UNIX: разработка сетевых приложений

Причина замены типа для аргумента «длина» с целочисленного на указатель состоит в том, что «длина» эта является и значением при вызове функции (сообщает ядру размер структуры, так что ядро при заполнении структуры знает, где нужно остановиться), и результатом, когда функция возвращает значение (сообщает процессу, какой объем информации ядро действительно сохранило в этой структуре). Такой тип аргумента называется аргументом типа «значение-результат» (value-result argument). На рис. 3.3 представлен этот сценарий.
Рис. 3.3. Структура адреса сокета, передаваемая от ядра к процессу
Пример аргументов типа «значение-результат» вы увидите в листинге 4.2.
Если при использовании аргумента типа «значение-результат» для длины структуры структура адреса сокета имеет фиксированную длину (см. рис. 3.1), то значение, возвращаемое ядром, будет всегда равно этому фиксированному размеру: 16 для 
sockaddr_in
 IPv4 и 24 для 
sockaddr_in6
 IPv6. Для структуры адреса сокета переменной длины (например, 
sockaddr_un
 домена Unix) возвращаемое значение может быть меньше максимального размера структуры (вы увидите это в листинге 15.2).
 
ПРИМЕЧАНИЕ
 
Мы говорили о структурах адресов сокетов, передаваемых между процессом и ядром. Для такой реализации, как 4.4BSD, где все функции сокетов являются системными вызовами внутри ядра, это верно. Но в некоторых реализациях, особенно в System V, функции сокетов являются лишь библиотечными функциями, которые выполняются как часть обычного пользовательского процесса. То, как эти функции взаимодействуют со стеком протоколов в ядре, относится к деталям реализации, которые обычно нас не волнуют. Тем не менее для простоты изложения мы будем продолжать говорить об этих структурах как о передаваемых между процессом и ядром такими функциями, как bind и connect. (В разделе В.1 вы увидите, что реализации System V действительно передают пользовательские структуры адресов сокетов между процессом и ядром, но как часть сообщений потоков STREAMS.)
 
Существует еще две функции, передающие структуры адресов сокетов: это recvmsg и sendmsg (см. раздел 14.5). Однако при их вызове поле длины не является отдельным аргументом функции, а передается как одно из полей структуры.
 
В сетевом программировании наиболее общим примером аргумента типа «значение-результат» может служить длина возвращаемой структуры адреса сокета. Вы встретите и другие аргументы типа «значение-результат»:
■ Три средних аргумента функции 
select
 (раздел 6.3).
■ Аргумент «длина» для функции 
getsockopt
 (см. раздел 7.2).
■ Элементы 
msg_namelen
 и 
msg_controllen
 структуры 
msghdr
 при использовании с функцией 
recvmsg
 (см. раздел 14.5).
■ Элемент 
ifc_len
 структуры 
ifconf
 (см. листинг 17.1).
■ Первый из двух аргументов длины в функции 
sysctl
 (см. раздел 18.4).
  
3.4. Функции определения порядка байтов
 
Рассмотрим 16-разрядное целое число, состоящее из двух байтов. Возможно два способа хранения этих байтов в памяти. Такое расположение, когда первым идет младший байт, называется прямым порядком байтов (little-endian), а когда первым расположен старший байт — обратным порядком байтов (big-endian). На рис. 3.4 показаны оба варианта.
  
Рис. 3.4. Прямой и обратный порядок байтов для 16-разрядного целого числа
Сверху на этом рисунке изображены адреса, возрастающие справа налево, а снизу — слева направо. Старший бит (most significant bit, MSB) является в 16-разрядном числе крайним слева, а младший бит (least significant bit, LSB) — крайним справа.
 
ПРИМЕЧАНИЕ
 
Термины «прямой порядок байтов» и «обратный порядок байтов» указывают, какой конец многобайтового значения — младший байт или старший — хранится в качестве начального адреса значения.
 
К сожалению, не существует единого стандарта порядка байтов, и можно встретить системы, использующие оба формата. Способ упорядочивания байтов, используемый в конкретной системе, мы называем порядком байтов узла (host byte order). Программа, представленная в листинге 3.5, выдает порядок байтов узла.
Листинг 3.5. Программа для определения порядка байтов узла
//intro/byteorder.c
 1 #include "unp.h"
 2 int
 3 main(int argc, char **argv)
 4 {
 5  union {
 6   short s;
 7   char c[sizeof(short)];
 8  } un;
 9  un.s = 0x0102;
10  printf("%s: ", CPU_VENDOR_OS);
11  if (sizeof(short) == 2) {
12   if (un.c[0] == 1 && un.c[1] == 2)
13    printf("big-endian\n");
14   else if (un.c[0] == 2 && un.c[1] == 1)
15    printf("little-endian\n");
16   else
17    printf("unknown\n");
18  } else
19   printf('sizeof(short) = %d\n", sizeof(short));
20  exit(0);
21 }
Мы помещаем двухбайтовое значение 
0x0102
 в переменную типа 
short
 (короткое целое) и проверяем значения двух байтов этой переменной: 
с[0]
 (адрес А на рис. 3.4) и 
c[1]
 (адрес А + 1 на рис. 3.4), чтобы определить порядок байтов.
Константа 
CPU_VENDOR_OS
 определяется программой GNU (аббревиатура «GNU» раскрывается рекурсивно — GNU's Not Unix) 
autoconf
 в процессе конфигурации, необходимой для выполнения программ из этой книги. В этой константе хранится тип центрального процессора, а также сведения о производителе и реализации операционной системы. Ниже представлены некоторые примеры вывода этой программы при запуске ее в различных системах (см. рис. 1.7).
freebsd4 % <b>byteorder</b>
i386-unknown-freebsd4.8: little-endian
macosx % <b>byteorder</b>