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我們已經(jīng)知道,內(nèi)存中的多字節(jié)數(shù)據(jù)相對于內(nèi)存地址有大端和小端之分,磁盤文件中的多字節(jié)數(shù)據(jù)相對于文件中的偏移地址也有大端小端之分。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流同樣有大端小端之分,那么如何定義網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的地址呢?發(fā)送主機通常將發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)按內(nèi)存地址從低到高的順序發(fā)出,接收主機把從網(wǎng)絡(luò)上接到的字節(jié)依次保存在接收緩沖區(qū)中,也是按內(nèi)存地址從低到高的順序保存,因此,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的地址應(yīng)這樣規(guī)定:先發(fā)出的數(shù)據(jù)是低地址,后發(fā)出的數(shù)據(jù)是高地址。
TCP/IP協(xié)議規(guī)定,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流應(yīng)采用大端字節(jié)序,即低地址高字節(jié)。例如上一節(jié)的UDP段格式,地址0-1是16位的源端口號,如果這個端口號是1000(0x3e8),則地址0是0x03,地址1是0xe8,也就是先發(fā)0x03,再發(fā)0xe8,這16位在發(fā)送主機的緩沖區(qū)中也應(yīng)該是低地址存0x03,高地址存0xe8。但是,如果發(fā)送主機是小端字節(jié)序的,這16位被解釋成0xe803,而不是1000。因此,發(fā)送主機把1000填到發(fā)送緩沖區(qū)之前需要做字節(jié)序的轉(zhuǎn)換。同樣地,接收主機如果是小端字節(jié)序的,接到16位的源端口號也要做字節(jié)序的轉(zhuǎn)換。如果主機是大端字節(jié)序的,發(fā)送和接收都不需要做轉(zhuǎn)換。同理,32位的IP地址也要考慮網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序和主機字節(jié)序的問題。
為使網(wǎng)絡(luò)程序具有可移植性,使同樣的C代碼在大端和小端計算機上編譯后都能正常運行,可以調(diào)用以下庫函數(shù)做網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序和主機字節(jié)序的轉(zhuǎn)換。
這些函數(shù)名很好記,h表示host,n表示network,l表示32位長整數(shù),s表示16位短整數(shù)。例如htonl表示將32位的長整數(shù)從主機字節(jié)序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序,例如將IP地址轉(zhuǎn)換后準備發(fā)送。如果主機是小端字節(jié)序,這些函數(shù)將參數(shù)做相應(yīng)的大小端轉(zhuǎn)換然后返回,如果主機是大端字節(jié)序,這些函數(shù)不做轉(zhuǎn)換,將參數(shù)原封不動地返回。
1.2. socket地址的數(shù)據(jù)類型及相關(guān)函數(shù)
IPv4和IPv6的地址格式定義在netinet/in.h中,IPv4地址用sockaddr_in結(jié)構(gòu)體表示,包括16位端口號和32位IP地址,IPv6地址用sockaddr_in6結(jié)構(gòu)體表示,包括16位端口號、128位IP地址和一些控制字段。UNIX Domain Socket的地址格式定義在sys/un.h中,用sockaddr_un結(jié)構(gòu)體表示。各種socket地址結(jié)構(gòu)體的開頭都是相同的,前16位表示整個結(jié)構(gòu)體的長度(并不是所有UNIX的實現(xiàn)都有長度字段,如Linux就沒有),后16位表示地址類型。IPv4、IPv6和UNIX Domain Socket的地址類型分別定義為常數(shù)AF_INET、AF_INET6、AF_UNIX。這樣,只要取得某種sockaddr結(jié)構(gòu)體的首地址,不需要知道具體是哪種類型的sockaddr結(jié)構(gòu)體,就可以根據(jù)地址類型字段確定結(jié)構(gòu)體中的內(nèi)容。因此,socket API可以接受各種類型的sockaddr結(jié)構(gòu)體指針做參數(shù),例如bind、accept、connect等函數(shù),這些函數(shù)的參數(shù)應(yīng)該設(shè)計成void *類型以便接受各種類型的指針,但是sock API的實現(xiàn)早于ANSI C標準化,那時還沒有void *類型,因此這些函數(shù)的參數(shù)都用struct sockaddr *類型表示,在傳遞參數(shù)之前要強制類型轉(zhuǎn)換一下,例如:
本節(jié)只介紹基于IPv4的socket網(wǎng)絡(luò)編程,sockaddr_in中的成員struct in_addr sin_addr表示32位的IP地址。但是我們通常用點分十進制的字符串表示IP地址,以下函數(shù)可以在字符串表示和in_addr表示之間轉(zhuǎn)換。
字符串轉(zhuǎn)in_addr的函數(shù):
in_addr轉(zhuǎn)字符串的函數(shù):
其中inet_pton和inet_ntop不僅可以轉(zhuǎn)換IPv4的in_addr,還可以轉(zhuǎn)換IPv6的in6_addr,因此函數(shù)接口是void *addrptr。