IP6是大势所趋(十多年前我也是这样听说的, 哈)， 所以要考虑IPv4\IPv6的兼容性.

代码示例

a、IPv6兼容IPv4，所以在服务器监听时，尽量使用IPv6.

b、客户端通过getaddrinfo 获取服务端地址

公共部分头文件(socket.h)

#ifndef __SOCKET_H__
#define __SOCKET_H__

#include <memory>
#include <string>
#include <memory.h>

#ifdef _WIN32
#include <WinSock2.h>
#include <ws2tcpip.h>

#define socket_t SOCKET
#define invalid_socket INVALID_SOCKET
#define socklen_t int

#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")  
#endif // _WIN32

#ifdef __linux__
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>  
#include <netinet/in.h>  
#include <arpa/inet.h>  
#include <netdb.h>

#define socket_t int
#define invalid_socket -1
#define closesocket close
#endif

class Socket {

    static bool init_socket()
    {
#ifdef _WIN32
        WSADATA ws;
        static bool _init = (0 == WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &ws));
        return _init;
#endif
        return true;
    }

public:
    //创建服务器(优先使用IPv6)
    static socket_t CreateServer(int port, int type = SOCK_STREAM)
    {
        init_socket();
        struct addrinfo hints;
        memset(&hints, 0, sizeof hints);
        hints.ai_family = AF_UNSPEC; // 任何地址家族  
        hints.ai_socktype = type; // 任何套接字类型  
        hints.ai_protocol = (type == SOCK_STREAM) ? IPPROTO_TCP : IPPROTO_UDP;
        hints.ai_flags = AI_PASSIVE;

        int ret = 0;
        struct addrinfo* res;
        if ((ret = getaddrinfo(nullptr, std::to_string(port).c_str(), &hints, &res)) != 0) {
            std::cout << "err getaddrinfo:" << gai_strerror(ret) << std::endl;
            return invalid_socket;
        }

        int reuseAddr = 1;
        socket_t skt = invalid_socket;
        for (struct addrinfo* p = res; p != 0; p = p->ai_next) {

            if ((p->ai_family != AF_INET && p->ai_family != AF_INET6)
                || (skt != invalid_socket && p->ai_family == AF_INET)) {
                continue;
            }
            //关闭之前的IPv4
            if (skt != invalid_socket) {
                closesocket(skt);
                skt = invalid_socket;
            }
            //创建socket 及 bind
            if (invalid_socket == (skt = socket(p->ai_family, p->ai_socktype, p->ai_protocol))
                || 0 != setsockopt(skt, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char*)&reuseAddr, sizeof(int))
                || 0 != bind(skt, (const struct sockaddr*)p->ai_addr, p->ai_addrlen)) {

                if (skt != invalid_socket) {
                    closesocket(skt);
                    skt = invalid_socket;
                }
                continue;
            }
            //如果是IPv6,就不必再继续了
            if (skt != invalid_socket && p->ai_family == AF_INET6) {
                break;
            }
        }
        freeaddrinfo(res);
        return skt;
    }

    //连接服务端
    static socket_t ConnectServer(const char* addr, int port)
    {
        init_socket();
        struct addrinfo hints;
        memset(&hints, 0, sizeof hints);
        hints.ai_family = AF_UNSPEC;
        hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
        hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;

        int ret = 0;
        struct addrinfo* res;
        if ((ret = getaddrinfo(addr, std::to_string(port).c_str(), &hints, &res)) != 0) {
            std::cerr << "getaddrinfo:" << gai_strerror(ret) << std::endl;
            return invalid_socket;
        }

        int reuseAddr = 1;
        socket_t skt = invalid_socket;
        for (struct addrinfo* p = res; p != 0 && skt == invalid_socket; p = p->ai_next) {

            if ((p->ai_family != AF_INET && p->ai_family != AF_INET6)) {
                continue;
            }
            //创建socket 及 connect
            if (invalid_socket != (skt = socket(p->ai_family, p->ai_socktype, p->ai_protocol))
                && 0 != connect(skt, (const struct sockaddr*)p->ai_addr, p->ai_addrlen)) {
                std::cerr << "connect:" << strerror(errno);
                closesocket(skt);
                skt = invalid_socket;
            }
        }
        freeaddrinfo(res);
        return skt;
    }
};

#endif

服务器

int main()
{
    socket_t skt;
    if (invalid_socket == (skt = Socket::CreateServer(80))) {
        std::cerr << "CreateServer : " << strerror(errno) << std::endl;
        return 0;
    }
    if (0 != listen(skt, 255)) {
        return 0;
    }
    char addr[128] = { 0 };
    socklen_t addrLen = 28;
    socket_t client = accept(skt, (struct sockaddr*)addr, &addrLen);
    //获取对端地址
    char node[128] = { 0 };
    char port[32] = { 0 };
    if (0 == getnameinfo((const sockaddr*)addr, addrLen, node, 128, port, 32, 0)) {
        if (0 == memcmp(node, "::ffff:", strlen("::ffff:"))) {
            std::cout << "IPv4 connect : " << node + strlen("::ffff:") << " : " << port << std::endl;
        }
        else {
            std::cout << "IPv6 connect :" << node << " : " << port << std::endl;
        }
    }
    //.....
    closesocket(client);
    closesocket(skt);
    return 0;
}

客户端

int main() 
{
    socket_t skt;
    if (invalid_socket != (skt = Socket::ConnectServer("www.baidu.com", 80))) {
        std::cout << "connect www.baidu.com ok" << std::endl;
        closesocket(skt);
    }
    if (invalid_socket != (skt = Socket::ConnectServer("learn.microsoft.com", 80))) {
        std::cout << "connect learn.microsoft.com ok" << std::endl;
        closesocket(skt);
    }
    if (invalid_socket != (skt = Socket::ConnectServer("fe80::53bd:b44a:cf4a:d202", 80))) {
        std::cout << "connect fe80::53bd:b44a:cf4a:d202 ok" << std::endl;
        closesocket(skt);
    }
    if (invalid_socket != (skt = Socket::ConnectServer("192.168.1.21", 80))) {
        std::cout << "connect 192.168.1.21 ok" << std::endl;
        closesocket(skt);
    }
    return 0;
}

文心一言代码解析:

init_socket()函数: 这个函数是用来初始化套接字库的。

如果代码在Windows平台上运行（通过#ifdef _WIN32判断），它将调用WSAStartup()函数来初始化Windows套接字库，并检查是否成功初始化。如果成功，返回true；否则返回false。在其他平台上，这个函数总是返回true。

CreateServer()函数: 这个函数尝试创建一个服务器套接字并绑定到指定的端口。函数的参数包括端口号和套接字类型（默认为SOCK_STREAM，即TCP）。

0. 首先，它调用init_socket()来初始化套接字库。
1. 然后，它使用getaddrinfo()函数来获取与给定端口和地址家族相关的地址信息。这个函数返回一个地址信息链表，包含了所有可能的地址（IPv4和IPv6）。
2. 接着，函数遍历这个地址链表，尝试为每个地址创建一个套接字并绑定它。如果成功，它会关闭之前创建的所有套接字（如果有的话），然后继续处理下一个地址。
3. 如果成功创建了套接字并绑定了某个地址，并且这个地址是IPv6地址，那么函数会停止处理其他地址，并返回创建的套接字。
4. 最后，无论成功与否，都会使用freeaddrinfo()函数释放之前获取的地址信息。 CreateServer主要目的是为了确保服务器套接字优先使用IPv6地址。如果系统支持IPv6，并且可以绑定到IPv6地址，那么它就会停止处理其他地址并返回套接字。否则，它将尝试使用IPv4地址。这有助于确保应用程序可以同时支持IPv4和IPv6，从而提供更好的网络连接性。

ConnectServer(): 这个函数用于连接到服务器。

0. 它首先调用init_socket()来初始化套接字库。然后，它使用getaddrinfo()函数来获取与给定地址和端口相关的地址信息。如果getaddrinfo()返回非零值，表示出现错误，该错误消息会被打印到标准错误输出，并返回一个无效的套接字描述符。
1. 接下来，代码会遍历获取到的地址信息，尝试为每个地址创建一个套接字并连接到该地址。如果成功，它会继续尝试下一个地址。如果套接字创建或连接失败，它会关闭套接字并继续处理下一个地址。
2. 最后，使用freeaddrinfo()函数释放之前获取的地址信息，并返回创建的套接字描述符。如果连接成功，它将是一个有效的套接字描述符；如果连接失败，它将是一个无效的套接字描述符。

函数说明:

getaddrinfo 函数 (ws2tcpip.h) - Win32 apps | Microsoft Learn

getnameinfo 函数 (ws2tcpip.h) - Win32 apps | Microsoft Learn

getaddrinfo(3) - Linux manual page

getnameinfo(3) - Linux manual page

getaddrinfo()是一个用于网络编程的函数，它用于将主机名和服务名解析为网络地址结构。这个函数是在套接字编程中经常使用的，特别是在处理DNS查找和地址解析时。

函数原型通常如下：

int getaddrinfo(const char *node, const char *service,
               const struct addrinfo *hints,
               struct addrinfo **res);

参数说明：

• node：主机名或IP地址字符串。如果为NULL，表示使用通配地址。
• service：服务名或端口号字符串。如果为NULL，表示使用默认服务。
• hints：指向一个addrinfo结构体的指针，该结构体包含用于指导地址解析的提示信息。例如，可以指定地址族、套接字类型和协议。
• res：指向一个指向addrinfo结构的指针的指针，该结构体将包含解析出的地址信息。 返回值：
• 如果成功，返回0，并将res指向一个链表，链表中包含解析出的地址信息。
• 如果失败，返回一个非零错误码，并将res设置为NULL。

使用getaddrinfo()函数，你可以将主机名和服务名解析为网络地址结构，这在创建套接字、绑定地址和进行网络通信时非常有用。该函数能够处理各种地址类型和协议，使得在网络编程中更加灵活和方便。

getnameinfo()是一个用于网络编程的函数，它用于将网络地址结构（通常由getaddrinfo()函数返回）转换为主机名和服务名。这个函数是在套接字编程中经常使用的，特别是在处理DNS查找和地址解析时。

函数原型通常如下：

int getnameinfo(const struct sockaddr *sa, socklen_t salen,
               char *host, size_t hostlen,
               char *serv, size_t servlen, int flags);

参数说明：

• sa：指向一个sockaddr结构的指针，该结构包含要解析的网络地址。
• salen：sockaddr结构的大小。
• host：指向一个字符数组的指针，用于存储解析出的主机名。
• hostlen：host数组的大小。
• serv：指向一个字符数组的指针，用于存储解析出的服务名。
• servlen：serv数组的大小。
• flags：一组标志位，用于控制函数的行为。例如，NI_NUMERICHOST表示主机名应以数字形式返回，而NI_NUMERICSERV表示服务名应以数字形式返回。 返回值：
• 如果成功，返回0。
• 如果失败，返回一个非零错误码。

使用getnameinfo()函数，你可以将网络地址转换为可读的主机名和服务名，这在调试、日志记录或用户界面中可能是非常有用的。

getaddrinfo一些资料

它的由来：

getaddrinfo函数的由来可以追溯到IPv4和IPv6共存的时期。在早期，网络编程主要使用gethostbyname系列函数来将主机名转换为IP地址。然而，随着IPv6的普及和网络协议的发展，传统的gethostbyname函数逐渐无法满足需求。由于IPv6地址是128位，传统的点分十进制表示法不再适用，需要使用新的表示法。此外，随着网络协议的多样化和复杂化，应用程序需要更灵活的方式来处理不同的协议和套接字类型。

为了解决这些问题，getaddrinfo函数被引入到网络编程中。它是在1990年代末期设计的，并在POSIX.1-2001标准中被正式定义。该函数最初是为了支持IPv6而设计的，但后来也被扩展到支持IPv4。

getaddrinfo函数的设计目标是提供一个统一的接口，用于将主机名和服务名转换为套接字地址结构，同时支持IPv4和IPv6。它隐藏了底层协议的复杂性，使得应用程序可以更加方便地处理网络地址和端口的转换。

该函数最初是在Unix-like操作系统中实现的，但后来也被移植到了其他操作系统中，如Windows。在Windows系统中，getaddrinfo函数是通过Winsock2 API提供的，并且与IPv6的兼容性更好。

综上所述，getaddrinfo函数的由来是为了解决IPv4和IPv6共存时期的需求，提供一种更加灵活、方便的网络地址转换接口。它是在1990年代末期设计的，并在POSIX标准中被定义。该函数最初是为了支持IPv6而设计的，但后来也被扩展到支持IPv4，并且被广泛应用于各种操作系统中。

该函数的作用主要包括：

1. 名字到地址以及服务到端口的转换。它返回一个sockaddr结构的链表，这些sockaddr地址结构随后可有套接口函数（socket、bind、connect、listen等）直接调用，将协议相关性隐藏在该函数内部。

2. 隐藏协议相关性。应用程序只要处理由getaddrinfo函数填写的套接口地址结构，不需要考虑数据尾端，地址转换等。

getaddrinfo的原理是：根据hints参数指定的参数要求，获取服务器信息，并将获取的结果存储到res中。如果应用程序需要使用主机名代替IP地址，或服务名代替端口号，需要先把对应关系增加到对应的配置文件中，否则getaddrinfo会解析出错。

此外，getaddrinfo函数在POSIX规范中定义，它能够处理协议无关的转换，既可用于IPv4也可用于IPv6。它能够根据给定的主机名和服务名，返回一个包含用于创建套接字对象的五元组（包含地址族、套接字类型、协议等）。

getaddrinfo函数还有一些其他的特点和作用：

1. 地址和端口号转换：除了将主机名转换为IP地址外，getaddrinfo还可以将服务名转换为端口号。这对于一些非标准的服务名（如“http”或“ftp”）尤其有用，这些服务名无法通过传统的getservbyname函数直接转换。

2. 套接字类型和协议处理：getaddrinfo可以根据需要进行协议和套接字类型的转换。这使得应用程序可以更灵活地处理不同的网络协议和套接字类型，而无需自行处理底层细节。

3. 错误处理：getaddrinfo函数在出现错误时会返回一个特定的错误码，而不是直接失败。这使得应用程序能够更好地处理错误情况，并采取适当的措施。

4. 异步操作：getaddrinfo函数支持异步操作，这意味着它可以在后台进行地址解析，而不会阻塞应用程序的主线程。这对于需要快速响应的应用程序非常有用。

5. 可移植性：getaddrinfo函数的设计考虑到了跨平台可移植性。无论是在IPv4还是IPv6环境下，它都能够返回适用于任何协议族的地址。这使得使用getaddrinfo的应用程序更加易于移植和维护。

总的来说，getaddrinfo函数在网络编程中起着重要的作用，它使得应用程序可以更方便、灵活地处理网络地址和端口的转换，同时还隐藏了底层协议的复杂性。

除了上述提到的特点，getaddrinfo函数还有以下一些重要功能：

1. 负载均衡和故障转移：通过getaddrinfo函数，可以获取主机名对应的多个IP地址，从而实现负载均衡和故障转移。当某个IP地址出现故障时，可以自动切换到其他可用的IP地址上。

2. 可重入性：getaddrinfo函数的可重入性取决于其内部调用的gethostbyname和getservbyname函数是否是它们的可重入版本。这意味着该函数可以在多线程环境中安全使用，而不会产生竞态条件。

3. IPv6支持：getaddrinfo函数是协议无关的，既可用于IPv4也可用于IPv6。在IPv6环境中，它能够处理IPv6地址的转换，使得应用程序能够更好地支持IPv6协议。

4. 地址结构链表：getaddrinfo函数返回的是一个addrinfo结构的链表，每个结构体包含了一个地址的信息，包括IP地址、端口号、协议类型等。这个链表可以由套接字函数直接使用，简化了网络编程的复杂性。

5. 兼容性：getaddrinfo函数兼容了传统的gethostbyname和getservbyname函数，这意味着在某些情况下，可以使用这些函数作为替代方案。然而，由于getaddrinfo函数具有更多的功能和更好的性能，因此推荐使用该函数进行网络名称解析。

综上所述，getaddrinfo函数在网络编程中起着非常重要的作用，它提供了一种方便、灵活、可靠的方式来处理网络地址和端口的转换。通过使用该函数，应用程序可以更好地支持各种网络协议和地址类型，同时简化网络编程的复杂性。

函数的原理:

getaddrinfo函数的原理是通过DNS（Domain Name System）进行主机名解析。DNS是一个分布式的命名系统，用于将主机名转换为IP地址。当使用getaddrinfo函数时，它会调用系统的DNS解析库，向DNS服务器发送查询请求，获取主机名对应的IP地址。

getaddrinfo函数的设计目标是提供一个统一的接口，用于将主机名和服务名转换为套接字地址结构，同时支持IPv4和IPv6。它隐藏了底层协议的复杂性，使得应用程序可以更加方便地处理网络地址和端口的转换。

工作原理可以分为以下几个步骤：

1. 参数检查：getaddrinfo函数首先会检查传入的参数是否有效。这些参数包括主机名、服务名、套接字类型和协议类型等。如果参数无效，函数将返回错误码。

2. 模板检查：getaddrinfo函数可以接受一个名为hints的参数，该参数指定了期望的地址类型。函数会根据hints参数中的值来过滤返回的地址结构。如果hints参数为空，函数将返回所有可用的地址结构。

3. DNS查询：getaddrinfo函数调用系统的DNS解析库，向DNS服务器发送查询请求，以获取主机名对应的IP地址。如果主机名是一个域名，函数将尝试将其解析为IP地址。如果主机名是一个IP地址，函数将直接使用该地址。

4. 地址转换：在获取到IP地址后，getaddrinfo函数会根据hints参数中的值进行地址转换。如果hints参数指定了特定的套接字类型或协议类型，函数将尝试将其转换为对应的地址结构。

5. 链表构建：getaddrinfo函数将返回一个addrinfo结构的链表，每个结构体包含了一个地址的信息，包括IP地址、端口号、协议类型等。这个链表可以由套接字函数直接使用，简化了网络编程的复杂性。

6. 错误处理：如果在查询过程中出现错误，getaddrinfo函数将返回一个错误码。应用程序可以通过检查返回值来判断是否出现了错误，并根据需要进行相应的处理。

综上所述，getaddrinfo函数的原理是通过DNS进行主机名解析，并返回一个addrinfo结构的链表。它通过隐藏底层协议的复杂性，使得应用程序可以更加方便地处理网络地址和端口的转换。

getaddrinfo函数虽然具有很多优点，但也存在一些缺点。以下是一些可能的缺点：

1. 性能开销：相对于传统的gethostbyname函数，getaddrinfo函数需要进行DNS查询，这会增加一定的性能开销。对于频繁进行地址转换的应用程序，可能会影响性能。

2. 依赖DNS：getaddrinfo函数依赖于DNS进行主机名解析，如果DNS服务器不可用或者网络连接出现问题，可能会导致函数调用失败。这对于需要可靠的网络连接的应用程序可能会造成问题。

3. 参数复杂：getaddrinfo函数的参数相对较多，使用起来可能比传统的gethostbyname函数更复杂。对于不熟悉该函数的应用程序开发者，可能需要花费更多的时间和精力来理解和使用它。

4. IPv4和IPv6的兼容性：虽然getaddrinfo函数可以同时支持IPv4和IPv6，但在处理不同协议的地址时需要进行相应的转换。这可能增加了代码的复杂性和开发难度。

5. 错误处理：虽然getaddrinfo函数在出现错误时会返回一个特定的错误码，但对于某些错误情况可能没有提供足够的上下文信息。这可能使得错误处理变得困难，特别是当错误发生在异步操作中时。

综上所述，虽然getaddrinfo函数具有很多优点，但也存在一些缺点。在使用该函数时，需要权衡其优点和缺点，并根据应用程序的需求进行选择。在一些特定的情况下，可能需要使用其他的网络编程接口或方法来满足需求。

应用场景:

getaddrinfo函数广泛应用于各种需要进行网络连接的场景中，尤其是在处理主机名和服务名到套接字地址的转换时。以下是几个常见的应用场景：

1. 简单的HTTP客户端：可以使用getaddrinfo函数来实现一个简单的HTTP客户端，用于向Web服务器发送HTTP请求。通过将主机名和服务名转换为套接字地址结构，可以方便地建立与远程服务器的连接。

2. DNS查询：在DNS查询过程中，getaddrinfo函数可以用于将域名解析为IP地址。当应用程序需要将主机名转换为IP地址时，可以使用该函数来获取对应的IP地址列表。

3. 网络连接建立：在网络应用程序中，当需要建立与服务器的连接时，可以使用getaddrinfo函数来获取服务器端的IP地址和端口号。然后，使用这些信息来创建套接字并建立连接。

4. 负载均衡和故障转移：通过getaddrinfo函数，可以获取主机名对应的多个IP地址，从而实现负载均衡和故障转移。当某个IP地址出现故障时，可以自动切换到其他可用的IP地址上。

5. 多协议支持：getaddrinfo函数能够处理协议无关的转换，既可用于IPv4也可用于IPv6。在多协议环境下，应用程序可以使用该函数来处理不同协议的网络地址转换。

综上所述，getaddrinfo函数在各种需要进行网络连接的场景中都有广泛的应用，无论是简单的HTTP客户端还是复杂的网络应用程序，都可以通过该函数来方便地处理网络地址和端口的转换。