_zero[8]; // 填充，使sockaddr_in与sockaddr大小相同 }; struct in_addr { in_addr_t s_addr; // IPv4地址（32位，网络字节序） }; 3. 用途： - sockaddr是通用的，可以用于多种协议（如IPv4、IPv6、Unix域套接字等）。 - sockaddr_in是专门为IPv4设计的，方便程序员操作IPv4地址和端口。 4. 使用方式： - 在编程中，我们通常先初始化一个sockaddr_in结构，然后在使用套接字函数（如bind, connect）时，将其强制转换为sockaddr*类型。 为什么需要两个结构？ 因为套接字不仅支持IPv4，还支持IPv6（sockaddr_in6）和Unix域套接字（sockaddr_un）等。为了统一接口，套接字函数（如bind, connect, accept等）使用通用的sockaddr*指针作为参数。这样，不同的协议族可以使用不同的结构，但都能通过强制转换来传递。 使用示例（IPv4 TCP服务器绑定端口）： ```c #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> int main() { int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (sockfd < 0) { // 错误处理 } struct sockaddr_in server_addr; memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族：IPv4 server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 绑定到任意网络接口 server_addr.sin_port = htons(8080); // 绑定端口8080 // 绑定：将sockaddr_in强制转换为sockaddr* if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) { // 错误处理 } // ... 其他代码 return 0; } ``` 在IPv6中，使用sockaddr_in6： ```c struct sockaddr_in6 { sa_family_t sin6_family; // AF_INET6 in_port_t sin6_port; // 端口号（网络字节序） uint32_t sin6_flowinfo; // IPv6流信息 struct in6_addr sin6_addr; // IPv6地址 uint32_t sin6_scope_id; // 作用域ID }; ``` 另外，引用[4]提到了struct addrinfo，它是用于getaddrinfo函数返回的结果，其中ai_addr就是一个指向sockaddr结构的指针，可以指向sockaddr_in（IPv4）或sockaddr_in6（IPv6）。 注意：sockaddr和sockaddr_in的大小都是16字节，这是为了保持兼容性（sockaddr_in中的sin_zero[8]就是为了填充到16字节）。同样，sockaddr_in6更大一些（28字节），但通过使用通用的sockaddr指针，可以传递任何协议族的结构。 总结： - 使用sockaddr_in（或sockaddr_in6等）来设置具体的地址和端口。 - 在调用套接字函数时，将其强制转换为sockaddr*类型。 因此，这两个结构体的区别主要在于：sockaddr是通用的，而sockaddr_in是专门为IPv4设计的。在实际编程中，我们使用sockaddr_in来填充IPv4地址信息，然后转换为sockaddr*传递给系统调用。 §§相关问题§§ 1. 如何在IPv6编程中使用struct sockaddr_in6？ 2. 什么是网络字节序？为什么在套接字编程中需要转换字节序？ 3. 如何使用struct addrinfo进行地址无关的编程？ 4. 除了IPv4和IPv6，还有哪些常见的套接字地址结构？ 5. 在套接字编程中，如何处理不同协议族的地址结构？ </think>### `struct sockaddr` 与 `struct sockaddr_in` 详解 #### 一、核心区别对比 | **特性** | `struct sockaddr` (通用结构) | `struct sockaddr_in` (IPv4专用) | |------------------|---------------------------------------|----------------------------------------| | **定义位置** | `<sys/socket.h>` | `<netinet/in.h>` | | **地址存储方式** | 混合存储（`sa_data[14]`含IP+端口）[^1] | 分离存储（`sin_port`+`sin_addr`）[^3] | | **地址族标识** | `sa_family`（如 `AF_INET`） | `sin_family`（固定为 `AF_INET`） | | **内存大小** | 16字节 | 16字节（通过 `sin_zero[8]` 对齐）[^3] | | **主要用途** | 套接字函数的通用参数类型 | IPv4地址的专用操作 | #### 二、结构体定义解析 **1. `struct sockaddr`（通用结构）** ```c #include <sys/socket.h> struct sockaddr { sa_family_t sa_family; // 地址族标识（如 AF_INET/AF_INET6） char sa_data[14]; // 原始地址数据（IP+端口混合） }; ``` **缺陷**：地址和端口混合在`sa_data`中，需手动解析[^1]。 **2. `struct sockaddr_in`（IPv4专用）** ```c #include <netinet/in.h> struct sockaddr_in { short sin_family; // 地址族（固定为 AF_INET） unsigned short sin_port; // 16位端口号（网络字节序） struct in_addr sin_addr; // 32位IPv4地址 char sin_zero[8]; // 填充字节（保证16字节对齐） }; struct in_addr { in_addr_t s_addr; // 32位IP地址（网络字节序） }; ``` **优势**： - 端口(`sin_port`)和IP(`sin_addr`)分离存储 - 支持直接数值操作（如 `inet_addr("192.168.1.1")`） #### 三、使用场景与转换关系 **1. 使用流程** ```mermaid graph LR A[创建socket] --> B[初始化sockaddr_in] B --> C[设置IP/端口] C --> D[强制转换为sockaddr*] D --> E[bind/connect等系统调用] ``` **2. 类型转换原理** 因二者内存大小相同（16字节），可通过指针强制转换： ```c struct sockaddr_in server_addr; // 填充IPv4地址信息 server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_port = htons(8080); server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.1"); // 转换为通用类型后使用 bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)); ``` **数学关系**： $$ \text{sizeof(sockaddr)} \equiv \text{sizeof(sockaddr_in)} = 16 \text{ bytes} $$ #### 三、完整使用示例（TCP服务器） ```c #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> int main() { // 1. 创建套接字 int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // 2. 初始化专用地址结构 struct sockaddr_in server_addr; memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr)); server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_port = htons(8080); // 端口 server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 监听所有IP // 3. 转换为通用地址结构并绑定 bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)); // 4. 监听连接 listen(sockfd, 5); // ... 后续accept等操作 } ``` #### 四、其他相关结构 1. **`struct sockaddr_in6`** (IPv6专用) ```c struct sockaddr_in6 { sa_family_t sin6_family; // AF_INET6 in_port_t sin6_port; // 端口 uint32_t sin6_flowinfo; // 流信息 struct in6_addr sin6_addr; // 128位IPv6地址 uint32_t sin6_scope_id; // 作用域ID }; ``` **大小**：28字节（大于`sockaddr`的16字节） 2. **`struct addrinfo`** (地址无关编程) ```c struct addrinfo { int ai_flags; int ai_family; int ai_socktype; int ai_protocol; socklen_t ai_addrlen; struct sockaddr *ai_addr; // 指向sockaddr的通用指针[^4] }; ``` > **关键结论**：在实际编程中总是优先使用协议专用结构（如 `sockaddr_in`），仅在系统调用时转换为 `sockaddr*` 以保持接口统一性[^2][^3]。
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