bind() 的 struct sockaddr_in 成员字节顺序

Question

我正在学习套接字编程，我对我的学习材料中 htons() 和函数系列的使用不一致感到困惑。我目前正在阅读this site，它具有以下代码段：

001 1:       struct sockaddr_in adr_inet;
002 2:       int adr_len;
003 3:
004 4:       memset(&adr_inet,0,sizeof adr_inet);
005 5:
006 6:       adr_inet.sin_family = AF_INET;
007 7:       adr_inet.sin_port = ntohs(0);
008 8:       adr_inet.sin_addr.s_addr = ntohl(INADDR_ANY);
009 9:       adr_len = sizeof adr_inet;

在同一个著名站点的下一个示例具有以下代码段：

030 30:      struct sockaddr_in adr_inet;/* AF_INET */
...
042 42:      /* Create an AF_INET address */
043 43:      memset(&adr_inet,0,sizeof adr_inet);
044 44:
045 45:      adr_inet.sin_family = AF_INET;
046 46:      adr_inet.sin_port = htons(9000);
047 47:      memcpy(&adr_inet.sin_addr.s_addr,IPno,4);
048 48:      len_inet = sizeof adr_inet;
049 49:
050 50:      /* Now bind the address to the socket */
051 51:      z = bind(sck_inet,
052 52:          (struct sockaddr *)&adr_inet,
053 53:          len_inet);

问题：

为什么ntohs()第一次用在adr_inet.sin_port上，而htons()用第二次？

问题：

为什么adr_inet.sin_family 上既没有使用ntohs() 也没有使用htons()？

注明的网站没有解释为什么 ntohs() 或 htons() 在各自的示例中被使用；它只说“注意使用”所述功能。

我了解字节顺序，并且网络字节顺序是大端顺序。我的问题更多是关于您何时需要struct sockaddr_in 的网络成员与主机字节顺序？在第二个代码示例中，.sin_port 在传递给bind() 之前设置为网络字节顺序。我可以看到以网络或主机字节顺序将数据传递给该函数的情况：bind() 是一个“网络相关”函数，因此它可能需要以网络字节顺序的数据；另一方面bind()是在主机上执行的，那为什么不接受主机字节序的数据呢？

Answer 1

为什么adr_inet.sin_port第一次用ntohs()，第二次用htons()？

第一个是错误的，但实际上仍然有效。

现在几乎所有机器都使用 8 位字节和一致的大端或一致的小端格式。在前者上，hton[sl] 和 ntoh[sl] 都是无操作的；在后者 both 上，颠倒了字节顺序，因此即使它们的预期语义不同，实际上也会做同样的事情。因此，使用错误的系统仍然适用于您可能运行程序的所有系统。

在设计套接字 API 时，情况并非总是如此；例如当时流行的 PDP-11 有点臭名昭著地使用 'middle-endian' (!) aka 'NUXI' order for 32-bit。

为什么在 adr_inet.sin_family 上既没有使用 ntohs() 也没有使用 htons()？

在古代，互联网协议栈只是几种（多达十几种）相互竞争的网络技术中的一种。 family 字段为这些不同的协议区分不同类型的sockaddr_* 结构，它们并不都遵循互联网大端的“规则”，至少不一致。由于family 没有通用的网络表示，他们只是将其保留在主机顺序中——这对于主机软件来说通常更方便。

现在实际上除了 INET、INET6 和有时 UNIX 之外没有人使用任何家族——而后者可以通过在文件系统中使用命名管道来替换，这通常至少同样好。

Answer 2

为什么adr_inet.sin_family 上既没有使用ntohs() 也没有使用htons()？

adr_inet.sin_family 被初始化为AF_INET 的值。这在bits/socket.h（在您的示例中由netinet/in.h 调用）中定义为：

#define PF_INET     2   /* IP protocol family.  */

然后，

#define AF_INET     PF_INET

所以AF_INET 只是程序将关联的套接字识别为 TCP/IP 连接的一种方式。它实际上并不保存 IPv4 地址本身的值，因此无需对其执行字节序转换。

另外，请注意，在 C 的较新迭代中，netinet/in.h 有一条注释说明如下：

/* Functions to convert between host and network byte order.

   Please note that these functions normally take `unsigned long int' or
`unsigned short int' values as arguments and also return them.  But
this was a short-sighted decision since on different systems the types
may have different representations but the values are always the same.  */ 
extern uint32_t ntohl (uint32_t __netlong) __THROW __attribute__ ((__const__));
extern uint16_t ntohs (uint16_t __netshort)
        __THROW __attribute__ ((__const__));
extern uint32_t htonl (uint32_t __hostlong)
        __THROW __attribute__ ((__const__));
extern uint16_t htons (uint16_t __hostshort)
        __THROW __attribute__ ((__const__));

而您引用的网站引用了 unsigned long 和 unsigned short 的旧用法 转换函数的数据类型。因此，如果您从该站点运行代码，您可能会遇到问题 您使用的是较新版本的 C。