为什么端口号存储为字符串？

Question

问题是：为什么我不能将端口号作为 16 位无符号整数传递给 DNS 解析函数，以防止std::string到unsigned short转换？

背景：

我正在查看Networking TS和函数tcp::ip::resolver::resolve的boost.asio实现。 该函数将您要连接的服务的网址和端口号作为输入，并执行 DNS 名称解析。 这个函数的签名是

results_type resolve(string_view host, string_view service, ...);

举个例子，

boost::asio::io_context serv{};
boost::asio::ip::tcp::resolver res{serv};

std::string web_address{ "www.google.com" };
std::string port_number{ "80" };

auto result = res.resolve(web_address, port_number);

对www.google.com执行 DNS 查找。 最终，在 TCP 标头中，端口号需要存储为 16 位无符号整数。 如果用户想要保存std::string到unsigned short转换，用户可能刚刚写了

unsigned short port_number{ 80 };

但是，Networking TS 或 boost.asio 库中没有签名

results_type resolve(string_view host, PortType service, ...);

（其中PortType将是 16 位无符号整数）。 这是为什么？

Answer 1

端口也可以通过名称来引用。 如果您查看 Windows 下的/windows/system32/drivers/etc/services （我认为）或 *nix 领域的/etc/services ，您会看到端口80也可以称为端口http 。 首选名称，因为它们更容易记住，您无需担心底层端口是什么，并且您可以即时更改端口号，而无需仅通过编辑services文件来重建代码。

这意味着该行也可以称为： std::string port_number{ "http" };

Answer 2

因为它是 POSIX getaddrinfo(3)的薄包装器，它采用const char* service 。

由于无论如何都必须创建一个字符串才能传递给getadddrinfo() ，因此具有采用uint16_t端口号的额外重载实际上并没有太大的好处。 使用resolve(web_address, std::to_string(integer_port_number)); 工作正常，字符串构造+格式化的开销与进行 DNS 查找所需的时间相比相形见绌。

绝对可能存在占用uint16_t端口的重载。 它可以对堆栈上的某些内部缓冲区进行字符串格式化。 由于短字符串优化，节省的费用很小，但至少 API 用户不必转换整数。

这似乎是对 Boost.Asio 开发人员和 Networking TS 人员的建议。 它在其他网络 API 中有先例，Python 的getaddrinfo将端口作为数字或数字字符串，并根据需要进行转换。

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顺便说一句，端口不是由 Internet 协议（OSI 模型中的第 3 层）指定的，而是由 UDP 和 TCP（在传输层，第 4 层）分别指定的，这意味着它是任何IP 堆栈。 您可以想象一些不同的传输层，其中端口不是 16 位整数，而是 32 位整数或文件名或完全其他的东西。