iOS开发

CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （三）

至于有interface，我们所做的额外操作是什么呢，我们接下来看看这个方法：本文方法四--本地地址绑定方法

- (void)getInterfaceAddress4:(NSMutableData **)interfaceAddr4Ptr

                    address6:(NSMutableData **)interfaceAddr6Ptr

             fromDescription:(NSString *)interfaceDescription

                        port:(uint16_t)port

{
NSMutableData *addr4 = nil;
NSMutableData *addr6 = nil;

NSString *interface = nil;

//先用:分割
NSArray *components = [interfaceDescription componentsSeparatedByString:@":"];
if ([components count] > 0)

    {
NSString *temp = [components objectAtIndex:0];
if ([temp length] > 0)

        {

            interface = temp;

        }

    }
if ([components count] > 1 && port == 0)

    {
//拿到port strtol函数，将一个字符串，根据base参数转成长整型，如base值为10则采用10进制，若base值为16则采用16进制
long portL = strtol([[components objectAtIndex:1] UTF8String], NULL, 10);
//UINT16_MAX,65535最大端口号
if (portL > 0 && portL <= UINT16_MAX)

        {

            port = (uint16_t)portL;

        }

    }

//为空则自己创建一个 0x00000000 ，全是0 ，为线路地址
//如果端口为0 通常用于分析操作系统。这一方法能够工作是因为在一些系统中“0”是无效端口，当你试图使用通常的闭合端口连接它时将产生不同的结果。一种典型的扫描，使用IP地址为0.0.0.0，设置ACK位并在以太网层广播。
if (interface == nil)

    {

struct sockaddr_in sockaddr4;

//memset作用是在一段内存块中填充某个给定的值，它是对较大的结构体或数组进行清零操作的一种最快方法

//memset(void *s,int ch,size_t n);函数，第一个参数为指针地址，第二个为设置值，第三个为连续设置的长度（大小）
memset(&sockaddr4, 0, sizeof(sockaddr4));
//结构体长度

        sockaddr4.sin_len         = sizeof(sockaddr4);
//addressFamily IPv4(AF_INET) 或 IPv6(AF_INET6)。

        sockaddr4.sin_family      = AF_INET;
//端口号 htons将主机字节顺序转换成网络字节顺序  16位

        sockaddr4.sin_port        = htons(port);
//htonl ,将INADDR_ANY：0.0.0.0,不确定地址，或者任意地址  htonl 32位。 也是转为网络字节序

//ipv4 32位  4个字节    INADDR_ANY，0x00000000 （16进制，一个0代表4位，8个0就是32位） =   4个字节的

        sockaddr4.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
struct sockaddr_in6 sockaddr6;
memset(&sockaddr6, 0, sizeof(sockaddr6));


        sockaddr6.sin6_len       = sizeof(sockaddr6);
//ipv6

        sockaddr6.sin6_family    = AF_INET6;
//port

        sockaddr6.sin6_port      = htons(port);

//共128位

        sockaddr6.sin6_addr      = in6addr_any;

//把这两个结构体转成data

        addr4 = [NSMutableData dataWithBytes:&sockaddr4 length:sizeof(sockaddr4)];

        addr6 = [NSMutableData dataWithBytes:&sockaddr6 length:sizeof(sockaddr6)];

    }
//如果localhost、loopback 回环地址，虚拟地址，路由器工作它就存在。一般用来标识路由器
//这两种的话就赋值为127.0.0.1，端口为port
else if ([interface isEqualToString:@"localhost"] || [interface isEqualToString:@"loopback"])

    {
// LOOPBACK address

//ipv4
struct sockaddr_in sockaddr4;
memset(&sockaddr4, 0, sizeof(sockaddr4));


        sockaddr4.sin_len         = sizeof(sockaddr4);

        sockaddr4.sin_family      = AF_INET;

        sockaddr4.sin_port        = htons(port);

//#define   INADDR_LOOPBACK     (u_int32_t)0x7f000001
//7f000001->1111111 00000000 00000000 00000001->127.0.0.1

        sockaddr4.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_LOOPBACK);

//ipv6
struct sockaddr_in6 sockaddr6;
memset(&sockaddr6, 0, sizeof(sockaddr6));


        sockaddr6.sin6_len       = sizeof(sockaddr6);

        sockaddr6.sin6_family    = AF_INET6;

        sockaddr6.sin6_port      = htons(port);


        sockaddr6.sin6_addr      = in6addr_loopback;
//赋值

        addr4 = [NSMutableData dataWithBytes:&sockaddr4 length:sizeof(sockaddr4)];

        addr6 = [NSMutableData dataWithBytes:&sockaddr6 length:sizeof(sockaddr6)];

    }
//非localhost、loopback，去获取本机IP，看和传进来Interface是同名或者同IP，相同才给赋端口号，把数据封装进Data。否则为nil
else

    {
//转成cString
const char *iface = [interface UTF8String];

//定义结构体指针，这个指针是本地IP
struct ifaddrs *addrs;
const struct ifaddrs *cursor;

//获取到本机IP，为0说明成功了
if ((getifaddrs(&addrs) == 0))

        {
//赋值

            cursor = addrs;
//如果IP不为空，则循环链表去设置
while (cursor != NULL)

            {
//如果 addr4 IPV4地址为空，而且地址类型为IPV4
if ((addr4 == nil) && (cursor->ifa_addr->sa_family == AF_INET))

                {
// IPv4

struct sockaddr_in nativeAddr4;
//memcpy内存copy函数，把src开始到size的字节数copy到 dest中
memcpy(&nativeAddr4, cursor->ifa_addr, sizeof(nativeAddr4));

//比较两个字符串是否相同，本机的IP名，和接口interface是否相同
if (strcmp(cursor->ifa_name, iface) == 0)

                    {
// Name match
//相同则赋值 port

                        nativeAddr4.sin_port = htons(port);
//用data封号IPV4地址

                        addr4 = [NSMutableData dataWithBytes:&nativeAddr4 length:sizeof(nativeAddr4)];

                    }
//本机IP名和interface不相同
else

                    {
//声明一个IP 16位的数组
char ip[INET_ADDRSTRLEN];

//这里是转成了10进制。。（因为获取到的是二进制IP）
const char *conversion = inet_ntop(AF_INET, &nativeAddr4.sin_addr, ip, sizeof(ip));

//如果conversion不为空，说明转换成功而且 ，比较转换后的IP，和interface是否相同
if ((conversion != NULL) && (strcmp(ip, iface) == 0))

                        {
// IP match
//相同则赋值 port

                            nativeAddr4.sin_port = htons(port);


                            addr4 = [NSMutableData dataWithBytes:&nativeAddr4 length:sizeof(nativeAddr4)];

                        }

                    }

                }
//IPV6 一样
else if ((addr6 == nil) && (cursor->ifa_addr->sa_family == AF_INET6))

                {
// IPv6

struct sockaddr_in6 nativeAddr6;
memcpy(&nativeAddr6, cursor->ifa_addr, sizeof(nativeAddr6));

if (strcmp(cursor->ifa_name, iface) == 0)

                    {
// Name match


                        nativeAddr6.sin6_port = htons(port);


                        addr6 = [NSMutableData dataWithBytes:&nativeAddr6 length:sizeof(nativeAddr6)];

                    }
else

                    {
char ip[INET6_ADDRSTRLEN];

const char *conversion = inet_ntop(AF_INET6, &nativeAddr6.sin6_addr, ip, sizeof(ip));

if ((conversion != NULL) && (strcmp(ip, iface) == 0))

                        {
// IP match


                            nativeAddr6.sin6_port = htons(port);


                            addr6 = [NSMutableData dataWithBytes:&nativeAddr6 length:sizeof(nativeAddr6)];

                        }

                    }

                }

//指向链表下一个addr

                cursor = cursor->ifa_next;

            }
//和getifaddrs对应，释放这部分内存
freeifaddrs(addrs);

        }

    }
//如果这两个二级指针存在，则取成一级指针，把addr4赋值给它
if (interfaceAddr4Ptr) *interfaceAddr4Ptr = addr4;
if (interfaceAddr6Ptr) *interfaceAddr6Ptr = addr6;

这个方法中，主要是大量的socket相关的函数的调用，会显得比较难读一点，其实简单来讲就做了这么一件事：
把interface变成进行socket操作所需要的地址结构体，然后把地址结构体包裹在NSMutableData中。

这里，为了让大家能更容易理解，我把这个方法涉及到的socket相关函数以及宏（按照调用顺序）都列出来：

//拿到port strtol函数，将一个字符串，根据base参数转成长整型，
//如base值为10则采用10进制，若base值为16则采用16进制
long  strtol(const char *__str, char **__endptr, int __base);

//作用是在一段内存块中填充某个给定的值，它是对较大的结构体或数组进行清零操作的一种最快方法
//第一个参数为指针地址，第二个为设置值，第三个为连续设置的长度（大小）
memset(void *s,int ch,size_t n);

//最大端口号
#define UINT16_MAX        65535

//作用是把主机字节序转化为网络字节序 
htons() //参数16位
htonl() //参数32位
//获取占用内存大小
sizeof()
//比较两个指针，是否相同 相同返回0
int   strcmp(const char *__s1, const char *__s2)

//内存copu函数，把src开始到len的字节数copy到 dest中
memcpy(dest, src, len)   

//inet_pton和inet_ntop这2个IP地址转换函数，可以在将IP地址在“点分十进制”和“二进制整数”之间转换
//参数socklen_t cnt,他是所指向缓存区dst的大小，避免溢出，如果缓存区太小无法存储地址的值，则返回一个空指针，并将errno置为ENOSPC
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t cnt);

//得到本机地址
extern int getifaddrs(struct ifaddrs **);
//释放本机地址
extern void freeifaddrs(struct ifaddrs *);

还有一些用到的作为参数的结构体：

//socket通信用的 IPV4地址结构体 
struct sockaddr_in { 
__uint8_t sin_len;      //整个结构体大小
sa_family_t    sin_family;      //协议族，IPV4?IPV6
in_port_t sin_port;      //端口
struct    in_addr sin_addr;      //IP地址
char      sin_zero[8];     //空的占位符，为了和其他地址结构体保持一致大小，方便转化

};
//IPV6地址结构体，和上面的类似
struct sockaddr_in6 {
__uint8_t sin6_len; /* length of this struct(sa_family_t) */
sa_family_t    sin6_family;   /* AF_INET6 (sa_family_t) */
in_port_t sin6_port;     /* Transport layer port # (in_port_t) */
__uint32_t     sin6_flowinfo; /* IP6 flow information */
struct in6_addr     sin6_addr;     /* IP6 address */
__uint32_t     sin6_scope_id; /* scope zone index */

};

//用来获取本机IP的参数结构体
struct ifaddrs {
//指向链表的下一个成员
struct ifaddrs  *ifa_next;
//接口名称
char       *ifa_name;
//接口标识位（比如当IFF_BROADCAST或IFF_POINTOPOINT设置到此标识位时，影响联合体变量ifu_broadaddr存储广播地址或ifu_dstaddr记录点对点地址）
unsigned int     ifa_flags;
//接口地址
struct sockaddr *ifa_addr;
//存储该接口的子网掩码；
struct sockaddr *ifa_netmask;

//点对点的地址
struct sockaddr *ifa_dstaddr;
//ifa_data存储了该接口协议族的特殊信息，它通常是NULL（一般不关注他）。
void       *ifa_data;

};

这一段内容算是比较枯涩了，但是也是了解socket编程必经之路。

这里提到了网络字节序和主机字节序。我们创建socket之前，必须把port和host这些参数转化为网络字节序。那么为什么要这么做呢？

不同的CPU有不同的字节序类型这些字节序是指整数在内存中保存的顺序这个叫做主机序
最常见的有两种
1． Little endian：将低序字节存储在起始地址
2． Big endian：将高序字节存储在起始地址

这样如果我们到网络中，就无法得知互相的字节序是什么了，所以我们就必须统一一套排序，这样网络字节序就有它存在的必要了。

网络字节顺序是TCP/IP中规定好的一种数据表示格式，它与具体的CPU类型、操作系统等无关。从而可以保证数据在不同主机之间传输时能够被正确解释。网络字节顺序采用big endian排序方式。

除此之外比较重要的就是这几个地址结构体了。它定义了我们当前socket的地址信息。包括IP、Port、长度、协议族等等。当然socket中标识为地址的结构体不止这3种，等我们后续代码来补充。

大家了解了我们上述说的知识点，这个方法也就不难度了。这个方法主要是做了本机IPV4和IPV6地址的创建和绑定。当然这里分了几种情况：

interface为空的，我们作为客户端不会出现这种情况。注意之前我们是这个参数不为空才会调入这个方法的。
而这个一般是用于做服务端监听用的，这里的处理是给本机地址绑定0地址（任意地址）。那么这里这么做作用是什么呢？引用一个应用场景来说明：

如果你的服务器有多个网卡（每个网卡上有不同的IP地址），而你的服务（不管是在udp端口上侦听，还是在tcp端口上侦听），出于某种原因：可能是你的服务器操作系统可能随时增减IP地址，也有可能是为了省去确定服务器上有什么网络端口（网卡）的麻烦 —— 可以要在调用bind()的时候，告诉操作系统：“我需要在 yyyy 端口上侦听，所有发送到服务器的这个端口，不管是哪个网卡/哪个IP地址接收到的数据，都是我处理的。”这时候，服务器程序则在0.0.0.0这个地址上进行侦听。

如果interface为localhost或者loopback则把IP设置为127.0.0.1，这里localhost我们大家都知道。那么什么是loopback呢？
loopback地址叫做回环地址，他不是一个物理接口上的地址，他是一个虚拟的一个地址，只要路由器在工作，这个地址就存在.它是路由器的唯一标识。
更详细的内容可以看看百科：loopback
如果是一个其他的地址，我们会去使用getifaddrs()函数得到本机地址。然后去对比本机名或者本机IP。有一个能相同，我们就认为该地址有效，就进行IPV4和IPV6绑定。否则什么都不做。

至此这个本机地址绑定我们就做完了，我们前面也说过，一般我们作为客户端，是不需要做这一步的。如果我们不绑定，系统会自己绑定本机IP，并且选择一个空闲可用的端口。所以这个方法是iOS用来作为服务端调用的。

方法三--前置检查、方法四--本机地址绑定都说完了，我们继续接着之前的方法二往下看：

之前讲到第3点了：
3.这里把flag标记为kSocketStarted：

flags |= kSocketStarted;

源码中大量的运用了3个位运算符：分别是或(|)、与(&)、取反(~)、运算符。运用这个标记的好处也很明显，可以很简单的标记当前的状态，并且因为flags所指向的枚举值是用左位移的方式：

enum GCDAsyncSocketFlags
{
kSocketStarted                 = 1 <<  0,  // If set, socket has been started (accepting/connecting)
kConnected                     = 1 <<  1,  // If set, the socket is connected
kForbidReadsWrites             = 1 <<  2,  // If set, no new reads or writes are allowed
kReadsPaused                   = 1 <<  3,  // If set, reads are paused due to possible timeout
kWritesPaused                  = 1 <<  4,  // If set, writes are paused due to possible timeout
kDisconnectAfterReads          = 1 <<  5,  // If set, disconnect after no more reads are queued
kDisconnectAfterWrites         = 1 <<  6,  // If set, disconnect after no more writes are queued
kSocketCanAcceptBytes          = 1 <<  7,  // If set, we know socket can accept bytes. If unset, it's unknown.
kReadSourceSuspended           = 1 <<  8,  // If set, the read source is suspended
kWriteSourceSuspended          = 1 <<  9,  // If set, the write source is suspended
kQueuedTLS                     = 1 << 10,  // If set, we've queued an upgrade to TLS
kStartingReadTLS               = 1 << 11,  // If set, we're waiting for TLS negotiation to complete
kStartingWriteTLS              = 1 << 12,  // If set, we're waiting for TLS negotiation to complete
kSocketSecure                  = 1 << 13,  // If set, socket is using secure communication via SSL/TLS
kSocketHasReadEOF              = 1 << 14,  // If set, we have read EOF from socket
kReadStreamClosed              = 1 << 15,  // If set, we've read EOF plus prebuffer has been drained
kDealloc                       = 1 << 16,  // If set, the socket is being deallocated
#if TARGET_OS_IPHONE
kAddedStreamsToRunLoop         = 1 << 17,  // If set, CFStreams have been added to listener thread
kUsingCFStreamForTLS           = 1 << 18,  // If set, we're forced to use CFStream instead of SecureTransport
kSecureSocketHasBytesAvailable = 1 << 19,  // If set, CFReadStream has notified us of bytes available
#endif
};

所以flags可以通过|的方式复合横跨多个状态，并且运算也非常轻量级，好处很多，所有的状态标记的意义可以在注释中清晰的看出，这里把状态标记为socket已经开始连接了。

4.然后我们调用了一个全局queue,异步的调用连接，这里又做了两件事：

第一步是拿到我们需要连接的服务端server的地址数组：

//server地址数组（包含IPV4 IPV6的地址  sockaddr_in6、sockaddr_in类型）

NSMutableArray *addresses = [[self class] lookupHost:hostCpy port:port error:&lookupErr];

第二步是做一些错误判断，并且把地址信息赋值到address4和address6中去，然后异步调用回socketQueue去用另一个方法去发起连接：
```
//异步去发起连接
dispatch_async(strongSelf->socketQueue, ^{ @autoreleasepool {

[strongSelf lookup:aStateIndex didSucceedWithAddress4:address4 address6:address6];

}});
```
在这个方法中我们可以看到作者这里把创建server地址这些费时的逻辑操作放在了异步线程中并发进行。然后得到数据之后又回到了我们的socketQueue发起下一步的连接。
然后这里又是两个很大块的分支，下面我们来看看server地址的获取

CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （一）
CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （二）
CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （三）
CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （四）
CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （五）
CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （六）
CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （七）
CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （八）

作者：Cooci
链接：https://www.jianshu.com/p/9968ff0280e5

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2021-05-08

1 个评论

马师傅

太强了！！

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CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （三）

方法三--前置检查、方法四--本机地址绑定都说完了，我们继续接着之前的方法二往下看：

CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （一）

CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （二）

CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （三）

CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （四）

CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （五）

CocoaAsyncSocket源码分析---Connect （六）

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