# 3.3. 資料結構 很好，終於講到這裡了，該是談談程式設計的時間了。在本節，我會介紹 socket 介面的各種資料型別，因為它們有些會不太好理解。 首先是最簡單的：socket descriptor，型別如下： ``` int ``` 就是一般的 int。 從這裡開始會有點不好理解，所以不用問太多，直接讀過就好。 我的第一個 StructTM －struct addrinfo，這個資料結構是最近的發明，用來準備之後要用的 socket 位址資料結構，也用在主機名稱（host name）及服務名稱（service name）的查詢。當我們之後開始實際應用時，才會開始覺得比較合理，現在只需要知道你在建立連線呼叫時會用到這個資料結構。 ```c struct addrinfo { int ai_flags; // AI_PASSIVE, AI_CANONNAME 等。 int ai_family; // AF_INET, AF_INET6, AF_UNSPEC int ai_socktype; // SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM int ai_protocol; // 用 0 當作 "any" size_t ai_addrlen; // ai_addr 的大小，單位是 byte struct sockaddr *ai_addr; // struct sockaddr_in 或 _in6 char *ai_canonname; // 典型的 hostname struct addrinfo *ai_next; // 鏈結串列、下個節點 }; ``` 你可以載入這個資料結構，然後呼叫 getaddrinfo()。它會傳回一個指標，這個指標指向一個新的鏈結串列，這個串列有一些資料結構，而資料結構的內容記載了你所需的東西。 你可以在 ai\_family 欄位中設定強制使用 IPv4 或 IPv6，或者將它設定為 AF\_UNSPEC，AF\_UNSPEC 很酷，因為這樣你的程式就可以不用管 IP 的版本。 要注意的是，這是個鏈結串列：ai\_next 是指向下一個元素（element），可能會有多個結果讓你選擇。我會直接用它提供的第一個結果，不過你可能會有不同的個人考量；先生！我不是萬事通。 你會在 struct addrinfo 中看到 ai\_addr 欄位是一個指向 struct sockaddr 的指標。這是我們開始要了解 IP 位址結構中有哪些細節的地方。有時候，你需要的是呼叫 getaddrinfo() 幫你填好 struct addrinfo。然而，你必須查看這些資料結構，並將值取出，所以我在這邊會進行說明。 ［還有，在發明 struct addrinfo 以前的程式碼都要手動填寫這些資料的每個欄位，所以你會看到很多 IPv4 的程式碼真的用很原始的方式去做這件事。你知道的，本文件在舊版也是這樣做］。 有些 structs 是 IPv4，而有些是 IPv6，有些兩者都是。我會特別註明清楚它們屬於哪一種。 總之，struct sockaddr 記錄了很多 sockets 類型的 socket 的位址資訊。 ```c struct sockaddr { unsigned short sa_family; // address family, AF_xxx char sa_data[14]; // 14 bytes of protocol address }; ``` sa\_family 可能是任何東西，不過在這份文件中我們會用到的是 AF\_INET［IPv4］或 AF\_INET6［IPv6］。sa\_data 包含一個 socket 的目地位址與 port number。這樣很不方便，因為你不會想要手動的將位址封裝到 sa\_data 裡。 為了處理 struct sockaddr，程式設計師建立了對等平行的資料結構：struct sockaddr\_in［"in" 是代表 "internet"］，可用在 IPv4。 而這邊有個重點：指向 struct sockaddr\_in 的指標可以轉型（cast）為指向 struct sockaddr 的指標，反之亦然。所以即使 connect() 需要一個 struct sockaddr \*，你也可以用 struct sockaddr\_in，並在最後的時候對它做型別轉換！ ```c // （IPv4 專用-- IPv6 請見 struct sockaddr_in6） struct sockaddr_in { short int sin_family; // Address family, AF_INET unsigned short int sin_port; // Port number struct in_addr sin_addr; // Internet address unsigned char sin_zero[8]; // 與 struct sockaddr 相同的大小 }; ``` 這個資料結構讓它很容易可以參考（reference）socket 位址的成員。要注意的是 sin\_zero［這是用來將資料結構補足符合 struct sockaddr 的長度］，應該要使用 memset() 函式將 sin\_zero 整個清為零。還有，sin\_family 是對應到 struct sockaddr 中的 sa\_family，並應該設定為 "AF\_INET"。最後，sin\_port 必須是 Network Byte Order［利用 htons()］。 讓我們再更深入點！你可以在 struct in\_addr 裡看到 sin\_addr 欄位。 那是什麼？ 好，別太激動，不過它是其中一個最恐怖的 union： ```c // (僅限 IPv4 — Ipv6 請參考 struct in6_addr) // Internet address (a structure for historical reasons) struct in_addr { uint32_t s_addr; // that's a 32-bit int (4 bytes) }; ``` 哇！好耶，它以前是 union，不過這個包袱現在似乎已經不見了。因此，若你已將 ina 宣告為 struct sockaddr\_in 的型別時，那麼 ina.sin\_addr.s\_addr 會參考到 4-byte 的 IP address（以 Network Byte Order）。要注意的是，如果你的系統仍然在 struct in\_addr 使用超恐怖的 union，你依然可以像我上面說的，精確地參考到 4-byte 的 IP address［這是因為有 #define］。 那麼 IPv6 會怎樣呢？ IPv6 也有提供類似的 struct，比如： ```c // (IPv6 專用-- IPv4 請見 struct sockaddr_in 與 struct in_addr) struct sockaddr_in6 { u_int16_t sin6_family; // address family, AF_INET6 u_int16_t sin6_port; // port number, Network Byte Order u_int32_t sin6_flowinfo; // IPv6 flow 資訊 struct in6_addr sin6_addr; // IPv6 address u_int32_t sin6_scope_id; // Scope ID }; struct in6_addr { unsigned char s6_addr[16]; // IPv6 address }; ``` 要注意到 IPv6 協定有一個 IPv6 address 與一個 port number，就像 IPv4 協定有一個 IPv4 address 與 port number 一樣。 我現在還不會介紹 IPv6 的流量資訊，或是 Scope ID 欄位 … 畢竟這只是一份入門文件嘛 :-) 最後要強調的一點，這個簡單的 struct sockaddr\_storage 設計用來足以儲存 IPv4 與 IPv6 structures 的 structure。 ［你看看，對於某些 calls，你有時無法事先知道它是否會使用 IPv4 或 IPv6 address 來填好你的 struct sockaddr。所以你用這個平行的 structure 來傳遞，它除了比較大以外，也很類似 struct sockaddr ，因而可以將它轉型為你所需的型別］。 ```c struct sockaddr_storage { sa_family_t ss_family; // address family // 這裡都是填充物（padding），依實作而定，請忽略它： char __ss_pad1[_SS_PAD1SIZE]; int64_t __ss_align; char __ss_pad2[_SS_PAD2SIZE]; }; ``` 重點是你可以在 ss\_family 欄位看到位址家族（address family），檢查它是 AF\_INET 或 AF\_INET6（是 IPv4 或 IPv6）。之後如果你願意的話，你就可以將它轉型為 sockaddr\_in 或 struct sockaddr\_in6。 --- # Agent Instructions: Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter: ``` GET https://beej-zhtw-gitbook.netdpi.net/ipaddress_struct/data_struct.md?ask= ``` The question should be specific, self-contained, and written in natural language. The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation. Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.