网络编程中结构体的区分
#网络编程 2024-08-10

sockaddr结构体和sockaddr_in结构体

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struct sockaddr {
    unsigned short sa_family;    // 协议族 (AF_INET, AF_INET6, etc.)
    char sa_data[14];            // 地址数据 (协议相关)
};

存放协议族、端口和地址信息。客户端的 connect 函数和服务端的 bind 函数需要这个结构体。

sockaddr 结构体是为了统一地址结构的表示方法，统一接口函数，但是这个结构体并不方便使用，因此定义了等价的 sockaddr_in 结构体，它的大小和 sockaddr 结构体相同，可以强制转换成 sockaddr。

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struct sockaddr_in {
    short int sin_family;         // 协议族 (AF_INET)
    unsigned short int sin_port;  // 16位端口号 ，大端序。用htons(整数的端口)转换。
    struct in_addr sin_addr;      // IP地址
    unsigned char sin_zero[8];    // 填充，使得结构体大小与sockaddr一致（不用管）
};

struct in_addr {
    unsigned long s_addr;         // 32位的IP地址，大端序 (使用网络字节序)
};

因此，在实际的网络编程中，先定义 sockaddr_in结构体把相关信息存储之后，再强制转换成 sockaddr，毕竟提供的API接受的类型是 sockaddr。

gethostbyname函数

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#include <netdb.h>

struct hostent *gethostbyname(const char *name);

struct hostent {
    char  *h_name;       	   // 主机的正式名称
    char **h_aliases;   	 // 主机的别名列表
    int    h_addrtype;   	 // 地址类型，通常为 AF_INET
    int    h_length;     	   // 地址长度，通常为 4（对于 IPv4）
    char **h_addr_list;  	//地址列表，可能包含多个 IP 地址（网络字节序）
};

#define h_addr h_addr_list[0] // For backward compatibility.

这个函数的优点就是不仅可以直接传递IP地址（字符串类型或字符数组类型），还支持传递域名。根据返回的hostent结构体中的成员，添加到所需的其它结构体中。

如下是部分应用核心代码：

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// 定义主机名
const char* hostname = "www.example.com";

// 获取主机信息
struct hostent* host_info = gethostbyname(hostname);

// 设置服务器地址结构
struct sockaddr_in server_addr;
std::memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(80); // HTTP 端口号
std::memcpy(&server_addr.sin_addr, host_info->h_addr_list[0], host_info->h_length);

字符串IP与大端序IP地址的转换

C语言提供几个库函数，用于字符串格式的IP和大端序IP的相互转换，用于网络通讯的服务端程序中。

inet_addr：将字符串形式的 IP 地址转换为 in_addr_t

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in_addr_t inet_addr(const char *cp);

/*
    const char *ip = "127.0.0.1";
    in_addr_t addr = inet_addr(ip);
*/

inet_aton：将字符串形式的 IP 地址转换为 in_addr 结构体

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

cp: 指向一个以点分十进制表示的IPv4地址的字符串
inp: 指向一个 in_addr 结构体，用于存储转换后的IP地址
    
/*
    const char *ip = "127.0.0.1";
    struct in_addr addr;

    if (inet_aton(ip, &addr) == 0) {
        std::cerr << "Invalid IP address" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "inet_aton: " << addr.s_addr << std::endl;
    }
*/

inet_ntoa：将 in_addr 结构体中的 IP 地址转换为字符串形式

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char *inet_ntoa(struct in_addr in);

/*
    struct in_addr addr;
    addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    char *ip = inet_ntoa(addr);
    if (ip == nullptr) {
        std::cerr << "Error converting address" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "inet_ntoa: " << ip << std::endl;
    }
*/

注：typedef unsigned int in_addr_t 代表32位大端序的IP地址。