解析muduo源码之 SocketsOps.h & SocketsOps.cc

txinyu的博客2026-02-05 18:45

目录

[一、 SocketsOps.h](#一、 SocketsOps.h)

[1. SocketsOps 的整体定位与核心设计目标](#1. SocketsOps 的整体定位与核心设计目标)

[2. 核心接口分类解析](#2. 核心接口分类解析)

[1. 非阻塞 fd 创建：高性能事件驱动的基础](#1. 非阻塞 fd 创建：高性能事件驱动的基础)

[2. 核心连接操作：分层错误处理](#2. 核心连接操作：分层错误处理)

[3. IO 操作：封装原生读写](#3. IO 操作：封装原生读写)

[4. fd 管理：安全关闭](#4. fd 管理：安全关闭)

[5. 地址转换：协议无关的字符串 / 结构体互转](#5. 地址转换：协议无关的字符串 / 结构体互转)

[6. 类型转换：安全的地址结构体转换](#6. 类型转换：安全的地址结构体转换)

[7. 辅助工具：fd 信息查询与校验](#7. 辅助工具：fd 信息查询与校验)

[3. 核心设计亮点总结](#3. 核心设计亮点总结)

[二、 SocketsOps.cc](#二、 SocketsOps.cc)

[1. 代码整体核心逻辑回顾](#1. 代码整体核心逻辑回顾)

[2. 逐模块拆解核心实现](#2. 逐模块拆解核心实现)

[1. 匿名命名空间：跨平台辅助函数](#1. 匿名命名空间：跨平台辅助函数)

[2. 地址类型转换：安全的类型转换封装](#2. 地址类型转换：安全的类型转换封装)

[3. 非阻塞 fd 创建：高性能 + 降级适配](#3. 非阻塞 fd 创建：高性能 + 降级适配)

[4. bind/listen：致命错误直接终止](#4. bind/listen：致命错误直接终止)

[5. accept：跨平台 + 精细化错误处理（核心）](#5. accept：跨平台 + 精细化错误处理（核心）)

[6. 基础 IO / 管理操作：简单封装 + 错误日志](#6. 基础 IO / 管理操作：简单封装 + 错误日志)

[7. 地址转换：协议无关 + 可读格式化](#7. 地址转换：协议无关 + 可读格式化)

[8. fd 信息查询：错误状态 + 地址获取](#8. fd 信息查询：错误状态 + 地址获取)

[9. 自连接检测：避免无效连接](#9. 自连接检测：避免无效连接)

[3. 核心设计亮点总结](#3. 核心设计亮点总结)

总结

一、 SocketsOps.h

先贴出完整代码，再逐部分解释：

cpp 复制代码 
// Copyright 2010, Shuo Chen.  All rights reserved.
// http://code.google.com/p/muduo/
//
// 本源代码的使用受 BSD 风格许可证约束
// 该许可证可在 License 文件中查阅。

// 作者：陈硕 (chenshuo at chenshuo dot com)
//
// 这是一个内部头文件，你不应该直接包含它。

#ifndef MUDUO_NET_SOCKETSOPS_H
#define MUDUO_NET_SOCKETSOPS_H

#include <arpa/inet.h>  // 包含 sockaddr_in/sockaddr_in6、inet_pton/inet_ntop 等定义

namespace muduo
{
namespace net
{
namespace sockets
{

///
/// 创建一个非阻塞的 socket 文件描述符（fd）
/// 核心特性：1. 设置为非阻塞模式；2. 设置 FD_CLOEXEC（避免 fork 后子进程继承）；
/// 3. 若创建失败，直接终止程序（abort）
/// @param family 地址族（AF_INET=IPv4，AF_INET6=IPv6）
/// @return 成功：非阻塞 + FD_CLOEXEC 的 socket fd；失败：终止程序
int createNonblockingOrDie(sa_family_t family);

/// 建立 socket 连接（客户端）
/// 封装 connect 系统调用，处理 EINTR（被信号中断后重试）
/// @param sockfd 已创建的 socket fd
/// @param addr 要连接的对等方地址（sockaddr 通用类型，兼容 IPv4/IPv6）
/// @return 成功：0；失败：-1（errno 标识具体错误）
int  connect(int sockfd, const struct sockaddr* addr);

/// 绑定地址到 socket（服务端）
/// 若绑定失败，直接终止程序（abort）
/// @param sockfd 已创建的 socket fd
/// @param addr 要绑定的本地地址（sockaddr 通用类型）
void bindOrDie(int sockfd, const struct sockaddr* addr);

/// 监听 socket（服务端，进入被动连接状态）
/// 若监听失败，直接终止程序（abort）
/// @param sockfd 已绑定地址的 socket fd
void listenOrDie(int sockfd);

/// 接受一个客户端连接（服务端）
/// 核心特性：1. 封装 accept4 系统调用；2. 返回的 connfd 已设为非阻塞 + FD_CLOEXEC；
/// 3. 处理 EINTR（被信号中断后重试）
/// @param sockfd 监听用的 socket fd
/// @param addr 输出参数，存储客户端的地址信息（sockaddr_in6 兼容 IPv4/IPv6）
/// @return 成功：新的连接 fd（非阻塞 + FD_CLOEXEC）；失败：-1
int  accept(int sockfd, struct sockaddr_in6* addr);

/// 从 socket 读取数据（封装 read 系统调用）
/// 处理 EINTR（被信号中断后重试），不处理 EAGAIN（非阻塞模式下的无数据）
/// @param sockfd 已连接的 socket fd
/// @param buf 存储读取数据的缓冲区
/// @param count 要读取的字节数
/// @return 成功：实际读取的字节数；失败：-1（errno 标识具体错误）
ssize_t read(int sockfd, void *buf, size_t count);

/// 分散读（封装 readv 系统调用）
/// 将数据读取到多个不连续的缓冲区，减少系统调用次数
/// @param sockfd 已连接的 socket fd
/// @param iov 指向 iovec 结构体数组的指针（存储多个缓冲区的地址和长度）
/// @param iovcnt iovec 数组的元素个数
/// @return 成功：实际读取的总字节数；失败：-1
ssize_t readv(int sockfd, const struct iovec *iov, int iovcnt);

/// 向 socket 写入数据（封装 write 系统调用）
/// 处理 EINTR（被信号中断后重试），不处理 EAGAIN（非阻塞模式下的不可写）
/// @param sockfd 已连接的 socket fd
/// @param buf 存储要写入数据的缓冲区
/// @param count 要写入的字节数
/// @return 成功：实际写入的字节数；失败：-1
ssize_t write(int sockfd, const void *buf, size_t count);

/// 关闭 socket fd（封装 close 系统调用）
/// 核心处理：1. 确保 fd 被正确关闭；2. 避免重复关闭（fd 设为 -1 无副作用）；
/// 3. 处理 EINTR（被信号中断后重试）
/// @param sockfd 要关闭的 socket fd
void close(int sockfd);

/// 关闭 socket 的写端（TCP 半关闭，封装 shutdown 系统调用）
/// 向对等方发送 FIN 包，表明本端不再发送数据，但仍可接收数据
/// @param sockfd 已连接的 socket fd
void shutdownWrite(int sockfd);

/// 将 socket 地址结构体转换为「IP:端口」格式的字符串（便于日志/调试）
/// @param buf 存储结果的缓冲区
/// @param size 缓冲区长度
/// @param addr 要转换的 socket 地址结构体（sockaddr 通用类型，兼容 IPv4/IPv6）
void toIpPort(char* buf, size_t size,
              const struct sockaddr* addr);

/// 将 socket 地址结构体转换为 IP 字符串（仅 IP，不含端口）
/// @param buf 存储结果的缓冲区
/// @param size 缓冲区长度
/// @param addr 要转换的 socket 地址结构体（兼容 IPv4/IPv6）
void toIp(char* buf, size_t size,
          const struct sockaddr* addr);

/// 将「IP + 端口」转换为 IPv4 地址结构体（sockaddr_in）
/// @param ip 点分十进制的 IPv4 字符串（如 "127.0.0.1"）
/// @param port 端口号（主机序）
/// @param addr 输出参数，存储转换后的 sockaddr_in 结构体（网络序）
void fromIpPort(const char* ip, uint16_t port,
                struct sockaddr_in* addr);

/// 将「IP + 端口」转换为 IPv6 地址结构体（sockaddr_in6）
/// @param ip 冒号分隔的 IPv6 字符串（如 "::1"）
/// @param port 端口号（主机序）
/// @param addr 输出参数，存储转换后的 sockaddr_in6 结构体（网络序）
void fromIpPort(const char* ip, uint16_t port,
                struct sockaddr_in6* addr);

/// 获取 socket 的错误状态（封装 getsockopt）
/// 用于非阻塞 connect 等场景，检测连接是否成功建立
/// @param sockfd 要查询的 socket fd
/// @return 成功：socket 的错误码（0 表示无错误）；失败：-1
int getSocketError(int sockfd);

/// 类型转换：sockaddr_in* → const sockaddr*（兼容通用地址类型）
/// 用于函数参数的类型适配（避免强制类型转换）
const struct sockaddr* sockaddr_cast(const struct sockaddr_in* addr);

/// 类型转换：sockaddr_in6* → const sockaddr*（兼容通用地址类型）
const struct sockaddr* sockaddr_cast(const struct sockaddr_in6* addr);

/// 类型转换：sockaddr_in6* → sockaddr*（非 const 版本）
struct sockaddr* sockaddr_cast(struct sockaddr_in6* addr);

/// 类型转换：const sockaddr* → const sockaddr_in*（IPv4 专用）
/// 需确保输入 addr 实际是 IPv4 地址，否则会出错
const struct sockaddr_in* sockaddr_in_cast(const struct sockaddr* addr);

/// 类型转换：const sockaddr* → const sockaddr_in6*（IPv6 专用）
/// 需确保输入 addr 实际是 IPv6 地址，否则会出错
const struct sockaddr_in6* sockaddr_in6_cast(const struct sockaddr* addr);

/// 获取 socket 绑定的本地地址（封装 getsockname）
/// 返回 sockaddr_in6 兼容 IPv4/IPv6，内核会自动转换
/// @param sockfd 已绑定/连接的 socket fd
/// @return 本地地址结构体（sockaddr_in6）
struct sockaddr_in6 getLocalAddr(int sockfd);

/// 获取 socket 对等方的地址（封装 getpeername）
/// 返回 sockaddr_in6 兼容 IPv4/IPv6
/// @param sockfd 已连接的 socket fd
/// @return 对等方地址结构体（sockaddr_in6）
struct sockaddr_in6 getPeerAddr(int sockfd);

/// 检测 socket 是否发生「自连接」（客户端连接到自身）
/// 自连接场景：客户端绑定端口后，连接的地址恰好是自身的地址+端口
/// @param sockfd 已连接的 socket fd
/// @return true=是自连接；false=非自连接
bool isSelfConnect(int sockfd);

}  // namespace sockets
}  // namespace net
}  // namespace muduo

#endif  // MUDUO_NET_SOCKETSOPS_H

1. SocketsOps 的整体定位与核心设计目标

SocketsOps 是 Muduo 网络层的最底层工具集（无类封装，纯函数接口），也是所有 socket 原生系统调用的 "唯一入口"，核心设计目标：

  • 统一错误处理 ：对 "致命错误"（如创建监听 fd 失败）直接 abort，对 "非致命错误"（如 connect 失败）返回错误码，避免上层重复处理系统调用错误；
  • 协议兼容 ：无缝适配 IPv4/IPv6，通过 sockaddr_cast 系列函数统一地址结构体转换，上层无需区分协议版本；
  • 高性能默认配置 ：创建的 fd 默认带 O_NONBLOCK（非阻塞）+ O_CLOEXEC（exec 时关闭），适配 epoll 事件驱动模型；
  • 工具化封装：将地址转换、fd 错误查询、自连接检测等高频操作封装为函数，简化上层代码，减少手动转换 / 校验的错误。

在 Muduo 网络层中，SocketsOps 是 "承上启下" 的核心：

cpp 复制代码 
上层组件（Socket/Acceptor/TcpConnection） → SocketsOps → 原生socket系统调用

所有底层 socket 操作（如创建 fd、bind、accept）均通过 SocketsOps 完成，上层组件仅做逻辑封装，不直接调用原生系统调用。

2. 核心接口分类解析

1. 非阻塞 fd 创建：高性能事件驱动的基础
cpp 复制代码 
/// 创建非阻塞、close-on-exec的socket fd，失败则abort（致命错误）
int createNonblockingOrDie(sa_family_t family);
  • 核心参数 ：family 为协议族（AF_INET/AF_INET6），支持 IPv4/IPv6；
  • 关键特性 ：
    • 非阻塞（O_NONBLOCK）：适配 epoll 事件驱动，避免 fd 阻塞导致事件循环卡住；
    • close-on-exec（O_CLOEXEC）：fork+exec 后自动关闭 fd，避免子进程继承无用 fd 导致泄漏；
  • 错误处理 ：创建失败直接 abort------socket fd 创建失败属于系统级致命错误，无法恢复，需立即终止进程。
2. 核心连接操作：分层错误处理
接口 作用 错误处理 适用场景
int connect(int sockfd, const struct sockaddr* addr) 发起连接（客户端） 返回错误码（如 ECONNREFUSED），不 abort 客户端 TcpClient 发起连接（连接失败非致命，可重试）
void bindOrDie(int sockfd, const struct sockaddr* addr) 绑定地址（服务端） 失败则 abort 服务端监听 socket 绑定端口（绑定失败如端口被占，是致命错误）
void listenOrDie(int sockfd) 开始监听 失败则 abort 服务端监听 socket（监听失败是致命错误）
int accept(int sockfd, struct sockaddr_in6* addr) 接受连接 返回新 fd（成功）/-1（失败） 服务端 Acceptor 接收新连接（单个连接失败不影响整体，非致命）

核心设计：

  • "OrDie" 后缀接口（bind/listen）：失败则 abort，因为监听 socket 的 bind/listen 失败属于不可恢复的致命错误；
  • 无 "OrDie" 接口（connect/accept）：返回错误码，因为客户端连接失败、服务端单个连接接收失败属于非致命错误，上层可处理（如重试、忽略）。
3. IO 操作：封装原生读写
cpp 复制代码 
// 读数据（封装::read，处理EINTR等可重试错误）
ssize_t read(int sockfd, void *buf, size_t count);
// 分散读（封装::readv，适配Buffer的双缓冲区）
ssize_t readv(int sockfd, const struct iovec *iov, int iovcnt);
// 写数据（封装::write，处理EINTR等可重试错误）
ssize_t write(int sockfd, const void *buf, size_t count);
  • 核心价值 ：封装原生 read/readv/write，自动处理 EINTR（系统调用被信号中断）等可重试错误，上层无需手动重试；
  • 适配 Buffer 类：readv 是 Buffer::readFd 的底层依赖，支持一次读取到多个缓冲区。
4. fd 管理：安全关闭
cpp 复制代码 
// 关闭fd（封装::close，处理EINTR，避免重复关闭）
void close(int sockfd);
// 关闭写端（TCP半关闭，封装::shutdown(SHUT_WR)）
void shutdownWrite(int sockfd);
  • close：保证 fd 被正确关闭（即使多次调用也不会出错），避免原生 ::close 因 EINTR 导致关闭失败；
  • shutdownWrite：仅关闭写端，实现 TCP 优雅关闭，是 TcpConnection 断开连接的核心操作。
5. 地址转换：协议无关的字符串 / 结构体互转
cpp 复制代码 
// 将sockaddr（IPv4/IPv6）转换为 "ip:port" 字符串（如 "127.0.0.1:8080"）
void toIpPort(char* buf, size_t size, const struct sockaddr* addr);
// 仅转换为IP字符串（如 "127.0.0.1"）
void toIp(char* buf, size_t size, const struct sockaddr* addr);

// 将 "ip+port" 转换为 sockaddr_in（IPv4）
void fromIpPort(const char* ip, uint16_t port, struct sockaddr_in* addr);
// 将 "ip+port" 转换为 sockaddr_in6（IPv6）
void fromIpPort(const char* ip, uint16_t port, struct sockaddr_in6* addr);

核心价值 ：上层无需区分 IPv4/IPv6，直接调用 toIpPort 即可将地址转为可读字符串（日志 / 调试），fromIpPort 可快速构建地址结构体。

6. 类型转换：安全的地址结构体转换

原生 socket 系统调用中，sockaddr/sockaddr_in/sockaddr_in6 需强制转换，易出错，SocketsOps 封装了安全的转换函数：

cpp 复制代码 
// sockaddr_in → sockaddr（const）
const struct sockaddr* sockaddr_cast(const struct sockaddr_in* addr);
// sockaddr_in6 → sockaddr（const）
const struct sockaddr* sockaddr_cast(const struct sockaddr_in6* addr);
// sockaddr_in6 → sockaddr（非const）
struct sockaddr* sockaddr_cast(struct sockaddr_in6* addr);

// sockaddr → sockaddr_in（const，IPv4）
const struct sockaddr_in* sockaddr_in_cast(const struct sockaddr* addr);
// sockaddr → sockaddr_in6（const，IPv6）
const struct sockaddr_in6* sockaddr_in6_cast(const struct sockaddr* addr);

核心价值 ：避免手动 reinterpret_cast，减少类型转换错误（如将 IPv6 地址转为 IPv4），保证协议无关性。

7. 辅助工具：fd 信息查询与校验
cpp 复制代码 
// 获取fd的错误状态（封装::getsockopt(SO_ERROR)）
int getSocketError(int sockfd);

// 获取fd的本地地址（IPv6格式，兼容IPv4）
struct sockaddr_in6 getLocalAddr(int sockfd);
// 获取fd的对端地址（IPv6格式，兼容IPv4）
struct sockaddr_in6 getPeerAddr(int sockfd);

// 检测fd是否是自连接（如客户端连接到自身监听端口）
bool isSelfConnect(int sockfd);
  • getSocketError：非阻塞 connect 后，通过该函数判断连接是否成功（核心逻辑）；
  • getLocalAddr/getPeerAddr：快速获取 fd 的本地 / 对端地址，用于日志、连接校验；
  • isSelfConnect：检测 "自连接"（如客户端误连自身），避免无效连接占用资源。

3. 核心设计亮点总结

设计点 解决的问题 价值
分层错误处理（OrDie / 返回错误码） 所有错误都 abort 或都返回码，导致致命错误静默 / 非致命错误终止 区分致命 / 非致命错误，保证系统稳定性 + 上层灵活性
协议无关封装（sockaddr_cast/IPv6 兼容） 上层需区分 IPv4/IPv6，代码冗余且易出错 一套代码支持双协议，适配未来网络升级
非阻塞 + close-on-exec 默认配置 手动设置 fd 属性易出错，且多一次系统调用 适配 epoll 事件驱动，减少 fd 泄漏风险
工具化纯函数设计 底层操作分散在各个组件，代码重复且易出错 统一底层操作，减少重复代码，降低维护成本
处理可重试错误（EINTR） 原生系统调用被信号中断后，上层需手动重试 简化上层逻辑，避免因 EINTR 导致操作失败

二、 SocketsOps.cc

先贴出完整代码，再逐部分解释：

cpp 复制代码 
// Copyright 2010, Shuo Chen.  All rights reserved.
// http://code.google.com/p/muduo/
//
// 本源代码的使用受 BSD 风格许可证约束
// 该许可证可在 License 文件中查阅。

// 作者：陈硕 (chenshuo at chenshuo dot com)

#include "muduo/net/SocketsOps.h"

#include "muduo/base/Logging.h"       // 日志库（LOG_SYSFATAL/LOG_SYSERR 等）
#include "muduo/base/Types.h"         // 基础类型定义（如 memZero）
#include "muduo/net/Endian.h"         // 字节序转换（hostToNetwork16 等）

#include <errno.h>                    // 错误码定义
#include <fcntl.h>                    // fcntl/F_GETFL/F_SETFL 等
#include <stdio.h>  // snprintf       // 格式化字符串
#include <sys/socket.h>               // socket 系统调用
#include <sys/uio.h>  // readv        // 分散读
#include <unistd.h>                   // close/read/write 等

using namespace muduo;
using namespace muduo::net;

// 匿名命名空间：仅当前文件可见的辅助函数/类型定义
namespace
{

// 类型别名：简化 sockaddr 类型书写
typedef struct sockaddr SA;

/// 编译条件：VALGRIND（内存检测工具）或 NO_ACCEPT4（系统不支持 accept4）
/// 辅助函数：设置 socket fd 为非阻塞 + FD_CLOEXEC
/// 用于替代 accept4/socket 的直接参数设置（兼容旧系统/调试工具）
#if VALGRIND || defined (NO_ACCEPT4)
void setNonBlockAndCloseOnExec(int sockfd)
{
  // 1. 设置非阻塞模式
  int flags = ::fcntl(sockfd, F_GETFL, 0); // 获取当前文件状态标志
  flags |= O_NONBLOCK;                     // 追加非阻塞标志
  int ret = ::fcntl(sockfd, F_SETFL, flags); // 应用新标志
  // FIXME：实际项目中应检查返回值，确保设置成功

  // 2. 设置 FD_CLOEXEC（exec 时关闭 fd）
  flags = ::fcntl(sockfd, F_GETFD, 0);     // 获取文件描述符标志
  flags |= FD_CLOEXEC;                     // 追加 FD_CLOEXEC 标志
  ret = ::fcntl(sockfd, F_SETFD, flags);   // 应用新标志
  // FIXME：实际项目中应检查返回值

  (void)ret; // 抑制未使用变量警告
}
#endif

}  // namespace

/// 类型转换：sockaddr_in6* → const sockaddr*（兼容通用地址类型）
/// 使用 implicit_cast 确保类型安全（仅允许合法的隐式转换）
const struct sockaddr* sockets::sockaddr_cast(const struct sockaddr_in6* addr)
{
  return static_cast<const struct sockaddr*>(implicit_cast<const void*>(addr));
}

/// 类型转换：sockaddr_in6* → sockaddr*（非 const 版本）
struct sockaddr* sockets::sockaddr_cast(struct sockaddr_in6* addr)
{
  return static_cast<struct sockaddr*>(implicit_cast<void*>(addr));
}

/// 类型转换：sockaddr_in* → const sockaddr*（IPv4 专用）
const struct sockaddr* sockets::sockaddr_cast(const struct sockaddr_in* addr)
{
  return static_cast<const struct sockaddr*>(implicit_cast<const void*>(addr));
}

/// 类型转换：const sockaddr* → const sockaddr_in*（IPv4 专用）
const struct sockaddr_in* sockets::sockaddr_in_cast(const struct sockaddr* addr)
{
  return static_cast<const struct sockaddr_in*>(implicit_cast<const void*>(addr));
}

/// 类型转换：const sockaddr* → const sockaddr_in6*（IPv6 专用）
const struct sockaddr_in6* sockets::sockaddr_in6_cast(const struct sockaddr* addr)
{
  return static_cast<const struct sockaddr_in6*>(implicit_cast<const void*>(addr));
}

/// 创建非阻塞 + FD_CLOEXEC 的 socket fd（失败则终止程序）
/// 编译兼容：
/// - VALGRIND 模式：先创建普通 fd，再通过 fcntl 设置属性（避免 valgrind 误报）
/// - 普通模式：直接通过 socket 参设置 SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC
/// @param family 地址族（AF_INET=IPv4，AF_INET6=IPv6）
/// @return 成功：非阻塞 + FD_CLOEXEC 的 fd；失败：终止程序
int sockets::createNonblockingOrDie(sa_family_t family)
{
#if VALGRIND
  // VALGRIND 模式：分步创建
  int sockfd = ::socket(family, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); // 创建 TCP socket
  if (sockfd < 0)
  {
    LOG_SYSFATAL << "sockets::createNonblockingOrDie"; // 致命错误日志，终止程序
  }
  setNonBlockAndCloseOnExec(sockfd); // 手动设置非阻塞 + FD_CLOEXEC
#else
  // 普通模式：一次性设置所有属性（高效）
  int sockfd = ::socket(family, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC, IPPROTO_TCP);
  if (sockfd < 0)
  {
    LOG_SYSFATAL << "sockets::createNonblockingOrDie";
  }
#endif
  return sockfd;
}

/// 绑定地址到 socket（失败则终止程序）
/// 注意：地址长度固定为 sockaddr_in6 大小（兼容 IPv4/IPv6）
/// @param sockfd 已创建的 socket fd
/// @param addr 要绑定的地址（通用 sockaddr 类型）
void sockets::bindOrDie(int sockfd, const struct sockaddr* addr)
{
  int ret = ::bind(sockfd, addr, static_cast<socklen_t>(sizeof(struct sockaddr_in6)));
  if (ret < 0)
  {
    LOG_SYSFATAL << "sockets::bindOrDie"; // 绑定失败，终止程序
  }
}

/// 监听 socket（失败则终止程序）
/// backlog 设置为 SOMAXCONN（系统最大待连接队列长度）
/// @param sockfd 已绑定的 socket fd
void sockets::listenOrDie(int sockfd)
{
  int ret = ::listen(sockfd, SOMAXCONN);
  if (ret < 0)
  {
    LOG_SYSFATAL << "sockets::listenOrDie"; // 监听失败，终止程序
  }
}

/// 接受客户端连接（返回非阻塞 + FD_CLOEXEC 的 connfd）
/// 编译兼容：
/// - VALGRIND/NO_ACCEPT4：调用 accept + 手动设置属性
/// - 普通模式：调用 accept4 直接设置属性
/// 错误处理：区分「预期错误」（重试/忽略）和「非预期错误」（终止程序）
/// @param sockfd 监听用的 socket fd
/// @param addr 输出参数，存储客户端地址（sockaddr_in6 兼容 IPv4/IPv6）
/// @return 成功：connfd；失败：-1（errno 设为对应错误码）
int sockets::accept(int sockfd, struct sockaddr_in6* addr)
{
  socklen_t addrlen = static_cast<socklen_t>(sizeof *addr); // 地址结构体长度
#if VALGRIND || defined (NO_ACCEPT4)
  // 兼容模式：调用普通 accept，再手动设置属性
  int connfd = ::accept(sockfd, sockaddr_cast(addr), &addrlen);
  setNonBlockAndCloseOnExec(connfd); // 设置非阻塞 + FD_CLOEXEC
#else
  // 普通模式：调用 accept4，直接设置非阻塞 + FD_CLOEXEC
  int connfd = ::accept4(sockfd, sockaddr_cast(addr),
                         &addrlen, SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC);
#endif
  if (connfd < 0) // 接受连接失败
  {
    int savedErrno = errno; // 保存 errno（避免日志调用覆盖）
    LOG_SYSERR << "Socket::accept"; // 输出系统错误日志
    // 分类处理错误码
    switch (savedErrno)
    {
      // 预期错误：可重试/忽略，仅恢复 errno
      case EAGAIN:      // 非阻塞模式下暂无连接
      case ECONNABORTED:// 连接被中断
      case EINTR:       // 系统调用被信号中断
      case EPROTO:      // 协议错误（可忽略）
      case EPERM:       // 权限不足（临时）
      case EMFILE:      // 进程打开文件数达到上限
        errno = savedErrno;
        break;
      // 非预期错误：致命，终止程序
      case EBADF:       // 无效 fd
      case EFAULT:      // 地址空间无效
      case EINVAL:      // 参数无效（如未 listen）
      case ENFILE:      // 系统打开文件数达到上限
      case ENOBUFS:     // 无缓冲区可用
      case ENOMEM:      // 内存不足
      case ENOTSOCK:    // fd 不是 socket
      case EOPNOTSUPP:  // 操作不支持
        LOG_FATAL << "unexpected error of ::accept " << savedErrno;
        break;
      // 未知错误：终止程序
      default:
        LOG_FATAL << "unknown error of ::accept " << savedErrno;
        break;
    }
  }
  return connfd;
}

/// 建立 socket 连接（客户端）
/// 地址长度固定为 sockaddr_in6 大小（兼容 IPv4/IPv6）
/// @param sockfd 已创建的 socket fd
/// @param addr 对等方地址（通用 sockaddr 类型）
/// @return 成功：0；失败：-1
int sockets::connect(int sockfd, const struct sockaddr* addr)
{
  return ::connect(sockfd, addr, static_cast<socklen_t>(sizeof(struct sockaddr_in6)));
}

/// 从 socket 读取数据（封装 read 系统调用）
ssize_t sockets::read(int sockfd, void *buf, size_t count)
{
  return ::read(sockfd, buf, count);
}

/// 分散读（封装 readv 系统调用）
ssize_t sockets::readv(int sockfd, const struct iovec *iov, int iovcnt)
{
  return ::readv(sockfd, iov, iovcnt);
}

/// 向 socket 写入数据（封装 write 系统调用）
ssize_t sockets::write(int sockfd, const void *buf, size_t count)
{
  return ::write(sockfd, buf, count);
}

/// 关闭 socket fd（失败则输出错误日志）
void sockets::close(int sockfd)
{
  if (::close(sockfd) < 0)
  {
    LOG_SYSERR << "sockets::close";
  }
}

/// 关闭 socket 写端（TCP 半关闭）
void sockets::shutdownWrite(int sockfd)
{
  if (::shutdown(sockfd, SHUT_WR) < 0)
  {
    LOG_SYSERR << "sockets::shutdownWrite";
  }
}

/// 将 socket 地址转换为「IP:端口」格式字符串（兼容 IPv4/IPv6）
/// IPv6 格式：[::1]:8080；IPv4 格式：127.0.0.1:8080
/// @param buf 输出缓冲区
/// @param size 缓冲区长度
/// @param addr 要转换的地址（通用 sockaddr 类型）
void sockets::toIpPort(char* buf, size_t size,
                       const struct sockaddr* addr)
{
  if (addr->sa_family == AF_INET6) // IPv6 地址
  {
    buf[0] = '['; // IPv6 地址用 [] 包裹
    toIp(buf+1, size-1, addr); // 先转换 IP 部分
    size_t end = ::strlen(buf); // IP 部分的长度
    const struct sockaddr_in6* addr6 = sockaddr_in6_cast(addr);
    uint16_t port = sockets::networkToHost16(addr6->sin6_port); // 网络序转主机序
    assert(size > end); // 确保缓冲区足够
    snprintf(buf+end, size-end, "]:%u", port); // 拼接端口部分
    return;
  }
  // IPv4 地址
  toIp(buf, size, addr); // 先转换 IP 部分
  size_t end = ::strlen(buf);
  const struct sockaddr_in* addr4 = sockaddr_in_cast(addr);
  uint16_t port = sockets::networkToHost16(addr4->sin_port);
  assert(size > end);
  snprintf(buf+end, size-end, ":%u", port); // 拼接端口部分
}

/// 将 socket 地址转换为 IP 字符串（仅 IP，不含端口）
/// @param buf 输出缓冲区
/// @param size 缓冲区长度
/// @param addr 要转换的地址（通用 sockaddr 类型）
void sockets::toIp(char* buf, size_t size,
                   const struct sockaddr* addr)
{
  if (addr->sa_family == AF_INET) // IPv4
  {
    assert(size >= INET_ADDRSTRLEN); // 确保缓冲区足够（INET_ADDRSTRLEN=16）
    const struct sockaddr_in* addr4 = sockaddr_in_cast(addr);
    // 网络序二进制 IP → 点分十进制字符串
    ::inet_ntop(AF_INET, &addr4->sin_addr, buf, static_cast<socklen_t>(size));
  }
  else if (addr->sa_family == AF_INET6) // IPv6
  {
    assert(size >= INET6_ADDRSTRLEN); // 确保缓冲区足够（INET6_ADDRSTRLEN=46）
    const struct sockaddr_in6* addr6 = sockaddr_in6_cast(addr);
    // 网络序二进制 IP → 冒号分隔字符串
    ::inet_ntop(AF_INET6, &addr6->sin6_addr, buf, static_cast<socklen_t>(size));
  }
}

/// 将「IP + 端口」转换为 IPv4 地址结构体（主机序 → 网络序）
/// @param ip 点分十进制 IPv4 字符串
/// @param port 主机序端口号
/// @param addr 输出参数，存储转换后的 sockaddr_in 结构体
void sockets::fromIpPort(const char* ip, uint16_t port,
                         struct sockaddr_in* addr)
{
  addr->sin_family = AF_INET; // 设置地址族为 IPv4
  addr->sin_port = hostToNetwork16(port); // 端口：主机序 → 网络序
  // 点分十进制字符串 → 网络序二进制 IP
  if (::inet_pton(AF_INET, ip, &addr->sin_addr) <= 0)
  {
    LOG_SYSERR << "sockets::fromIpPort";
  }
}

/// 将「IP + 端口」转换为 IPv6 地址结构体（主机序 → 网络序）
/// @param ip 冒号分隔 IPv6 字符串
/// @param port 主机序端口号
/// @param addr 输出参数，存储转换后的 sockaddr_in6 结构体
void sockets::fromIpPort(const char* ip, uint16_t port,
                         struct sockaddr_in6* addr)
{
  addr->sin6_family = AF_INET6; // 设置地址族为 IPv6
  addr->sin6_port = hostToNetwork16(port); // 端口：主机序 → 网络序
  // 冒号分隔字符串 → 网络序二进制 IP
  if (::inet_pton(AF_INET6, ip, &addr->sin6_addr) <= 0)
  {
    LOG_SYSERR << "sockets::fromIpPort";
  }
}

/// 获取 socket 的错误状态（封装 getsockopt SO_ERROR）
/// 用于非阻塞 connect 等场景，检测连接是否成功
/// @param sockfd 要查询的 socket fd
/// @return 成功：socket 错误码（0=无错误）；失败：errno
int sockets::getSocketError(int sockfd)
{
  int optval;
  socklen_t optlen = static_cast<socklen_t>(sizeof optval);

  // 获取 SOL_SOCKET 层级的 SO_ERROR 选项（socket 错误状态）
  if (::getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &optval, &optlen) < 0)
  {
    return errno; // 获取失败，返回 errno
  }
  else
  {
    return optval; // 获取成功，返回 socket 错误码
  }
}

/// 获取 socket 绑定的本地地址（封装 getsockname）
/// @param sockfd 已绑定/连接的 socket fd
/// @return 本地地址结构体（sockaddr_in6 兼容 IPv4/IPv6）
struct sockaddr_in6 sockets::getLocalAddr(int sockfd)
{
  struct sockaddr_in6 localaddr;
  memZero(&localaddr, sizeof localaddr); // 初始化结构体（清零）
  socklen_t addrlen = static_cast<socklen_t>(sizeof localaddr);
  // 获取 socket 绑定的本地地址
  if (::getsockname(sockfd, sockaddr_cast(&localaddr), &addrlen) < 0)
  {
    LOG_SYSERR << "sockets::getLocalAddr";
  }
  return localaddr;
}

/// 获取 socket 对等方的地址（封装 getpeername）
/// @param sockfd 已连接的 socket fd
/// @return 对等方地址结构体（sockaddr_in6 兼容 IPv4/IPv6）
struct sockaddr_in6 sockets::getPeerAddr(int sockfd)
{
  struct sockaddr_in6 peeraddr;
  memZero(&peeraddr, sizeof peeraddr); // 初始化结构体（清零）
  socklen_t addrlen = static_cast<socklen_t>(sizeof peeraddr);
  // 获取 socket 对等方的地址
  if (::getpeername(sockfd, sockaddr_cast(&peeraddr), &addrlen) < 0)
  {
    LOG_SYSERR << "sockets::getPeerAddr";
  }
  return peeraddr;
}

/// 检测 socket 是否发生自连接（客户端连接到自身）
/// 核心逻辑：对比本地地址和对等方地址的「IP + 端口」是否完全一致
/// @param sockfd 已连接的 socket fd
/// @return true=自连接；false=非自连接
bool sockets::isSelfConnect(int sockfd)
{
  struct sockaddr_in6 localaddr = getLocalAddr(sockfd); // 本地地址
  struct sockaddr_in6 peeraddr = getPeerAddr(sockfd);   // 对等方地址
  
  if (localaddr.sin6_family == AF_INET) // IPv4 地址
  {
    // 转换为 sockaddr_in 结构体（IPv4 兼容存储在 sockaddr_in6 中）
    const struct sockaddr_in* laddr4 = reinterpret_cast<struct sockaddr_in*>(&localaddr);
    const struct sockaddr_in* raddr4 = reinterpret_cast<struct sockaddr_in*>(&peeraddr);
    // 对比端口和 IP 地址
    return laddr4->sin_port == raddr4->sin_port
        && laddr4->sin_addr.s_addr == raddr4->sin_addr.s_addr;
  }
  else if (localaddr.sin6_family == AF_INET6) // IPv6 地址
  {
    // 对比端口和 IPv6 地址（memcmp 比较 16 字节的 sin6_addr）
    return localaddr.sin6_port == peeraddr.sin6_port
        && memcmp(&localaddr.sin6_addr, &peeraddr.sin6_addr, sizeof localaddr.sin6_addr) == 0;
  }
  else // 未知地址族
  {
    return false;
  }
}

1. 代码整体核心逻辑回顾

SocketsOps.cpp 是 SocketsOps.h 接口的具体实现，核心围绕 **"跨平台兼容 + 安全错误处理 + 高性能默认配置"** 展开：

  • 编译条件适配：针对 VALGRIND（内存检测工具）或无 accept4 系统调用的环境，降级使用 accept + fcntl 替代 accept4，socket + fcntl 替代带 flags 的 socket；
  • 错误精细化处理：区分 "预期错误"（如 accept 的 EAGAIN）和 "非预期错误"（如 EBADF），预期错误仅重置 errno，非预期错误直接 FATAL 终止；
  • 协议无关设计：所有地址操作基于 sockaddr_in6 封装，兼容 IPv4（自动映射），避免区分协议版本的冗余代码；
  • 高性能配置：优先用系统调用 flags 直接设置非阻塞 /close-on-exec（减少 fcntl 调用），降级场景才用 fcntl 补充配置。

2. 逐模块拆解核心实现

1. 匿名命名空间：跨平台辅助函数
cpp 复制代码 
namespace
{
typedef struct sockaddr SA; // 简化类型名，兼容传统socket代码

// VALGRIND/NO_ACCEPT4场景下，手动设置非阻塞+close-on-exec（降级方案）
#if VALGRIND || defined (NO_ACCEPT4)
void setNonBlockAndCloseOnExec(int sockfd)
{
  // 第一步：设置非阻塞（O_NONBLOCK）
  int flags = ::fcntl(sockfd, F_GETFL, 0); // 获取当前flags
  flags |= O_NONBLOCK;                     // 追加非阻塞标记
  int ret = ::fcntl(sockfd, F_SETFL, flags);

  // 第二步：设置close-on-exec（FD_CLOEXEC）
  flags = ::fcntl(sockfd, F_GETFD, 0);     // 获取文件描述符flags
  flags |= FD_CLOEXEC;                     // 追加exec时关闭标记
  ret = ::fcntl(sockfd, F_SETFD, flags);

  (void)ret; // 抑制未使用变量警告（FIXME：可加错误检查）
}
#endif
}  // namespace

核心背景：

  • VALGRIND 场景：valgrind 对 socket/accept4 直接带 SOCK_NONBLOCK|SOCK_CLOEXEC 的支持不佳，需通过 fcntl 手动设置；
  • NO_ACCEPT4 场景：部分老旧 Linux 内核 / 系统无 accept4 系统调用，需先用 accept 获取 fd，再用 fcntl 配置属性；
  • 性能对比：socket/accept4 直接带 flags 只需 1 次系统调用，fcntl 方案需 3 次（F_GETFL + F_SETFL + F_SETFD），优先用前者，降级用后者。
2. 地址类型转换：安全的类型转换封装
cpp 复制代码 
// sockaddr_in6 → sockaddr（const）
const struct sockaddr* sockets::sockaddr_cast(const struct sockaddr_in6* addr)
{
  return static_cast<const struct sockaddr*>(implicit_cast<const void*>(addr));
}

// sockaddr_in6 → sockaddr（非const）
struct sockaddr* sockets::sockaddr_cast(struct sockaddr_in6* addr)
{
  return static_cast<struct sockaddr*>(implicit_cast<void*>(addr));
}

// sockaddr_in → sockaddr（const）
const struct sockaddr* sockets::sockaddr_cast(const struct sockaddr_in* addr)
{
  return static_cast<const struct sockaddr*>(implicit_cast<const void*>(addr));
}

// sockaddr → sockaddr_in（IPv4）
const struct sockaddr_in* sockets::sockaddr_in_cast(const struct sockaddr* addr)
{
  return static_cast<const struct sockaddr_in*>(implicit_cast<const void*>(addr));
}

// sockaddr → sockaddr_in6（IPv6）
const struct sockaddr_in6* sockets::sockaddr_in6_cast(const struct sockaddr* addr)
{
  return static_cast<const struct sockaddr_in6*>(implicit_cast<const void*>(addr));
}

关键细节：

  • implicit_cast：Muduo 自定义的安全类型转换（仅允许隐式转换，禁止危险的强制转换），比 reinterpret_cast 更安全，避免类型错误；
  • 统一转换接口：上层无需手动写 static_cast/reinterpret_cast，减少类型转换错误（如 IPv6 地址误转为 IPv4）。
3. 非阻塞 fd 创建：高性能 + 降级适配
cpp 复制代码 
int sockets::createNonblockingOrDie(sa_family_t family)
{
#if VALGRIND // valgrind场景：降级用socket + fcntl
  int sockfd = ::socket(family, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
  if (sockfd < 0)
  {
    LOG_SYSFATAL << "sockets::createNonblockingOrDie"; // 致命错误，终止进程
  }
  setNonBlockAndCloseOnExec(sockfd); // 手动设置非阻塞+close-on-exec
#else // 正常场景：直接带flags，1次系统调用搞定
  int sockfd = ::socket(family, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC, IPPROTO_TCP);
  if (sockfd < 0)
  {
    LOG_SYSFATAL << "sockets::createNonblockingOrDie";
  }
#endif
  return sockfd;
}

核心设计：

  • 正常场景优先用 SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC：这是 Linux 2.6.27+ 支持的 flags，直接在 socket 调用中设置属性，比 fcntl 少 2 次系统调用，性能更高；
  • 致命错误处理：LOG_SYSFATAL 会打印系统错误信息并调用 abort()------socket 创建失败是系统级致命错误，无法恢复，必须终止进程。
4. bind/listen：致命错误直接终止
cpp 复制代码 
void sockets::bindOrDie(int sockfd, const struct sockaddr* addr)
{
  // addrlen用sockaddr_in6的大小：兼容IPv4/IPv6（IPv4地址会自动填充到sockaddr_in6）
  int ret = ::bind(sockfd, addr, static_cast<socklen_t>(sizeof(struct sockaddr_in6)));
  if (ret < 0)
  {
    LOG_SYSFATAL << "sockets::bindOrDie"; // 绑定失败（如端口被占），致命错误
  }
}

void sockets::listenOrDie(int sockfd)
{
  // backlog设为SOMAXCONN：由OS决定最大监听队列长度（通常128/1024）
  int ret = ::listen(sockfd, SOMAXCONN);
  if (ret < 0)
  {
    LOG_SYSFATAL << "sockets::listenOrDie"; // 监听失败，致命错误
  }
}

关键细节：

  • bind 的 addrlen 用 sockaddr_in6 大小：无论传入的是 IPv4 还是 IPv6 地址，都能兼容，避免区分协议版本；
  • listen 的 backlog 设为 SOMAXCONN：不硬编码数值，由操作系统根据内核配置决定，适配不同系统。
5. accept：跨平台 + 精细化错误处理（核心）
cpp 复制代码 
int sockets::accept(int sockfd, struct sockaddr_in6* addr)
{
  socklen_t addrlen = static_cast<socklen_t>(sizeof *addr);
#if VALGRIND || defined (NO_ACCEPT4) // 降级场景：accept + fcntl
  int connfd = ::accept(sockfd, sockaddr_cast(addr), &addrlen);
  setNonBlockAndCloseOnExec(connfd); // 手动配置非阻塞+close-on-exec
#else // 正常场景：accept4直接设置属性
  int connfd = ::accept4(sockfd, sockaddr_cast(addr),
                         &addrlen, SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC);
#endif

  if (connfd < 0) // 接收失败，处理错误
  {
    int savedErrno = errno; // 保存errno（避免后续调用覆盖）
    LOG_SYSERR << "Socket::accept"; // 打印系统错误日志

    // 错误分类：预期错误 → 仅重置errno；非预期错误 → FATAL终止
    switch (savedErrno)
    {
      // 预期错误：网络编程中常见，可忽略/重试
      case EAGAIN:      // 监听队列为空（非阻塞accept）
      case ECONNABORTED:// 连接被对端终止
      case EINTR:       // 系统调用被信号中断
      case EPROTO:      // 协议错误（偶尔出现）
      case EPERM:       // 权限不足（临时）
      case EMFILE:      // 进程fd耗尽（可处理）
        errno = savedErrno; // 重置errno，上层可感知
        break;

      // 非预期错误：属于程序逻辑/系统故障，无法恢复
      case EBADF:       // fd无效
      case EFAULT:      // 地址空间无效
      case EINVAL:      // listen未调用/参数错误
      case ENFILE:      // 系统fd耗尽
      case ENOBUFS:     // 系统缓冲区不足
      case ENOMEM:      // 内存不足
      case ENOTSOCK:    // fd不是socket
      case EOPNOTSUPP:  // 不支持该操作
        LOG_FATAL << "unexpected error of ::accept " << savedErrno;
        break;

      // 未知错误：FATAL终止，避免静默失败
      default:
        LOG_FATAL << "unknown error of ::accept " << savedErrno;
        break;
    }
  }
  return connfd;
}

核心设计亮点：

  • 错误分类处理 ：
    • 预期错误：是网络编程中正常现象（如非阻塞 accept 无连接时返回 EAGAIN），仅重置 errno，上层可根据 errno 重试 / 忽略；
    • 非预期错误：属于程序 bug 或系统级故障（如 fd 不是 socket），直接 LOG_FATAL 终止，避免错误扩散；
  • 保存 errno ：先保存 errno 再打日志，避免日志函数覆盖 errno，保证上层能获取准确的错误码；
  • accept4 优势 ：直接在 accept 时设置 SOCK_NONBLOCK | SOCK_CLOEXEC，比 accept + fcntl 少 2 次系统调用，提升连接接收效率。
6. 基础 IO / 管理操作：简单封装 + 错误日志
cpp 复制代码 
// connect：直接转发，返回错误码（客户端连接失败非致命）
int sockets::connect(int sockfd, const struct sockaddr* addr)
{
  return ::connect(sockfd, addr, static_cast<socklen_t>(sizeof(struct sockaddr_in6)));
}

// read/readv/write：直接转发，返回值由上层处理（如EAGAIN）
ssize_t sockets::read(int sockfd, void *buf, size_t count) { return ::read(sockfd, buf, count); }
ssize_t sockets::readv(int sockfd, const struct iovec *iov, int iovcnt) { return ::readv(sockfd, iov, iovcnt); }
ssize_t sockets::write(int sockfd, const void *buf, size_t count) { return ::write(sockfd, buf, count); }

// close：失败打日志（不终止，fd关闭失败通常不影响核心逻辑）
void sockets::close(int sockfd)
{
  if (::close(sockfd) < 0) { LOG_SYSERR << "sockets::close"; }
}

// shutdownWrite：关闭写端，失败打日志
void sockets::shutdownWrite(int sockfd)
{
  if (::shutdown(sockfd, SHUT_WR) < 0) { LOG_SYSERR << "sockets::shutdownWrite"; }
}

核心逻辑：

  • 无额外处理：read/write/connect 直接转发，因为这些操作的错误（如 EAGAIN、ECONNREFUSED）需要上层根据业务逻辑处理；
  • close/shutdownWrite 失败仅打日志：fd 关闭失败通常是 "已关闭" 或 "无效 fd"，属于轻微错误，无需终止进程。
7. 地址转换：协议无关 + 可读格式化
cpp 复制代码 
// 转换为 "ip:port" 字符串（IPv6 格式为 [ip]:port）
void sockets::toIpPort(char* buf, size_t size, const struct sockaddr* addr)
{
  if (addr->sa_family == AF_INET6)
  {
    buf[0] = '['; // IPv6地址加[]，符合RFC规范
    toIp(buf+1, size-1, addr); // 先转换IP
    size_t end = ::strlen(buf);
    const struct sockaddr_in6* addr6 = sockaddr_in6_cast(addr);
    uint16_t port = sockets::networkToHost16(addr6->sin6_port); // 网络序→主机序
    snprintf(buf+end, size-end, "]:%u", port); // 拼接端口
    return;
  }
  // IPv4：直接 ip:port
  toIp(buf, size, addr);
  size_t end = ::strlen(buf);
  const struct sockaddr_in* addr4 = sockaddr_in_cast(addr);
  uint16_t port = sockets::networkToHost16(addr4->sin_port);
  snprintf(buf+end, size-end, ":%u", port);
}

// 仅转换为IP字符串
void sockets::toIp(char* buf, size_t size, const struct sockaddr* addr)
{
  if (addr->sa_family == AF_INET) // IPv4
  {
    assert(size >= INET_ADDRSTRLEN); // 确保缓冲区足够
    const struct sockaddr_in* addr4 = sockaddr_in_cast(addr);
    ::inet_ntop(AF_INET, &addr4->sin_addr, buf, static_cast<socklen_t>(size));
  }
  else if (addr->sa_family == AF_INET6) // IPv6
  {
    assert(size >= INET6_ADDRSTRLEN);
    const struct sockaddr_in6* addr6 = sockaddr_in6_cast(addr);
    ::inet_ntop(AF_INET6, &addr6->sin6_addr, buf, static_cast<socklen_t>(size));
  }
}

// 从 "ip+port" 构建 sockaddr_in（IPv4）
void sockets::fromIpPort(const char* ip, uint16_t port, struct sockaddr_in* addr)
{
  addr->sin_family = AF_INET;
  addr->sin_port = hostToNetwork16(port); // 主机序→网络序
  if (::inet_pton(AF_INET, ip, &addr->sin_addr) <= 0) // 字符串→网络序IP
  {
    LOG_SYSERR << "sockets::fromIpPort";
  }
}

// 从 "ip+port" 构建 sockaddr_in6（IPv6）
void sockets::fromIpPort(const char* ip, uint16_t port, struct sockaddr_in6* addr)
{
  addr->sin6_family = AF_INET6;
  addr->sin6_port = hostToNetwork16(port);
  if (::inet_pton(AF_INET6, ip, &addr->sin6_addr) <= 0)
  {
    LOG_SYSERR << "sockets::fromIpPort";
  }
}

关键细节：

  • 字节序转换：port 必须在主机序和网络序之间转换（networkToHost16/hostToNetwork16），IP 地址由 inet_ntop/inet_pton 自动处理；
  • IPv6 格式：严格遵循 [ip]:port 规范，避免地址解析错误；
  • 缓冲区校验：assert 确保缓冲区足够容纳 IP 字符串（INET_ADDRSTRLEN=16，INET6_ADDRSTRLEN=46）。
8. fd 信息查询：错误状态 + 地址获取
cpp 复制代码 
// 获取fd的错误状态（非阻塞connect的核心判断依据）
int sockets::getSocketError(int sockfd)
{
  int optval;
  socklen_t optlen = static_cast<socklen_t>(sizeof optval);
  if (::getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &optval, &optlen) < 0)
  {
    return errno; // 获取失败，返回当前errno
  }
  else
  {
    return optval; // 获取成功，返回SO_ERROR的值（0表示无错误）
  }
}

// 获取本地地址（返回sockaddr_in6，兼容IPv4）
struct sockaddr_in6 sockets::getLocalAddr(int sockfd)
{
  struct sockaddr_in6 localaddr;
  memZero(&localaddr, sizeof localaddr); // 初始化内存
  socklen_t addrlen = static_cast<socklen_t>(sizeof localaddr);
  if (::getsockname(sockfd, sockaddr_cast(&localaddr), &addrlen) < 0)
  {
    LOG_SYSERR << "sockets::getLocalAddr";
  }
  return localaddr;
}

// 获取对端地址（返回sockaddr_in6，兼容IPv4）
struct sockaddr_in6 sockets::getPeerAddr(int sockfd)
{
  struct sockaddr_in6 peeraddr;
  memZero(&peeraddr, sizeof peeraddr);
  socklen_t addrlen = static_cast<socklen_t>(sizeof peeraddr);
  if (::getpeername(sockfd, sockaddr_cast(&peeraddr), &addrlen) < 0)
  {
    LOG_SYSERR << "sockets::getPeerAddr";
  }
  return peeraddr;
}

核心应用：

  • getSocketError：非阻塞 connect 后，通过该函数判断连接是否成功（返回 0 表示成功，否则为错误码如 ECONNREFUSED）；
  • getLocalAddr/getPeerAddr：返回 sockaddr_in6，上层无需区分 IPv4/IPv6，直接通过 sa_family 判断即可。
9. 自连接检测：避免无效连接
cpp 复制代码 
bool sockets::isSelfConnect(int sockfd)
{
  struct sockaddr_in6 localaddr = getLocalAddr(sockfd);
  struct sockaddr_in6 peeraddr = getPeerAddr(sockfd);

  if (localaddr.sin6_family == AF_INET) // IPv4
  {
    // 转换为sockaddr_in（IPv4映射到IPv6的地址）
    const struct sockaddr_in* laddr4 = reinterpret_cast<struct sockaddr_in*>(&localaddr);
    const struct sockaddr_in* raddr4 = reinterpret_cast<struct sockaddr_in*>(&peeraddr);
    // 对比端口和IP（网络序直接对比）
    return laddr4->sin_port == raddr4->sin_port
        && laddr4->sin_addr.s_addr == raddr4->sin_addr.s_addr;
  }
  else if (localaddr.sin6_family == AF_INET6) // IPv6
  {
    // 对比端口和IP（IPv6地址用memcmp）
    return localaddr.sin6_port == peeraddr.sin6_port
        && memcmp(&localaddr.sin6_addr, &peeraddr.sin6_addr, sizeof localaddr.sin6_addr) == 0;
  }
  else
  {
    return false;
  }
}

核心场景：

  • 自连接：客户端误连接到自身监听的端口（如配置错误），导致无效连接；
  • 检测逻辑：对比本地和对端的 port + IP，完全一致则判定为自连接，上层可关闭该连接。

3. 核心设计亮点总结

设计点 解决的问题 价值
跨平台编译适配（VALGRIND/NO_ACCEPT4） 不同环境下系统调用支持差异导致编译 / 运行错误 保证模块在老旧内核 / 调试工具环境下正常工作
accept 错误分类处理 所有错误都终止 / 都忽略，导致程序崩溃 / 静默失败 区分预期 / 非预期错误，兼顾稳定性和灵活性
优先用系统调用 flags 配置 fd 属性 fcntl 多次调用导致性能损耗 减少系统调用次数，提升 fd 配置效率
协议无关的地址操作 上层需区分 IPv4/IPv6，代码冗余 一套代码支持双协议，降低维护成本
可读的地址格式化（IPv6 [ip]:port） IPv6 地址格式不规范导致解析错误 符合网络协议规范，方便日志 / 调试
自连接检测 无效自连接占用 fd 资源 提前关闭无效连接，提升服务稳定性

总结

  1. 跨平台兼容：通过编译条件适配不同环境（VALGRIND / 无 accept4），优先用高性能系统调用，降级场景用 fcntl 补充；
  2. 错误精细化处理：致命错误（socket/create bind/listen 失败）直接终止，预期错误（accept EAGAIN）仅重置 errno，轻微错误（close 失败）仅打日志；
  3. 高性能设计：优先用系统调用 flags 配置非阻塞 /close-on-exec，减少 fcntl 调用；
  4. 协议无关：所有地址操作基于 sockaddr_in6，兼容 IPv4，避免区分协议版本的冗余代码；
  5. 调试友好：地址格式化、错误日志、自连接检测，大幅降低网络问题定位成本。
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