如何投射 so​​ckaddr_storage 并避免违反严格的别名规则

Question

我正在使用 Beej 的网络指南并遇到了别名问题。他提出了一个函数来返回特定结构的 IPv4 或 IPv6 地址：

1  void *get_in_addr( struct sockaddr *sa )
2  {
3      if (sa->sa_family == AF_INET)
4        return &(((struct sockaddr_in*)sa)->sin_addr);
5      else
6        return &(((struct sockaddr_in6*)sa)->sin6_addr);
7  }

这会导致 GCC 在第 3 行为 sa 吐出严格别名错误。据我了解，这是因为我这样调用此函数：

struct sockaddr_storage their_addr;
...
inet_ntop(their_addr.ss_family,
          get_in_addr((struct sockaddr *)&their_addr),
          connection_name,
          sizeof connection_name);

我猜测别名与their_addr 变量的类型为sockaddr_storage 而另一个不同类型的指针指向同一个内存这一事实有关。

将sockaddr_storage、sockaddr_in 和sockaddr_in6 加入工会的最佳方法是什么？看起来这在网络中应该是一个很好的领域，我只是找不到任何具有最佳实践的好例子。

另外，如果有人能准确解释混叠问题发生的位置，我将不胜感激。

Answer 1

我倾向于这样做是为了让 GCC 使用 type-punning 做正确的事情，这在工会中是明确允许的：

/*! Multi-family socket end-point address. */
typedef union address
{
    struct sockaddr sa;
    struct sockaddr_in sa_in;
    struct sockaddr_in6 sa_in6;
    struct sockaddr_storage sa_stor;
}
address_t;

Answer 2

我倾向于这样做是为了让 GCC 使用类型双关语做正确的事情，这在联合中是明确允许的

我很确定这种（错误）使用 union 不会对 GCC 起作用（或只是偶然）：

短 type_pun2 (int i, int *pi, short *ps) { *pi = 我; 返回 *ps; } 联合 U { 诠释我; 短裤; }; 短类型双关（int i）{ 你; 返回 type_pun2 (i, &u.i, &u.s); }

正确的做法是使用memcpy，而不是union。

Answer 3

我最近在尝试编写代码以获取机器的 MAC 地址时，在 HPUX 系统上遇到了类似的别名警告

&(((struct sockaddr_in *)addr)->sin_addr) 抱怨严格的别名规则

这是某些上下文中的代码

 char ip[INET6_ADDRSTRLEN] = {0};
 strucut sockaddr *addr

 ...
 get addr from ioctl(socket,SOCGIFCONF...) call
 ...
 inet_ntop(AF_INET, &(((struct sockaddr_in *)addr)->sin_addr),ip,sizeof ip);

我通过执行以下操作克服了别名警告

struct sockaddr_in sin;
memcpy(&sin,addr,sizeof(struct sockaddr));
inet_ntop(AF_INET, &sin.sin_addr,ip,sizeof ip);

虽然这可能很危险，但我在它之前添加了以下几行

 static_assert(sizeof(sockaddr)==sizeof(sockaddr_in));

我不确定这是否会被认为是不好的做法，但它确实有效，并且可以跨平台到其他 *Nix 风格和编译器

Answer 4

该问题与对函数的调用无关。相反，它是((struct sockaddr_in*)sa)->sin_addr。问题是 sa 是一种类型的指针，但您将其转换为不同类型的指针，然后取消引用它。这打破了一个叫做“严格别名”的规则，它说不同类型的变量永远不能别名。在您的情况下，别名为不同的类型正是您想要做的。

简单的解决方案是关闭此优化，它允许以这种方式出现别名。在 GCC 上，标志是 -fno-strict-aliasing。

如 Nikolai 所述，更好的解决方案是使用联合。

void *get_in_addr(struct sockaddr *sa)
{
    union {
        struct sockaddr     *sa;
        struct sockaddr_in  *sa_in;
        struct sockaddr_in6 *sa_in6;
    } u;
    u.sa = sa;
    if (sa->sa_family == AF_INET)
        return &(u.sa_in->sin_addr);
    else
        return &(u.sa_in6->sin6_addr);
}

也就是说，在使用您的原始代码时，我实际上无法让 GCC 给我一个警告，所以我不确定这是否能给您带来任何好处。