LWIP中NETCONN接口编程（上）

netbuf结构体

LWIP为了更好描述应用线程发送接收的数据，并且为了更好管理这些数据的缓冲区，LWIP定义了一个netbuf结构体，它是基于pbuf上更高一层的封装，记录了主机的ip地址与端口号，端口号对应的就是应用线程，在接收的时候，应用程序肯定需要知道到底是谁发送数据给自己，而在发送的时候，应用程序需要将自己的端口号与IP地址填充到netbuf结构体对应字段中.netbuf结构体

1 struct netbuf
2 {
3 struct pbuf *p, *ptr;                                 (1)
4 ip_addr_t addr;                                       (2)
5 u16_t port;                                           (3)
6 };

（1）netbuf的p字段的指针指向pbuf链表，这是基于pbuf上封装的结构体，因此，ptr字段的指针有一点不一样，因为他可以指向任意的pbuf,由netbuf_next()与netbuf_first（）来控制。

（2）addr字段记录了数据发送方的IP地址。

（3）port记录了数据发送方的端口号

LWIP的会定义一些带宏参来快速操作这些结构体的字段。

1 #define netbuf_fromaddr(buf) (&((buf)->addr))
2 #define netbuf_set_fromaddr(buf, fromaddr) \
3 ip_addr_set(&((buf)->addr), fromaddr)
4 #define netbuf_fromport(buf) ((buf)->port)

netbuf结构体指向示意图如下，虚线表示ptr指针的指向位置是不固定的，它是由netbuf_next（）函数与netbuf_first()函数来调整

netbuf是LWIP描述用户数据的结构体，因为LWIP是不可能让我们直接操作pbuf的，因为分层的思想，应用数据必然是由用户操作的，因此LWIP会提供很多函数接口让用户对netbuf进行操作，无论是UDP报文还是TCP报文段，要发送出去的数据都会封装在netbuf中，然后通过邮箱发送给内核线程（tcpip_thread）然后经过内核的一系列处理，放入发送队列中，然后调用底层网卡发送函数进行发送，反正，应用线程接收到数据，也是通过netbuf进行管理 。

LWIP提供给我们操作netbuf的相关函数

netbuf_new()

这个函数的功能是申请一个新的netbuf结构体内存空间，通过memp内存池进行申请，大小是MEMP_NETBUF并且将netbuf结构体全部初始化为0，并且返回一个指向netbuf结构体的指针，此时的netbuf结构体的p与ptr字段不指向任何的pbuf.

1 struct
2 netbuf *netbuf_new(void)
3 {
4 struct netbuf *buf;
5
6 buf = (struct netbuf *)memp_malloc(MEMP_NETBUF);
7 if (buf != NULL)
8 {
9 memset(buf, 0, sizeof(struct netbuf));
10 }
11 return buf;
12 }

netbuf_delete()

与netbuf_new()函数相反，释放一个netbuf结构体内存空间，如果netbuf结构体的p或者ptr字段字段指向的pbuf是拥有数据的，那么对应的pbuf也会被释放掉，代码如下

1 void
2 netbuf_delete(struct netbuf *buf)
3 {
4 if (buf != NULL)
5 {
6 if (buf->p != NULL)
7 {
8 pbuf_free(buf->p);
9 buf->p = buf->ptr = NULL;
10 }
11 memp_free(MEMP_NETBUF, buf);
12 }
13 }

netbuf_alloc()

这个函数为netbuf结构体中的p字段指向的数据区域分配指定大小的内存空间，简单来说就是申请pbuf内存空间，由于这个函数是应用层调用的，因此这个内存会包含链路层首部，IP层首部大小，当然，这些空间是附加上去的，用户指定的是数据区域会被释放掉，然后重新申请用户指定大小的数据区域，而函数的返回是一个指定数据区域起始地址的指针（即pbuf的payload指针）代码如下

1 void *
2 netbuf_alloc(struct netbuf *buf, u16_t size)
3 {
4 LWIP_ERROR("netbuf_alloc: invalid buf", (buf != NULL), return NULL;);
5
6 /* Deallocate any previously allocated memory. */
7 if (buf->p != NULL)
8 {
9 pbuf_free(buf->p);
10 }
11 buf->p = pbuf_alloc(PBUF_TRANSPORT, size, PBUF_RAM);
12 if (buf->p == NULL)
13 {
14 return NULL;
15 }
16 LWIP_ASSERT("check that first pbuf can hold size",
17 (buf->p->len >= size));
18 buf->ptr = buf->p;
19 return buf->p->payload;
20 }

netbuf_free()

这个函数的功能是释放netbuf结构体指向的pbuf内存空间，如果结构体中指向pbuf的内容为空，则不做任何释放操作，直接将p与ptr字段的指针设置为NULL代码如下

1 void
2 netbuf_free(struct netbuf *buf)
3 {
4 LWIP_ERROR("netbuf_free: invalid buf", (buf != NULL), return;);
5 if (buf->p != NULL)
6 {
7 pbuf_free(buf->p);
8 }
9 buf->p = buf->ptr = NULL;
10 }