Unix网络编程基础之套接字结构

大多数的套接字函数都使用到了套接字地址，它们以套接字地址的指针作为参数。每个协议族都定义了自己的套接字地址结构，这些套接字地址结构均以sockaddr_开头，以协议族唯一的后缀结尾。

IPv4套接字地址结构

IPv4的套接字以sockaddr_in命名，其具体定义如下：

#include <netinet/in.h>
struct in_addr {
  in_addr_t s_addr;
};

struct sockaddr_in {
  uint8 sin_len;            //套接字的长度,sizeof(struct　sockaddr_in)
  sa_family_t sin_family;   //协议族
  in_port_t sin_port;       //套接字端口

  struct in_addr sin_addr;  //套接字地址

  char sin_zero[8];         //保留位
}

• sin_len : 套接字的长度字段，类型为uint8_t,sizeof(struct sockaddr_in),不是所有的系统都支持。长度字段简化了可变长度的套接字的处理。在使用过程中无需设置和检查它，除非涉及路由套接字。
• sin_family : 协议族，IPv4的协议族为AF_INET.类型为无符号整形，其长度受系统的影响。若sockaddr_in中含有sin_len字段，其大小为16位，若含有长度字段，其大小为8位。
• sin_port : 套接字端口, 一般为uint16_t类型。
• sin_addr : 套接字Ip，其类型为in_addr，in_addr中的s_addr类型为uint32_t.
• sin_zero : 不常用，若需要在套接字中加入额外字段，使用到此字段，若不使用将其置为0，一般使用sockaddr_in首先将整个结构置0。

注意：套接字地址结构仅在本机上使用，虽然结构中的某些字段用在不同主机之间的通信，但是结构体本身不在主机之间传递。

协议族参数说明

网络通信过程中有不同的协议族，通常我们在socket地址的sin_family中指出当前通信使用的协议族，不同协议族对应不同的参数，其对应参数如下所示：

sin_family	协议说明
AF_INET	IPv4协议
AF_INET6	IPv6协议
AF_LOCAL	Unix域协议
AF_ROUTE	路由套接字协议
AF_KEY	密钥套接字

通用套接字地址结构

套接字函数以套接字地址结构指针作为参数的过程中，由于在C中没有继承的机制，这个时候向套接字函数传递参数的时候，由于不同协议的套接字地址不同，会出现问题。这个时候有一种解决办法就是传递void*指针给socket函数，但是void空指针的出现在socket函数之后，所以这个方案不可行。这个时候的解决方案是　定义一个通用的套接字函数，socket函数的参数为通用套接字地址的指针，传递参数的时候我们将特定的套接字指针强制转换为通用套接字地址指针。　如bind函数的函数原型为:

int bind(int, struct sockaddr*, socklen_t);

通用套接字地址的定义如下：

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

Ubuntu16.04中sockaddr_in的定义

Ubuntu16.04中sockaddr_in的定义在/usr/include/netinet/in.h，注意其不支持sin_len字段，为了保持与通用套接字字符串兼容，其保留字符串的长度直接用通用套接字的大小减去其他字段。

struct sockaddr_in
  {
    __SOCKADDR_COMMON (sin_);
    in_port_t sin_port;                 // Port number.  
    struct in_addr sin_addr;            // Internet address.  

    //Pad to size of struct sockaddr
    unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) -
                          __SOCKADDR_COMMON_SIZE -
                           sizeof (in_port_t) -
                           sizeof (struct in_addr)];
  };