一.大端序小端序

如果数据字节占用内存大小超过1字节，那么CPU数据存储在内存中有两种方式：

大端序（Big Endian）：低位字节存放在高位，高位字节存放在低位；

小端序（Little Endian）：低位字节存放在低位，高位字节存放在高位；

假设从内存0x00000001开始存储十六位进制数0x12345678那么

大端序：

0x00000001 0x12

0x00000002 0x34

0x00000003 0x56

0x00000004 0x78

小端序：

0x00000001 0x78

0x00000002 0x56

0x00000003 0x34

0x00000004 0x12

在我们平常中正常是使用大端序来对齐大多为英特尔cpu。

操作文件的本质是把内存中的数据写入磁盘，在网络编程中，传输数据的本质也是把数据写入文件。

大小端序主要是在不同设备之间传输数据可能会造成问题。

在网络编程中，数据收发时有自动转化机制，不需要程序员手动转换，只有向sockaddr_in结构体成员变量填充数据时，才需要考虑字节问题。

二.网络字节序

为了解决不同设备之间的数据传输问题，采用网络字节序（大端序）。

c语言提供了四个函数，用于在主机字节序和网络字节序之间进行切换：

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uint16_t htons(uint16_t hostshort); //2字节整数
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);	//4字节整数
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netslong);

h:host （主机）

to:转换

n:network （网络）

s:short (2字节 16位的整数)

l:long (4字节 32位整数)

三.IP地址和通讯端口

在计算机中，IPv4的地址用4字节的整数存放，通讯端口用2字节的整数（0-65535）存放。IP地址最高为：255.255.255.255

例如：192.168.190.134 –转化为整数–> 3232284294转化为整数时占用4字节，不转化占用15字节

​ 192 168 190 134

大端：11000000 10101000 10111110 10000110

小段：10000110 10111110 10101000 11000000

四.结构体

  • sockaddr结构体：

存放协议族、端口和地址信息，客户端和connect()函数以及服务器的bind()函数需要这个结构体

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struct sockaddr{
    unsigned short sa_family;//协议族，与socket()函数第一个参数相同，填AF_INET
    unsigned char sa_data[14];//14字节端口和地址。
}
  • sockaddr_in结构体：

sockaddr结构体是为了统一地址结构表示方法，统一接口函数，但是操作不方便所以定义了等价的sockarrd_in的结构体，他的大小与sockaddr相同，可以强制转化成sockaddr

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struct sockaddr_in{
    unsigned short sin_family;//协议族，与socket()函数第一个参数相同，填AF_INET。
    unsigned short sin_port;//16位端口号，大端序使用htons（整数端口）转换。
    struct in_addr sin_addr; //ip地址结构体
    unsigned char sin_zero[8];//未使用的部分，保持与sockaddr一样的长度
};
struct in_addr{ 
    unsigned int s_addr; //32位ip地址，大端序
}

其中获取32位IP地址大端序获取有如下方案：

以下API在vs2015即被标记为废弃，不建议在新的代码中使用

新版代码位置:

新API

使用gethostbyname函数：

使用域名/主机名/字符串ip获取大端序ip。通常用于客户端

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struct hostent *gethostbyname(const char *name);
struct hostent {
    char *h_name;//主机名
    char**h_aliases;//主机所有别名构成的字符串数组，同一个IP可以绑定多个域名。
    short h_addrtype;//主机IP地址类型，例如IPv4（AF_INET）还是IPv6（AF_INET6）
    short h_length;//主机IP地址长度，IPv4地址为4，IPv6地址为16。
    char**h_addr_list;//主机的ip地址，以网络字节序存储。
}
#define h_addr h_addr_list[0]

转换后将大端序地址代码复制到结构体sockaddr_in中的sin_addr成员中

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struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(port_values);//此处填写服务端通信端口
struct hostent* h;
if((h=gethostbyname(/*域名/主机名/字符串格式的ip*/))==nullptr)
{
    std::cout << 'failed to get gethost' <<std:;endl;
    close(socket);//socket指的是连接
    return -1;
}   
memcpy(&servaddr.sin_addr,h->addr,h->h_length);//指定服务端的ip

使用getaddrinfo代替gethostbyname和gethostbyaddr:

getaddrinfo相比于其他，参数设计非常灵活，支持IPv4/IPv6，多种套接字类型和协议，并且也是线程安全的并且同时也支持跨平台，在Linux中也可以放心替换。

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int getaddrinfo(const char *hostname,
                const char *service,
                const struct addrinfo *hints,
                struct addrinfo **res);

  • hostname：一个主机名或者地址串（IPv4的点分十进制串或者IPv6的十六进制串）

  • service:一个服务名称或者10进制端口号数串

  • hints：可以为空指针，也可以为一个指向某addrinfo结构的指针，调用者在这个结构中填入关于期望返回信息的暗示。如果调用者的服务器支持TCP和UDP，那么调用者可以在这个参数的addrinfo中指定成员ai_socktype设置为SOCK_STREAM使得返回的仅仅适用于数据报套接口的信息。

  • result：返回的一个指向addrinfo结构表数据指针，其定义在头文件netdb.h

  • addrinfo结构体

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struct addrinfo {
    int      ai_flags;      // 标志位（AI_PASSIVE 等）
    int      ai_family;     // AF_INET / AF_INET6 / AF_UNSPEC
    int      ai_socktype;   // SOCK_STREAM / SOCK_DGRAM
    int      ai_protocol;   // 0 表示自动
    size_t   ai_addrlen;    // 地址长度
    struct sockaddr *ai_addr; // 指向 sockaddr_in/in6
    char    *ai_canonname;  // 正式主机名
    struct addrinfo *ai_next; // 链表下一节点
};

注意：在使用完addrinfo结构体中一定要手动释放

使用freeaddrinfo(res);

完整示例：

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// 向服务器发送连接请求
struct addrinfo server_addr {},*res = nullptr;
server_addr.ai_family = AF_INET;
server_addr.ai_socktype = SOCK_STREAM;

std::string port_str = std::to_string(server_port);
if (getaddrinfo(server_ip.c_str(),port_str.c_str(), &server_addr, &res)) {
    ::closesocket(m_clientfd);
    m_clientfd = -1;
    return false;
}

if (::connect(m_clientfd,res->ai_addr,(int)res->ai_addrlen) == -1) {
    ::closesocket(m_clientfd);
    m_clientfd = -1;
    return false;
}

freeaddrinfo(res);

五.字符串IP与大端序IP转换

把字符串IP转化为大端序IP,用于网络通讯的服务端中：

c语言提供了几个库函数，用于字符串格式的打IP和大端序IP的相互转化，用于网络通讯服务端程序中。

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typedef unsigned int int_addr_t;

//把转换后的ip赋值给in_addr.s_addr。
in_addr_t inet_addr(const char* cp);

//在函数中，把转换后的ip填充到in_addr.s_addr成员中。
int inet_aton(const char* cp,struct in_addr *inp);

//把大端序IP转化成字符串IP,用于在服务端中解析客户端数据ip地址。
char *int_ntoa(struct in_addr in);

服务端用于通信的IP和端口绑定到socket上

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struct sockaddr_in servaddr;
memset(&servaddr,0,sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons(/*指定服务端口*/);
//如果操作系统有多个ipsuoyouip都用于通信
//只有一个ip则将INADDR_ANY换成ip地址即可
//只有一个地址servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.101.138"); 字符串地址转化
//以上形式只支持IP地址不支持主机名，域名
servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

//绑定服务端得IP和端口(listenfd)
if(bind(listendfd,(struct sockaddr*)&seraddr/*强制转化为sockaddr*/,sizeof(seraddr))==-1)
{
    perror("bind");
    close(listenfd);
    return -1;
}

//socket设置为可连接（监听）
if(listen(listendfd,5)==-1)
{
    perror("listen");
    close(listenfd);
    return -1;
}

相较于gethostbyname通过主机名，域名.inet_addr是直接指定IP不支持主机名和域名获取IP。所以多用于服务端，gethostbyname而在客户端使用。

在以上工作完成之后客户端可以连接服务端发送请求

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//客户端
if(connect(sockfd,(struct sockaddr*)servaddr,sizeof(servaddr))==-1){
    perror("connect");
    close(sockfd);
    return -1;
}