Linux 下判断一个字符串ip是否合法_linux c++ 有效ipv6地址检查

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一、inet_pton函数简介

inet_pton - convert IPv4 and IPv6 addresses from text to binary form SYNOPSIS # include <arpa/inet.h> int inet_pton ( int af , const char * src , void * dst ) ;
此函数将字符串src转换为af地址族中的网络地址结构，然后将网络地址结构复制到dst。af参数必须是AF_INET（IPv4）或AF_INET6（IPv6）。
当前支持以下地址族：
（1）AF_INET
src指向一个字符串，该字符串包含十进制点格式的IPv4网络地址“ddd.ddd.ddd.ddd”，其中ddd是0到255范围内最多三位的十进制数。地址被转换为 struct in_addr 并复制到dst，dst的大小必须为（struct in_addr）（4）字节（32位）长。
/* Internet address.  */
typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
    in_addr_t s_addr;
（2）AF_INET6
 src指向一个包含IPv6网络地址的字符串。地址被转换为 struct in6_addr 并复制到dst，dst的大小必须为（struct in6_addr）（16）字节（128位）长。 
/* IPv6 address */
struct in6_addr
    union
	uint8_t	__u6_addr8[16];
	uint16_t __u6_addr16[8];
	uint32_t __u6_addr32[4];
      } __in6_u;
#define s6_addr			__in6_u.__u6_addr8
#ifdef __USE_MISC
# define s6_addr16		__in6_u.__u6_addr16
# define s6_addr32		__in6_u.__u6_addr32
#endif
允许的IPv6地址格式遵循以下规则：
 1.首选格式为： 
 x:x:x:x:x:x:x:x   //一个x表示一个十六进制数，即两个字节
这种形式由八个十六进制数组成，每个十六进制数表示一个16位的值。 
2.首选格式的一系列连续零值可以缩写为 ::。一个地址中只能出现 :: 的一个实例。例如，环回地址0:0:0:0:0:0:1可以缩写为 ::1。通配符地址由全零组成，可以写成 ::。 
3.另一种格式可用于表示IPv4映射的IPv6地址。这种形式写为： 
x:x:x:x:x:x:d.d.d.d
其中六个前导xs是十六进制值，定义地址的六个最高有效的16位（即96位），而ds以点十进制表示法表示一个值，该值定义地址的最低有效32位。这样一个地址的例子是： 
::FFFF:204.152.189.116
inet_pton()在成功时返回1（网络地址已成功转换）。如果src不包含表示指定地址族中有效网络地址的字符串，则返回0。如果af不包含有效的地址族，则返回-1，并将errno设置为EAFNOSUPPORT。 
二、使用例子
 
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
int main(int argc, char **argv) {
    const char* ip_addr_str = argv[1];
    struct in_addr ipv4_addr;
    struct in6_addr ipv6_addr;
    if (inet_pton(AF_INET, ip_addr_str, &ipv4_addr) == 1) {
        printf("%s is an IPv4 address.\n", ip_addr_str);
    } else if (inet_pton(AF_INET6, ip_addr_str, &ipv6_addr) == 1) {
        printf("%s is an IPv6 address.\n", ip_addr_str);
    } else {
        printf("Failed to convert %s to binary representation.the ip_str is not vaild address\n", ip_addr_str);
    return 0;
如果要判断一个IP地址是否合法，只需要调用inet_pton()函数，并检查其返回值即可。如果返回值为1，说明IP地址合法，否则说明IP地址不合法。 
上述代码说明首先定义了一个IP地址字符串，然后创建了一个 struct in_addr 类型的变量 ipv4_addr，用于存储IPv4地址的二进制值，以及一个 struct in6_addr 类型的变量 ipv6_addr，用于存储IPv6地址的二进制值。 
接下来，我们先调用 inet_pton() 函数，将IP地址字符串转换为IPv4地址的二进制值。如果转换成功，则说明该字符串表示的是IPv4地址，否则我们再调用 inet_pton() 函数，将IP地址字符串转换为IPv6地址的二进制值。如果转换成功，则说明该字符串表示的是IPv6地址，否则说明IP地址字符串格式不正确或者不属于IPv4或IPv6地址。即该字符串Ip地址不合法。 
三、其他例子
 
要检查一个字符串是否表示一个合法的IP地址，可以使用正则表达式来验证。 
下面是使用 python 和 c++11 来检查一个字符串ipv4的地址是否正确。 
3.1 python
 
import sys
import re
def is_valid_ipv4(ip: str) -> bool:
    pattern = r'^(\d{1,3}\.){3}\d{1,3}$'
    if re.match(pattern, ip):
        octets = ip.split('.')
        if all(0 <= int(octet) <= 255 for octet in octets):
            return True
    return False
str_ip = sys.argv[1]
if __name__ == '__main__':
    ret = is_valid_ipv4(str_ip)
    if ret == True:
        print('the strip {0} is vaild'.format(str_ip))
    else:
        print('the strip {0} is not vaild'.format(str_ip))
$ python3 ipv4.py 1.1.1.1
the strip 1.1.1.1 is vaild
（1）定义IPv4地址的正则表达式，使用了分组和重复匹配来匹配四个数字（0-255）组成的IP地址。
 （2）使用 re.match() 函数来执行正则表达式匹配，如果匹配成功，返回一个 Match 对象；否则返回 None。
 （3）如果匹配成功，使用 split() 函数将IP地址字符串分割为四个数字，并使用 all() 函数来检查每个数字是否在0-255之间。
 （4）如果所有数字都在0-255之间，则返回 True，表示IP地址合法；否则返回 False，表示IP地址不合法。 
 pattern = r'^(\d{1,3}\.){3}\d{1,3}$'
这是一个正则表达式，用于匹配IPv4地址的字符串。下面是该正则表达式的各个部分的含义解释： 
^：匹配字符串的开头。
(：开始一个分组。
\d{1,3}：匹配1到3位数字。
.：匹配一个字符（点号）。
)：结束分组。
{3}：重复匹配前面的分组3次，即匹配三段由数字和点号组成的字符串。
\d{1,3}：匹配1到3位数字。
$：匹配字符串的结尾。
因此，该正则表达式匹配的字符串应该由四个数字段组成，每个数字段由1到3个数字组成，数字段之间用点号分隔。例如，符合该正则表达式的字符串包括 127.0.0.1、192.168.1.100 等，而不符合该正则表达式的字符串包括 127.0.0.256、192.168.1 等。 
在 Python 中，使用 r 前缀可以将一个字符串标记为“原始字符串”，即字符串中的特殊字符（如反斜杠）不会被解释为转义字符。因此，r’^(\d{1,3}.){3}\d{1,3}$’ 表示一个原始字符串，其中的 \d 表示匹配任意数字字符，而 . 表示匹配任意字符（除了换行符）。 
3.2 c++11
 
#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
bool is_valid_ip(std::string ip_str) {
    // 定义IPv4地址正则表达式
    //std::regex ipv4_regex("^([01]?[0-9]?[0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])\\.([01]?[0-9]?[0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])\\.([01]?[0-9]?[0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])\\.([01]?[0-9]?[0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])$");
    std::regex ipv4_regex("^(([01]?[0-9]?[0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])\\.){3}([01]?[0-9]?[0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])$");
    // 执行正则表达式匹配
    bool match_result = std::regex_match(ip_str, ipv4_regex);
    // 如果匹配成功，返回true；否则返回false
    return match_result;
int main() {
    std::string ip_str;
    std::cout << "请输入IP地址：";
    std::cin >> ip_str;
    if (is_valid_ip(ip_str)) {
        std::cout << ip_str << " 是合法的IPv4地址" << std::endl;
    } else {
        std::cout << ip_str << " 不是合法的IPv4地址" << std::endl;
    return 0;
C++11 引入了正则表达式库 std::regex，可以方便地使用正则表达式来匹配字符串。 
std::regex ipv4_regex("^(([01]?[0-9]?[0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])\\.){3}([01]?[0-9]?[0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])$");
这是一个正则表达式，用于匹配IPv4地址的字符串： 
^：匹配字符串的开头。
(：开始一个分组。
(：开始一个分组。
[01]?[0-9]?[0-9]：匹配0到3位数字，可以是01开头的数字（如01、02、03等），也可以是普通的0到9的数字。
|：表示或者。
2[0-4][0-9]：匹配200到249之间的数字。
|：表示或者。
25[0-5]：匹配250到255之间的数字。
)：结束分组。
\\.：匹配一个点号字符（注意需要转义）。
)：结束分组。
{3}：重复匹配前面的分组3次，即匹配三段由数字和点号组成的字符串。
[01]?[0-9]?[0-9]：匹配0到3位数字，可以是01开头的数字（如01、02、03等），也可以是普通的0到9的数字。
|：表示或者。
2[0-4][0-9]：匹配200到249之间的数字。
|：表示或者。
25[0-5]：匹配250到255之间的数字。
$：匹配字符串的结尾。
因此，整个正则表达式的含义是：匹配由四段数字和点号组成的字符串，每一段数字的范围为0到255，且字符串的开头和结尾不能有其他字符。这符合 IPv4 地址的格式规范。 
也可以这么写： 
std::regex ipv4_regex("^((\\d{1,2}|1\\d{2}|2[0-4]\\d|25[0-5])\\.){3}(\\d{1,2}|1\\d{2}|2[0-4]\\d|25[0-5])$");
^：匹配字符串的开头。
(：开始一个分组。
\\d{1,2}|1\\d{2}|2[0-4]\\d|25[0-5]：匹配一个数字段，可以是0-255之间的数字。这里的 \\d{1,2} 表示匹配 1 到 2 位数字，1\\d{2} 表示匹配 100 到 199 之间的数字，2[0-4]\\d 表示匹配 200 到 249 之间的数字，25[0-5] 表示匹配 250 到 255 之间的数字。
\\.：匹配一个点号字符（需要转义）。
)：结束分组。
{3}：重复匹配前面的分组 3 次，即匹配三段由数字和点号组成的字符串。
(\\d{1,2}|1\\d{2}|2[0-4]\\d|25[0-5])：匹配第四段数字，可以是 0-255 之间的数字。
$：匹配字符串的结尾。
				本函数的功能是校验IP地址的合法性，减少IP地址输入错误，或者读取
错误的IP地址。本函数能够大体上检测出IP地址的合法性，程序对“[”、
“]”和空格进行了处理，其他暂时没有处理，有兴趣的可以自己添加。
程序在Red Hat Enterprise 5.5系统上调试通过。程序中可能有一些
不太规范或者存在bug的地方，还请多多指出，欢迎技术交流
作者:cuizong007@163.com
				if ! echo ${ip} |grep -o '[0-9]\{1,3\}\.[0-9]\{1,3\}\.[0-9]\{1,3\}\.[0-9]\{1,3\}' &> /dev/null;then
   echo  "ERROR:${ip}不合法!!!" && exit 1
返回值为0 表示 对指定的协议来说 网络地址不是有效的的
返回值为-1 表示 地址族不是有效的 即af是无效值
所以 我们可以根据返回值判定是否是合法的ipv4或ipv6地址
代码如下：