如何投射sockaddr_storage并避免违反严格别名规则

Question

我正在使用Beej的网络指南，并遇到了一个别名问题。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  }

这导致GCC在第3行为 sa 吐出严格别名错误。据我所知，这是因为我这样调用这个函数：

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 his_addr 变量属于 sockaddr_storage 的类型有关，而另一个不同类型的指针指向同一个内存。

是解决这个问题 sockaddr_storage ， sockaddr_in 和 sockaddr_in6 的最佳方法吗？看起来这应该是网络中的一个很好的领域，我只是找不到任何有最佳实践的好例子。

此外，如果有人能够准确解释别名问题发生的位置，我会非常感激。

Answer 1

我倾向于通过类型 - 双关语，联盟明确允许这样做：

/*! 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

  

我倾向于这样做以使GCC使用类型惩罚做正确的事情，这是联盟明确允许的

我很确定这种（错误）使用联盟将不与GCC一起工作（或只是偶然）：

short type_pun2 (int i, int *pi, short *ps) {
    *pi = i;
    return *ps;
}

union U {
    int i;
    short s;
};

short type_pun (int i) {
    U u;
    return type_pun2 (i, &u.i, &u.s);
}

正确的方法是使用 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系统上发出了类似的别名警告

＆amp;（（（struct sockaddr_in *）addr） - ＆gt; sin_addr）抱怨严格别名规则

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);

虽然这有潜在危险，但我在它之前添加了以下行

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

我不确定这是否会被视为不良做法，但它有效并且与其他* Nix风格和编译器交叉平台

Answer 4

该问题与对函数的调用无关。相反，它是（（struct sockaddr_in *）sa） - ＆gt; sin_addr 。问题是 sa 是一种类型的指针，但是你将它转换为不同类型的指针然后解除引用它。这打破了一个名为“严格别名”的规则，该规则表明不同类型的变量永远不会混淆。在您的情况下，别名到另一种类型正是您想要做的。

简单的解决方案是关闭此优化，以此方式允许别名。在GCC上，标志是 -fno-strict-aliasing 。

更好的解决方案是使用联盟，如Nikolai所述。

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);
}

那就是说，在使用原始代码时，我实际上无法让GCC给我一个警告，所以我不确定这是否会给你买任何东西。