使用通常获取ipv4的IP地址的方法是无法获取ipv6地址的，本文介绍了使用C语言获取ipv6地址的三种方法，每种方法均给出了完整的源程序，本文所有实例在ubuntu 20.04下测试通过，gcc版本9.4.0。

1. ipv4的IP地址的获取方法不论是获取ipv4的IP地址还是ipv6的地址，应用程序都需要与内核通讯才可以完成；ioctl 是和内核通讯的一种常用方法，也是用来获取ipv4的IP地址的常用方法，下面代码演示了如何使用ioctl来获取本机所有接口的IP地址：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/ioctl.h>#include <linux/if.h>#include <arpa/inet.h>#include <sys/socket.h>int main() {    int i = 0;    int sockfd;    struct ifconf ifc;    char buf[512] = {0};    struct ifreq *ifr;    ifc.ifc_len = 512;    ifc.ifc_buf = buf;    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {        perror("socket");        return -1;    }    ioctl(sockfd, SIOCGIFCONF, &ifc);    ifr = (struct ifreq*)buf;    for (i = (ifc.ifc_len /sizeof(struct ifreq)); i > 0; i--) {        printf("%s: %s\n",ifr->ifr_name, inet_ntoa(((struct sockaddr_in *)&(ifr->ifr_addr))->sin_addr));        ifr++;    }    return 0;}

但是使用ioctl无法获取ipv6地址，即便我们建立一个AF_INET6的socket，ioctl仍然只返回ipv4的信息，我们可以试试下面代码；

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/ioctl.h>#include <linux/if.h>#include <arpa/inet.h>#include <sys/socket.h>int main() {    int i = 0;    int sockfd;    struct ifconf ifc;    char buf[1024] = {0};    struct ifreq *ifr;    ifc.ifc_len = 1024;    ifc.ifc_buf = buf;    if ((sockfd = socket(AF_INET6, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {        perror("socket");        return -1;    }    ioctl(sockfd, SIOCGIFCONF, &ifc);    ifr = (struct ifreq*)buf;    struct sockaddr_in *sa;    for (i = (ifc.ifc_len /sizeof(struct ifreq)); i > 0; i--) {        sa = (struct sockaddr_in *)&(ifr->ifr_addr);        if (sa->sin_family == AF_INET6) {            printf("%s: AF_INET6\n", ifr->ifr_name);        } else if (sa->sin_family == AF_INET){            printf("%s: AF_INET\n", ifr->ifr_name);        } else {            printf("%s: %d.  It is an unknown address family.\n", ifr->ifr_name, sa->sin_family);        }        ifr++;    }}

这段程序在我的机器上的运行结果是这样的：

图1：ioctl无法获取ipv6地址

我们看到，不管怎么折腾，返回的仍然只有ipv4的地址，所以我们需要一些其他的方法获得ipv6地址，下面介绍三种使用C语言获得ipv6地址的方法。2. 从文件/proc/net/if_inet6中获取ipv6地址我们先来看看文件/proc/net/if_inet6中有什么内容：

图2：文件/proc/net/if_inet6内容

这个文件中，每行为一个网络接口的数据，每行数据分成 6 个字段

序号

字段名称

字段说明

1

ipv6address

ipv6地址，16位(4个字符)一组，16进制，中间没有分隔符

2

ifindex

接口设备号，每个设备不同

3

prefixlen

前缀长度，类似子网掩码

4

scopeid

scope id

5

flags

接口标志，标识这个接口的特性

6

devname

接口设备名称

所以从这个文件中可以很容易地获得所有接口的 ipv6 地址：

    #include <stdio.h>    #include <linux/if.h>    #include <netinet/in.h>    #include <arpa/inet.h>    int main(void) {        FILE *f;        int scope, prefix;        unsigned char _ipv6[16];        char dname[IFNAMSIZ];        char address[INET6_ADDRSTRLEN];        f = fopen("/proc/net/if_inet6", "r");        if (f == NULL) {            return -1;        }        while (19 == fscanf(f,                            " %2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx%2hhx %*x %x %x %*x %s",                            &_ipv6[0], &_ipv6[1], &_ipv6[2], &_ipv6[3], &_ipv6[4], &_ipv6[5], &_ipv6[6], &_ipv6[7],                            &_ipv6[8], &_ipv6[9], &_ipv6[10], &_ipv6[11], &_ipv6[12], &_ipv6[13], &_ipv6[14], &_ipv6[15],                            &prefix, &scope, dname)) {            if (inet_ntop(AF_INET6, _ipv6, address, sizeof(address)) == NULL) {                continue;            }            printf("%s: %s\n", dname, address);        }        fclose(f);        return 0;    }

fscanf中的%2hhx是一种不多见的用法，hhx表示后面的指针&_ipv6[x]指向一个unsigned char *，2表示从文件中读取的长度，这个是常用的；关于fscanf中的hh和h的用法，可以查看在线手册man fscanf了解更多的内容；ipv6地址一共128位，16位一组，一共8组，但是这里为什么不一次从文件中读入4个字符(16 位)，读8次，而要一次读入2个字符读16次呢？

这个要去看inet_ntop的参数，我们先使用命令man inet_ntop看一下inet_ntop的在线手册：

const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);

当第1个参数af=AF_INET6时，对于第2个参数，还有说明：

AF_INET6src points to a struct in6_addr (in network byte order) which is converted to a representation ofthis address in the most appropriate IPv6 network address format for this address. The buffer dstmust be at least INET6_ADDRSTRLEN bytes long.

很显然，需要第2个参数指向一个struct in6_addr，这个结构在netinet/in.h中定义：

/* 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};

这个结构在一般情况下使用的是uint8_t __u6_addr8[16]，也就是16个unsigned char的数组，只有在"混杂模式"时才使用8个unsigned short int或者4个unsigned int的数组；

所以，实际上struct in6_addr的结构如下：

struct in6_addr {    unsigned char __u6_addr8[16];}

这就是我们在读文件时为什么要一次读入2个字符，读16次，要保证读出的内容符合struct in6_addr的定义；

一次从文件中读入4个字符(16位)，读8次，和一次读入2个字符读16次有什么不同呢？我们以16进制的f8e9为例；

当我们每次读入 2 个字符，读 2 次时，在内存中的排列是这样的：

unsigned char _ipv6[16];fscanf(f, "%2hhx2hhx", &_ipv6[0], &_ipv6[1]);unsigned char *p = _ipv6f8  e9-+  -+ |   | |   +------- p + 1 +----------- p

当我们每次读入 4 个字符，读 1 次时，在内存中的排列是这样的：

unsigned int _ipv6[8]fscanf(f, "%4x", &_ipv6[0])unsigned char *p = (unsigned char *)_ipv6e9  f8-+  -+ |   | |   +------- p + 1 +----------- p

这是因为X86系列CPU的存储模式是小端模式，也就是高位字节要存放在高地址上，f8e9这个数，f8是高位字节，e9是低位字节，所以当我们把f8e9作为一个整数读出的时候，e9 将存储在低地址，f8存储在高地址，这和struct in6_addr的定义是不相符的；

所以如果我们一次读4个字符，读8次，我们就不能使用inet_ntop()去把ipv6地址转换成我们所需要的字符串，当然我们可以自己转换，但有些麻烦，参考下面代码：

unsigned short int _ipv6[8];int zero_flag = 0;while (11 == fscanf(f,                " %4hx%4hx%4hx%4hx%4hx%4hx%4hx%4hx %*x %x %x %*x %s",                    &_ipv6[0], &_ipv6[1], &_ipv6[2], &_ipv6[3], &_ipv6[4], &_ipv6[5], &_ipv6[6], &_ipv6[7],                    &prefix, &scope, dname)) {    printf("%s: ", dname);    for (int i = 0; i < 8; ++i) {        if (_ipv6[i] != 0) {            if (i) putc(':', stdout);             printf("%x", _ipv6[i]);            zero_flag = 0;        } else {            if (!zero_flag) putc(':', stdout);            zero_flag = 1;        }    }    putc('\n', stdout);}

和上面的代码比较，多了不少麻烦，自己去体会吧。

3. 使用getifaddrs()获取 ipv6 地址可以通过在线手册man getifaddrs了解详细的关于getifaddrs函数的信息；getifaddrs函数会创建一个本地网络接口的结构链表，该结构链表定义在struct ifaddrs中；关于ifaddrs结构有很多文章介绍，本文仅简单介绍一下与本文密切相关的内容，下面是struct ifaddrs的定义：

struct ifaddrs {    struct ifaddrs  *ifa_next;    /* Next item in list */    char            *ifa_name;    /* Name of interface */    unsigned int     ifa_flags;   /* Flags from SIOCGIFFLAGS */    struct sockaddr *ifa_addr;    /* Address of interface */    struct sockaddr *ifa_netmask; /* Netmask of interface */    union {        struct sockaddr *ifu_broadaddr;                        /* Broadcast address of interface */        struct sockaddr *ifu_dstaddr;                        /* Point-to-point destination address */    } ifa_ifu;#define              ifa_broadaddr ifa_ifu.ifu_broadaddr#define              ifa_dstaddr   ifa_ifu.ifu_dstaddr    void            *ifa_data;    /* Address-specific data */};

ifa_next是结构链表的后向指针，指向链表的下一项，当前项为最后一项时，该指针为NULL；ifa_addr是本文主要用到的项，这是一个struct sockaddr， 看一下struct sockaddr的定义：

struct sockaddr {    sa_family_t sa_family;    char        sa_data[14];}

实际上，当ifa_addr->sa_family为AF_INET时，ifa_addr指向struct sockaddr_in；当ifa_addr->sa_family为AF_INET6时，ifa_addr指向一个struct sockaddr_in6；sockaddr_in和sockaddr_in6这两个结构同样可以找到很多介绍文章，这里就不多说了，反正这里面是结构套着结构，要把思路捋顺了才不至于搞乱；下面是使用getifaddrs()获取ipv6地址的源程序，可以看到，打印ipv6地址的那几行，与上面的那个例子是一样的；

#include <arpa/inet.h>#include <ifaddrs.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int main () {    struct ifaddrs *ifap, *ifa;    struct sockaddr_in6 *sa;    char addr[INET6_ADDRSTRLEN];    if (getifaddrs(&ifap) == -1) {        perror("getifaddrs");        exit(1);    }    for (ifa = ifap; ifa; ifa = ifa->ifa_next) {        if (ifa->ifa_addr && ifa->ifa_addr->sa_family == AF_INET6) {            // 打印ipv6地址            sa = (struct sockaddr_in6 *)ifa->ifa_addr;            if (inet_ntop(AF_INET6, (void *)&sa->sin6_addr, addr, INET6_ADDRSTRLEN) == NULL)                continue;            printf("%s: %s\n", ifa->ifa_name, addr);        }    }    freeifaddrs(ifap);    return 0;}

最后要注意的是，使用getifaddrs()后，一定要记得使用freeifaddrs()释放掉链表所占用的内存。这个例子中，我们使用inet_ntop()将sin6_addr结构转换成了字符串形式的ipv6地址，还可以使用getnameinfo()来获取ipv6的字符串形式的地址；可以通过在线手册man getnameinfo了解getnameinfo()的详细信息；下面是使用getifaddrs()获取ipv6地址并使用getnameinfo()将将ipv6地址转变为字符串的源程序：

#include <arpa/inet.h>#include <ifaddrs.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <netdb.h>int main () {    struct ifaddrs *ifap, *ifa;    char addr[INET6_ADDRSTRLEN];    if (getifaddrs(&ifap) == -1) {        perror("getifaddrs");        exit(1);    }    for (ifa = ifap; ifa; ifa = ifa->ifa_next) {        if (ifa->ifa_addr && ifa->ifa_addr->sa_family == AF_INET6) {            // 打印ipv6地址            if (getnameinfo(ifa->ifa_addr, sizeof(struct sockaddr_in6), addr, sizeof(addr), NULL, 0, NI_NUMERICHOST))                continue;            printf("%s: %s\n", ifa->ifa_name, addr);        }    }    freeifaddrs(ifap);    return 0;}

和前面那个程序相比，这个程序增加了一个包含文件netdb.h，这里面有getnameinfo()的一些相关定义；在这里使用函数getnameinfo时，要明确ifa->ifa_addr指向的是一个struct sockaddr_in6，后面的常数NI_NUMERICHOST表示返回的主机地址为数字字符串；和上面的例子略有不同的是，使用getnameinfo获取的ipv6地址的最后会使用‘%’连接一个网络接口的名称，如下图所示：

图3：使用getnameinfo获取ipv6地址

4. 使用 netlink 获取 ipv6 地址netlink socket是用户空间与内核空间通信的又一种方法，本文并不讨论netlink的编程方法，但给出了使用netlink获取ipv6地址的源程序；与上面两个方法比较，使用netlink获取ipv6地址的方法略显复杂，在实际应用中并不多见，所以本文也就不进行更多的讨论了；下面是使用 netlink 获取 ipv6 地址的源程序：

#include <asm/types.h>#include <arpa/inet.h>#include <linux/netlink.h>#include <linux/rtnetlink.h>#include <sys/socket.h>#include <string.h>#include <stdio.h>int main(int argc, char ** argv) {    char buf1[16384], buf2[16384];    struct {        struct nlmsghdr nlhdr;        struct ifaddrmsg addrmsg;    } msg1;    struct {        struct nlmsghdr nlhdr;        struct ifinfomsg infomsg;    } msg2;    struct nlmsghdr *retmsg1;    struct nlmsghdr *retmsg2;    int len1, len2;    struct rtattr *retrta1, *retrta2;    int attlen1, attlen2;    char pradd[128], prname[128];    int sock = socket(AF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_ROUTE);    memset(&msg1, 0, sizeof(msg1));    msg1.nlhdr.nlmsg_len = NLMSG_LENGTH(sizeof(struct ifaddrmsg));    msg1.nlhdr.nlmsg_flags = NLM_F_REQUEST | NLM_F_ROOT;    msg1.nlhdr.nlmsg_type = RTM_GETADDR;    msg1.addrmsg.ifa_family = AF_INET6;    memset(&msg2, 0, sizeof(msg2));    msg2.nlhdr.nlmsg_len = NLMSG_LENGTH(sizeof(struct ifinfomsg));    msg2.nlhdr.nlmsg_flags = NLM_F_REQUEST | NLM_F_ROOT;    msg2.nlhdr.nlmsg_type = RTM_GETLINK;    msg2.infomsg.ifi_family = AF_UNSPEC;    send(sock, &msg1, msg1.nlhdr.nlmsg_len, 0);    len1 = recv(sock, buf1, sizeof(buf1), 0);    retmsg1 = (struct nlmsghdr *)buf1;    while NLMSG_OK(retmsg1, len1) {        struct ifaddrmsg *retaddr;        retaddr = (struct ifaddrmsg *)NLMSG_DATA(retmsg1);        int iface_idx = retaddr->ifa_index;        retrta1 = (struct rtattr *)IFA_RTA(retaddr);        attlen1 = IFA_PAYLOAD(retmsg1);        while RTA_OK(retrta1, attlen1) {            if (retrta1->rta_type == IFA_ADDRESS) {                inet_ntop(AF_INET6, RTA_DATA(retrta1), pradd, sizeof(pradd));                len2 = recv(sock, buf2, sizeof(buf2), 0);                send(sock, &msg2, msg2.nlhdr.nlmsg_len, 0);                len2 = recv(sock, buf2, sizeof(buf2), 0);                retmsg2 = (struct nlmsghdr *)buf2;                while NLMSG_OK(retmsg2, len2) {                    struct ifinfomsg *retinfo;                    retinfo = NLMSG_DATA(retmsg2);                    memset(prname, 0, sizeof(prname));                    if (retinfo->ifi_index == iface_idx) {                        retrta2 = IFLA_RTA(retinfo);                        attlen2 = IFLA_PAYLOAD(retmsg2);                        while RTA_OK(retrta2, attlen2) {                            if (retrta2->rta_type == IFLA_IFNAME) {                                strcpy(prname, RTA_DATA(retrta2));                                break;                            }                            retrta2 = RTA_NEXT(retrta2, attlen2);                        }                        break;                    }                    retmsg2 = NLMSG_NEXT(retmsg2, len2);                       }                printf("%s: %s\n", prname, pradd);            }            retrta1 = RTA_NEXT(retrta1, attlen1);        }        retmsg1 = NLMSG_NEXT(retmsg1, len1);           }    return 0;}

5. 结语本文给出了三种获取ipv6地址的方法，均给出了完整的源程序；本文对三种方法并没有展开讨论，以免文章冗长；仅就获取ipv6地址而言，前两种方法比较常用而且简单；通常认为，用户程序与内核通讯有四种方法：系统调用虚拟文件系统(/proc、/sys等)ioctlnetlink本文所述的三个方法，正是使用了上述2、3、4三种方法；而获取ipv6地址，简单地使用系统调用无法实现。

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