实际环境和特殊需求往往会将简单问题复杂化，比如计算机IP地址，对于一个连接中socket，可以直接获得本端和对端的IP、端口信息。但在一些特殊场合我们可能需要更多的信息，比如系统中有几块网卡，他们的Mac地址是多少，每块网卡分配了几个IP（一个网卡对应多个IP）等等。
这些信息往往需要通过ifconfig指令来获得，对于程序员来说，在代码中调用外部的shell指令可不是个最佳方案，因为没人能保障不同平台、不同版本的ifconfig指令输出的格式是一致的。本篇文章中将介绍通过ioctl函数实现上述需求。
#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int fd, int request, … /* void *arg */);
返回：成功返回0，失败返回-1
ioctl函数的参数只有3个，但却是Unix中少有的几个“家族类”复杂函数，这里摘录一段《Unix网络编程》一书中对ioctl函数的描述：
在传统上ioctl函数是用于那些普遍使用、但不适合归入其他类别的任何特殊的系统接口……网络程序（一般是服务器程序）中ioctl常用于在程序启动时获得主机上所有接口的信息：接口的地址、接口是否支持广播、是否支持多播，等等。
ioctl函数的第一个参数fd，可以表示一个打开的文件（文件句柄）或网络套接字，第二个和第三个参数体现了函数的家族特色，参数二request根据函数功能分类定义了多组宏，而参数三总是一个指针，指针的类型依赖于参数二request。因为ioctl的种类实在太多，这里只列出和本文相关的几个参数定义：
分类 | 参数二（宏） | 参数三 | 描述 |
接口 | SIOCGIFCONF | struct ifconf | 获得所有接口列表 |
SIOCGIFADDR | struct ifreq | 获得接口地址 | |
SIOCGIFFLAGS | struct ifreq | 获得接口标志 | |
SIOCGIFBRDADDR | struct ifreq | 获得广播地址 | |
SIOCGIFNETMASK | struct ifreq | 获得子网掩码 |
上表中列出了两个相关的结构体：struct ifconf 和 struct ifreq，要了解ioctl函数的具体运用，首先要了解这两个结构：
1. /* net/if.h */
2. struct
3. {
4. int ifc_len; /* Size of buffer. */
5. union
6. {
7. __caddr_t ifcu_buf;
8. struct
9. }
10. };
11.
12. struct
13. {
14. # define IFHWADDRLEN 6
15. # define IFNAMSIZ IF_NAMESIZE
16.
17. union
18. {
19. char ifrn_name[IFNAMSIZ]; /* Interface name, e.g. "en0". */
20. }
21.
22. union
23. {
24. struct
25. struct
26. struct
27. struct
28. struct
29. short int
30. int
31. int
32. struct
33. char ifru_slave[IFNAMSIZ]; /* Just fits the size */
34. char ifru_newname[IFNAMSIZ];
35. __caddr_t ifru_data;
36. }
37. };
struct ifconf的第二个元素ifc_ifcu是一个联合，是指向struct ifreq结构的地址，通常是一组struct ifreq结构空间（每一个描述一个接口），struct ifconf的第一个元素ifc_len描述了struct ifreq结构空间的大小；结构struct ifreq也有两个元素，第一个元素ifr_ifrn内含一个字符串，用来描述接口的名称，比如“eth0″、”wlan0”等，第二个元素是联合，比较复杂，用来描述套接口的地址结构。
struct ifconf 和 struct ifreq的关系可以参考下图：
ioctl函数中的struct ifconf 和 struct ifreq结构关系
通常运用ioctl函数的第一步是从内核获取系统的所有接口，然后再针对每个接口获取其地址信息。获取所有接口通过SIOCGIFCONF请求来实现：
1. struct ifconf ifc; /* ifconf结构 */
2. struct ifreq ifrs[16]; /* ifreq结构数组(这里估计了接口的最大数量16) */
3.
4. /* 初始化ifconf结构 */
5. ifc.ifc_len = sizeof(ifrs);
6. ifc.ifc_buf = (caddr_t)
7.
8. /* 获得接口列表 */
9. ioctl(fd, SIOCGIFCONF, (char *) &ifc);
获得了接口列表，就可以通过struct ifconf结构中*ifcu_req的指针得到struct ifreq结构数组的地址，通过遍历获得每隔接口的详细地址信息：
1. printf("接口名称：%s/n", ifrs[n].ifr_name); /* 接口名称 */
2.
3. /* 获得IP地址 */
4. ioctl(fd, SIOCGIFADDR, (char *) &ifrs[n]);
5. printf("IP地址:%s/n",
6. (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&ifrs[n].ifr_addr))->sin_addr));
7.
8. /* 获得子网掩码 */
9. ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, (char *) &ifrs[n]);
10. printf("子网掩码:%s/n",
11. (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&ifrs[n].ifr_addr))->sin_addr));
12.
13. /* 获得广播地址 */
14. ioctl(fd, SIOCGIFBRDADDR, (char *) &ifrs[n]);
15. printf("广播地址:%s/n",
16. (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&ifrs[n].ifr_addr))->sin_addr));
17.
18. /* 获得MAC地址 */
19. ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, (char *) &ifrs[n]);
20. printf("MAC地址:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x/n",
21. (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[0],
22. (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[1],
23. (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[2],
24. (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[3],
25. (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[4],
26. (unsigned char) ifrs[n].ifr_hwaddr.sa_data[5]);
最后，给出一个参考程序代码。
ioctl函数没有纳入POXIS规范，各系统对ioctl的实现也不尽相同，下面的代码在我的Ubuntu10.04 linux上可执行通过，但在其他Unix系统上不一定能够通过编译，例如在Power AIX 5.3上需要将获得MAC地址的那段代码注释掉。
1. #include <arpa/inet.h>
2. #include <net/if.h>
3. #include <net/if_arp.h>
4. #include <netinet/in.h>
5. #include <stdio.h>
6. #include <sys/ioctl.h>
7. #include <sys/socket.h>
8. #include <unistd.h>
9.
10. #define MAXINTERFACES 16 /* 最大接口数 */
11.
12. int fd; /* 套接字 */
13. int if_len; /* 接口数量 */
14. struct ifreq buf[MAXINTERFACES]; /* ifreq结构数组 */
15. struct ifconf ifc; /* ifconf结构 */
16.
17. int main(argc, argv)
18. {
19. /* 建立IPv4的UDP套接字fd */
20. if ((fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)
21. {
22. ("socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)");
23. return -1;
24. }
25.
26. /* 初始化ifconf结构 */
27. ifc_len = sizeof(buf);
28. ifc_buf = (caddr_t)
29.
30. /* 获得接口列表 */
31. if (ioctl(fd, SIOCGIFCONF, (char *) &ifc) == -1)
32. {
33. ("SIOCGIFCONF ioctl");
34. return -1;
35. }
36.
37. ifc_len / sizeof(struct ifreq); /* 接口数量 */
38. printf("接口数量:%d/n/n", if_len);
39.
40. while (if_len– > 0) /* 遍历每个接口 */
41. {
42. printf("接口：%s/n", buf[if_len].ifr_name); /* 接口名称 */
43.
44. /* 获得接口标志 */
45. if (!(ioctl(fd, SIOCGIFFLAGS, (char *) &buf[if_len])))
46. {
47. /* 接口状态 */
48. if (buf[if_len].ifr_flags & IFF_UP)
49. {
50. printf("接口状态: UP/n");
51. }
52. else
53. {
54. printf("接口状态: DOWN/n");
55. }
56. }
57. else
58. {
59. char str[256];
60. (str, "SIOCGIFFLAGS ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
61. (str);
62. }
63.
64.
65. /* IP地址 */
66. if (!(ioctl(fd, SIOCGIFADDR, (char *) &buf[if_len])))
67. {
68. printf("IP地址:%s/n",
69. (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf[if_len].ifr_addr))->sin_addr));
70. }
71. else
72. {
73. char str[256];
74. (str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
75. (str);
76. }
77.
78. /* 子网掩码 */
79. if (!(ioctl(fd, SIOCGIFNETMASK, (char *) &buf[if_len])))
80. {
81. printf("子网掩码:%s/n",
82. (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf[if_len].ifr_addr))->sin_addr));
83. }
84. else
85. {
86. char str[256];
87. (str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
88. (str);
89. }
90.
91. /* 广播地址 */
92. if (!(ioctl(fd, SIOCGIFBRDADDR, (char *) &buf[if_len])))
93. {
94. printf("广播地址:%s/n",
95. (char*)inet_ntoa(((struct sockaddr_in*) (&buf[if_len].ifr_addr))->sin_addr));
96. }
97. else
98. {
99. char str[256];
100. (str, "SIOCGIFADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
101. (str);
102. }
103.
104. /*MAC地址 */
105. if (!(ioctl(fd, SIOCGIFHWADDR, (char *) &buf[if_len])))
106. {
107. printf("MAC地址:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x/n/n",
108. (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[0],
109. (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[1],
110. (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[2],
111. (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[3],
112. (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[4],
113. (unsigned char) buf[if_len].ifr_hwaddr.sa_data[5]);
114. }
115. else
116. {
117. char str[256];
118. (str, "SIOCGIFHWADDR ioctl %s", buf[if_len].ifr_name);
119. (str);
120. }
121. }//–while end
122.
123. //关闭socket
124. (fd);
125. return 0;
126. }
在我的系统上，程序输出：
接口数量:4
接口：wlan0
接口状态: UP
IP地址:192.168.1.142
子网掩码:255.255.255.0
广播地址:192.168.1.255
MAC地址:00:14:a5:65:47:57接口：eth0:0
接口状态: UP
IP地址:192.168.4.113
子网掩码:255.255.255.0
广播地址:192.168.4.255
MAC地址:00:14:c2:e5:45:57接口：eth0
接口状态: UP
IP地址:192.168.4.111
子网掩码:255.255.255.0
广播地址:192.168.4.255
MAC地址:00:14:c2:e5:45:57接口：lo
接口状态: UP
IP地址:127.0.0.1
子网掩码:255.0.0.0
广播地址:0.0.0.0
MAC地址:00:00:00:00:00:00
从输出可以看出，系统有4个接口，”wlan0″表示第一块无线网卡接口，”eth0″（IP地址:192.168.4.111）表示第一块连线网卡接口（我们最长用的RJ45连接口网卡），”lo”是回路地址接口（我们常用的127.0.0.1）。
注意：”eth0:0″（IP地址:192.168.4.113）是有线网卡的别名（单网卡绑定多个IP），这是为了测试这个参考程序特意在eth0上添加的一个IP地址。
