存储 IPv4/IPv6 地址的有效方法答案

【问题标题】：Efficient way to store IPv4/IPv6 addresses存储 IPv4/IPv6 地址的有效方法
【发布时间】：2014-12-19 07:46:56
【问题描述】：

我正在开发一个 C/C++ 网络项目，它应该能够同时使用 IPv4 和 IPv6 网络堆栈。该项目仅适用于 Linux。因此，我试图找到一种有效的方法来存储 IP 地址并区分协议系列。第一种方法是建立一个联合：

struct ip_addr {
   uint8_t fam; // socket family type
   union {
       struct in_addr ipv4_sin_addr;
       struct in6_addr ipv6_sin_addr;
   } addr;
};

第二种方法是定义一个`typedef std::vector IPAddressNumber`并在向量的字节数之后产生差异。

第三种方法是使用 gcc 中的 int128_t/uint128_t 或 __int128_t。

对于最后一种情况，我想知道这些类型是从哪个 GCC 版本支持的，适用于哪些平台（尤其是 IA-32/IA-64）以及是否存在任何已知错误。另外，以上哪种解决方案可能是最方便的？

【问题讨论】：

我不确定int128_t 是否需要或是否适合 IPv6 地址。 Posix 在其 API 中提供了其他类型。对于 GCC，最好使用最新版本（2014 年 10 月的 GCC 4.9.1）并尽可能使用 C++11。
我还建议使用struct sockaddr_in6 结构来处理 IPv6 地址。
您很少将 IP 地址用作实数（除了它们需要按网络字节顺序提供）。再说一遍：使用uint128_t 表示 IPv6 地址可能是一个非常糟糕的主意！
What should we do with a XY problem question, where X can be answered?
struct sockaddr_storage 可用于与家庭无关的存储，它很方便，从定义上来说并不节俭。

标签： c++ gcc ipv6 ipv4 int128

【解决方案1】：

正如1st answer 中所述，自 GCC 4.6.4 起提供 128 位整数支持。

您的问题不是 128 位整数支持，而是如何正确表示 IPv6 地址。
对此的正确答案是使用socket API 提供的struct 定义。

这些可用于 IPv6 堆栈的各种操作系统实现并已标准化。
此外，您无需担心使用这些的效率。对齐打包将正常工作，您不必关心实际表示的字节顺序与网络字节顺序问题。

至于您的编辑：

您不必重新发明轮子！已经有适当的struct 定义可用，以正确地尊重AF_xxx 系列类型。

查看这些资源以获得更详细的说明：

我们在生产中有一个IpAddr 类，它使用不透明的sockaddr_in* 和sockaddr_in6* 指针来封装基于sockaddr* 指针的IPv4 或IPv6 地址，以及基于@987654337 的reinterpret_cast<> @结构成员。

【讨论】：

我实际上看到了一个开源项目 (chromium)，它使用与您提到的类似的表示：它使用一个名为 SockaddrStorage [1] 的结构和一个名为 IPEndPoint 的类，该类与该结构一起使用。这个结构的问题在于，当您还有一个端口或您打算创建一个套接字（例如： bind 、 connect 调用）而不仅仅是用于存储 ip 时，它很有用。 [1] goo.gl/hSyW8o
我需要一种内部方法来存储从字符串表示（即：从标志或环境变量）转换后的 ip。我发现使用 struct ip_addr 表示更有用，因为它更方便调用 inet_ntop/inet_pton 不能使用 sockaddr（单独而不是作为指针），因为 sa_data 字段不足以存储 IPv6 地址。
@evelina “我需要一种内部方法来存储从字符串表示形式（即：从标志或环境变量）转换后的 ip。” 好吧，我不明白，您实际上在为效率烦恼什么。上述结构将很好地代表 IP 协议相关类型。
不错的答案。使用它。

【解决方案2】：

根据this thread__int128_t 和__uint128_t 是在4.2 版左右引入的。并且根据 GCC 的文档 __int128 及其未签名的对应 unsigned __int128 自 GCC 4.6.4 以来得到支持。

请注意，不可移植的 128 位整数绝对不是适合保存和使用 IPv6 地址的类型。正如 cmets 中提到的，有一些特殊的数据结构，比如sockaddr_in6。

【讨论】：

嗯，这回答了对 128 位整数的支持，但恐怕这不是表示 IPv6 地址的正确数据类型：-/ ...
我现在已经给出了自己的答案，因为已经被告知了。但是是的，指出 Y 问题可以改善你的答案。
@Loopunroller 谢谢你的回答！我添加了有关我的问题的更多信息。

【解决方案3】：

此代码来自 nginx。这与第一个答案相同。我认为使用指针 sockaddr_in* 不是一个好主意。

typedef union {
    struct sockaddr           sockaddr;
    struct sockaddr_in        sockaddr_in;
#if (NGX_HAVE_INET6)
    struct sockaddr_in6       sockaddr_in6;
#endif
#if (NGX_HAVE_UNIX_DOMAIN)
    struct sockaddr_un        sockaddr_un;
#endif
} ngx_sockaddr_t;

https://github.com/nginx/nginx/blob/912fb44e25c6ab2598e36b4544c709b871251b2e/src/core/ngx_inet.h#L44

【讨论】：