О чём не пишут в книгах по Delphi

Перейдем, наконец, к более практически важному вопросу: какими значениями следует заполнять переменную типа TSockAddr, чтобы при передаче ее в функцию bind сокет был привязан к нужному адресу. Так как мы ограничиваемся рассмотрением протоколов TCP и UDP, нас не интересует та часть вариантной записи sockaddr_in, которая соответствует случаю 1, т.е. мы будем рассматривать только те поля этой структуры, которые имеют префикс sin.

Поле sin_zero, очевидно, должно содержать массив нулей. Это то самое поле, которое не несет никакой смысловой нагрузки и служит только для увеличения размера структуры до стандартных 16 байтов. Поле sin_family, должно иметь значение PF_INET. В поле sin_port записывается номер порта, к которому привязывается сокет. Номер порта должен быть записан в сетевом формате, т.е. здесь необходимо прибегать к функции htons, чтобы из привычной нам записи номера порта получить число в требуемом формате. Номер порта можно оставить нулевым, тогда система выберет для сокета свободный порт с номером от 1024 до 5000.

IP-адрес для привязки сокета задается полем sin_addr, которое имеет тип TInAddr. Этот тип сам является вариантной записью, которая отражает три способа задания IP-адреса: в виде 32-битного числа, в виде двух 16-битных чисел или в виде четырех 8-битных чисел. На практике чаще всего встречается формат в виде четырех 8-битных чисел, реже — в виде 32-битного числа. Задание адресов в виде двух 16-битных чисел или двух 8-битных и одного 16-битного числа относится к очень редко встречающейся экзотике.

Пусть у нас есть переменная Addr типа TSockAddr, и нам требуется ее поле sin_addr записать адрес 192.168.200.217. Это можно сделать так, как показано в листинге 2.2.

Листинг 2.2. Прямое присваивание IP-адреса

Addr.sin_addr.S_un_b.s_b1 := 192;
Addr.sin_addr.S_un_b.s_b2 := 168;
Addr.sin_addr.S_un_b.s_b3 := 200;
Addr.sin_addr.S_un_b.s_b4 := 217;

Существует альтернатива такому присвоению четырех полей по отдельности — функция inet_addr. Эта функция в качестве входного параметра принимает строку, в которой записан IP-адрес, и возвращает этот IP-адрес в формате 32-битного числа. С использованием функции inet_addr приведенный в листинге 2.2 код можно переписать так:

Addr.sin_addr.S_addr := inet_addr('192.168.200.217');

Функция inet_addr выполняет простой парсинг строки и не проверяет, существует ли такой адрес на самом деле. Поля адреса можно задавать в десятичном, восьмеричном и шестнадцатеричном форматах. Восьмеричное поле должно начинаться с нуля, шестнадцатеричное — с "0x". Приведенный адрес можно записать в виде "0300.0250.0310.0331" (восьмеричный) или "0xC0.0xA8.0xC8.0xD9" (шестнадцатеричный). Допускается также смешанный формат записи, в котором разные поля заданы в разных системах исчисления. Функция inet_addr поддерживает также менее распространенные форматы записи IP-адреса в виде трех полей. Подробнее об этом можно прочитать в MSDN.

Примечание

Если строка, переданная функции inet_addr, не распознается как допустимый адрес, то функция возвращает значение INADDR_NONE. До пятой версии Delphi включительно эта константа имеет значение $FFFFFFFF, начиная с шестой версии — значение -1. Поле S_addr имеет тип u_long, который, как отмечалось, соответствует типу LongInt, т.е. является знаковым. Сравнение знакового числа с беззнаковым обрабатывается компилятором особым образом (подробнее об этом написано в разд. 3.1.4), поэтому, если просто сравнить S_addr и INADDR_NONE в старых версиях Delphi, получится неправильный результат. Перед сравнением константу INADDR_NONE следует привести к типу u_long, тогда операция выполнится правильно. В шестой и более поздних версиях Delphi приведение не обязательно, но оно не мешает, поэтому в целях совместимости со старыми версиями его тоже лучше выполнять.

В библиотеке сокетов предусмотрена константа INADDR_ANY, позволяющая не указывать явно адрес в программе, а оставить его выбор на усмотрение системы. Для этого полю sin_addr.S_addr следует присвоить значение INADDR_ANY. Если IP-адрес компьютеру не назначен, то при использовании этой константы сокет будет привязан к локальному адресу 127.0.0.1. Если компьютеру назначен один IP-адрес, сокет будет привязан к этому адресу. Если компьютеру назначено несколько IP-адресов, то будет выбран один из них, причем сама привязка при этом отложится до установления соединения (в случае TCP) или до первой отправки данных через сокет (в случае UDP). Выбор конкретного адреса при этом зависит от того, какой адрес имеет удалённая сторона.

Итак, резюмируем все сказанное. Пусть у нас есть сокет S, который нужно привязать, например, к адресу 192.168.200.217 и порту 3320. Для этого следует выполнить код листинга 2.3.

Листинг 2.3. Привязка сокета к конкретному адресу

Addr.sin_family := PF_INET;
Addr.sin_addr.S_addr := inet_addr('192.168.200.217');
Addr.sin_port := htons(3320);
FillChar(Addr.sin_zero, SizeOf(Addr.sin_zero), 0);
if bind(S, Addr, SizeOf(Addr)) = SOCKET_ERROR then
begin
 // какая-то ошибка, анализируем с помощью WSAGetLastError
end;

FillChar — это стандартная процедура Паскаля, заполняющая некоторую область памяти заданным значением. В данном случае мы применяем ее для заполнения нулями поля sin_zero. Для этой же цели пригодна функция Windows API ZeroMemory. В примерах на С/C++ обычно используется функция memset.

Теперь рассмотрим другой случай: пусть выбор адреса и порта можно оставить на усмотрение системы. Тогда код будет выглядеть так, как показано в листинге 2.4.

Листинг 2.4. Привязка сокета к адресу, выбираемому системой

Addr.sin_family := PF_INET;
Addr.sin_addr.S_addr := INADDR_ANY;
Addr.sin_port := 0;
FillChar(Addr.sin_zero, SizeOf(Addr.sin_zero), 0);
if bind(S, Addr, SizeOf(Addr)) = SOCKET_ERROR then
begin
 // какая-то ошибка, анализируем с помощью WSAGetLastError
end;

В случае TCP сервер сам не является инициатором подключения, но может работать с любым подключившимся клиентом, какой бы у него ни был адрес.

Для сервера принципиально, какой порт он будет использовать — если порт не определен заранее, клиент не будет знать, куда подключаться. Поэтому номер порта является важным признаком для сервера. (Иногда, впрочем встречаются серверы, порт которых заранее неизвестен, но в таких случаях всегда существует другой канал передачи данных, позволяющий клиенту до подключения узнать, какой порт задействован в данный момент сервером. С другой стороны, клиенту обычно непринципиально, какой порт будет у его сокета, поэтому чаще всего серверу назначается фиксированный порт, а клиент оставляет выбор системе.

Протокол UDP не поддерживает соединение, но при его применении часто одно приложение тоже можно условно назвать сервером, а другое — клиентом. Сервер создает сокет и ждет, когда кто-нибудь что-нибудь пришлет и высылает что-то в ответ, а клиент сам отправляет что-то куда-то. Поэтому, как и в случае TCP, сервер должен использовать фиксированный порт, а клиент может выбирать любой свободный.

Если у компьютера только один IP-адрес, то выбор адреса для сокета и клиент, и сервер могут доверить системе. Если компьютер имеет несколько интерфейсов к одной сети, каждый со своим IP-адресом, то выбор конкретного адреса в большинстве случаев также непринципиален и может быть оставлен на усмотрение системы. Проблемы возникают, когда у компьютера несколько сетевых интерфейсов, каждый из которых включен в свою сеть. В этом случае выбор того или иного IP-адреса для сокета привязывает его к одной из сетей, и только к одной. Поэтому нужно принять меры для того, чтобы сокет оказался привязан к той сети, в которой находится его адресат.