[C++][识别有效的IP地址和掩码并进行分类统计] 详细思路以及getline函数处理字符串技巧

题目要点：

所有的IP地址划分为 A,B,C,D,E五类：
A类地址1.0.0.0 ~ 126.255.255.255;
B类地址128.0.0.0 ~ 191.255.255.255;
C类地址192.0.0.0 ~ 223.255.255.255;
D类地址224.0.0.0 ~ 239.255.255.255；
E类地址240.0.0.0 ~ 255.255.255.255

私网IP范围是：
10.0.0.0～10.255.255.255
172.16.0.0～172.31.255.255
192.168.0.0～192.168.255.255

子网掩码为二进制下前面是连续的1，然后全是0。

输出：统计A、B、C、D、E、错误IP地址或错误掩码、私有IP的个数

一些需要注意的细节

1. 类似于【0.*.*.*】和【127.*.*.*】的IP地址不属于上述输入的任意一类，也不属于不合法ip地址，计数时可以忽略
2. 私有IP地址和A,B,C,D,E类地址是不冲突的，也就是说需要同时+1
3. 如果子网掩码是非法的，则不再需要查看IP地址
4. 全零【0.0.0.0】或者全一【255.255.255.255】的子网掩码也是非法的

思路

1. 按行读取输入，根据字符‘~’ 将IP地址与子网掩码分开
2. 查看子网掩码是否合法。
   • 合法，则继续检查IP地址
   • 非法，则相应统计项+1，继续下一行的读入
3. 查看IP地址是否合法
   • 合法，查看IP地址属于哪一类，是否是私有ip地址；相应统计项+1
   • 非法，相应统计项+1

具体实现

1. 判断IP地址是否合法，如果满足下列条件之一即为非法地址
   • 数字段数不为4
   • 存在空段，即【192..1.0】这种
   • 某个段的数字大于255
2. 判断子网掩码是否合法，如果满足下列条件之一即为非法掩码
   • 不是一个合格的IP地址
   • 在二进制下，不满足前面连续是1，然后全是0
   • 在二进制下，全为0或全为1
3. 如何判断一个掩码地址是不是满足前面连续是1，然后全是0？
   • 将掩码地址转换为32位无符号整型，假设这个数为b。如果此时b为0，则为非法掩码
   • 将b按位取反后+1。如果此时b为1，则b原来是二进制全1，非法掩码
   • 如果b和b-1做按位与运算后为0，则说明是合法掩码，否则为非法掩码

代码

注意getline函数可以指定分割字符串的字符

#include<iostream>
#include<string>
#include<sstream>
#include<vector>
using namespace std;

bool judge_ip(string ip){
    int j = 0;
    istringstream iss(ip);
    string seg;
    while(getline(iss,seg,'.'))
        if(++j > 4 || seg.empty() || stoi(seg) > 255)
            return false;
    return j == 4;
}

bool is_private(string ip){
    istringstream iss(ip);
    string seg;
    vector<int> v;
    while(getline(iss,seg,'.')) v.push_back(stoi(seg));
    if(v[0] == 10) return true;
    if(v[0] == 172 && (v[1] >= 16 && v[1] <= 31)) return true;
    if(v[0] == 192 && v[1] == 168) return true;
    return false;
}

bool is_mask(string ip){
    istringstream iss(ip);
    string seg;
    unsigned b = 0;
    while(getline(iss,seg,'.')) b = (b << 8) + stoi(seg);
    if(!b) return false;
    b = ~b + 1;
    if(b == 1) return false;
    if((b & (b-1)) == 0) return true;
    return false;
}

int main(){
    string input;
    int a = 0,b = 0,c = 0,d = 0,e = 0,err = 0,p = 0;
    while(cin >> input){
        istringstream is(input);
        string add;
        vector<string> v;
        while(getline(is,add,'~')) v.push_back(add);
        if(!judge_ip(v[1]) || !is_mask(v[1])) err++;
        else{
            if(!judge_ip(v[0])) err++;
            else{
                int first = stoi(v[0].substr(0,v[0].find_first_of('.')));
                if(is_private(v[0])) p++;
                if(first > 0 && first <127) a++;
                else if(first > 127 && first <192) b++;
                else if(first > 191 && first <224) c++;
                else if(first > 223 && first <240) d++;
                else if(first > 239 && first <256) e++;
            }
        }
    }
    cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << " " << e << " " << err << " " << p << endl;
    return 0;
}