folly/IPAddressV4.h

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  15  */
  16
  17 #pragma once
  18
  19 #include <cstring>
  20
  21 #include <array>
  22 #include <functional>
  23 #include <iosfwd>
  24
  25 #include <folly/Hash.h>
  26 #include <folly/Range.h>
  27 #include <folly/detail/IPAddress.h>
  28
  29 namespace folly {
  30
  31 class IPAddress;
  32 class IPAddressV4;
  33 class IPAddressV6;
  34
  35 /**
  36  * Pair of IPAddressV4, netmask
  37  */
  38 typedef std::pair<IPAddressV4, uint8_t> CIDRNetworkV4;
  39
  40 /**
  41  * Specialization for IPv4 addresses
  42  */
  43 typedef std::array<uint8_t, 4> ByteArray4;
  44
  45 /**
  46  * IPv4 variation of IPAddress.
  47  *
  48  * Added methods: toLong, toLongHBO and createIPv6
  49  *
  50  * @note toLong/fromLong deal in network byte order, use toLongHBO/fromLongHBO
  51  * if working in host byte order.
  52  *
  53  * @see IPAddress
  54  */
  55 class IPAddressV4 {
  56  public:
  57   // Max size of std::string returned by toFullyQualified.
  58   static constexpr size_t kMaxToFullyQualifiedSize =
  59       4 /*words*/ * 3 /*max chars per word*/ + 3 /*separators*/;
  60
  61   // returns true iff the input string can be parsed as an ipv4-address
  62   static bool validate(StringPiece ip);
  63
  64   // create an IPAddressV4 instance from a uint32_t (network byte order)
  65   static IPAddressV4 fromLong(uint32_t src);
  66   // same as above but host byte order
  67   static IPAddressV4 fromLongHBO(uint32_t src);
  68
  69   /**
  70    * Create a new IPAddress instance from the provided binary data.
  71    * @throws IPAddressFormatException if the input length is not 4 bytes.
  72    */
  73   static IPAddressV4 fromBinary(ByteRange bytes) {
  74     IPAddressV4 addr;
  75     addr.setFromBinary(bytes);
  76     return addr;
  77   }
  78
  79   /**
  80    * Returns the address as a Range.
  81    */
  82   ByteRange toBinary() const {
  83     return ByteRange((const unsigned char *) &addr_.inAddr_.s_addr, 4);
  84   }
  85
  86   /**
  87    * Create a new IPAddress instance from the in-addr.arpa representation.
  88    * @throws IPAddressFormatException if the input is not a valid in-addr.arpa
  89    * representation
  90    */
  91   static IPAddressV4 fromInverseArpaName(const std::string& arpaname);
  92
  93   /**
  94    * Convert a IPv4 address string to a long in network byte order.
  95    * @param [in] ip the address to convert
  96    * @return the long representation of the address
  97    */
  98   static uint32_t toLong(StringPiece ip);
  99   // Same as above, but in host byte order.
 100   // This is slightly slower than toLong.
 101   static uint32_t toLongHBO(StringPiece ip);
 102
 103   /**
 104    * Default constructor for IPAddressV4.
 105    *
 106    * The address value will be 0.0.0.0
 107    */
 108   IPAddressV4();
 109
 110   // Create an IPAddressV4 from a string
 111   // @throws IPAddressFormatException
 112   explicit IPAddressV4(StringPiece ip);
 113
 114   // ByteArray4 constructor
 115   explicit IPAddressV4(const ByteArray4& src);
 116
 117   // in_addr constructor
 118   explicit IPAddressV4(const in_addr src);
 119
 120   // Return the V6 mapped representation of the address.
 121   IPAddressV6 createIPv6() const;
 122
 123   /**
 124    * Return a V6 address in the format of an 6To4 address.
 125    */
 126   IPAddressV6 getIPv6For6To4() const;
 127
 128   // Return the long (network byte order) representation of the address.
 129   uint32_t toLong() const {
 130     return toAddr().s_addr;
 131   }
 132
 133   // Return the long (host byte order) representation of the address.
 134   // This is slightly slower than toLong.
 135   uint32_t toLongHBO() const {
 136     return ntohl(toLong());
 137   }
 138
 139   /**
 140    * @see IPAddress#bitCount
 141    * @returns 32
 142    */
 143   static size_t bitCount() { return 32; }
 144
 145   /**
 146    * @See IPAddress#toJson
 147    */
 148   std::string toJson() const;
 149
 150   size_t hash() const {
 151     static const uint32_t seed = AF_INET;
 152     uint32_t hashed = hash::fnv32_buf(&addr_, 4);
 153     return hash::hash_combine(seed, hashed);
 154   }
 155
 156   // @see IPAddress#inSubnet
 157   // @throws IPAddressFormatException if string doesn't contain a V4 address
 158   bool inSubnet(StringPiece cidrNetwork) const;
 159
 160   // return true if address is in subnet
 161   bool inSubnet(const IPAddressV4& subnet, uint8_t cidr) const {
 162     return inSubnetWithMask(subnet, fetchMask(cidr));
 163   }
 164   bool inSubnetWithMask(const IPAddressV4& subnet, const ByteArray4 mask) const;
 165
 166   // @see IPAddress#isLoopback
 167   bool isLoopback() const;
 168
 169   // @see IPAddress#isLinkLocal
 170   bool isLinkLocal() const;
 171
 172   // @see IPAddress#isNonroutable
 173   bool isNonroutable() const;
 174
 175   // @see IPAddress#isPrivate
 176   bool isPrivate() const;
 177
 178   // @see IPAddress#isMulticast
 179   bool isMulticast() const;
 180
 181   // @see IPAddress#isZero
 182   bool isZero() const {
 183     constexpr auto zero = ByteArray4{{}};
 184     return 0 == std::memcmp(bytes(), zero.data(), zero.size());
 185   }
 186
 187   bool isLinkLocalBroadcast() const {
 188     return (INADDR_BROADCAST == toLongHBO());
 189   }
 190
 191   // @see IPAddress#mask
 192   IPAddressV4 mask(size_t numBits) const;
 193
 194   // @see IPAddress#str
 195   std::string str() const;
 196
 197   std::string toInverseArpaName() const;
 198
 199   // return underlying in_addr structure
 200   in_addr toAddr() const { return addr_.inAddr_; }
 201
 202   sockaddr_in toSockAddr() const {
 203     sockaddr_in addr;
 204     memset(&addr, 0, sizeof(sockaddr_in));
 205     addr.sin_family = AF_INET;
 206     memcpy(&addr.sin_addr, &addr_.inAddr_, sizeof(in_addr));
 207     return addr;
 208   }
 209
 210   ByteArray4 toByteArray() const {
 211     ByteArray4 ba{{0}};
 212     std::memcpy(ba.data(), bytes(), 4);
 213     return ba;
 214   }
 215
 216   // @see IPAddress#toFullyQualified
 217   std::string toFullyQualified() const { return str(); }
 218
 219   // @see IPAddress#toFullyQualifiedAppend
 220   void toFullyQualifiedAppend(std::string& out) const;
 221
 222   // @see IPAddress#version
 223   uint8_t version() const { return 4; }
 224
 225   /**
 226    * Return the mask associated with the given number of bits.
 227    * If for instance numBits was 24 (e.g. /24) then the V4 mask returned should
 228    * be {0xff, 0xff, 0xff, 0x00}.
 229    * @param [in] numBits bitmask to retrieve
 230    * @throws abort if numBits == 0 or numBits > bitCount()
 231    * @return mask associated with numBits
 232    */
 233   static const ByteArray4 fetchMask(size_t numBits);
 234
 235   // Given 2 IPAddressV4, mask pairs extract the longest common IPAddress,
 236   // mask pair
 237   static CIDRNetworkV4 longestCommonPrefix(
 238       const CIDRNetworkV4& one,
 239       const CIDRNetworkV4& two);
 240   // Number of bytes in the address representation.
 241   static size_t byteCount() { return 4; }
 242   //get nth most significant bit - 0 indexed
 243   bool getNthMSBit(size_t bitIndex) const {
 244     return detail::getNthMSBitImpl(*this, bitIndex, AF_INET);
 245   }
 246   //get nth most significant byte - 0 indexed
 247   uint8_t getNthMSByte(size_t byteIndex) const;
 248   //get nth bit - 0 indexed
 249   bool getNthLSBit(size_t bitIndex) const {
 250     return getNthMSBit(bitCount() - bitIndex - 1);
 251   }
 252   //get nth byte - 0 indexed
 253   uint8_t getNthLSByte(size_t byteIndex) const {
 254     return getNthMSByte(byteCount() - byteIndex - 1);
 255   }
 256
 257   const unsigned char* bytes() const { return addr_.bytes_.data(); }
 258
 259  private:
 260   union AddressStorage {
 261     static_assert(sizeof(in_addr) == sizeof(ByteArray4),
 262                   "size of in_addr and ByteArray4 are different");
 263     in_addr inAddr_;
 264     ByteArray4 bytes_;
 265     AddressStorage() {
 266       std::memset(this, 0, sizeof(AddressStorage));
 267     }
 268     explicit AddressStorage(const ByteArray4 bytes): bytes_(bytes) {}
 269     explicit AddressStorage(const in_addr addr): inAddr_(addr) {}
 270   } addr_;
 271
 272   static const std::array<ByteArray4, 33> masks_;
 273
 274   /**
 275    * Set the current IPAddressV4 object to have the address specified by bytes.
 276    * @throws IPAddressFormatException if bytes.size() is not 4.
 277    */
 278   void setFromBinary(ByteRange bytes);
 279 };
 280
 281 // boost::hash uses hash_value() so this allows boost::hash to work
 282 // automatically for IPAddressV4
 283 size_t hash_value(const IPAddressV4& addr);
 284 std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const IPAddressV4& addr);
 285 // Define toAppend() to allow IPAddressV4 to be used with to<string>
 286 void toAppend(IPAddressV4 addr, std::string* result);
 287 void toAppend(IPAddressV4 addr, fbstring* result);
 288
 289 /**
 290  * Return true if two addresses are equal.
 291  */
 292 inline bool operator==(const IPAddressV4& addr1, const IPAddressV4& addr2) {
 293   return (addr1.toLong() == addr2.toLong());
 294 }
 295 // Return true if addr1 < addr2
 296 inline bool operator<(const IPAddressV4& addr1, const IPAddressV4& addr2) {
 297   return (addr1.toLongHBO() < addr2.toLongHBO());
 298 }
 299 // Derived operators
 300 inline bool operator!=(const IPAddressV4& a, const IPAddressV4& b) {
 301   return !(a == b);
 302 }
 303 inline bool operator>(const IPAddressV4& a, const IPAddressV4& b) {
 304   return b < a;
 305 }
 306 inline bool operator<=(const IPAddressV4& a, const IPAddressV4& b) {
 307   return !(a > b);
 308 }
 309 inline bool operator>=(const IPAddressV4& a, const IPAddressV4& b) {
 310   return !(a < b);
 311 }
 312
 313 }  // folly
 314
 315 namespace std {
 316 template<>
 317 struct hash<folly::IPAddressV4> {
 318   size_t operator()(const folly::IPAddressV4 addr) const {
 319     return addr.hash();
 320   }
 321 };
 322 }  // std