1.表示 IPv4 地址的结构体

结构体 sockaddr_in 的定义如下所示，结构体 sockaddr_in 将作为地址信息传递给 bind 函数。

struct sockaddr_in
{
    
    
    sa_family_t       sin_family;     // 地址族（Address Family）
    uint16_t          sin_port;       // 16位TCP/UDP端口号
    struct in_addr    sin_addr;       // 32位IP地址
    char              sin_zero[8];    // 不使用
};

结构体 sockaddr_in 中提到的另一个结构体 in_addr 的定义如下所示，它用来存放 $32$ 位IP地址。

struct in_addr
{
    
    
    in_addr_t    s_addr;    // 32位IPv4地址
};

uint16_t、in_addr_t 等类型可以参考 POSIX（Portable Operating System Interface，可移植操作系统接口），POSIX 是为 UNIX 系列操作系统设立的标准，它定义了一些其他数据类型，如下表所示。

数据类型名称	数据类型说明	声明的头文件
int8_t	signed 8-bit int	sys/types.h
uint8_t	unsigned 8-bit int (unsigned char)	sys/types.h
int16_t	signed 16-bit int	sys/types.h
uint16_t	unsigned 16-bit int (unsigned short)	sys/types.h
int32_t	signed 32-bit int	sys/types.h
uint32_t	unsigned 32-bit int (unsigned long)	sys/types.h
sa_family_t	地址族（address family）	sys/socket.h
socklen_t	长度（length of struct）	sys/socket.h
in_addr_t	IP地址，声明为 uint32_t	netinet/in.h
in_port_t	端口号，声明为 uint16_t	netinet/in.h

问：为什么要额外定义这些数据类型呢？

答：这是考虑到扩展性的结果。如果使用 int32_t 类型的数据，就能保证在任何时候都占用 $4$ 字节，即使将来用 $64$ 位表示 int 类型也是如此。

2.结构体 sockaddr_in 的成员分析

2.1 成员 sin_family

每种协议族适用的地址族均不同，如下表所示。比如，IPv4 使用 $4$ 字节地址族，IPv6 使用 $16$ 字节地址族。

地址族（Address Family）	含义
AF_INET	IPv4网络协议中使用的地址族
AF_INET6	IPv6网络协议中使用的地址族
AF_LOCAL	本地通信中采用的UNIX协议的地址族

AF_LOCAL 只是为了说明具有多种地址族而添加的，希望各位不要感到太突然。

2.2 成员 sin_port

该成员保存 $16$ 位端口号，重点在于，它以网络字节序保存。

2.3 成员 sin_addr

该成员保存 $32$ 位IP地址信息，且也以网络字节序保存。为理解好该成员，应同时观察结构体 in_addr。但结构体 in_addr 声明为 uint32_t，因此只需当作 $32$ 位整数型即可。

2.4 成员 sin_zero

无特殊含义。只是为使结构体 sockaddr_in 的大小与 sockaddr 结构体保持一致而插入的成员。必须填充为 $0$ ，否则无法得到想要的结果。

3.sockaddr_in 与 sockaddr 的区别

sockaddr_in 结构体变量地址值将以如下方式传递给 bind 函数，这里重点关注参数传递和类型转换部分的代码。

struct sockaddr_in serv_addr;
// ......
if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *) &serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
{
    
    
    error_handling("bind() error");
}
// ......

此处重要的是第二个参数的传递。实际上，bind 函数的第二个参数期望得到 sockaddr 结构体变量地址值，包括地址族、端口号、IP地址等。然而，从下面代码可以看出，直接向 sockaddr 结构体填充这些信息会带来麻烦。

struct sockaddr
{
    
    
    sa_family_t    sin_family;    // 地址族（Address Family）
    char           sa_data[14];   // 地址信息
};

结构体 sockaddr 的成员 sa_data 保存的地址信息中需包含IP地址和端口号，剩余部分应填充 $0$ ，这也是 bind 函数要求的。而这对于包含地址信息来讲非常麻烦，进而就有了新的结构体 sockaddr_in。若按照前面的讲解填写 sockaddr_in 结构体，则将生成符合 bind 函数要求的字节流。最后转换为 sockaddr 型的结构体变量，再传递给 bind 函数即可。

问：sockaddr_in 是保存 IPv4 地址信息的结构体，那为何还需要通过 sin_family 单独指定地址族信息呢？

答：这与 sockaddr 结构体有关。结构体 sockaddr 并非只为 IPv4 设计，这从保存地址信息的数组 sa_data 长度为 $14$ 字节也可看出。因此，结构体 sockaddr 要求在 sin_family 中指定地址族信息。为了与 sockaddr 保持一致，sockaddr_in 结构体中也有地址族信息。

地址信息的表示

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