在C语言中比较包含IPv4地址的字符串

Question

我有两个字符串ip1 = "192.168.145.123"和ip2 = "172.167.234.120"。

我可以比较这两个字符串是否相等：

strncmp(ip1,ip2) == 0

然而，我该如何找出呢？

if (ip1 > ip2) {
    ...
}

我尝试过的方法

我可以使用sscanf：

sscanf(ip1,"%d.%d.%d.%d",&s1,&s2,&s3,&s4) 

存储数字并进行比较。 然而，在32位系统中，由于上限，我无法将数字存储为整数。

因此，我别无选择，只能将整数作为字符串进行比较。

- KAKAK

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你所提到的“上限”是指什么？（如果是 int 的符号性质，为什么不使用 unsigned int 和 "%u" 进行读取？） - WhozCraig

一个IPv4地址可以完美地存储在一个4字节宽的无符号整数中。正如在这个答案http://stackoverflow.com/a/18291062/694576中展示给了你的问题之一。 - alk

@JoachimPileborg 很确定他想要 192.168.1.1 大于 10.0.0.1。将它们存储在32位的 int 中无法实现，但是使用 unsigned int 可以。 - WhozCraig

为什么不直接将它们作为字符串按字典顺序进行比较呢？IP地址没有实际的排序方式；172.167.234.120并不比192.168.145.123更早、更东或更快。对于管理数据结构，其中一个用途就是对其进行排序。为此，任何排序都足够了，因此最好选择您可以计算得最快的方法。只要知道没有前导零，字符串比较就可以胜任这项任务。如果这不是目的，那么为什么IP地址需要排序呢？ - Eric Postpischil

当然IP地址有顺序，例如在路由表中按网络部分排序。您可能希望对IP地址列表进行qsort()以使用bsearch()查看其中一个是否已经在表中。不要草率下结论，Watson :-) - Jens

Answer 1

是否值得提到也有 inet_aton 函数？你可以在这里找到该函数的 man 手册，下面是简短的描述和摘要。

这个解决方案适用于大多数 POSIX 系统，但我相信在 Windows API 中也有相应的等效物，甚至可能有一些抽象包装。

inet_ntoa() 在 POSIX.1-2001 中指定。inet_aton() 没有在 POSIX.1-2001 中指定，但在大多数系统上可用。

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Linux 程序员手册

inet_aton() 将 IPv4 的点分十进制表示法 Internet 主机地址 cp 转换为二进制形式（网络字节顺序），并将其存储在 inp 所指向的结构中。

摘要

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

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

示例

下面展示了使用inet_aton()和inet_ntoa()的示例。以下是一些示例运行：

       $ ./a.out 226.000.000.037      # Last byte is in octal
       226.0.0.31
       $ ./a.out 0x7f.1               # First byte is in hex
       127.0.0.1

程序源代码

   #define _BSD_SOURCE
   #include <arpa/inet.h>
   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>

   int
   main(int argc, char *argv[])
   {
       struct in_addr addr;

       if (argc != 2) {
           fprintf(stderr, "%s <dotted-address>\n", argv[0]);
           exit(EXIT_FAILURE);
       }

       if (inet_aton(argv[1], &addr) == 0) {
           fprintf(stderr, "Invalid address\n");
           exit(EXIT_FAILURE);
       }

       printf("%s\n", inet_ntoa(addr));
       exit(EXIT_SUCCESS);
   }

更多信息

• 字节顺序 (@Jonathan Leffler)

  inet_ntoa()函数将以网络字节序表示的Internet主机地址in转换为IPv4点分十进制表示的字符串。 inet_aton()将IPv4数字和点符号表示法中的Internet主机地址cp转换为二进制形式（采用网络字节序），并将其存储在inp指向的结构中。

• in_addr结构 (@POW)

  in_addr结构在inet_ntoa()、inet_makeaddr()、inet_lnaof()和inet_netof()中使用，其定义如下:

   typedef uint32_t in_addr_t;

   struct in_addr {
       in_addr_t s_addr;
   };

独立于计算机字节序，比较地址 in_addr 中的地址是以网络字节序（大端序）存储的，因此如 @glglgl 所指出的，您需要使用 ntohl 函数进行转换，其手册页面可在此处查看.

ntohl() 函数将无符号整数 netlong 从网络字节序转换为主机字节序。

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

- Geoffroy

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这个在大端和小端机器上都能正确排序吗？网络排序不一定是本地排序，所以我怀疑它可能会混淆。如果它能正确工作，那么这就是一个好答案。 - Jonathan Leffler

@JonathanLeffler，使用inet_aton()函数会得到一个网络字节序的“内存转储”。然后使用ntohl()函数可以得到正确的顺序。 - glglgl

这是一个很好的回答，但不确定是否回答了“如何找出if (ip1 > ip2) { ...}”的问题。 - P0W

@JonathanLeffler，我在我的帖子中添加了一句话，这应该可以回答你的问题。 - Geoffroy

@POW，我使用“struct in_addr”结构进行编辑，这样您就可以获得数字值 :) - Geoffroy

谢谢更新。我的担忧是inet_aton()将字符串转换为网络顺序地址，但网络顺序（大端）在Intel（小端）机器上无法准确比较。我认为@glglgl或多或少同意我的看法。为了使结果在机器上可比较，您必须使用例如ntohl()将网络顺序值转换为主机顺序。然后您可以使用本机值进行比较。 - Jonathan Leffler

Answer 2

你可以尝试一种高端的方式，将所有值存储在一个无符号整数中并进行比较。

  const char* ip1 = "192.168.145.123";
  const char* ip2 = "172.167.234.120";

  unsigned char s1, s2, s3, s4;
  unsigned int uip1, uip2;

  sscanf(ip1,"%hhu.%hhu.%hhu.%hhu",&s1,&s2,&s3,&s4);
  uip1 = (s1<<24) | (s2<<16) | (s3<<8) | s4; //store all values in 32bits unsigned int

  sscanf(ip2,"%hhu.%hhu.%hhu.%hhu",&s1,&s2,&s3,&s4);
  uip2 = (s1<<24) | (s2<<16) | (s3<<8) | s4;

  if (uip1 > uip2)
  {
    printf("ip1 greater !");   
  }
  else
  {
    printf("ip2 greater or equal !");     
  }

- Michael M.

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调用sscanf()的格式符不应该使用%hhu吗？ - alk

请勿使用 sscanf() 函数，改用 strtoul() 函数。 - user529758

为什么不使用sscanf()？相比于sscanf()，使用strtoul()解决了什么问题？测试strtoul()的结果是一个非常微妙的问题，但由于这些数据的值应该在0..255范围内，因此验证应该比一般的“任何值都有效”的情况简单得多。 - Jonathan Leffler

为什么？使用sscanf是完全可以的（但应该测试返回值）。与使用strtok或其他查找点号的方法相比，用sscanf解析四个数字要容易得多。 - Jens

因此，这是教育正确使用 sscanf() 的原因；而不是要求使用 strtoul()。使用 strtoul() 必须非常小心地处理所有错误情况（比 sscanf() 更加小心），以便正确检测所有错误条件。诚然，strtoul() 将检测到 sscanf() 无法检测到的错误（如溢出）- 但是一概而论的“不要使用”是过于笼统的，需要更加细致入微的回应。 - Jonathan Leffler

Answer 3

这个怎么样：

#include<stdio.h>
#include<conio.h>

unsigned int convIP(const char ip[]) {
    unsigned char s1, s2, s3, s4;

    if (sscanf(ip, "%hhu.%hhu.%hhu.%hhu", &s1, &s2, &s3, &s4) != 4)
        return 0;

    /* Create a 32 bit Integer using left shift & bitwise OR
            MSB                                            LSB
            +-----8----+-----8------+-----8-----+----8-----+
            |    s1    |     s2     |    s3     |    s4    |   
            +----------+------------+-----------+----------+
     */
    return  (s1 << 24) | (s2 << 16) | (s3 << 8) | (s4 << 0);

}

int ipComp(const char ip1[], const char ip2[]) {
    unsigned int ip_addr1 = convIP(ip1);
    unsigned int ip_addr2 = convIP(ip2);

    return (ip_addr1 >= ip_addr2);

}


int main()
{

    printf("%d\n",ipComp("192.168.145.123","172.167.234.120") ); //1

    printf("%d\n", ipComp("10.0.0.1","192.168.1.1") );  //0

    printf("%d\n",ipComp("192.168.145.123","192.168.145.123")); //1
}

编辑: 如H2CO3所建议:

通常应避免使用sscanf，而应该使用strtol()，例如:

unsigned long ip2int(const char *ip)
{
    const char *end = ip + strlen(ip);
    unsigned long n = 0;
    while (ip < end) {
        n <<= 8;
        n |= strtoul(ip, (char **)&ip, 10);
        ip++;
    }

    return n;
}

- P0W

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@alk 同意，我正在使用MINGW，而%hhu在加上-Wall后会产生警告。 与这个相同。 不过我已经更新了。 - P0W

@DeepakTivari：关于 <<：请了解“左移”运算符；关于 | 请了解“按位或”运算符。 - alk

@DeepakTivari - 这个操作是将四个独立的整数打包成一个无符号整数。其中三个值必须移位到高阶位，这就是位移运算符（<<）所做的。 - Carey Gregory

对于s1是int类型而不是unsigned char类型，所以sscanf(ip, "%hhu.%hhu.%hhu.%hhu"是错误的。建议改用sscanf(ip, "%hhu.%hhu.%hhu.%hhu"并将s1定义为unsigned char类型，或者使用sscanf(ip,"%u.%u.%u.%u"并将s1定义为unsigned类型。 - chux - Reinstate Monica

@chux 您可以使用 sscanf(ip, "%3u.%3u.%3u.%3u%c", &c1, &c2, &c3, &c4, &dummy) 并检查结果是否为5（则为错误）或4（则为正常）。 - glglgl

Answer 4

一个拘泥于细节的“在被接受答案之后”的回答。采用错误检查。

#include <inttypes.h>
int IPstringToUns32(const char *IPString, uint32_t *IPNumber) {
  uint8_t c[4];  // LSByte in c[0]
  char ch;
  const char * format = "%" SCNu8 ".%" SCNu8 ".%" SCNu8 ".%" SCNu8 "%c";
  if (4 != sscanf(IPString, format, &c[3], &c[2], &c[1], &c[0], &ch)) {
    return 1; // parse error
  }
  *IPNumber = (((uint32_t) c[3]) << 24) | (((uint32_t) c[2]) << 16)
      | (((uint32_t) c[1]) << 8) | ((uint32_t) c[0]);
  return 0;
}

假设可以使用 uint_fast32_t 替代。这个解决方案允许在数字前使用前导空格。

[编辑] 在格式的末尾添加了经典的 %c。感谢 @glglgl。

- chux - Reinstate Monica

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在这里使用数组没有任何意义。当然，它是可以的，但与例如 uint8_t c1、c2、c3、c4 相比没有任何好处。 - glglgl

glglgl 扫描计数！= 4 不显示。索引数组允许循环处理未设置的值。从1开始变量ID而不是惯用的0很有趣。我发现在C语言中从0开始比从1开始更一致。我认为将 "((uint32_t) c [3]) << 24" 视为 "((uint32_t) c [3]) << 8 * 3" 是减少魔术数字。似乎更多是样式问题。如果您觉得这很有吸引力，建议您将其作为SO问题提出。 - chux - Reinstate Monica

只是一个建议而已。最后，我认为这是个人风格的问题。 - glglgl

@glglgl 对于风格的看法赞同。顺便说一下：每当断言“使用……没有意义”存在确定性时，我总是被咬得太频繁了。;-) - chux - Reinstate Monica