DNS（IP）与服务名（端口）解析

1. getaddrinfo()

功能

将主机名和服务名转换为套接字地址结构列表，完成协议无关的地址解析。支持IPv4/IPv6双栈处理，自动过滤不支持的协议。

函数声明

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>

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

参数解析

1. host：主机名或IP地址字符串

   • 若为域名（如 "ex­am­ple.com"）：触发 DNS 查询。域名字符串长度不小于netdb.h中定义的NI_MAXHOST(需启用_BSD_SOURCE)。
   • 若为IPv4/​IPv6 地址（如 "192.168.1.1" 或 "::1"）：直接解析为地址结构。IP地址字符串长度不小于<netinet/in.h>中定义的INET_ADDRSTRLEN或INET6_ADDRSTRLEN。
   • 若为NULL：若在 hint 中指定 AI_­PAS­SIVE，表明服务端程序需要绑定到本地所有可用网络接口如(0.0.0.0 或 ::)；若未指定，仅将服务名（如 "http"）转换为端口号（如 80），不涉及主机名解析。

2. service：服务名或端口号字符串

   • 可接受服务名（如"http"）或十进制端口字符串（如"80"）。服务字符串不小于netdb.h中定义的NI_MAXSERV(需启用_BSD_SOURCE)。十进制端口字符串无长度要求。
   • NULL表示不指定端口

3. hints：过滤结果的模板结构体

   struct addrinfo {
       int ai_flags;           // 控制选项
       int ai_family;          // 地址族
       int ai_socktype;        // 套接字类型
       int ai_protocol;        // 协议类型
       socklen_t ai_addrlen;   // 地址结构长度
       struct sockaddr *ai_addr; // 套接字地址
       char *ai_canonname;     // 规范主机名
       struct addrinfo *ai_next; // 链表指针
   };

   • ai_flags 组合值：

     AI_PASSIVE     
     /* 不设置，就代表你是客户端，期望获取指定域名的服务器的套接字地址进行套接字连接。
           若host为空而service非空，则表明客户端希望getaddrinfo返回给其本地回环ip以通过bind绑定；
           若host非空而service为空，则表明客户端希望getaddrinfo返回给其一个0号端口，而0号端口会导致bind绑定一个空 
           闲临时端口以供发送
        若设置，就代表你是服务器，期望获取能够被客户端访问到的套接字地址，
           若host为空而service非空，则表明服务器希望getaddrinfo返回给其通配ip以监听所有网卡的service请求；
           若host非空而service为空，则表明服务器希望getaddrinfo返回给其一个0号端口，而0号端口会导致bind绑定一个空 
           闲临时端口以供接收*/
     AI_CANONNAME   // 返回规范主机名
     AI_NUMERICHOST // 禁止域名解析成IP地址，以减少函数不必要的检查（即我们必须传入一个IP地址字符串而非域名或NULL）
     AI_NUMERICSERV // 禁止服务解析成端口，以减少函数不必要的检查（即我们必须传入一个端口号而非服务名）
     AI_V4MAPPED    // IPv6返回IPv4映射地址
     AI_ALL         // 同时返回IPv4和IPv6映射

注意：某些系统（如 Linux）可能不允许 AI_CANONNAME 和 AI_PASSIVE 同时使用，因为 AI_PASSIVE 通常用于服务器监听，而 AI_CANONNAME 主要用于客户端查询主机名。

1. res：返回的地址链表头指针

返回值

• 0：成功

• 非零错误码：失败，需用gai_strerror()转换

  EAI_BADFLAGS   // 无效的ai_flags
  EAI_NONAME     // 无法解析名称
  EAI_AGAIN      // 临时故障
  EAI_FAIL       // 不可恢复错误
  EAI_MEMORY     // 内存分配失败
  EAI_SYSTEM     // 系统错误（检查errno）

2. freeaddrinfo()

功能

释放getaddrinfo()动态分配的地址链表，避免内存泄漏。

函数声明

#include <netdb.h>

void freeaddrinfo(struct addrinfo *res);

参数解析

• res：getaddrinfo返回的地址链表头指针

返回值

无返回值

3. gai_strerror()

功能

将getaddrinfo()/getnameinfo()的错误码转换为可读字符串。

函数声明

#include <netdb.h>

const char *gai_strerror(int errcode);

参数解析

• errcode：getaddrinfo()或getnameinfo()返回的错误码

返回值

• 对应错误描述字符串（静态存储区，无需释放）

4. getnameinfo()

功能

将套接字地址转换为对应的主机名和服务名，实现逆向解析。

函数声明

#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>

int getnameinfo(const struct sockaddr *sa, socklen_t salen,
                char *host, socklen_t hostlen,
                char *serv, socklen_t servlen,
                int flags);

参数解析

1. sa：输入套接字地址结构指针

   • 支持struct sockaddr_in/sockaddr_in6等类型

2. salen：地址结构实际长度

   • sizeof(struct sockaddr_in) 等

3. host：输出主机名缓冲区

   • 长度应至少为NI_MAXHOST（1025）

4. hostlen：主机名缓冲区长度

   • 使用宏定义：NI_MAXHOST

5. serv：输出服务名缓冲区

   • 长度应至少为NI_MAXSERV（32）

6. servlen：服务名缓冲区长度

   • 使用宏定义：NI_MAXSERV

7. flags：控制标志组合

   NI_NOFQDN        // 仅返回主机名部分
   NI_NUMERICHOST   // 返回数字地址
   NI_NAMEREQD      // 无法解析时报错
   NI_NUMERICSERV   // 返回端口号而非服务名
   NI_DGRAM         // 指定数据报服务（用于端口映射）

返回值

• 0：成功
• 非零错误码：同getaddrinfo()

宏定义总结

// 名称大小
#define NI_MAXHOST 1025 //域名
#define NI_MAXSERV 32 //服务名

// IP地址presentation字符串最大长度
#define INET_ADDRSTRLEN 16//IPv4
#define INET6_ADDRSTRLEN 46 //IPv6

// 地址族
#define AF_UNSPEC 0 
#define AF_INET   2
#define AF_INET6  10

// 套接字类型
#define SOCK_STREAM 1
#define SOCK_DGRAM  2

以上函数配合使用可实现健壮的跨平台网络编程，正确处理了内存管理和错误处理，是构建现代网络应用的基础设施。