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

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#网络编程 #socket编程

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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。

复制代码

 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);

复制代码

　　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