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常用套接字函数原型及说明

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正向和反向获取主机和服务信息的函数，以及套接字选项设置和获取的函数原型及说明。

一、早期套接字函数原型及说明

[!NOTE]

以下仅支持解析IPv4 且 不是线程安全的

  1. getsockname
    功能：获取套接字本地端的地址信息原型：

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    #include <sys/socket.h>
    int getsockname(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

    说明：sockfd为套接字描述符，addr用于存储本地地址，addrlen传入地址结构体长度，传出实际长度。成功返回 0，失败返回 - 1（设置errno）。

  2. getpeername
    功能：获取套接字对端的地址信息原型：

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    #include <sys/socket.h>
    int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

    说明：仅适用于已连接的 TCP 套接字（connect或accept后），参数含义同getsockname。

  3. getsockopt
    功能：获取套接字的选项值原型：

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    #include <sys/socket.h>
    int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);

    说明：level为选项级别（如SOL_SOCKET、IPPROTO_TCP），optname为选项名，optval存储结果，optlen传入缓冲区长度并传出实际使用长度。

  4. setsockopt
    功能：设置套接字的选项值原型：

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    #include <sys/socket.h>
    int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

    说明：optval为待设置的值，optlen为值的长度，其他参数同getsockopt。部分选项需在bind/connect前设置。

  5. gethostbyname
    功能：通过主机名获取主机信息（IPv4）原型：

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    #include <netdb.h>
    struct hostent *gethostbyname(const char *name);

    说明：已过时（仅支持 IPv4），推荐使用getaddrinfo。返回struct hostent指针，失败返回NULL（设置h_errno）。

  6. gethostbyaddr
    功能：通过 IP 地址获取主机名（IPv4）原型：

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    #include <netdb.h>
    struct hostent *gethostbyaddr(const void *addr, socklen_t len, int type);

    说明：addr为网络字节序的 IP 地址，len为地址长度（如sizeof(struct in_addr)），type为地址族（如AF_INET）。已过时。

  7. getservbyname
    功能：通过服务名和协议获取服务信息原型：

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    #include <netdb.h>
    struct servent *getservbyname(const char *name, const char *proto);

    说明：name为服务名（如"http"），proto为协议（如"tcp"，可为NULL）。返回struct servent指针，包含端口号（网络字节序）。

  8. getservbyport
    功能：通过端口号和协议获取服务信息原型：

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    #include <netdb.h>
    struct servent *getservbyport(int port, const char *proto);

    说明：port为网络字节序的端口号（需用htons转换），其他参数同getservbyname。

    struct hostent（主机信息结构体）

    用于存储主机的相关信息（如主机名、IP 地址列表等），定义在<netdb.h>中

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    struct hostent {
        char  *h_name;        // 主机的官方名称（规范名）
        char **h_aliases;     // 主机的别名列表（以NULL结尾的字符串数组）
        int    h_addrtype;    // 地址类型（如AF_INET表示IPv4，AF_INET6表示IPv6）
        int    h_length;      // 每个地址的长度（字节），如IPv4为4，IPv6为16
        char **h_addr_list;   // 主机的IP地址列表（网络字节序，以NULL结尾的指针数组）
    };

    字段说明：

    • h_name：主机的正式名称（如www.example.com）。

    • h_aliases：主机的其他别名（如example.com可能是www.example.com的别名），最后一个元素为NULL。

    • h_addrtype：地址族类型，通常为AF_INET（IPv4），但现代系统也可能支持AF_INET6（IPv6）。

    • h_length：每个 IP 地址的长度（IPv4 为 4 字节，IPv6 为 16 字节）。

    • h_addr_list：存储主机的 IP 地址数组（网络字节序），每个元素是in_addr（IPv4）或in6_addr（IPv6）结构体的指针。为方便使用，通常用宏h_addr指代h_addr_list[0]（第一个 IP 地址）。

    struct servent（服务信息结构体）

    用于存储网络服务的相关信息（如服务名、端口号、协议等），同样定义在<netdb.h>中。

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    struct servent {
        char  *s_name;        // 服务的官方名称（规范名）
        char **s_aliases;     // 服务的别名列表（以NULL结尾的字符串数组）
        int    s_port;        // 服务对应的端口号（网络字节序）
        char  *s_proto;       // 服务使用的协议（如"tcp"或"udp"）
    };

    字段说明：

    • s_name：服务的正式名称（如"http"、"ftp"）。

    • s_aliases：服务的其他别名（如"www"可能是"http"的别名），最后一个元素为NULL。

    • s_port：服务对应的端口号，以网络字节序（大端序）存储，使用时需通过ntohs转换为主机字节序。

    • s_proto：服务使用的协议类型（如"tcp"用于面向连接的服务，"udp"用于无连接服务）。

二、现代套接字函数原型及说明

getaddrinfo 函数：正向解析（主机名→IP 地址，服务名→端口号）

getaddrinfo的核心功能是将主机名（或 IP 字符串） 和服务名（或端口号字符串） 转换为一组用于创建套接字的struct sockaddr结构（套接字地址结构），方便后续的bind、connect等操作。

1. 函数原型
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#include <netdb.h>
int getaddrinfo(const char *node, const char *service,
                const struct addrinfo *hints,
                struct addrinfo **res);
2. 参数详解
参数名 类型 含义
node const char* 输入参数：主机名（如"www.example.com"）或 IP 地址字符串（如"192.168.1.1"）。若为NULL，结合hints.ai_flags的AI_PASSIVE可用于服务器绑定通配地址（INADDR_ANY）。
service const char* 输入参数：服务名（如"http"、"ssh"）或端口号字符串（如"80"、"22"）。若为NULL，则不指定端口号（需手动在返回的struct sockaddr中设置）。
hints const struct addrinfo* 输入参数：用于过滤和指定返回结果的 “提示” 结构体。若为NULL，则默认返回所有可能的地址类型（IPv4/IPv6，TCP/UDP 等）。
res struct addrinfo** 输出参数：指向struct addrinfo链表的指针，存储解析结果。需通过freeaddrinfo释放内存。
3. 关键结构体：struct addrinfo

hints和res均为struct addrinfo类型，其定义如下：

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struct addrinfo {
    int ai_flags;           // 标志位（见下文）
    int ai_family;          // 地址族（如AF_INET、AF_INET6、AF_UNSPEC）
    int ai_socktype;        // 套接字类型（如SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM）
    int ai_protocol;        // 协议（如IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP，0表示任意）
    socklen_t ai_addrlen;   // ai_addr指向的地址结构的长度
    char *ai_canonname;     // 主机的规范名称（若指定AI_CANONNAME标志）
    struct sockaddr *ai_addr; // 指向套接字地址结构（sockaddr_in或sockaddr_in6）
    struct addrinfo *ai_next; // 链表下一个节点（可能有多个解析结果）
};

其中核心字段说明：

  • ai_family：指定地址族，AF_INET（仅 IPv4）、AF_INET6（仅 IPv6）、AF_UNSPEC（不限制，返回所有可能）。

  • ai_socktype：指定套接字类型，SOCK_STREAM（TCP）、SOCK_DGRAM（UDP）、0（任意类型）。

  • ai_protocol：指定协议，IPPROTO_TCP（TCP）、IPPROTO_UDP（UDP）、0（任意协议）。

  • ai_flags：常用标志（可组合使用，按位或）：

    • AI_PASSIVE：用于服务器，node为NULL时，返回的地址将是通配地址（INADDR_ANY for IPv4，in6addr_any for IPv6），适合bind。
    • AI_CANONNAME：要求返回主机的规范名称（存储在ai_canonname）。
    • AI_NUMERICHOST：node必须是 IP 地址字符串（不进行域名解析），否则返回错误。
    • AI_NUMERICSERV：service必须是端口号字符串（不解析服务名），否则返回错误。
4. 返回值

  • 成功：返回0，res指向解析结果链表（可能有多个地址，需遍历处理）。

  • 失败：返回非 0 错误码（如EAI_NONAME表示主机名无效），可通过gai_strerror(err)获取错误信息字符串。

5. 内存释放

解析完成后，必须通过freeaddrinfo释放res指向的链表内存，避免泄漏：

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void freeaddrinfo(struct addrinfo *res);
6. 使用场景

  • 客户端：将服务器主机名（如"www.baidu.com"）和服务名（如"http"）解析为struct sockaddr，用于connect。

  • 服务器：将NULL（主机名）和服务名（如"8080"）解析为通配地址（结合AI_PASSIVE），用于bind。

getnameinfo 函数：反向解析（IP 地址→主机名，端口号→服务名）

getnameinfo是getaddrinfo的反向操作：将struct sockaddr（套接字地址结构，包含 IP 和端口）转换为主机名和服务名。

1. 函数原型
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#include <netdb.h>
int getnameinfo(const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen,
                char *host, socklen_t hostlen,
                char *serv, socklen_t servlen,
                int flags);
2. 参数详解
参数名 类型 含义
addr const struct sockaddr* 输入参数：指向struct sockaddr（或sockaddr_in/sockaddr_in6）的指针，包含待解析的 IP 和端口。
addrlen socklen_t 输入参数：addr指向的地址结构的长度（如sizeof(struct sockaddr_in)）。
host char* 输出参数：存储主机名的缓冲区（若为NULL，则不获取主机名）。
hostlen socklen_t 输入参数：host缓冲区的大小（字节）。
serv char* 输出参数：存储服务名的缓冲区（若为NULL，则不获取服务名）。
servlen socklen_t 输入参数：serv缓冲区的大小（字节）。
flags int 输入参数：控制解析行为的标志（见下文）。
3. 关键标志（flags）

  • NI_NAMEREQD：若无法解析主机名（如无 DNS 记录），则返回错误（EAI_NONAME），不返回 IP 字符串。

  • NI_NUMERICHOST：强制返回 IP 地址字符串（不解析为主机名）。

  • NI_NUMERICSERV：强制返回端口号字符串（不解析为服务名）。

  • NI_DGRAM：表示是 UDP 服务（默认假设是 TCP，某些服务名在 TCP 和 UDP 中可能不同）。

4. 返回值

  • 成功：返回0，host和serv缓冲区分别存储主机名和服务名（若对应参数非NULL）。

  • 失败：返回非 0 错误码，可通过gai_strerror(err)获取错误信息。

5. 使用场景

  • 服务器：获取客户端连接的 IP 对应的主机名（如日志记录）。

  • 网络工具：将套接字地址转换为人类可读的主机名和服务名（如netstat显示www.baidu.com:http而非180.101.50.242:80）。

示例代码片段

1. getaddrinfo 示例（解析主机名和服务名）
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#include <iostream>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    const char* host = "www.baidu.com"; // 主机名
    const char* service = "http";       // 服务名（对应80端口）
    
    struct addrinfo hints, *res, *p;
    memset(&hints, 0, sizeof(hints));
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;    // 不限制IPv4/IPv6
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM; // TCP
    
    int status = getaddrinfo(host, service, &hints, &res);
    if (status != 0) {
        std::cerr << "getaddrinfo error: " << gai_strerror(status) << std::endl;
        return 1;
    }
    
    // 遍历解析结果
    for (p = res; p != nullptr; p = p->ai_next) {
        char ipstr[INET6_ADDRSTRLEN]; // 足够存储IPv6地址的缓冲区
        void* addr;
        
        // 判断是IPv4还是IPv6
        if (p->ai_family == AF_INET) {
            struct sockaddr_in* ipv4 = (struct sockaddr_in*)p->ai_addr;
            addr = &(ipv4->sin_addr);
        } else {
            struct sockaddr_in6* ipv6 = (struct sockaddr_in6*)p->ai_addr;
            addr = &(ipv6->sin6_addr);
        }
        
        // 转换为字符串
        inet_ntop(p->ai_family, addr, ipstr, sizeof(ipstr));
        std::cout << "IP地址: " << ipstr << std::endl;
    }
    
    freeaddrinfo(res); // 释放内存
    return 0;
}
2. getnameinfo 示例（解析 IP 地址和端口）
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#include <iostream>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    struct sockaddr_in addr; // IPv4地址结构
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(80); // 端口80
    inet_pton(AF_INET, "180.101.50.242", &addr.sin_addr); // 百度的一个IP
    
    char host[NI_MAXHOST];   // 主机名缓冲区
    char serv[NI_MAXSERV];   // 服务名缓冲区
    
    // 解析：获取主机名和服务名
    int status = getnameinfo((struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr),
                             host, sizeof(host),
                             serv, sizeof(serv),
                             0); // 不使用特殊标志
    
    if (status != 0) {
        std::cerr << "getnameinfo error: " << gai_strerror(status) << std::endl;
        return 1;
    }
    
    std::cout << "主机名: " << host << std::endl; // 可能输出"www.baidu.com"
    std::cout << "服务名: " << serv << std::endl; // 输出"http"
    return 0;
}