sockaddr数据结构

1 sockaddr数据结构

1.1 sockaddr数据结构详解

很多网络编程函数诞生早于IPv4协议，那时候都使用的是sockaddr结构体,为了向前兼容，现在sockaddr退化成了（void *）的作用，传递一个地址给函数，至于这个函数是sockaddr_in还是其他的，由地址族确定，然后函数内部再强制类型转化为所需的地址类型。

通用套接字地址格式：

/* POSIX.1g 规范规定了地址族为2字节的值.  */
typedef unsigned short int sa_family_t;
/* 描述通用套接字地址  */
struct sockaddr{
    sa_family_t sa_family;  /* 地址族.  16-bit*/
    char sa_data[14];   /* 具体的地址值 112-bit */
}; 

IPv4 套接字格式地址：

/* IPV4套接字地址，32bit值.  */
typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
{
	in_addr_t s_addr;
};
  
/* 描述IPV4的套接字地址格式  */
struct sockaddr_in
{
 	sa_family_t sin_family; /* 16-bit */
 	in_port_t sin_port;     /* 端口口  16-bit*/
  	struct in_addr sin_addr;    /* Internet address. 32-bit */


  	/* 这里仅仅用作占位符，不做实际用处  */
  	unsigned char sin_zero[8];
};

IPv4的地址格式定义在netinet/in.h中，IPv4地址用sockaddr_in结构体表示，包括16位端口号和32位IP地址，但是sock API的实现早于ANSI C标准化，那时还没有void *类型，因此这些像bind 、accept函数的参数都用struct sockaddr *类型表示，在传递参数之前要强制类型转换一下，例如：

struct sockaddr_in servaddr;
bind(listen_fd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));		/* initialize servaddr */

IPv6 套接字地址格式:

struct sockaddr_in6
{
	sa_family_t sin6_family; /* 16-bit */
	in_port_t sin6_port;  /* 传输端口号 # 16-bit */
	uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6流控信息 32-bit*/
	struct in6_addr sin6_addr;  /* IPv6地址128-bit */
	uint32_t sin6_scope_id; /* IPv6域ID 32-bit */
};

整个结构体长度是 28 个字节，其中流控信息和域 ID 先不用管，这两个字段，一个在 glibc 的官网上根本没出现，另一个是当前未使用的字段。这里的地址族显然应该是 AF_INET6，端口同 IPv4 地址一样，关键的地址从 32 位升级到 128 位，这个数字就大到恐怖了，完全解决了寻址数字不够的问题。

本地套接字地址格式：

struct sockaddr_un {
    unsigned short sun_family; /* 固定为 AF_LOCAL */
    char sun_path[108];   /* 路径名 */
};

各种套接字对比分析：

1.2 地址族字段详解

地址族字段，它表示使用什么样的方式对地址进行解释和保存。地址族在 glibc 里的定义非常多，常用的有以下几种：

• AF_LOCAL：表示的是本地地址，对应的是 Unix 套接字，这种情况一般用于本地 socket 通信，很多情况下也可以写成 AF_UNIX、AF_FILE；
• AF_INET：因特网使用的 IPv4 地址；
• AF_INET6：因特网使用的 IPv6 地址。

这里的 AF_ 表示的含义是 Address Family，但是很多情况下，我们也会看到以 PF_ 表示的宏，比如 PF_INET、PF_INET6 等，实际上 PF_ 的意思是 Protocol Family，也就是协议族的意思。我们用 AF_xxx 这样的值来初始化 socket 地址，用 PF_xxx 这样的值来初始化 socket。我们在 <sys/socket.h> 头文件中可以清晰地看到，这两个值本身就是一一对应的。

/* 各种地址族的宏定义  */
#define AF_UNSPEC PF_UNSPEC
#define AF_LOCAL  PF_LOCAL
#define AF_UNIX   PF_UNIX
#define AF_FILE   PF_FILE
#define AF_INET   PF_INET
#define AF_AX25   PF_AX25
#define AF_IPX    PF_IPX
#define AF_APPLETALK  PF_APPLETALK
#define AF_NETROM PF_NETROM
#define AF_BRIDGE PF_BRIDGE
#define AF_ATMPVC PF_ATMPVC
#define AF_X25    PF_X25
#define AF_INET6  PF_INET6

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参考资料：

1. C/C++从入门到精通-高级程序员之路【奇牛学院】