深入了解getifaddrs函數

一、getifaddrs簡介

getifaddrs是一種系統級函數，可用於檢索網路介面的地址信息。其定義在ifaddrs.h頭文件中。該函數通過動態分配存儲空間來保存設備地址列表。通常情況下，您需要使用freeifaddrs函數釋放該列表。

struct ifaddrs {
    struct ifaddrs  *ifa_next;         /* 下一個地址 */
    char            *ifa_name;         /* 名稱，任務類型，和類型信息 */
    unsigned int     ifa_flags;        /* 屬性 */
    struct sockaddr *ifa_addr;         /* 地址信息 */
    struct sockaddr *ifa_netmask;      /* 網路掩碼 */
    union {
        struct sockaddr *ifu_broadaddr;
                     /* 廣播地址 */
        struct sockaddr *ifu_dstaddr;
                     /* 目標地址 */
    } ifa_ifu;
#define              ifa_broadaddr ifa_ifu.ifu_broadaddr
#define              ifa_dstaddr   ifa_ifu.ifu_dstaddr
    void            *ifa_data;         /* 地址信息 */
};

二、使用getifaddrs函數

下面是使用getifaddrs函數的基本步驟：

1、定義一個ifaddrs類型指針，用於存儲指向設備地址列表的第一個元素的指針。

2、調用getifaddrs函數，並將指向ifaddrs類型指針的指針傳遞給函數。

3、遍歷設備地址列表，並執行所需操作。

4、最終執行freeifaddrs函數，以釋放分配給設備地址列表的存儲空間。

三、getifaddrs的特性

1、獲取網路介面信息

使用getifaddrs函數可獲取網路介面的信息，包括介面名稱、IP地址、子網掩碼等。此外，還可以輕鬆獲取相關的網路介面的廣播地址和目標地址。

struct ifaddrs *ifaddr, *ifa;
int family, s;
char host[NI_MAXHOST];

if (getifaddrs(&ifaddr) == -1) {
    perror("getifaddrs");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

for (ifa = ifaddr; ifa != NULL; ifa = ifa->ifa_next) {
    if (ifa->ifa_addr == NULL)
        continue;

    family = ifa->ifa_addr->sa_family;

    /* 顯示地址族（針對IPV4和IPV6），IPV4地址和埠號，IPV6地址和埠號，並將地址存儲在host數組中 */
    if (family == AF_INET || family == AF_INET6) {
        s = getnameinfo(ifa->ifa_addr,
                        (family == AF_INET) ? sizeof(struct sockaddr_in) :
                                              sizeof(struct sockaddr_in6),
                        host, NI_MAXHOST,
                        NULL, 0, NI_NUMERICHOST);
        if (s != 0) {
            printf("getnameinfo() failed: %s\n", gai_strerror(s));
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        printf("%s  address: %s\n", ifa->ifa_name, host);
    }
}

freeifaddrs(ifaddr);

2、實現TCP/IP Server / Client 套接字列表

使用getifaddrs函數，可以輕鬆實現TCP/IP伺服器和客戶端套接字列表。下面是實現TCP/IP伺服器/客戶端套接字列表的代碼示例。

int sockfd, status, s, max_fds = 0;
struct addrinfo hints, *servinfo, *p;
struct ifaddrs *ifaddr, *ifa;

/* 獲取可用地址列表 */
getifaddrs(&ifaddr);

/* 循環連接可用地址 */
for (ifa = ifaddr; ifa != NULL; ifa = ifa->ifa_next) {
    if (ifa->ifa_addr == NULL || ifa->ifa_addr->sa_family != AF_INET) {
        continue;
    }

    /* 定義TCP/IP Socket伺服器地址 */
    memset(&hints, 0, sizeof hints);
    hints.ai_family = AF_INET;          /* IPV4 */
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;    /* 流套接字(比如TCP) */
    hints.ai_flags = AI_PASSIVE;        /* 意味著底層套接字地址將被用於bind調用中data */

    /* 獲取可用伺服器地址 */
    s = getaddrinfo(NULL, "8080", &hints, &servinfo);
    if (s != 0) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(s));
        return -1;
    }

    /* 循環連接可用地址 */
    for (p = servinfo; p != NULL; p = p->ai_next) {
        /* 創建TCP/IP Socket */
        sockfd = socket(p->ai_family, p->ai_socktype, p->ai_protocol);
        if (sockfd ai_addr, p->ai_addrlen);
        if (status < 0) {
            close(sockfd);
            continue;
        }

        /* 監聽客戶端 */
        status = listen(sockfd, 10);
        if (status < 0) {
            close(sockfd);
            continue;
        }

        /* 記錄最大的文件描述符號碼 */
        max_fds = MAX(max_fds, sockfd);
    }

    /* free the list */
    freeaddrinfo(servinfo);
}

freeifaddrs(ifaddr);

四、Getifaddrs崩潰

在使用getifaddrs時，一些安全漏洞可能導致崩潰。應該注意以下問題：

1、內存泄漏

必須使用freeifaddrs函數顯式釋放分配的內存。否則可能會導致內存泄漏。

2、緩衝區溢出

緩衝區溢出是指將輸入數據存儲在內存緩衝區之外的情況。這可能導致程序失敗或崩潰。可以使用lwip中的替代方案lwip_getifaddrs避免此問題。

結論

getifaddrs是一種用於檢索網路介面地址信息的系統級函數。通過動態分配存儲空間來保存設備地址列表。使用該函數，您可以輕鬆實現TCP/IP伺服器和客戶端套接字列表、獲取網路介面信息等。但是，在使用getifaddrs時，必須注意避免內存泄漏和緩衝區溢出引起的崩潰問題。