linux中的网络地址结构

参考文章：http://blog.csdn.net/baobaoyeye/article/details/6175456

看APUE中的网络IPC这章，其中讲到地址格式

通用的地址结构sockaddr

struct sockaddr{
    sa_family_t sa_familiy;              /* address family */
    char sa_data[];                          /* variable-length address */
    ...
    ...
};

 实现可以自由地添加额外的成员并且定义sa_data成员的大小。

在IPV4因特网域（AF_INET）中，套接字地址用结构sockaddr_in表示：

struct in_addr {
    in_addr_t s_addr;           /* IPv4 address */
};

struct sockaddr_in {
    sa_family_t sin_family;          /* address family */
    in_port_t sin_port;                  /* port number */
    struct in_addr sin_addr;         /* IPv4 address */
};

 IPv6因特网域（AF_INET6）套接字地址用如下结构sockaddr_in6表示：

struct in6_addr {
    uint8_t s6_addr[16];              /* IPv6  address */
};

struct sockaddr_in6 {
    sa_family_t sin6_addr[16];    /* address family */
    in_port_t sin6_port;                /* port number */
    uint32_t sin6_flowinfo;           /* traffic class and flow info */
    struct in6_addr sin6_addr;     /* IPv6 address */
    uint32_t sin6_scope_id;          /* set of interfaces for scope */
};

 以上是Single UNIX Specification必须的定义，每个实现可以自由的添加额外的字段。

下面考察Linux中的实现，在Linux编程时，使用sockaddr结构时，要#include <sys/socket.h>，

因此查看/urs/include/sys/socket.h内容，看到

/* This operating system-specific header file defines the SOCK_*, PF_*,
   AF_*, MSG_*, SOL_*, and SO_* constants, and the `struct sockaddr',
   `struct msghdr', and `struct linger' types.  */
#include <bits/socket.h>

#ifdef __USE_BSD
/* This is the 4.3 BSD `struct sockaddr' format, which is used as wire
   format in the grotty old 4.3 `talk' protocol.  */
struct osockaddr
  {
    unsigned short int sa_family;
    unsigned char sa_data[14];
  };
#endif

 对 #include <bits/socket.h>的注释中说了，sturct sockaddr实际上是定义在bits/socket.h中的

（后面的osockaddr结构是4.3BSD中的sockaddr结构，可以看出SUS规定的和该结构完全一致，

实际上，UNIX和Linux上的socket实现都是从BSD的socket实现演变过来的。）

我们再查看bit/socket.h的内容，找到

/* Get the definition of the macro to define the common sockaddr members.  */
#include <bits/sockaddr.h>

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

 其中出现了一个宏__SOCKADDR_COMMON()，根据第1、2行到文件/usr/include/bits/sockaddr.h

中去查找该宏，得到

/* 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

 第二行定义了sa_family_t类型，该类型在linux中就是无符号短整型，用来表示地址类型；

第八行定义了__SOCKADDR_COMMON(sa_prefix)宏，其中出现了预定义宏##，该预定义宏的

作用见另一篇博文（）；

宏__SOCKADDR_COMMON(sa_prefix)定义了一个以sa_prefix和family合并起来为变量名的

变量，该变量类型为sa_family_t。

宏__SOCKADDR_COMMON(sa_prefix)展开得到

sa_family_t sa_familiy;

 和SUS要求的一致。

在考察linux中的sockaddr_in和sockadd_in6，使用这两个结构，应该#include <netinet/in.h>

(apra/inet.h包含了netinet/in.h，使用#include <apra/inet.h>的话就不用包含后者了。)

于是在/usr/include/netinet/in.h中查到到：

/* 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)];
  };

/* Ditto, for IPv6.  */
struct sockaddr_in6
  {
    __SOCKADDR_COMMON (sin6_);
    in_port_t sin6_port;	/* Transport layer port # */
    uint32_t sin6_flowinfo;	/* IPv6 flow information */
    struct in6_addr sin6_addr;	/* IPv6 address */
    uint32_t sin6_scope_id;	/* IPv6 scope-id */
  };

 其中sockaddr_in6和SUS要求的完全一样，sockaddr_in多了一个成员

该成员中有一个宏定义__SOCKADDR_COMMON_SIZE，从字面意思看应该时__SOCKADDR_COMMON

的大小，而前面看到宏__SOCKADDR_COMMON()实际上定义了一个sa_family_t类型（在linux中实现

为无符号短整形）的变量

前面在/usr/include/bits/sockaddr.h中看到该宏定义如下：

#define __SOCKADDR_COMMON_SIZE	(sizeof (unsigned short int))

 验证了上述猜测。

多出的一个成员起填充字段的作用，为了将sockaddr_in结构补全至和sockaddr结构的大小一致。

这样，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

sockaddr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,

然后用进行类型转换就可以了。

struct sockaddr_in *sinp;
/* ai_addr为从某个函数返回sockaddr结构的指针 */
sinp = (struct sockaddr_in *)ai_addr;

 在看看linux中的in_addr和in6_addr结构，在/usr/include/netinet/in.h中：

/* Internet address.  */
typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
  {
    in_addr_t s_addr;
  };
...
...
/* IPv6 address */
struct in6_addr
  {
    union
      {
	uint8_t	__u6_addr8[16];
#if defined __USE_MISC || defined __USE_GNU
	uint16_t __u6_addr16[8];
	uint32_t __u6_addr32[4];
#endif
      } __in6_u;
#define s6_addr			__in6_u.__u6_addr8
#if defined __USE_MISC || defined __USE_GNU
# define s6_addr16		__in6_u.__u6_addr16
# define s6_addr32		__in6_u.__u6_addr32
#endif
  };

 ipv6地址结构中用到了共用体，其中三个变量都占128位（都是同一个IPv6地址，只是访问字节数不一样）。