《网络编程》中的这段代码是如何实现的？例子有效吗？

Question

我正在阅读 Beej 的“网络编程指南”。

在他的一个介绍性示例中，他谈到了获取主机名的 IP 地址（例如 google.com 或 yahoo.com）。 这是代码。

/*
** showip.c -- show IP addresses for a host given on the command line
*/

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct addrinfo hints, *res, *p;
    int status;
    char ipstr[INET6_ADDRSTRLEN];

    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr,"usage: showip hostname\n");
        return 1;
    }

    memset(&hints, 0, sizeof hints);
    hints.ai_family = AF_UNSPEC; // AF_INET or AF_INET6 to force version
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;

    if ((status = getaddrinfo(argv[1], NULL, &hints, &res)) != 0) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(status));
        return 2;
    }

    printf("IP addresses for %s:\n\n", argv[1]);

    for(p = res; p != NULL; p = p->ai_next) {
        void *addr;
        char *ipver;

        // get the pointer to the address itself,
        // different fields in IPv4 and IPv6:
        if (p->ai_family == AF_INET) { // IPv4
            struct sockaddr_in *ipv4 = (struct sockaddr_in *)p->ai_addr;
            addr = &(ipv4->sin_addr);
            ipver = "IPv4";
        } else { // IPv6
            struct sockaddr_in6 *ipv6 = (struct sockaddr_in6 *)p->ai_addr;
            addr = &(ipv6->sin6_addr);
            ipver = "IPv6";
        }

        // convert the IP to a string and print it:
        inet_ntop(p->ai_family, addr, ipstr, sizeof ipstr);
        printf("  %s: %s\n", ipver, ipstr);
    }

    freeaddrinfo(res); // free the linked list

    return 0;
}

让我困惑的部分是 for 循环。

for(p = res; p != NULL; p = p->ai_next) {
    void *addr;
    char *ipver;

    // get the pointer to the address itself,
    // different fields in IPv4 and IPv6:
    if (p->ai_family == AF_INET) { // IPv4
        struct sockaddr_in *ipv4 = (struct sockaddr_in *)p->ai_addr;
        addr = &(ipv4->sin_addr);
        ipver = "IPv4";
    } else { // IPv6
        struct sockaddr_in6 *ipv6 = (struct sockaddr_in6 *)p->ai_addr;
        addr = &(ipv6->sin6_addr);
        ipver = "IPv6";
    }

    // convert the IP to a string and print it:
    inet_ntop(p->ai_family, addr, ipstr, sizeof ipstr);
    printf("  %s: %s\n", ipver, ipstr);
}

有人介意逐步了解正在发生的事情或这些事情是什么吗？它是通过链表迭代吗？..我大致了解了 struct addrinfo 是什么，但 struct *res 和 struct *p 到底是什么 或 void *addr 和 *char ipversion。

Answer 1

首先，你知道什么是链接列表吗？如果你理解了这一点，你就会明白 for 循环的作用。 p 是一个指向结构的指针，该结构还引用（链接）列表中的下一个结构。因此，您将循环遍历这些结构的列表，这些结构是 addrinfo 结构。 4

现在，关于网络数据包，您需要了解的是它们由标头组成。具体来说是以太网框架。这是硬件到硬件的协议。它可以让您在物理、有界的网络上进行操作，但对跨物理网络边界的路由一无所知。

接下来是 tcp 或可能是另一个传输层协议，它位于两个级别之间。 TCP 与 UDP 与 X 的区别在于如何管理数据包 - 例如 TCP 要求按顺序重新组装数据包，而 UDP 是“广播”类型的协议。

最后，您拥有互联网协议套件（IPv4、IPv6）。这些是更高级别的协议，控制更广泛的路由，因此它们了解整个互联网，但不太了解到达那里所需的步骤。

对此的一个很好的解释是这个页面上的方便图表。为了完成这幅图，BGP 是路由器知道如何移动内容的方式。

tcp/udp 通过成为相关协议（例如 IPv4）的一部分（封装在其中）来适应此图，

因此以太网帧包含其他协议，尤其是 IPv4，其中包含路由器需要通过互联网（通过多个物理网络）。 互联网协议指定您想要去哪里、从哪里出发。因此，典型的 IPv4 主体在整个传输过程中保持不变，但每次穿越物理网络时，它都会被包裹在不同的以太网数据包中。

现在，在以太网标头中，有一个字段用于查找“以太网主体”包含的内容。这一行：

 if (p->ai_family == AF_INET) {

是的。 AF_INET 是一个常量，与 tcp 用于将数据包主体标识为 IPv4 的值相匹配。因此，如果您正在查看 IPv4 标头，此循环将继续读取该信息。

else 子句在技术上是错误的，因为不是 IPv4 并不会自动使其成为 IPv6。您可以将其更改为测试 IPv6，如下所示：

 else if (p->ai_family == AF_INET6) { 

您可能想要这样做，以防万一您选择其他内容。

现在值得解释一下这个神奇之处：

struct sockaddr_in6 *ipv6 = (struct sockaddr_in6 *)p->ai_addr;

这基本上采用网络或原始形式的数据（显示为字节序列），并将其转换（隐藏）到结构中的字段中。因为您知道字段有多大，所以这是提取您需要的内容的一种非常快速且简单的方法。

最后需要解释的是：

inet_ntop(p->ai_family, addr, ipstr, sizeof ipstr);

还有其他方法可以实现此目的，特别是 ntohs()。

基本上，网络数据以大端编码传输，为了读取它，您（可能）需要将数据转换为系统的编码。它可能是大端，也可能是小端，这在很大程度上取决于您的系统。阅读有关字节序的维基百科文章。

摘要：您在这里看到的是计算机科学结构、网络工作原理和 C 代码的组合。

Answer 2

嗯，事情没那么复杂。 getaddrinfo 返回 addrinfo structs（手册页中的 struct addrinfo **res），其中每个结构体都包含有关给定接口可用的一个地址的信息（手册页中的 const char *node ）。

现在，正在检查每个结构，并且正在打印有关该结构的信息。要打印 IPv4 或 IPv6，请相应地设置变量 ipver。在打印信息之前，必须将地址从二进制形式转换为字符串。这是由 inet_ntop 完成的 (*n< /strong>*编号到*p*指针）。

inet_ntop (ipstr) 和 ipver 的结果字符串现在打印到控制台。然而，打印 ipver 并不是必需的，因为您可以从 ipstr 中识别地址类型：IPv4 地址（众所周知）被写入 192.168.1.10 而 IPv6 地址使用冒号分隔地址元素：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。

Answer 3

是的，res 指向表示主机不同 IP 地址的 addrinfo 结构的链接列表。 有关 getaddrinfo 函数的 MSDN 文档还不错。我不知道你在什么平台上运行，但在其他平台上应该没有太大不同。