地址转换函数:inet_aton & inet_ntoa & inet_addr和inet_pton & inet_ntop

本文深入探讨Unix网络编程中的地址转换函数,如inet_aton、inet_addr、inet_ntoa及较新的inet_pton和inet_ntop,用于处理IPv4和IPv6地址的转换。同时介绍了主机字节序与网络字节序的概念,以及如何使用htonl、ntohl等函数进行字节序转换。

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  在Unix网络编程中,我们常用到地址转换函数,它将ASCII字符串(如"206.62.226.33")与网络字节序的二进制值(这个值保存在套接口地址结构中)间进行地址的转换。

  1、inet_aton、inet_addr和inet_ntoa在点分十进制数串(例如"206.62.226.33")与它的32位网络字节序二进制值间转换IPv4地址。

  2、两个较新的函数:inet_pton和inet_ntop对IPv4和IPv6地址都能进行处理。

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 1 #include<arpa/inet.h>
 2 
 3 /* 返回1:串有效,返回0:串出错 */
 4 int inet_aton(const char *strptr, struct in_addr *addrptr);
 5 
 6 /* 若成功,返回32位二进制的网络字节序地址;若出错,返回INADDR_NONE */
 7 in_addr_t inet_addr(const char *strptr);
 8 
 9 /* 返回指向点分十进制数串的指针 */
10 char* inet_ntoa(struct in_addr inaddr);

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  inet_aton将strptr所指的C字符转换为32位网络字节序二进制值,并用一个出参addrptr来存储,返回值为1代表成功,否则返回0。

  inet_addr与inet_aton不同在于,他的返回值为转换后的32位网络字节序二进制值,而不是作为出参返回,这样存在一个问题,他的返回值返回的有效IP地址为0.0.0.0到255.255.255.255,如果函数出错,返回常量值INADDR_NONE(这个值一般为一个32位均为1的值),这意味着点分二进制数串255.255.255.255(IPv4的有限广播地址)不能由此函数进行处理。

  inet_ntoa将一个32位的网络字节序二进制IPv4地址转换为相应的点分十进制数串。

  

  inet_pton和inet_ntop两个函数较新,对IPv4和IPv6地址都能进行处理,字母p代表presentation,字母n代表numeric。地址的表达格式通常是ASCII串,数值格式则是存在于套接口地址结构中的二进制值。

复制代码

1 #include<arpa/inet.h>
2 
3 /* 若函数成功,则返回1;若输入不是有效的格式,则函数返回0;若处理失败,函数返回-1 */
4 int inet_pton(int family, const char *strptr, void *addrptr);
5 
6 /* 若函数处理成功,返回指向结果的指针;若函数处理失败,返回NULL */
7 const char* inet_ntop(int family, const void *addrptr, char *strptr, size_t len);

复制代码

  两个函数的参数family既可以是AF_INET,也可以是AF_INET6。如果以不被支持的地址族作为family参数,两个函数都返回错误,并将errno置为EAFNOSUPPORT。

  第一个函数转换由指针strptr所指的串,通过指针addrptr存储二进制结果,如果成功,则返回值为1;如果对于指定的family输入串不是有效的表达格式,则返回值为0.

  inet_ntop进行相反的转换,即从数值格式(addrptr)到表达格式(strptr)进行转换。参数len是目标的大小,以免函数溢出其调用者的缓冲区。为有助于规定这个大小,在头文件<netinet/in.h>中有如下定义:

  

1 #define INET_ADDRSTRLEN 16     /* for IPv4 dotted-decimal */
2 #define INET6_ADDRSTRLEN 46   /* for IPv6 hex string */

  如果len太小,无法容纳表达格式结果(包括终止的空字符),则返回一个空指针,并置errno为ENOSPC。

  函数inet_ntop的参数strptr可不能是个空指针,调用者必须为目标分配内存指定大小。成功时,此指针即函数的返回值。

 

1、htonl ()和ntohl( )

u_long PASCAL FAR ntohl (u_long netlong);

u_short PASCAL FAR ntohs (u_short netshort);

ntohl( )-----网络顺序转换成主机顺序

u_long PASCAL FAR htonl (u_long hostlong);

u_short PASCAL FAR htons (u_short hostshort);

htonl ()-----主机顺序转换成网络顺序

2、inet_addr( )和inet_ntoa ( )

unsigned long PASCAL FAR inet_addr (const char FAR * cp);

char FAR * PASCAL FAR inet_ntoa (struct in_addr in);

inet_addr函数需要一个字符串作为其参数,该字符串指定了以点分十进制格式表示的IP地址(例如:192.168.0.16)。而且inet_addr函数会返回一个适合分配给S_addr的u_long类型的数值。

Inet_ntoa函数会完成相反的转换,它接受一个in_addr结构体类型的参数并返回一个以点分十进制格式表示的IP地址字符串。

sockaddr_in , sockaddr , in_addr区别

struct   sockaddr   {  
                unsigned   short   sa_family;     
                char   sa_data[14];     
        };  
  上面是通用的socket地址,具体到Internet   socket,用下面的结构,二者可以进行类型转换  
         
  struct   sockaddr_in   {  
                short   int   sin_family;     
                unsigned   short   int   sin_port;     
                struct   in_addr   sin_addr;     
                unsigned   char   sin_zero[8];     
        };  
        struct   in_addr就是32位IP地址。  
        struct   in_addr   {  
                union {
                        struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;
                        struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;
                        u_long S_addr; 
                } S_un;

                #define s_addr  S_un.S_addr
        };  
   inet_addr()是将一个点分制的IP地址(如192.168.0.1)转换为上述结构中需要的32位IP地址(0xC0A80001)。

填值的时候使用sockaddr_in结构,而作为函数(如socket, listen, bind等)的参数传入的时候转换成sockaddr结构就行了,毕竟都是16个字符长。

通常的用法是:  
  int   sockfd;  
  struct   sockaddr_in   my_addr;  
  sockfd   =   socket(AF_INET,   SOCK_STREAM,   0);     
   
  my_addr.sin_family   =   AF_INET;     
  my_addr.sin_port   =   htons(MYPORT);     
  my_addr.sin_addr.s_addr   =   inet_addr("192.168.0.1");  
   
  bzero(&(my_addr.sin_zero),   8);     
    
  bind(sockfd,   (struct   sockaddr   *)&my_addr,   sizeof(struct   sockaddr));

可以用C++做个不太准确的假设。  
sockaddr是base   class    
sockaddr_in   等是derived   class  
如此一来,bind,   connect   ,   sendto   ,   recvfrom等函数就可以使用base class  
来处理多种不同的derived   class了。  
但是实际上,这是没有继承关系数据结构(C嘛),所以需要强制造型来转换数据类型。正因为如此,在sendto的时候需要给出len长度,因为不同的sockaddr_xx实现长度并不相同。

名词解析:

主机字节序:

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:低字节存高地址,高字节存低地址 2.Big endian:低字节存低地址,高字节存高地址

网络字节序:

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。

为了进行转换bsd socket提供了转换的函数,有下面四个网络与主机字节转换函数:htons ntohs htonl ntohl (s 就是short l是long h是host n是network)

htons 把unsigned short类型从主机序转换到网络序,htonl 把unsigned long类型从主机序转换到网络序,ntohs 把unsigned short类型从网络序转换到主机序,ntohl 把unsigned long类型从网络序转换到主机序。

在使用little endian的系统中 这些函数会把字节序进行转换 在使用big endian类型的系统中这些函数会定义成空宏。

将用点分割的IP地址转换位一个in_addr结构的地址,这个结构的定义见笔记(一),实际上就是一个unsigned long值。计算机内部处理IP地址可是不认识如192.1.8.84之类的数据。  
unsigned long inet_addr( const char FAR * cp );
举例:inet_addr("192.1.8.84")=1409810880
inet_addr("127.0.0.1")= 16777343

如果发生错误,函数返回INADDR_NONE值。
将网络地址转换位用点分割的IP地址,是上面函数的逆函数。  
char FAR * inet_ntoa( struct in_addr in );
举例:char * ipaddr=NULL;
char addr[20];
in_addr inaddr;
inaddr. s_addr=16777343;
ipaddr= inet_ntoa(inaddr);
strcpy(addr,ipaddr);  
这样addr的值就变为127.0.0.1。
注意不要修改返回值或者进行释放动作,如果函数失败就会返回NULL值。

参考资料:

 

https://www.cnblogs.com/kotete/p/6129486.html

&lt;think&gt;好的,用户之前已经询问过关于htonl、htons等字节序转换函数的用法,现在他们又提到了inet_aton函数。我需要确定用户具体想了解哪些函数,以及他们可能的使用场景。 首先,用户提到的inet_aton属于地址转换函数,用于将点分十进制的IP地址字符串转换为网络字节序的二进制形式。这类函数网络编程中常用于处理IP地址,属于基础但重要的部分。考虑到用户之前的问题是关于字节序转换,现在转向地址转换,可能需要补充这部分知识,帮助用户全面理解网络编程中的数据转换。 接下来,我需要回顾常见的地址转换函数,如inet_atoninet_addrinet_ntoa,以及更现代的inet_ptoninet_ntop。用户可能在使用这些函数时遇到问题,比如兼容性、线程安全,或者对IPv6的支持。需要详细解释每个函数的用法、参数、返回值以及注意事项,尤其是过时的函数inet_addrinet_ntoa的安全问题。 用户可能没有直接提到,但潜在的需求可能是如何在不同的IP地址格式之间正确转换,确保网络程序在不同环境下的稳定性兼容性。例如,使用inet_pton替代过时的函数,处理IPv6地址,或者线程安全的问题。需要强调推荐使用inet_ptoninet_ntop,因为它们支持IPv6并且更安全。 另外,用户可能对示例代码感兴趣,特别是如何在实际代码中使用这些函数。例如,将字符串&quot;192.168.1.1&quot;转换为struct in_addr,或者处理错误情况。需要提供具体的代码片段,并指出常见错误,比如未检查返回值导致的问题。 最后,总结部分要明确各个函数的适用场景,强调最佳实践,比如优先使用inet_pton,避免使用已被废弃的函数,并注意线程安全。这有助于用户做出正确的选择,避免潜在的bug兼容性问题。&lt;/think&gt;好的!`inet_aton` 是网络编程中用于 **IP地址字符串与二进制格式相互转换** 的核心函数之一,常与 `inet_ntoa`、`inet_addr`、`inet_pton`、`inet_ntop` 等函数配合使用。以下是详细解析: --- ### **一、核心函数对比** | 函数名称 | 功能描述 | 输入类型 | 输出类型 | 线程安全 | IPv6支持 | 推荐指数 | |------------------|-----------------------------------|---------------|---------------|----------|----------|----------| | `inet_aton()` | 字符串IPv4 &rarr; 网络字节序二进制 | `const char*` | `struct in_addr` | 否 | ❌ | ★★☆☆☆ | | `inet_addr()` | 字符串IPv4 &rarr; 32位整数(已过时) | `const char*` | `in_addr_t` | 否 | ❌ | ★☆☆☆☆ | | `inet_ntoa()` | 网络字节序二进制 &rarr; 字符串IPv4 | `struct in_addr` | `char*` | 否 | ❌ | ★★☆☆☆ | | `inet_pton()` | 字符串IP &rarr; 二进制(支持IPv4/IPv6) | `int af` | `void*` | 是 | ✅ | ★★★★★ | | `inet_ntop()` | 二进制 &rarr; 字符串(支持IPv4/IPv6) | `int af` | `char*` | 是 | ✅ | ★★★★★ | --- ### **二、函数详解与代码示例** #### 1. **`inet_aton()`(ASCII to Network)** - **功能**:将点分十进制IPv4地址(如 `&quot;192.168.1.1&quot;`)转换为 `struct in_addr`(网络字节序) - **参数**: ```c int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp); ``` - `cp`:输入字符串(如 `&quot;192.168.1.1&quot;`) - `inp`:输出二进制地址 - **返回值**:成功返回 `1`,失败返回 `0` - **示例**: ```cpp #include &lt;arpa/inet.h&gt; struct in_addr addr; if (inet_aton(&quot;192.168.1.1&quot;, &amp;addr)) { printf(&quot;Binary IP: 0x%08x\n&quot;, addr.s_addr); } ``` #### 2. **`inet_ntoa()`(Network to ASCII)** - **功能**:将 `struct in_addr` 转换为点分十进制字符串 - **注意**:返回静态缓冲区,**非线程安全** - **示例**: ```cpp struct in_addr addr; addr.s_addr = htonl(0xC0A80101); // 192.168.1.1 char *ip_str = inet_ntoa(addr); // 返回静态内存指针 printf(&quot;IP String: %s\n&quot;, ip_str); ``` #### 3. **`inet_pton()`(Presentation to Network)** - **功能**:通用IP地址转换(支持IPv4/IPv6) - **参数**: ```c int inet_pton(int af, const char *src, void *dst); ``` - `af`:地址族(`AF_INET` 或 `AF_INET6`) - `src`:输入字符串(如 `&quot;2001:db8::1&quot;`) - `dst`:输出二进制地址(`struct in_addr` 或 `struct in6_addr`) - **示例**: ```cpp struct sockaddr_in6 ipv6_addr; if (inet_pton(AF_INET6, &quot;2001:db8::1&quot;, &amp;ipv6_addr.sin6_addr) == 1) { // 转换成功 } ``` #### 4. **`inet_ntop()`(Network to Presentation)** - **功能**:通用二进制地址转字符串(支持IPv4/IPv6) - **参数**: ```c const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size); ``` - `size`:目标缓冲区大小(IPv4至少16字节,IPv6至少46字节) - **示例**: ```cpp struct in_addr addr; char ip_str[INET_ADDRSTRLEN]; // 专门用于IPv4的缓冲区 inet_ntop(AF_INET, &amp;addr, ip_str, INET_ADDRSTRLEN); ``` --- ### **三、关键注意事项** #### 1. **`inet_addr()` 的缺陷** - 无法区分 `&quot;0.0.0.0&quot;` 错误返回值 `INADDR_NONE`(均为 `0xFFFFFFFF`) - **已过时**,建议用 `inet_aton()` 或 `inet_pton()` 替代 #### 2. **线程安全问题** - `inet_ntoa()` 使用静态缓冲区,多线程时需加锁 - **推荐优先使用 `inet_ntop()`** #### 3. **IPv6兼容性** - 使用 `inet_pton(AF_INET6, ...)` `inet_ntop(AF_INET6, ...)` 处理IPv6地址 #### 4. **缓冲区大小** - 定义缓冲区时使用标准常量: ```cpp #define INET_ADDRSTRLEN 16 // IPv4字符串最大长度 #define INET6_ADDRSTRLEN 46 // IPv6字符串最大长度 ``` --- ### **四、错误处理模板** ```cpp // IPv4转换示例 struct in_addr addr; const char *ip_str = &quot;10.20.30.40&quot;; if (inet_pton(AF_INET, ip_str, &amp;addr) != 1) { perror(&quot;无效的IPv4地址&quot;); exit(EXIT_FAILURE); } // 反向转换 char result_str[INET_ADDRSTRLEN]; if (!inet_ntop(AF_INET, &amp;addr, result_str, INET_ADDRSTRLEN)) { perror(&quot;转换失败&quot;); exit(EXIT_FAILURE); } ``` --- ### **五、总结** - **优先使用**:`inet_pton()` `inet_ntop()`(线程安全、支持IPv6) - **避免使用**:`inet_addr()` `inet_ntoa()`(过时、不安全) - **核心场景**: - 配置服务器监听地址时解析 `&quot;0.0.0.0&quot;` - 日志系统中将二进制IP转换为可读字符串 - 处理用户输入的IP地址时验证格式 这些函数网络编程中处理IP地址的基础工具,正确使用可有效避免地址解析错误安全性问题。
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