#include<iostream.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<ctype.h>

//類結構
class ipTest{
	char ip[16];   //定義ip數組，存放ip地址
	char subnetPlusMask[19]; //定義subnetPlusMask數組，存放子網號和子網掩碼中1的個數
	char subnet[19];   //定義subnet數組，存放子網號
	char TempIp[16];   //定義TempIp數組，存放臨時的ip地址
	char TempSub[19];  //定義TempSub數組，存放臨時的子網號
	int mask;   //定義整型mask，存放子網掩碼中1的個數
	bool maskIsValid;//定義布爾值maskIsValid，存放判斷mask真值的變量

public:
	ipTest(char *,char *); //定義ipTest函數
	~ipTest(){};
	bool NoIllegalChar(char *);  //非法字符的判斷
	bool ipIsValid(char *);  //判斷IP地址是否合法
	bool subnetIsValid(char *);  //判斷子網號是否合法
	void belong();    //判斷IP是否為子網成員
	print();//定義輸出函數print
};

//主函數
void main(int argc,char *argv[]){
	if(argc != 3){  //判斷參數格式是否正確
		cout<<"error"<<endl<<"format shoud be:ip_test subnet/mask ip"<<endl;//輸出錯誤信息
		return;
	}
	else{
		if(strlen(argv[1]) > 18){  //先判斷最簡單的錯誤，子網號及子網掩碼長度和是否超出
			cout<<"subnet/mask is too long";  //輸出錯誤信息
			return;
		}
		if(strlen(argv[2]) > 15){ //ip地址長度是否超出
			cout<<"ip is too long";//輸出錯誤信息
			return;
		}

		ipTest test(argv[1],argv[2]); //實例化ipTest類
		test.print();          //完成相應判別并輸出結果
	}
}

//構造函數
ipTest::ipTest(char* subnetPlusMask,char *ip){
	maskIsValid = true;
	char temp[2];
//把'/'前的字符復制到subnet字符數組中
	int smLen = strlen(subnetPlusMask); // 定義smLen為subnetPlusMask的長度
	for(int i = 0;i < smLen && subnetPlusMask[i] != '/';i++){
		this->subnet[i] = subnetPlusMask[i];  //對subnet數組賦值，值為subnetPlusMask中的數值
		this->TempSub[i] = subnetPlusMask[i]; //對TempSub數組賦值，值為subnetPlusMask中的數值
	}
	subnet[i] = '\0';//給數組加上結束符
	TempSub[i] = '\0'; //給數組加上結束符
	if(i >= smLen-3&&i<=smLen-2){  //初始化mask和maskIsValid
		if(i == smLen-2){
			temp[0] = subnetPlusMask[i+1]; 
			if(!isdigit(temp[0])) //判斷temp中的值是否為字符
				maskIsValid = false;
		}
		else if(i == smLen-3){
			temp[0] = subnetPlusMask[i+1];
			temp[1] = subnetPlusMask[i+2];
			if(!(isdigit(temp[0])&&isdigit(temp[1]))) //判斷temp中的值是否為字符
				maskIsValid = false;
		}
		mask = atoi(temp); //將temp中的字符數值化
		if(mask<0 || mask >32) //判斷mask值是否超出范圍
			maskIsValid = false;
	}
	else //用十進制數表示的掩碼中1的個數只能是一位數或者兩位數
		maskIsValid = false;
	
	strcpy(this->subnetPlusMask,subnetPlusMask); //給subnetPlusMask賦值
	strcpy(this->ip,ip); //給IP賦值
	strcpy(this->TempIp,ip);
}

//調用判別函數，并輸出結果
ipTest::print(){
	bool subIsV = subnetIsValid(TempSub);
	bool ipIsV = ipIsValid(TempIp);

	if(!subIsV)  //subnet非法
		cout<<"subnet is invalid!"<<endl;
	else
		cout<<"valid subnet:"<<subnet<<endl;

	if(!maskIsValid)  //mask非法
		cout<<"mask is invalid!"<<endl;
	else
		cout<<"valid mask:"<<mask<<endl;

	if(!ipIsV) //ip非法
		cout<<"ip is invalid!"<<endl;
	else
		cout<<"valid ip:"<<ip<<endl;

	//判斷ip是否belong subnet
	if(subIsV && ipIsV && maskIsValid)
		belong();
}

//子網數，判斷輸入是否含有非數字字符
bool ipTest::NoIllegalChar(char *ch){
	unsigned int i,k=0;
	for(i=0;i<strlen(ch);i++){
		if(isdigit(*(ch+i))==0){  //判斷每一位是否為數字字符
			return false;
		}
	}
	return true;   //若不含有非法數字字符則返回true
}

//判別IP地址是否合法
bool ipTest::ipIsValid(char * ip){
	char ch[]=".";   //分隔符
	char *token,*dot[4];
	int iplen = 0;
    int dotnum=0;
	char addr[18];
	int len=strlen(ip);
	strcpy(addr,ip);

	token = strtok(ip,ch); //以"."標志將IP字符串按節分開
	while(token!=NULL){   //循環進行，直到結束
		dot[iplen]=token; //將分開的每段賦值給dot
		iplen++;
		token = strtok(NULL,ch);
	}
    for(int i=0;i<len;i++) //計算地址中"."的個數
    {
        if(addr[i]=='.')
		{
			dotnum++;
		}
    }
    if(dotnum!=3)
	{
		cout<<"地址中分隔符應為3個!"<<endl;
		return false;
	}
    for(i=0;i<len-1;i++)
	{
		if(addr[i]=='.' && addr[i+1]=='.')
		{
			cout<<"地址中不能出現連續的分隔符!"<<endl;
			return false;  
		}
	} 
	if(addr[len-1]=='.')
	{
		cout<<"地址最后位不能為分隔符!"<<endl;
		return false;
	}

	if(iplen != 4)  //段數不對
		return false;
	for( i = 0; i < 4; i++){
		if(!NoIllegalChar(dot[i])||atoi(dot[i])>255) //有非法字符或某段值非法
			return false;
	}

	return true;
}

//判斷子網號是否合法
bool ipTest::subnetIsValid(char* subnet){
	if(!ipIsValid(subnet))  //調用判別IP地址合法性的函數
		return false;
	return true;
}

//判斷IP是否為子網成員，判斷子網號與掩碼是否匹配，以及子網號、主機號全0全1問題
void ipTest::belong(){
	int subLen = strlen(subnet); //定義子網號長度
	int ipLen = strlen(ip);//定義ip地址長度

	unsigned int iIPA,iSubA,iMask; //定義iIPA，iSubA，iMask
	unsigned char subA[4],ipA[4];  //定義subA，ipA
	char temp[3]; // 定義temp臨時變量
	int i,j,t = 0;

	for (i = 0, j= 0;i<subLen;i++){  //不用再檢錯
		if(subnet[i] !='.')
			temp[j++]=subnet[i]; //temp數組中放'.'間的串
		else{
			subA[3-t] = atoi(temp);  //subA數組中放'.'間的數據
			j=0;
			t++;
			temp[0]=temp[1]=temp[2]='\0'; //temp中的數據清除
		}
	}
	subA[0]=atoi(temp); //subA數組中放'.'間的數據中最后一個數據
	temp[0]=temp[1]=temp[2]='\0';//temp中的數據清除
	iSubA=*(unsigned int *)subA; //iSubA中放subnet中'.'除外的串對應的數

	for(i=0,j=0,t=0;i<ipLen;i++){ //不用再檢錯  同上
		if(ip[i]!='.')
			temp[j++]=ip[i];
		else{
			ipA[3-t]=atoi(temp);
			j=0;
			t++;
			temp[0]=temp[1]=temp[2]='\0';
		}
	}
	ipA[0]=atoi(temp);
	iIPA=*(unsigned int*)ipA; //iIPA中放IP中'.'除外的串對應的數

	iMask = 0xffffffff;
	iMask<<=(32-mask);
	                       //獲得掩碼
	if((iSubA | iMask)!= iMask){ //說明sub與mask不匹配  位或操作
		cout<<"子網號與掩碼不匹配,error!"<<endl;
		return;
	}
	if((iSubA^iMask)==0){ //說明子網號全1  位異或操作
		cout<<"子網號全1,error!"<<endl;
		return;
	}
	if((iSubA&iMask)==0){ //說明子網號全0  位與操作
		cout<<"子網號全0,error!"<<endl;
		return;
	}

	if((iSubA)==(iIPA&iMask)){ //IP和掩碼與，結果和子網號比較
		if((iIPA|iMask)==iMask){  //說明主機號全0
			cout<<"主機號全0，error!"<<endl;
			return;
		}
		if((iIPA|iMask)==0xffffffff){ //說明主機號全1
			cout<<"主機號全1,error!"<<endl;
			return;
		}
		//ip屬于subnet
		cout<<" "<<ip<<" belongs to "<<subnetPlusMask<<endl;
		return;
	}
	//ip不屬于subnet
	else 
	cout<<" "<<ip<<" doesn't belong to "<<subnetPlusMask<<endl;
}