Swift 获取地址信息

Question

POSIX getaddrinfo 分配稍后必须使用 freeaddrinfo 释放的内存。参见 http://manpages.ubuntu.com/manpages/xenial/en/man3/getaddrinfo.3.html

为了简化 API，我创建了这个函数：

import Foundation

enum SystemError: Swift.Error {
    case getaddrinfo(Int32, Int32?)
}

public func getaddrinfo(node: String?, service: String?, hints: addrinfo?) throws -> [addrinfo] {
    var err: Int32
    var res: UnsafeMutablePointer<addrinfo>?
    if var hints = hints {
        err = getaddrinfo(node, service, &hints, &res)
    } else {
        err = getaddrinfo(node, service, nil, &res)
    }
    if err == EAI_SYSTEM {
        throw SystemError.getaddrinfo(err, errno)
    }
    if err != 0 {
        throw SystemError.getaddrinfo(err, nil)
    }
    defer {
        freeaddrinfo(res)
    }
    var result = [addrinfo]()
    var ai = res?.pointee
    while ai != nil {
        result.append(ai!)
        ai = ai!.ai_next?.pointee
    }
    return result
}

不过我觉得函数不正确。

Swift 内存模型如何知道 getaddrinfo 分配了内存，并且 Swift 不应该用自己的东西覆盖该内存？
Swift怎么知道freeaddrinfo删除了整个列表，应该把已经赋给result数组的ai信息复制出来？

与 getaddrinfo 交互的正确方法是什么？

Answer 1

getaddrinfo分配的内存（例如malloc）不会分配给任何其他人同一运行进程中的动态内存分配函数直到 freeaddrinfo 释放（例如 free）。因此 Swift 运行时不会践踏该内存（如果我们假设它没有编程错误，例如错误的指针计算）。

另外struct addrinfo是值类型，所以

result.append(ai!)

会将指向的结构的副本附加到数组。

但是还是有问题 struct addrinfo的部分成员是指针

public var ai_canonname: UnsafeMutablePointer<Int8>! /* canonical name for hostname */
public var ai_addr: UnsafeMutablePointer<sockaddr>! /* binary address */

可能指向 getaddrinfo 分配的内存，因此在 freeaddrinfo 之后无效，并在您的之后取消引用它们函数 returns 导致未定义的行为。

因此您必须将 freeaddrinfo 推迟到不再需要地址列表，或复制信息。这有点麻烦，因为 ai_addr 可能指向一个具有不同长度的 IPv4 或 IPv6 套接字地址结构。

以下代码演示了如何复制地址列表到 sockaddr_storage 结构的数组（足够大持有任何IP地址）。此代码尚未经过彻底测试，请谨慎使用。

public func getaddrinfo(node: String, service: String, hints: addrinfo?) throws -> [sockaddr_storage] {
    var err: Int32
    var res: UnsafeMutablePointer<addrinfo>?
    if var hints = hints {
        err = getaddrinfo(node, service, &hints, &res)
    } else {
        err = getaddrinfo(node, service, nil, &res)
    }
    if err == EAI_SYSTEM {
        throw SystemError.getaddrinfo(err, errno)
    }
    if err != 0 {
        throw SystemError.getaddrinfo(err, nil)
    }
    defer {
        freeaddrinfo(res)
    }
    guard let firstAddr = res else {
        return []
    }

    var result = [sockaddr_storage]()
    for addr in sequence(first: firstAddr, next: { [=12=].pointee.ai_next }) {
        var sockAddr = sockaddr_storage()
        memcpy(&sockAddr, addr.pointee.ai_addr, Int(addr.pointee.ai_addrlen))
        result.append(sockAddr)
    }
    return result
}

备注：

如果您只对单个地址族感兴趣，那么您可以将 sockaddr_storage 替换为 sockaddr_in 或 sockaddr_in6.
我已将 node 和 service 参数设置为非可选参数。原因是Swift目前传多了有Bug 比 C 函数的一个可选字符串，请参阅 Why does Swift return an unexpected pointer when converting an optional String into an UnsafePointer?.
sequence()来遍历链表，而不是 while 循环。

Swift 获取地址信息

Swift getaddrinfo

memory

posix

low-level-api

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