一、基本概念
IPv4地址使用32位二进制表示，即4个字节。
unsigned char ipv4[] = {192, 168, 0, 1};
如上述代码所示，常见的IPv4地址由4个字节组成，每个字节使用十进制表示，范围在0~255之间。
二、地址分类
IPv4地址按照地址范围的划分分为A、B、C、D、E五类：
- A类：第一个字节的最高位为0，范围为1.0.0.0~126.0.0.0，使用8位表示网络号，剩下24位表示主机号。
- B类：前两个字节的最高位为10，范围为128.0.0.0~191.255.0.0，使用16位表示网络号，剩下16位表示主机号。
- C类：前三个字节的最高位为110，范围为192.0.0.0~223.255.255.0，使用24位表示网络号，剩下8位表示主机号。
- D类：前四个字节的最高位为1110，范围为224.0.0.0~239.255.255.255，用于组播地址。
- E类：前四个字节的最高位为1111，范围为240.0.0.0~255.255.255.255，保留地址。
下面的代码是使用Python来判断一个IPv4地址的类型：
def ip_address_type(ip_str):
"""判断IPv4地址的类型"""
parts = ip_str.split('.')
first_byte = int(parts[0])
if first_byte >= 1 and first_byte = 128 and first_byte = 192 and first_byte = 224 and first_byte = 240 and first_byte <= 255:
return 'E类'
else:
return '未知类型'
三、子网掩码
子网掩码用于划分一个网络中的主机号和网络号。
子网掩码的二进制表示为一串连续的1和0，其中前面的连续的1表示网络部分，后面的连续的0表示主机部分。
例如，如果IP地址为192.168.1.100，子网掩码为255.255.255.0，则该IP地址的网络地址为192.168.1.0，主机地址为100。
下面的代码是使用Python计算一个IP地址的网络地址：
def network_address(ip_str, subnet_mask_str):
"""计算IP地址的网络地址"""
ip_parts = [int(part) for part in ip_str.split('.')]
subnet_mask_parts = [int(part) for part in subnet_mask_str.split('.')]
network_address_parts = [ip_parts[i] & subnet_mask_parts[i] for i in range(4)]
return '.'.join(str(part) for part in network_address_parts)
四、CIDR
CIDR（Classless Inter-Domain Routing，无类域间路由选择）是一种比传统IP地址划分更加灵活的方法。
CIDR将网络前缀和主机号都视作二进制数字，并使用一个斜线后面跟着数字表示网络前缀的长度。
例如，192.168.1.0/24表示网络前缀长度为24位，即子网掩码为255.255.255.0。
下面的代码是使用Python计算一个CIDR表示的网络地址和子网掩码：
def cidr_address(cidr_str):
"""计算CIDR表示的IP地址的网络地址和子网掩码"""
ip_str, prefix_len_str = cidr_str.split('/')
prefix_len = int(prefix_len_str)
subnet_mask = ['0' for _ in range(32)]
for i in range(prefix_len):
subnet_mask[i] = '1'
subnet_mask_str = '.'.join([
str(int(''.join(subnet_mask[i:i+8]), 2))
for i in range(0, 32, 8)
])
network_address_str = network_address(ip_str, subnet_mask_str)
return network_address_str, subnet_mask_str
五、IP地址的表示方法
除了使用十进制表示，IPv4地址还可以使用点分十六进制、点分十进制和无符号整型进行表示。
下面的代码是使用Python将一个IPv4地址转换为无符号整型：
def ipv4_to_int(ip_str):
"""将IPv4地址转换为无符号整型"""
parts = [int(part) for part in ip_str.split('.')]
return (parts[0] << 24) + (parts[1] << 16) + (parts[2] << 8) + parts[3]
六、总结
在网络编程中，IPv4地址是非常重要的概念。本文对IPv4地址长度从基本概念、地址分类、子网掩码、CIDR、IP地址的表示方法等多个方面进行了详细阐述，并提供了相应的代码示例。