UNP Chapter 11 - 高级名字与地址转换

11.1. 概述

函数gethostbyname和gethostbyaddr是依赖于协议的，使用前一个函数时，我们必须知道放置结果的套接口地址结构的成员是哪一种(举例来说，IPv4使用sin_addr成员，IPv6使用sin6_addr成员)，而调用后一个函数时，必须知道存放二进制地址的是哪一种成员。

getaddrinfo和getnameinfo能为应用程序提供协议独立性。

 

11.2. getaddrinfo函数

#include <netdb.h>
int getaddrinfo(const char * hostname, const char * service, const struct addrinfo * hints, struct addrinfo * * result); //返回：成功返回0，出错返回非零

这个函数通过result指针返回一个指向addrinfo结构链表的指针，该结构在<netdb.h>中定义：

struct addrinfo
{
  int ai_flags; /* AI_PASSIVE, AI_CANONNAME */
  int ai_family; /* AF_xxx */
  int ai_socktype; /* SOCK_xxx */
  int ai_protocol; /* 0 or IPPROTO_xxx for IPv4 and IPv6 */
  size_t ai_addrlen; /* length of ai_addr */
  char * ai_canonname; /* ptr to canonical name for host */
  struct sockaddr * ai_addr; /* ptr to socket address structure */
  struct addrinfo * ai_next; /* ptr to next structure in linked list */
};

其中hostname是主机名或地址串，service是服务器或十进制数的端口号字符串，hints是一个空指针或指向一个addrinfo结构的指针，由调用者填写关于它所想返回的信息类型的线索。

 

11.3. gai_strerror函数

#include <netdb.h>
char * gai_strerror(int error); //返回: 一个指向描述出错信息字符串的指针

 

11.4. freeaddrinfo函数

由getaddrinfo返回的存储空间，包括addrinfo结构、ai_addr结构、ai_canonname字符串，都是用malloc动态获取的。这些空间可调用freeaddrinfo释放。

#include <netdb.h>
void freeaddrinfo(struct addrinfo * ai);

ai应指向getaddrinfo返回的第一个addrinfo结构。在该链表中的所有结构，以及这些机构所指向的动态存储空间都将被释放。

只复制addrinfo结构，而不复制addrinfo结构所指向的其他结构，叫做浅拷贝或浅复制(shallow copy)。复制addrinfo结构，同时复制addrinfo结构所指向的其他结构，称为深拷贝或深复制(deep copy)。

 

11.5. getaddrinfo函数：IPv6和UNIX域

11.6. getaddrinfo函数：例子

11.7. host_serv函数

我们给getaddrinfo设计的第一个接口不需要调用者来分配和填写hints结构。这个host_serv函数以地址族和套接口类型作为参数：

#include "unp.h"
struct addrinfo * host_serv(const char * hostname, const char * service ,int family, int socktype); //返回：成功返回指向addrinfo结构的指针，出错返回NULL

函数源代码：

#include "unp"
struct addrinfo * host_serv(const char * host, const char * serv, int family, int socktype)
{
  int n;
  struct addrinfo hints, *res;
  bzero(&hints, sizeof(sturct addrinfo));
  hints.ai_flags = AI_CANONNAME; /* always return canonical name */
  hints.ai_family = family; /* AF_UNSPEC, AF_INET, AF_INET6, etc. */
  hints.ai_socktype = socktype; /* 0, SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM, etc. */
  if((n=getaddrinfo(host, serv, &hints, &res)) != 0)
    return(NULL);
  return(res); /* return pointer to first on linked list */
}

 

11.8. tcp_connect函数

现在我们编写两个使用getaddrinfo的函数，以处理我们编写的TCP客户和服务器程序的大部分情况。第一个函数即tcp_connect执行客户程序的一般步骤：创建一个TCP套接口并与服务器建立连接。

#include "unp.h"
int tcp_connect(const char * hostname, const char * service); //返回: 如成功则返回已连接套接口的描述字，出错则不返回

它的源代码如下：

#include "unp.h"
int tcp_connect(const char * host, const char * serv)
{
  int sockfd, n;
  struct addrinfo hints, * res, * ressave;
  bzero(&hints, sizeof(struct addrinfo));
  hints.ai_family = AF_UNSPEC;
  hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
  if((n = getaddrinfo(host, serv, &hints, &res)) != 0)
    err_quit("tcp_connect error for %s, %s: %s", host, serv, gai_strerror(n));
  ressave = res;
  do{
    sockfd = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol);
    if(sockfd < 0)
      continue; /* ignore this one */
    if(connect(sockfd, res->ai_addr, res->ai_addrlen) == 0)
      break; /* success */
    Close(sockfd); /*ignore this one */
  } while( (res = res->ai_next) != NULL);
  if(res == NULL) /* errno set from final connect() */
    err_sys("tcp_connect error for %s, %s", host, serv);
  freeaddrinfo(ressave);
  return(sockfd);
}

用tcp_connect重新编码的时间日期客户程序

#include "unp.h"
int main(int argc, char * * argv)
{
  int sockfd, n;
  char recvline[MAXLINE+1];
  socklen_t len;
  struct sockaddr * sa;
  if(argc != 3)
    err_quit("usage: daytimectpcli <hostname/IPaddress> <service/port#>");
  sockfd = Tcp_connect(argv[1],argv[2]);
  sa = Malloc(MAXSOCKADDR);
  len = MAXSOCKADDR;
  Getpeername(sockfd, sa, &len);
  printf("connect to %s \n", Sock_ntop_host(sa,len));
  while((n = Read(sockfd, recvline,MAXLINE)) > 0)
  {
    recvline[n] = 0; /* null terminate */
    Fputs(recvline,stdout);
  }
  exit(0);
}

 

11.9. tcp_listen函数

下一个函数即tcp_listen执行TCP服务器程序的一般步骤：创建一个TCP套接口，给它捆绑服务器的众所周知端口，并允许接受外来的连接请求。

#include "unp.h"
int tcp_listen(const char * hostname, const char * service, socklen_t * lenptr); //返回: 成功返回已连接套接口描述字，出错则不返回

它的源代码如下：

#include "unp.h"
int top_listen(const char * host, const char * serv, socklen_t * addrlenp)
{
  int listenfd, n;
  const int on = 1;
  struct addrinfo hints, * res, * ressave;
  bzero(&hints, sizeof(struct addrinfo));
  hints.ai_flags = AI_PASSIVE;
  hints.ai_family = AF_UNSPEC;
  hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
  if( (n = getaddrinfo(host, serv, &hints, &res)) !=0 )
    err_quit("tcp_listen error for %s, %s: %s", host, serv, gai_strerror(n));
  ressave = res;
  do{
    listenfd = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol);
    if(listen<0)
      continue; /* error, try next one */
    Setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));
    if(bind(listenfd, res->ai_addr, res->ai_addrlen) == 0)
      break; /* success */
    Close(listenfd); /* bind error, close and try next one */
  } while( (res = res->ai_next) != NULL);
  if(res == NULL) /* errno from final socket() or bind() */
    err_sys("tcp_listen error for %s, %s", host ,serv);
  Listen(listenfd, LISTENQ);
  if(addrlenp)
    * addrlenp = res->ai_addrlen; /*return size of protocol address */
  freeaddrinfo(ressave);
  return(listenfd);
}

用tcp_listen重新编码的时间日期服务器程序

#include "unp.h"
#include <time.h>
int main(int argc, char * * argv)
{
  int listenfd, connfd;
  socklen_t addrlen, len;
  char buff[MAXLINE];
  time_t ticks;
  struct sockaddr * cliaddr;
  if(argc != 2)
    err_quit("usage: daytimetcpsrv1 <service or port#>");
  listenfd = Tcp_listen(NULL, argv[1], &addrlen);
  cliaddr = Malloc(addrlen);
  for( ; ; )
  {
    len = addrlen;
    connfd = Accept(listenfd, cliaddr, &len);
    printf("connection from %s \n", Sock_ntop(cliaddr, len));
    ticks = time(NULL);
    sprintf(buff, sizeof(buff), "%.24s \r \n", ctime(&ticks));
    Write(connfd, buff, strlen(buff));
    Close(connfd);
  }
}

11.10. udp_client函数

给getaddrinfo提供简单接口的函数在UDP这儿有所改变，因为这里我们提供了一个创建未连接UDP套接口的客户函数，在下一节中则提供另一个创建已连接UDP套接口的函数

#include "unp.h"
int udp_client(const char * hostname, const char * service, void * * saptr, socklen_t * lenp); // 返回: 成功返回未连接套接口的描述字，出错则不返回

这个函数创建一个未连接UDP套接口，返回三项数据。第一，返回值是套接口描述字。第二，saptr是一个指向套接口地址结构(由udp_client动态分配)的指针(由调用者生命)的地址，在这个结构中存放目的IP地址和端口号，用来调用sendto，套接口地址结构的大小在lenp指向的变量中返回。最后一个参数不能是空指针(tcp_listen的最后一个参数是允许的)，因为套接口地址结构的长度在调用sendto和recvfrom时都是需要的。

下面是它的源代码：getaddrinfo转换hostname和service参数，socket创建数据报套接口，malloc为一个套接口地址结构分配内存，并由memcpy将对应于创建的套接口的地址结构拷贝到这个内存区域中

#include "unp.h"
int udp_client(const char * host, const char * serv, void * * saptr, socklen_t * lenp)
{
  int sockfd, n;
  struct addrinfo hints, * res, * ressave;
  bzero(&hints, sizeof(struct addrinfo));
  hints.ai_family = AF_UNSPEC;
  hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
  if( (n = getaddrinfo(host, serv, &hints, &res)) != 0)
    err_quit("udp_client error for %s, %s: %s", host, serv, gai_strerror(n));
  ressave = res;
  do{
    sockfd = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol);
    if(sockfd >= 0)
      break; /* success */
  } while((res = res->ai_next) != NULL);
  if(res == NULL)  /* errno set from final socket() */
    err_sys("udp_client error for %s, %s", host, serv);
  * saptr = Malloc(res->ai_addrlen);
  memcpy( * saptr, res->ai_addr, res->ai_addrlen);
  * lenp = res->ai_addrlen;
  freeaddrinfo(ressave);
  return(sockfd);
}

使用UDP和udp_client函数重新编写独立于协议的程序的源代码

#include "unp.h"
int main(int argc, char * * argv)
{
  int sockfd, n;
  char recvline[MAXLINE+1];
  socklen_t salen;
  struct sockaddr * sa;
  if(argc != 3)
    err_quit("usage: daytimeudpcli1 <hostname/IPaddress> <service/port>");
  sockfd = Udp_client(argv[1], argv[2], (void * *)&sa, &salen);
  printf("sending to %s \n", Sock_notp_host(sa, salen));
  Sendto(sockfd, "", 1, 0, sa, salen); /* send 1-byte datagram */
  n = Recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);
  recvline[n] = 0; /# null terminate */
  Fputs(recvline, stdout);
  exit(0);
}

11.11. udp_connect函数

#include "unp.h"
int udp_connect(const char * hostname, const char * service); //返回: 如果成功在返回套接口描述字，出错则不返回

它的源代码如下：

#include "unp.h"
int udp_connect(const char * host, const char * serv)
{
  int sockfd, n;
  struct addrinfo hints, * res, * ressave;
  bzero(&hints, sizeof(struct addrinfo));
  hints.ai_family = AF_UNSPEC;
  hints.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
  if((n = getaddrinfo(host, serv, &hints, &res)) != 0)
    err_quit("udp_connect error for %s, %s: %s", host, serv, gai_strerror(n));
  ressave = res;
  do
  {
    sockfd = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol);
    if(sockfd < 0)
      continue; /* ignore this one */
    if(connect(sockfd, res->ai_addr, res->ai_addrlen) == 0)
      break; /* success */
    Close(sockfd); /* ignore this one */
  } while((res = res->ai_next) != NULL);
  if(res == NULL)  /* errno set from final connect() */
    err_sys("udp_connect error for %s, %s", host, serv);
  freeaddrinfo(ressave);
  return(sockfd);
}

11.12. udp_server函数

我们为简化的getaddrinfo的接口开发的最后一个UDP函数是udp_server

#include "unp.h"
int udp_server(const char * hostname, const char * service, socklen_t * lenptr); //返回:成功返回未连接套接口描述字，失败不返回

参数和tcp_listen一样：一个可选的hostname，一个必需的service(已给它捆绑一个端口)以及一个可选的指针，它指向返回套接口地址结构大小的变量。

#include "unp.h"
int udp_server(const char * host, const char * serv, socklen_t * addrlenp)
{
  int sockfd,  n;
  struct addrinfo hints, * res, * ressave;
  bzero(&hints, sizeof(struct addrinfo));
  hints.ai_flags = AI_PASSIVE;
  hints.ai_family = AF_UNSPEC;
  hints.ai_stocktype = SOCK_DGRAM;
  if((n = getaddrinfo(host, serv, &hints, &res)) != 0)
    err_quit("udp_server error for %s, %s: %s", host, serv, gai_strerror(n));
  ressave = res;
  do{
    sockfd = socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol);
    if(sockfd < 0)
      continue; /* error, try next one */
    if(bind(sockfd, res->ai_addr, res->ai_addrlen) == 0)
      break; /* success */
    Close(sockfd); /* bind error, close and try next one */
  } while((res = res->next) != NULL);
  if(res == NULL) /* error from final socket() or bind() */
    err_sys("udp_server error fro %s, %s", host, serv);
  if(addrlenp)
    * addrlenp = res->ai_addrlen; /* return size of protocol address */
  freeaddrinfo(ressave);
  return(sockfd);
}

11.13. getnameinfo函数

这个函数与getaddrinfo互补：它以一个套接口地址为参数，返回一个描述主机的字符串和一个描述服务的字符串。这个函数以一种独立于协议的方式提供这些信息

#include <netdb.h>
int getnameinfo(const struct sockaddr * sockaddr, socklen_t addrlen, char * host, size_t hostlen, char * serv, size_t servlen, int flags); // 返回:成功返回0, 出错返回-1

sockaddr指向包含协议地址的套接口地址结构，它将会被转换成可读的字符串，addrlen是结构的长度。这个结构和长度通常由accept, recvfrom, getsockname,getpeername返回。

sock_ntop和getnameinfo的差别在于，前者不差DNS直接返回可输出的IP地址和端口号，而后者通常试图给主机和服务查到一个名字。

11.14. 可重入函数

线程

 

11.15. gethostbyname_r和gethostbyaddr_r函数

有两种方法可将像gethostbyname这样的不可重入函数变成可重入函数：

1. 变由函数填写并返回一个静态结果为：由调用者分配结构所需的空间，由可重入函数来填写

2. 可重入函数调用malloc动态分配内存

#include <netdb.h>
struct hostent * gethostbyname_r(const char * hostname, struct hostent * result, char * buf, int buflen, int * h_errnop); // 返回: 成功返回非空指针，出错返回NULL
struct hostent * gethostbyaddr_r(const char * addr, int len, int type, struct hostent * result, char * buf, int buflen, int * h_errnop); // 返回: 成功返回非空指针，出错返回NULL

 

11.16. getaddrinfo和getnameinfo函数的实现

11.17 小结