了解 Go 的 net/netip Addr 類型：深入探討-Golang-PHP中文網

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Go語言的net/netip包詳解：Addr類型

大家好！今天我們深入探討Go語言的net/netip包，重點放在Addr類型。如果您一直在使用Go的網路程式碼，您可能已經遇到了舊的net.IP類型。雖然它為我們服務良好，但它有一些缺點，使其不太適合現代網路程式碼。 net/netip套件（在Go 1.18中引入）為我們提供了一種更強大、更有效率的處理IP位址的方法。

為什麼選擇`net/netip.Addr`？

在我們深入細節之前，讓我們先了解為什麼存在這種類型。傳統的net.IP類型基本上是一個位元組切片（[]byte），這意味著：

可變的
需要堆分配
可能包含無效狀態
不能使用==運算子來比較

新的Addr類型解決了所有這些問題。它是一個值類型（內部結構體），不可變，並且始終表示有效的IP位址。不再需要防禦性程式設計！

開始使用`Addr`

讓我們看看建立和使用Addr的基本方法：

<code class="language-go">package main

import (
    "fmt"
    "net/netip"
)

func main() {
    // 从字符串创建Addr
    addr, err := netip.ParseAddr("192.168.1.1")
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    // 如果你绝对确定输入
    addr2 := netip.MustParseAddr("2001:db8::1")

    fmt.Printf("IPv4: %v\nIPv6: %v\n", addr, addr2)
}</code>

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ParseAddr的一個優點是它非常嚴格。它不會接受奇怪的格式或無效的地址。例如：

<code class="language-go">// 这些将会失败
_, err1 := netip.ParseAddr("256.1.2.3")        // 无效的IPv4八位字节
_, err2 := netip.ParseAddr("2001:db8::1::2")   // 无效的IPv6（双冒号）
_, err3 := netip.ParseAddr("192.168.1.1/24")   // Addr不允许CIDR表示法</code>

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深入探討`Addr`方法

讓我們探索您將與Addr一起使用的關鍵方法。我將分享一些實際範例，說明每個方法在哪些情況下派上用場。

這是IPv4還是IPv6？

<code class="language-go">func checkAddressType(addr netip.Addr) {
    if addr.Is4() {
        fmt.Println("这是IPv4")
        // 你可以在这里安全地使用As4()
        bytes := addr.As4()
        fmt.Printf("作为字节：%v\n", bytes)
    } else if addr.Is6() {
        fmt.Println("这是IPv6")
        // 你可以在这里安全地使用As16()
        bytes := addr.As16()
        fmt.Printf("作为字节：%v\n", bytes)
    }
}</code>

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專業提示：當處理IPv4對映的IPv6位址（例如::ffff:192.0.2.1）時，使用Is4In6()來偵測它們。這在編寫與協議無關的程式碼時特別有用。

地址分類方法

Addr類型提供了幾種方法來對IP位址進行分類。這是一個全面的範例：

<code class="language-go">func classifyAddress(addr netip.Addr) {
    checks := []struct {
        name string
        fn   func() bool
    }{
        {"IsGlobalUnicast", addr.IsGlobalUnicast},
        {"IsPrivate", addr.IsPrivate},
        {"IsLoopback", addr.IsLoopback},
        {"IsMulticast", addr.IsMulticast},
        {"IsLinkLocalUnicast", addr.IsLinkLocalUnicast},
        {"IsLinkLocalMulticast", addr.IsLinkLocalMulticast},
        {"IsInterfaceLocalMulticast", addr.IsInterfaceLocalMulticast},
        {"IsUnspecified", addr.IsUnspecified},
    }

    for _, check := range checks {
        if check.fn() {
            fmt.Printf("地址是 %s\n", check.name)
        }
    }
}</code>

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實際範例：假設您正在編寫一項服務，該服務需要綁定到除環回介面之外的所有介面：

<code class="language-go">func getBindableAddresses(addrs []netip.Addr) []netip.Addr {
    var bindable []netip.Addr
    for _, addr := range addrs {
        if !addr.IsLoopback() && !addr.IsLinkLocalUnicast() {
            bindable = append(bindable, addr)
        }
    }
    return bindable
}</code>

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使用區域（IPv6作用域ID）

如果您使用的是IPv6，最終會遇到區域。它們主要與鏈路本地位址一起使用，以指定要使用的網路介面：

<code class="language-go">func handleZones() {
    // 创建一个带有区域的地址
    addr := netip.MustParseAddr("fe80::1%eth0")

    // 获取区域
    zone := addr.Zone()
    fmt.Printf("区域：%s\n", zone)

    // 比较带有区域的地址
    addr1 := netip.MustParseAddr("fe80::1%eth0")
    addr2 := netip.MustParseAddr("fe80::1%eth1")

    // 由于区域不同，这些是不同的地址
    fmt.Printf("相同的地址？%v\n", addr1 == addr2)  // false

    // WithZone创建一个具有不同区域的新地址
    addr3 := addr1.WithZone("eth2")
    fmt.Printf("新的区域：%s\n", addr3.Zone())
}</code>

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實際應用：IP位址過濾器

讓我們在一個實際範例中將所有這些放在一起。這是一個簡單的IP過濾器，可用於Web服務：

<code class="language-go">type IPFilter struct {
    allowed []netip.Addr
    denied  []netip.Addr
}

func NewIPFilter(allowed, denied []string) (*IPFilter, error) {
    f := &IPFilter{}

    // 解析允许的地址
    for _, a := range allowed {
        addr, err := netip.ParseAddr(a)
        if err != nil {
            return nil, fmt.Errorf("无效的允许地址 %s: %w", a, err)
        }
        f.allowed = append(f.allowed, addr)
    }

    // 解析拒绝的地址
    for _, d := range denied {
        addr, err := netip.ParseAddr(d)
        if err != nil {
            return nil, fmt.Errorf("无效的拒绝地址 %s: %w", d, err)
        }
        f.denied = append(f.denied, addr)
    }

    return f, nil
}

func (f *IPFilter) IsAllowed(ip string) bool {
    addr, err := netip.ParseAddr(ip)
    if err != nil {
        return false
    }

    // 首先检查拒绝列表
    for _, denied := range f.denied {
        if addr == denied {
            return false
        }
    }

    // 如果没有指定允许的地址，则允许所有未被拒绝的地址
    if len(f.allowed) == 0 {
        return true
    }

    // 检查允许列表
    for _, allowed := range f.allowed {
        if addr == allowed {
            return true
        }
    }

    return false
}</code>

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使用方法範例：

<code class="language-go">func main() {
    filter, err := NewIPFilter(
        []string{"192.168.1.100", "10.0.0.1"},
        []string{"192.168.1.50"},
    )
    if err != nil {
        panic(err)
    }

    tests := []string{
        "192.168.1.100",  // 允许
        "192.168.1.50",   // 拒绝
        "192.168.1.200",  // 不在任何列表中
    }

    for _, ip := range tests {
        fmt.Printf("%s 允许？%v\n", ip, filter.IsAllowed(ip))
    }
}</code>

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性能注意事項

net/netip.Addr的一大優點是其性能特性。由於它是一個值類型：

基本操作沒有堆分配
高效率的比較操作
零值無效（與net.IP不同，其中零值可能是有效的）

一些常見的陷阱和技巧

不要隨意混合使用net.IP和netip.Addr 雖然可以在它們之間進行轉換，但為了保持一致性，盡量在整個程式碼庫中堅持使用netip.Addr。
注意比較中的區域 除了區域之外，兩個相同的位址被認為是不同的位址。
謹慎使用MustParseAddr 雖然在測試或初始化程式碼中很方便，但在處理使用者輸入的生產程式碼中，更喜歡ParseAddr。
記住它是不可變的 所有似乎修改地址的方法（例如WithZone）實際上都會回傳一個新的地址。