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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
| 函数 | 支持IPv6 | 线程安全 | 功能范围 | 推荐场景 |
|---|---|---|---|---|
| inet_aton | ❌ | ✅ | IPv4字符串→结构体 | 旧代码维护 |
| inet_ntoa | ❌ | ❌ | IPv4结构体→字符串 | 避免使用 |
| inet_pton | ✅ | ✅ | 字符串→二进制结构体 | 新代码，需IPv6支持 |
| inet_ntop | ✅ | ✅ | 二进制结构体→字符串 | 新代码，需IPv6支持 |
| getaddrinfo | ✅ | ✅ | 主机名→地址结构体链表 | 需要DNS解析或多协议支持 |
| getnameinfo | ✅ | ✅ | 地址结构体→主机名/服务 | 反向解析或获取服务名 |
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/IPv6hints.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) { // IPv4struct sockaddr_in *ipv4 = (struct sockaddr_in *)p->ai_addr;addr = &(ipv4->sin_addr);} else { // IPv6struct 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;
}