socket地址说明及转换函数

1.   三种常见结构类型

  在套接字编程编程中，有三种常见的结构类型，它们用来存放socket地址信息。这三种结构类型分别为struct in_addr、struct sockaddr、struct sockaddr_in，对这三种结构类型说明如下。

struct in_addr专门用来存储IP地址，对于IPv4来说，IP地址为32位无符号整数。其定义如下：

struct in_addr {

unsigned long s_addr;

};

struct sockaddr结构用来保存套接字地址信息，其定义如下：

struct sockaddr {

unsigned short sa_family; /* 地址族, AF_xxx */

char sa_data[14]; /* 14字节的协议地址*/

};

struct sockaddr结构中sa_family成员说明的是地址族类型，一般为“AF_INET”；而sa_data则包含远程主机的IP地址和端口等信息。

struct sockaddr结构类型使用在socket的相关系统调用函数中，但这个结构sa_data字段可以包含较多信息，不利于方便编程和对其进行赋值，因此建立了struct sockaddr_in结构，该结构与struct sockaddr结构大小相等，能更好处理struct sockaddr结构中的数据。对struct sockaddr_in结构变量进行赋值完成后，在进行socket相关系统调用时，再将struct sockaddr_in结构变量强制转换为struct sockaddr结构类型。

struct sockaddr_in结构定义如下：

struct sockaddr_in {  /*“in” 代表“Internet”*/

short int sin_family; /* Internet地址族*/

unsigned short int sin_port; /* 端口号*/

struct in_addr sin_addr; /* Internet地址*/

unsigned char sin_zero[8]; /* 填充0（为了保持和struct sockaddr一样大小）*/

};

在实际应用编程中，对套接字地址结构使用方法和流程如下：

①    首先，定义一个sockaddr_in结构变量，并将它初始化为0，代码如下：

struct sockaddr_in myad;

memset(&myad,0,sizeof(struct sockaddr_in));

②    然后，给这个结构变量赋值，代码如下：

myad.sin_family=AF_INET;

myad.sin_port=htons(8080);

myad.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);

③    在进行函数调用时，将这个结构强制转换为struct sockaddr类型，代码如下：

bind(serverFd, (struct sockaddr *)& myad, sizeof(myad))

2.   整型字节序转换函数

为保证“大端”和“小端”字节序的机器之间能相互通信，需在发送多字节整数时，将主机字节序转换成网络字节序，或将网络字节序转换为主机字节序。下图说明了网络字节序与小端字节序、大端字节序的对照关系。字节转换主要是针对整型进行转换，字符型由于是单字节，所以不存在这个问题。整型字节序转换函数函数原型及其说明如下表所示。

 

所需头文件

#include <netinet/in.h>

函数说明

完成网络字节序与主机字节序的转换

函数原型

uint16_t  htons(uint16_t hostshort) /*短整型主机转换为网络字节序*/

uint32_t  htonl(uint32_t hostlong) /*长整型主机转换为网络字节序*/                         

uint16_t  ntohs(uint16_t netshort) /*短整型网络转换为主机字节序*/

uint32_t  ntohl(uint32_t netlong)  /*长整型网络转换为主机字节序*/

函数传入值

hostshort、hostlong：为转换前主机字节序数值

netshort、netlong：为转换前网络字节序数值

函数返回值

①     htons、htonl返回转换后网络字节序数值

②     ntohs、ntohl返回转换后主机字节序数值

附加说明

h表示主机，n表示网络，s表示短整数，l表示长整数，to表示转换

3.   IP地址转换函数

IP地址转换函数是指完成点分十进制IP地址与二进制IP地址之间的相互转换。IP地址转换主要有inet_aton、inet_addr和inet_ntoa这三个函数完成，这三个地址转换函数都只能处理IPv4地址，而不能处理IPv6地址。这三个函数的函数原型及其具体说明如下列表格所示。

 

inet_addr（将点分十进制IP地址转换为二进制地址）

所需头文件

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

函数说明

将点分十进制IP地址转换为二进制地址

函数原型

in_addr_t inet_addr(const char *cp)

函数传入值

cp：点分十进制IP地址，如“10.10.10.1”

函数返回值

成功：返回二进制形式的IP地址

失败：返回一个常值INADDR_NONE（32位均为1）

 

inet_aton（将点分十进制IP地址转换为二进制地址）

所需头文件

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

函数说明

将点分十进制IP地址转换为二进制地址

函数原型

int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp)

函数传入值

cp：点分十进制IP地址，如“10.10.10.1”

函数传出值

inp：转换后二进制地址信息保存在inp中

函数返回值

成功：非0

失败：0

 

inet_ntoa（将二进制地址转换为点分十进制IP地址）

所需头文件

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

函数说明

将二进制地址转换为点分十进制IP地址

函数原型

char *inet_ntoa(struct in_addr in)

函数传入值

in：二进制IP地址

函数返回值

成功：返回字符串指针，此指针指向了转换后的点分十进制IP地址

失败：NULL

 

4.   获取主机信息函数

（1）getpeername函数原型

getpeername（获取通信对方信息）

所需头文件

#include <netinet/in.h>

函数说明

获取通信对方信息

函数原型

int getpeername(int s, struct sockaddr *name, socklen_t *namelen)

函数传入值

s：所连接的socket文件描述符

namelen：返回name的长度，可以设置为sizeof(struct sockaddr)

函数传出值

name：指向包含对方IP地址、端口等信息的sockaddr结构地址

函数返回值

成功

0

失败

-1，失败原因存于error中

 

（2）gethostname函数原型

gethostname（获取主机名称）

所需头文件

#include <netinet/in.h>

函数说明

获取通信对方信息

函数原型

int gethostname(char *name, size_t len)

函数传入值

len：name数组的长度

函数传出值

name：主机的名称

函数返回值

成功

0

失败

-1，失败原因存于error中

 

（3）gethostname函数举例

gethostname.c源代码如下：

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

int main()

{

    char hostname[30] ;

    int flag =0 ;

    memset(hostname, 0x00, sizeof(hostname));

    flag = gethostname(hostname, sizeof(hostname));

    if( flag <0 )

    {

        perror("gethostname error") ;

        return -1 ;

    }

    printf( "hostname = %s\n", hostname) ;

    return 0 ;

}

编译  gcc gethostname.c -o gethostname。

执行  ./gethostname，执行结果如下：

hostname = ubuntu

 

（4）通过主机名或域名获取IP地址　　

gethostbyname（通过主机名或域名获取网络信息）

所需头文件

#include <netinet/in.h>

函数说明

gethostbyname会返回一个hostent结构指针，该结构具体说明如下：

struct hostent {

　　 char *h_name;         /*正式的主机名称*/

　　 char **h_aliases;     /*该主机的其他别名*/

　　 int h_addrtype;       /*地址类型，通常是AF_INET*/

　　 int h_length;         /*地址的长度*/

　　 char **h_addr_list;   /*该主机的所有地址*/

　　 };

函数原型

struct hostent *gethostbyname(const char *name)

函数传入值

name：域名或主机名

函数传出值

name：主机的名称

函数返回值

成功: 返回hostent指针

失败：NULL，失败原因存于h_error中（注意错误原因不存于error中）

附加说明

该函数首先在/etc/hosts文件中查找是否有匹配的主机名。如果没有，则根据在域名解析配置文件

 

（5）gethostbyname函数举例

gethostbyname.c源代码如下：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <errno.h>

#include <netdb.h>

#include <sys/types.h>

#include <netinet/in.h>

int main(int argc, char *argv[])

{

    struct hostent *h;

    if (argc != 2) {  /* error check the command line */

        fprintf(stderr,"usage: getip address\n");

        return -1;

    }

    if ((h=gethostbyname(argv[1])) == NULL) {  /* get the host info */

        herror("gethostbyname");

        return -1;

    }

    printf("Host name  : %s\n", h->h_name);

    printf("IP Address : %s\n",inet_ntoa(*((struct in_addr *)h->h_addr)));

    return 0;

}

编译 gcc gethostbyname.c -o gethostbyname。

执行./gethostbyname www.sina.com，执行结果如下：

Host name  : libra.sina.com.cn

IP Address : 202.108.33.83

摘录自《深入浅出Linux工具与编程》