在 Win64 下将 SOCKET 转换为 int 是否安全？

Question

我正在开发 POSIX C++ 程序的 Windows 端口。

问题在于，像 accept() 或 bind() 这样的标准 POSIX 函数需要一个“int”作为第一个参数，而它的 WinSock 对应函数使用“SOCKET”。
当编译为 32 位时，一切都很好，因为两者都是 32 位，但在 Win64 下 SOCKET 是 64 位，而 int 仍然是 32 位，它会产生很多编译器警告，如下所示：

warning C4244: '=' : conversion from 'SOCKET' to 'int', possible loss of data

我尝试使用 typedef 来解决这个问题：

#ifdef _WIN32
 typedef SOCKET sock_t;
#else
 typedef int sock_t;
#endif

并在适当的地方用 sock_t 替换“int”。

这很好，直到我到达调用 OpenSSL API 的部分代码。
事实证明，即使在 Win64 上，OpenSSL 也使用整数作为套接字。这看起来很奇怪，所以我开始寻找答案，但我发现的唯一内容是 openssl-dev 邮件列表上的一篇旧帖子，其中提到了评论 e_os.h：

/*
 * Even though sizeof(SOCKET) is 8, it's safe to cast it to int, because
 * the value constitutes an index in per-process table of limited size
 * and not a real pointer.
 */

所以我的问题是：
将 SOCKET 转换为 int 真的安全吗？

我希望看到某种文档证明 SOCKET 的值不能大于 2^32。

提前致谢！
瑞克

Answer 1

这个问题的简单答案是否定的。看看 MSDN [1] 上对 SOCKET 值的描述：

Windows 套接字句柄没有任何限制，除了值 INVALID_SOCKET 不是有效的套接字。套接字句柄可以取 0 到 INVALID_SOCKET–1 范围内的任何值。

很明显，在 64 位 Windows 上，API 允许 [0, 2^64 - 1) 范围内的所有值。如果 API 曾经返回大于 2^32 - 1 的值，将其分配给 int 将导致句柄截断。也可以看看 socket() 函数的返回值的描述[2]：

如果没有发生错误，socket返回一个引用新socket的描述符。

请注意，它最强调不承诺返回内核句柄。这使得任何关于内核句柄的可能值的讨论都没有实际意义。

话虽如此，在撰写本文时，socket() 函数确实返回了一个内核句柄（或与内核句柄无法区分的东西）[3]，并且内核句柄确实被限制为 32 位 [4]。但请记住，微软明天可以在不违反接口合同的情况下更改任何这些内容。

但是，由于无疑有大量应用程序依赖于这些特定的实现细节（更重要的是，OpenSSL 也是如此），微软可能会三思而后行做出任何重大更改。因此，继续将 SOCKET 转换为 int。请记住，这是一种固有的危险、不好的做法，并且永远不能以权宜之计为名。

1. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms740516(v=vs.85).aspx
2. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms740506(v=vs.85).aspx
3. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ms742295(v=vs.85).aspx
4. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa384267(v=vs.85).aspx

编辑 (2018-01-29)

由于这个话题似乎仍然有些有趣，值得指出的是，在 C++11 中编写可移植套接字代码非常容易，而无需求助于有问题的类型转换：

using socket_t = decltype(socket(0, 0, 0));

socket_t s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

Answer 2

/*
 * Even though sizeof(SOCKET) is 8, it's safe to cast it to int, because
 * the value constitutes an index in per-process table of limited size
 * and not a real pointer.
 */

这个评论是正确的。 SOCKET = Windows NT 系列上的文件句柄。我从未见过 9x 系列 64 位，所以没什么好担心的。

Answer 3

这个post 似乎是在重复msdn 上kernel objects 上的信息：

内核对象句柄是特定于进程的。也就是说，进程必须要么创建对象，要么打开现有对象以获取内核对象句柄。内核句柄的每个进程限制为 2^24。

线程继续引用Windows Internals by Russinovich and Solomon 作为高位为零的来源。