IP地址结构体与字符串转换函数详解

IP地址结构体与字符串转换函数详解

在Linux C网络编程中，IP地址的二进制结构体（如struct in_addr）与字符串形式（如"192.168.1.1"）之间的转换经常涉及到，与IP地址格式相关的函数包括inet_aton、inet_addr、inet_ntoa、inet_pton、inet_ntop、getaddrinfo和getnameinfo等。

1. inet_aton函数（已过时）

仅支持IPv4，不推荐在新代码中使用
inet_aton是Linux系统中的一个函数，用于将点分十进制格式的IPv4地址转换为网络字节序的二进制形式。

• 头文件：#include <arpa/inet.h>
• 函数原型：int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
• 参数：
• cp：指向点分十进制格式的IPv4地址字符串的指针。
• inp：指向struct in_addr的指针，用于存储转换后的二进制地址。
• 返回值：如果转换成功，返回非零值；如果转换失败（例如，提供的字符串不是有效的IPv4地址），返回零。

2. inet_addr函数

inet_addr函数将一个点分十进制的IP转换成一个网络字节序整数

• 头文件：#include <arpa/inet.h>
• 函数原型：in_addr_t inet_addr(const char* strptr);
• 参数：strptr是指向点分十进制IP地址字符串的指针。
• 返回值：若字符串有效，则将其转换为32位二进制网络字节序的IPv4地址，否则返回INADDR_NONE。
• 缺点:无法处理255.255.255.255（返回INADDR_NONE）

3. inet_ntoa函数

inet_ntoa函数用于将网络字节序的IPv4地址转换成点分十进制字符串表示。

• 头文件：#include <arpa/inet.h>
• 函数原型：char* inet_ntoa(struct in_addr in);
• 参数：in是一个in_addr结构体，其中包含要转换的网络字节序IPv4地址。
• 返回值：返回一个指向静态分配的字符串的指针，该字符串包含点分十进制的IP地址。由于返回的是指向静态数据的指针，因此该函数不可重入，且每次调用都会覆盖之前的结果。

4. inet_pton和inet_ntop函数

inet_pton和inet_ntop这两个函数能够处理IPv4和IPv6地址的转换。

• 头文件：
• Linux下：#include <arpa/inet.h>
• 函数原型：
• inet_pton：int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
• inet_ntop：const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t cnt);
• 参数：
• af：地址族，常用的是AF_INET（IPv4）和AF_INET6（IPv6）。
• src：输入的字符串表示的IP地址（inet_pton）或输入的二进制表示的IP地址（inet_ntop）。
• dst：输出的二进制表示的IP地址（inet_pton）或输出的字符串表示的IP地址的缓冲区（inet_ntop）。
• cnt：inet_ntop中缓冲区的大小，避免溢出，（推荐INET_ADDRSTRLEN或INET6_ADDRSTRLEN）。
• 返回值：
• inet_pton：成功返回1，参数无效返回0，错误返回-1。
• inet_ntop：成功返回字符串的首地址，错误返回NULL。

5. getaddrinfo函数

getaddrinfo函数用于域名解析，将主机名和服务名映射到套接字地址结构。

• 头文件：#include <netdb.h>
• 函数原型:int getaddrinfo(const char *node, const char *service,const struct addrinfo *hints,struct addrinfo **res);
• 参数:
• node: 主机名或IP地址字符串。
• service: 服务名或端口号（如"http"或"80"）。
• hints: 过滤结果的提示结构。
• res: 输出参数，返回地址链表。
• 返回值：成功返回0，错误返回错误代码（需用gai_strerror解析）。
• 特点：需用freeaddrinfo释放内存

6. getnameinfo函数

getnameinfo函数用于将互联网协议地址（IPv4或IPv6）及其端口号转换为人类可读的主机名和服务名称。

• 头文件：#include <netdb.h>
• 函数原型：int getnameinfo(const struct sockaddr *sa, socklen_t salen, char *host, size_t hostlen, char *serv, size_t servlen, int flags);
• 参数：
• sa: 输入的套接字地址结构。
• host: 输出主机名缓冲区。
• serv: 输出服务名缓冲区。
• flags: 控制标志（如NI_NUMERICHOST强制返回数字地址）
• 返回值：如果成功，返回0；如果出错，返回一个错误代码。

比较

示例

使用inet_pton和inet_ntop

#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    // IPv4转换示例
    struct in_addr ipv4_addr;
    inet_pton(AF_INET, "192.168.1.1", &ipv4_addr);

    char ipv4_str[INET_ADDRSTRLEN];
    inet_ntop(AF_INET, &ipv4_addr, ipv4_str, INET_ADDRSTRLEN);
    printf("IPv4: %s\n", ipv4_str);

    // IPv6转换示例
    struct in6_addr ipv6_addr;
    inet_pton(AF_INET6, "2001:db8::1", &ipv6_addr);

    char ipv6_str[INET6_ADDRSTRLEN];
    inet_ntop(AF_INET6, &ipv6_addr, ipv6_str, INET6_ADDRSTRLEN);
    printf("IPv6: %s\n", ipv6_str);

    return 0;
}

使用getaddrinfo

#include <stdio.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    struct addrinfo hints, *res, *p;
    memset(&hints, 0, sizeof hints);
    hints.ai_family = AF_UNSPEC; // 支持IPv4/IPv6
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;

    int status = getaddrinfo("example.com", "http", &hints, &res);
    if (status != 0) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo error: %s\n", gai_strerror(status));
        return 1;
    }

    // 遍历地址链表
    for (p = res; p != NULL; p = p->ai_next) {
        void *addr;
        char ipstr[INET6_ADDRSTRLEN];

        if (p->ai_family == AF_INET) { // IPv4
            struct sockaddr_in *ipv4 = (struct sockaddr_in *)p->ai_addr;
            addr = &(ipv4->sin_addr);
        } else { // IPv6
            struct sockaddr_in6 *ipv6 = (struct sockaddr_in6 *)p->ai_addr;
            addr = &(ipv6->sin6_addr);
        }

        inet_ntop(p->ai_family, addr, ipstr, sizeof ipstr);
        printf("IP: %s\n", ipstr);
    }

    freeaddrinfo(res); // 必须释放内存
    return 0;
}