socket 编程入门教程（一）TCP server 端：3、sockaddr与sockaddr_in

socket 编程入门教程（一）TCP server 端：3、sockaddr与sockaddr_in

作者：龙飞

收件人地址

        一家化妆品公司将一批新产品的样品，准备发给某学校某个班的女生们免费试用。通常情况下，这件邮包的地址上可以这么写：

收件人：全体女生。
地址：A省B市C学校，X级Y班。

但是，如果在描述地址的时候这样写呢：

收件人：全体女生。
地址：请打电话xxxxxxxx，找他们学校一个叫Lucy的女生，然后把东西送到她的班上。

这种文字是相当的诡异啊-_-!!!，但是并不等于就没有表述清楚邮包的去向和地址。事实上邮局看到这样的地址一定会发飙的，然而对于电脑，如果你的地址描述形式是他可以接受和执行的，他就会老老实实的按你的要求去做……
        所以，如何描述地址不是问题的关键，关键在于这样的表述是不是能够表述清楚一个地址。一种更加通用的表达形式可能是这样的：

收件人：全体女生。
地址： < 一种地址描述方式 >

        事实上，在socket的通用address描述结构sockaddr中正是用这样的方式来进行地址描述的：

struct  sockaddr
{
    unsigned  short  sa_family;
     char  sa_data[ 14 ];
};

这是一个16字节大小的结构（2+14），sa_family可以认为是socket address family的缩写，也可能被简写成AF（Address Family），他就好像我们例子中那个“收件人：全体女生”一样，虽然事实上有很多AF的种类，但是我们这个教程中只用得上大名鼎鼎的internet家族AF_INET。另外的14字节是用来描述地址的。这是一种通用结构，事实上，当我们指定sa_family=AF_INET之后，sa_data的形式也就被固定了下来：最前端的2字节用于记录16位的端口，紧接着的4字节用于记录32位的IP地址，最后的8字节清空为零。这就是我们实际在构造sockaddr时候用到的结构sockaddr_in（意指socket address internet）：

struct  sockaddr_in
{
    unsigned  short  sin_family;
    unsigned  short  sin_port;
     struct  in_addr sin_addr;
     char  sin_zero[ 8 ];
};

我想，sin_的意思，就是socket (address) internet吧，只不过把address省略掉了。sin_addr被定义成了一个结构，这个结构实际上就是：

struct  in_addr
{
    unsigned  long  s_addr;
};

in_addr显然是internet address了，s_addr是什么意思呢？说实话我没猜出值得肯定的答案（根据下面网友的评论，其意思为source address，谢谢），也许就是socket address的意思吧，尽管跟更广义的sockaddr结构意思有所重复了。哎，这些都是历史原因，也许我是没有精力去考究了。

sockaddr和sockaddr_in在Linux中的实现

        你可能还记得我之前说过，UNIX和Linux上的socket实现都是从BSD的socket实现演变过来的。事实上，socket这个词本来的意思，就是 Berkeley Socket interface的简单说法。Linux上的socket与原本的socket的应该是完全兼容的，不过发展到今天，在代码实现上可能有些小的差别。我们就吹毛求疵的来看看这些区别在什么地方。

#include  < bits / socket.h >

/*  Structure describing a generic socket address.   */
struct  sockaddr
  {
    __SOCKADDR_COMMON (sa_);     /*  Common data: address family and length.   */
     char  sa_data[ 14 ];         /*  Address data.   */
  };

// ==============

/*  POSIX.1g specifies this type name for the `sa_family' member.   */
typedef unsigned  short   int  sa_family_t;

/*  This macro is used to declare the initial common members
   of the data types used for socket addresses, `struct sockaddr',
   `struct sockaddr_in', `struct sockaddr_un', etc.   */

#define     __SOCKADDR_COMMON(sa_prefix) \
  sa_family_t sa_prefix##family

#define  __SOCKADDR_COMMON_SIZE    (sizeof (unsigned short int))

可以看到，转了几次typedef，几次宏定义，实际效果是与标准socket一样的。

#include  < netinet / in .h >

/*  Internet address.   */
typedef uint32_t in_addr_t;
struct  in_addr
  {
    in_addr_t s_addr;
  };

// =================

/*  Structure describing an Internet socket address.   */
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)];
  };

同样的，看起来挺复杂，实际上与标准socket的定义是一样的。

头文件依赖关系
        <bits/socket.h>是包含在<sys/socket.h>中的，<netinet/in.h>是包含在<arpa/inet.h>中的，实际上我们在程序中往往就是：

#include  < sys / socket.h >
#include  < arpa / inet.h >

值得知道的是，ARPA是 Advanced research project agency（美国国防部高级研究计划暑）的所写，ARPANET是当今互联网的前身，所以我们就可以想象，为什么inet.h会在arpa目录下了。