socket编程相关的结构体和字节序转换、IP、PORT转换函数

注意:结构体之间不能直接进行强制转换, 必须先转换成指针类型才可以进行结构体间的类型转换, 这里需要明确的定义就是什么才叫强制转换.

强制转换是将内存中一段代码以另一种不同类型的方式进行解读, 因此转换的空间必须与源空间一一对应.

而结构体则是由不固定的多种类型变量组合而成, 因此强制转换时并不确定原格式与目标格式确定的对应关系, 例如一个结构体为3个变量, 而另一个则为2个, 那么就无法确定如何分配.

因此最简单的让计算机可以理解的方式就是先将结构体转换成指针, 然后将指针转换成目标格式, 再读取转换后的指针, 这样计算机就会按照指针的格式读取特定目标代码段了.

 1、sockaddr 、sockaddr_in 、addrinfo比较

struct sockaddr
{
    unsigned  short  sa_family;     /* address family, AF_xxx */
    char  sa_data[14];                 /* 14 bytes of protocol address */
};

sa_family是地址家族，一般都是“AF_xxx”的形式。好像通常大多用的是都是AF_INET。

sa_data是14字节协议地址。

此数据结构用做bind、connect、recvfrom、sendto等函数的参数，指明地址信息。

但一般编程中并不直接针对此数据结构操作，而是使用另一个与sockaddr等价的数据结构sockaddr_in，在netinet/in.h中定义：

struct  sockaddr_in
{
    short  int  sin_family;                      /* Address family */
    unsigned  short  int  sin_port;       /* Port number */
    struct  in_addr  sin_addr;              /* Internet address */
    unsigned  char  sin_zero[8];         /* Same size as struct sockaddr */
};
struct  in_addr
{
    unsigned  long  s_addr;
};

typedef struct in_addr
{
    union
    {
        struct
        {
            unsigned char s_b1,
                     s_b2,
                     s_b3,
                     s_b4;
        } S_un_b;
        struct
        {
            unsigned short s_w1,
                     s_w2;
        } S_un_w;
        unsigned long S_addr;
    } S_un;
} IN_ADDR;

sin_family指代协议族，在socket编程中只能是AF_INET

sin_port存储端口号（使用网络字节顺序）

sin_addr存储IP地址，使用in_addr这个数据结构

sin_zero是为了让sockaddr与sockaddr_in两个数据结构保持大小相同而保留的空字节。

s_addr按照网络字节顺序存储IP地址。

addrinfo结构是getaddrinfo函数用来保存主机地址信息的结构体。在头文件Ws2tcpip.h中定义。

typedef struct addrinfo
{
    int ai_flags;
    int ai_family;
    int ai_socktype;
    int ai_protocol;
    size_t ai_addrlen;
    char* ai_canonname;
    struct sockaddr* ai_addr;
    struct addrinfo* ai_next;

} ADDRINFOA,  *PADDRINFOA;

ai_flags：表示getaddrinfo要使用的选项，可赋的值在Winsock2.h中有定义，且可以是几个值的组合。

ai_family：地址族。一般为AF_INET。

ai_socktype：套接字类型。SOCK_STREAM，SOCK_DGRAM，SOCK_RAW，SOCK_RDM，SOCK_SEQPACKET。

ai_protocol：协议类型。可取的值取决于ai_address和ai_socktype的值。IPPROTO_TCP，IPPROTO_UDP，IPPROTO_RM。

如果ai_family置为AF_IRDA，则ai_protocol必须为0。

ai_addrlen：ai_addr指向的缓冲区的字节数。

ai_canonname：主机的规范化名称（canonical name）。

ai_addr：指向sockaddr结构的指针。

2、IP地址的网络字节顺序和机器字节顺序

210.25.132.181属于IP地址的ASCII表示法，也就是字符串形式。英语叫做IPv4 numbers-and-dots notation。

如果把210.25.132.181转换为整数形式，是3524887733，这个就是整数形式的IP地址。英语叫做binary data。（其实binary是二进制的意思）

Internet地址用“.”间隔的地址可有下列几种表达方式： a.b.c.d，a.b.c，a.b，a 　　当四个部分都有定值时，每个都解释成一个字节数据，从左到右组成Internet四字节地址。Internet地址以网络字节顺序返回(字节从左到右排列。请注意，当一个Internet地址在Intel机器上表示成一个32位整型数时，则上述的字节为“d.c.b.a”。这是因为Intel处理器的字节是从右向左排列的。
上述中的“a.b.c.d”就为网络字节顺序，而“d.c.b.a”则为机器字节顺序。

 

3、ntohs, ntohl, htons,htonl的比较和详解

ip地址是32位的，端口号是16位的 。

ntohs =net to host short int 16位

htons=host to net short int 16位

ntohs =net to host long int 32位

htonl=host to net long int  32位

u_short PASCAL FAR ntohs( u_short netshort);

netshort：一个以网络字节顺序表达的16位数。本函数将一个16位数由网络字节顺序转换为16位主机字节顺序。

u_short PASCAL FAR htons( u_short hostshort);

hostshort：一个主机字节顺序表达的16位数。 本函数将一个16位数从主机字节顺序转换成16位网络字节顺序。

u_long PASCAL FAR htonl( u_long hostlong);

hostlong：一个主机字节顺序表达的32位数。本函数将一个32位数从主机字节顺序转换成32位网络字节顺序。

u_long PASCAL FAR ntohl( u_long netlong)；

　netlong：一个以网络字节顺序表达的32位数。
本函数将一个32位数由网络字节顺序转换为32位的主机字节顺序。

4、 inet_network()、inet_addr()、inet_aton()、inet_ntoa()

int inet_aton(const char *string, struct in_addr *addr);

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

in_addr_t inet_network(const char *cp);

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

函数inet_addr()：将IP地址从 点数格式转换成无符号长整型。使用方法如下：

ina.sin_addr.s_addr = inet_addr("132.241.5.10");

注意，inet_addr()返回的地址已经是网络字节格式，所以你无需再调用 函数htonl()。

函数inet_network()：inet_network和inet_addr函数都是用于将字符串形式转换为整数形式用的，两者区别很小，inet_addr返回的整数形式是网络字节序，而inet_network返回的整数形式是主机字节序。

函数int inet_aton(const char *string, struct in_addr *addr)：是一个改进的方法来将一个字符串IP地址转换为一个32位的网络序列IP地址。输入参数string包含ASCII表示的IP地址。　 输出参数addr是将要用新的IP地址更新的结构。 　　返回值：　如果这个函数成功，函数的返回值非零。如果输入地址不正确则会返回零。使用这个函数并没有错误码存放在errno中，所以他的值会被忽略。
inet_aton函数和上面这俩小子的区别就是在于他认为255.255.255.255是有效的，他不会冤枉这个看似特殊的IP地址。inet_aton函数返回的是网络字节序的IP地址。如：inet_aton("127.0.0.1",&adr_inet.sin_addr))

函数inet_ntoa()：将网络地址转换成“.”点隔的字符串格式。本函数将一个用in参数所表示的Internet地址结构转换成以“.” 间隔的诸如“a.b.c.d”的字符串形式。请注意inet_ntoa()返回的字符串存放在WINDOWS套接口实现所分配的内存中。应用程序不应假设该内存是如何分配的。在同一个线程的下一个WINDOWS套接口调用前，数据将保证是有效。返回值：
　　若无错误发生，inet_ntoa()返回一个字符指针。否则的话，返回NULL。其中的数据应在下一个WINDOWS套接口调用前复制出来。函数 inet_ntoa()("ntoa"的含义是"network to ascii")，就像这样： printf("%s",inet_ntoa(ina.sin_addr)); 它将输出IP地址。

5、inet_pton() 和inet_ntop()

Linux下这2个IP地址转换函数，可以在将IP地址在“点分十进制”和“整数”之间转换 　　而且，inet_pton和inet_ntop这2个函数能够处理ipv4和ipv6。算是比较新的函数了。

inet_pton函数原型如下[将“点分十进制” －> “整数”] 　　#include <sys/types.h> 　　#include <sys/socket.h> 　　#include <arpa/inet.h> 　　int inet_pton(int af, const char *src, void *dst); 　　这个函数转换字符串到网络地址，第一个参数af是地址族，转换后存在dst中 。

inet_pton 是inet_addr的扩展，支持的多地址族有下列： 　　af = AF_INET 　　src为指向字符型的地址，即ASCII的地址的首地址（ddd.ddd.ddd.ddd格式的），函数将该地址 　　转换为in_addr的结构体，并复制在*dst中 　　af =AF_INET6 　　src为指向IPV6的地址，，函数将该地址 　　转换为in6_addr的结构体，并复制在*dst中 　　如果函数出错将返回一个负值，并将errno设置为EAFNOSUPPORT，如果参数af指定的地址族和src格式不对，函数将返回0。

inet_ntop函数原型如下[将“点分十进制” －> “整数”] 　　#include <sys/types.h> 　　#include <sys/socket.h> 　　#include <arpa/inet.h> 　　const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t cnt); 　　这个函数转换网络二进制结构到ASCII类型的地址，参数的作用和上面相同，只是多了一个参数socklen_t
cnt,他是所指向缓存区dst的大小，避免溢出，如果缓存区太小无法存储地址的值，则返回一个空指针，并将errno置为ENOSPC。

6、gethostbyname和gethostbyaddr

这两个函数仅仅支持IPv4，getaddrinfo函数能够处理名字到地址以及服务到端口这两种转换，返回的是一个sockaddr结构的链表而不是一个地址清单。这些sockaddr结构随后可由套接口函数直接使用。如此以来，getaddrinfo函数把协议相关性安全隐藏在这个库函数内部。应用程序只要处理由getaddrinfo函数填写的套接口地址结构。该函数在 POSIX规范中定义了。



#include<netdb.h>

int getaddrinfo( const char *hostname, const char *service, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **result );

返回0：  成功

返回非0：  出错



hostname:一个主机名或者地址串(IPv4的点分十进制串或者IPv6的16进制串)

service：一个服务名或者10进制端口号数串。

hints：可以是一个空指针，也可以是一个指向某个addrinfo结构的指针，调用者在这个结构中填入关于期望返回的信息类型的暗示。举例来说：如果指定的服务既支持TCP也支持UDP，那么调用者可以把hints结构中的ai_socktype成员设置成SOCK_DGRAM使得返回的仅仅是适用于数据报套接口的信息。



本函数通过result指针参数返回一个指向addrinfo结构链表的指针，而addrinfo结构定义在头文件netdb.h中：

struct addrinfo{

    int       ai_flags; 

    int       ai_family;

    int       ai_socktype;

    int       ai_protocol;

    socklen_t ai_addrlen;

    char    *ai_canonname;

    struct sockaddr *ai_addr;

    struct addrinfo *ai_next;

};



如果本函数返回成功，那么由result参数指向的变量已被填入一个指针，它指向的是由其中的ai_next成员串联起来的addrinfo结构链表。可以导致返回多个addrinfo结构的情形有以下2个：

    1.    如果与hostname参数关联的地址有多个，那么适用于所请求地址簇的每个地址都返回一个对应的结构。

    2.    如果service参数指定的服务支持多个套接口类型，那么每个套接口类型都可能返回一个对应的结构，具体取决于hints结构的ai_socktype成员。



我们必须先分配一个hints结构，把它清零后填写需要的字段，再调用getaddrinfo然后遍历一个链表逐个尝试每个返回地址。



getaddrinfo解决了把主机名和服务名转换成套接口地址结构的问题。



其中，如果getaddrinfo出错，那么返回一个非0的错误值。