folly/IPAddressV4.h

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