#include <arpa/inet.h>

<arpa/inet.h> 是 网络编程 核心头文件，提供 IP 地址转换 和 字节序处理 功能，主要用于 IPv4/IPv6 套接字编程（Socket Programming）。

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1. 核心功能

功能	关键函数/宏	用途
IP 地址转换	inet_aton(), inet_addr(), inet_ntoa()	IPv4 字符串 ↔ 二进制转换
现代 IP 转换	inet_pton(), inet_ntop()	支持 IPv4/IPv6 的可移植转换
字节序转换	htons(), htonl(), ntohs(), ntohl()	主机字节序 ↔ 网络字节序（大端序）

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2. 详细函数解析

2.1 IP 地址转换（IPv4）

(1) inet_aton() - 字符串 → 二进制（推荐）

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

• 功能：将点分十进制 IPv4 地址（如 "192.168.1.1"）转换为 struct in_addr。

• 返回值：

  • 成功：1。
  • 无效地址：0。

• 示例：

  #include <arpa/inet.h>
  
  struct in_addr addr;
  if (inet_aton("192.168.1.1", &addr)) {
      printf("Binary: 0x%x\n", addr.s_addr);
  }

(2) inet_addr() - 字符串 → 二进制（已废弃）

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

• 问题：无法区分 "255.255.255.255"（合法）和错误返回（INADDR_NONE）。
• 替代方案：使用 inet_aton() 或 inet_pton()。

(3) inet_ntoa() - 二进制 → 字符串

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

• 注意：返回静态缓冲区，非线程安全！

• 示例：

  struct in_addr addr;
  addr.s_addr = 0xC0A80101; // 192.168.1.1
  printf("IP: %s\n", inet_ntoa(addr));

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2.2 现代 IP 转换（IPv4/IPv6）

(1) inet_pton() - 字符串 → 二进制（可移植）

int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);

• 参数：

  • af：地址族（AF_INET 或 AF_INET6）。
  • src：输入字符串（如 "192.168.1.1" 或 "::1"）。
  • dst：输出缓冲区（struct in_addr 或 struct in6_addr）。

• 返回值：

  • 成功：1。
  • 无效格式：0。
  • 错误：-1（errno 设置）。

• 示例：

  struct in_addr ipv4;
  inet_pton(AF_INET, "192.168.1.1", &ipv4);
  
  struct in6_addr ipv6;
  inet_pton(AF_INET6, "::1", &ipv6);

(2) inet_ntop() - 二进制 → 字符串（可移植）

const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);

• 参数：

  • size：目标缓冲区大小（INET_ADDRSTRLEN 或 INET6_ADDRSTRLEN）。

• 返回值：

  • 成功：dst。
  • 失败：NULL（errno 设置）。

• 示例：

  char str[INET6_ADDRSTRLEN];
  struct in6_addr ipv6 = IN6ADDR_LOOPBACK_INIT;
  inet_ntop(AF_INET6, &ipv6, str, sizeof(str)); // "::1"

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2.3 字节序转换

函数	含义	示例
htons()	Host to Network (16-bit)	htons(80) → 大端序的 80（HTTP 端口）
htonl()	Host to Network (32-bit)	htonl(0xC0A80101) → 网络序 IP
ntohs()	Network to Host (16-bit)	ntohs(received_port)
ntohl()	Network to Host (32-bit)	ntohl(received_ip)

示例：

uint16_t port = 80;
uint16_t net_port = htons(port); // 主机序 → 网络序

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3. 关键结构体

IPv4 地址结构

struct in_addr {
    in_addr_t s_addr; // 32-bit IP（二进制）
};

通用地址结构（用于 connect()/bind()）

struct sockaddr_in {
    sa_family_t    sin_family; // AF_INET
    in_port_t      sin_port;   // 端口（网络字节序）
    struct in_addr sin_addr;   // IP 地址
    char           sin_zero[8]; // 填充
};

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4. 完整示例

将 IP 和端口转换为网络格式

#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    // 1. 转换 IP
    struct in_addr addr;
    inet_pton(AF_INET, "192.168.1.1", &addr);

    // 2. 转换端口
    uint16_t port = htons(8080);

    // 3. 构造 sockaddr_in
    struct sockaddr_in server;
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = port;
    server.sin_addr = addr;

    printf("Server: %s:%d\n",
           inet_ntoa(server.sin_addr),
           ntohs(server.sin_port));

    return 0;
}

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5. 注意事项

1. 线程安全：
   • inet_ntoa() 使用静态缓冲区，非线程安全！优先用 inet_ntop()。
2. IPv6 支持：
   • inet_pton()/inet_ntop() 是 IPv6 兼容的推荐方式。
3. 错误处理：
   • 检查 inet_pton() 的返回值，无效输入可能导致崩溃。
4. 字节序问题：
   • 所有网络传输的数据（如端口、IP）必须用 htons()/htonl() 转换。

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6. 总结

<arpa/inet.h> 的核心用途：

1. IP 字符串 ↔ 二进制：
   • IPv4：inet_aton(), inet_ntoa()（旧） → inet_pton(), inet_ntop()（新）。
   • IPv6：仅支持 inet_pton(), inet_ntop()。
2. 字节序转换：
   • htons(), htonl(), ntohs(), ntohl()。

适用于 Socket 编程、服务器开发、网络工具（如 ping、traceroute）。