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UDP网络通信

news 来源：原创 2025/6/30 14:59:38

UDP网络通信：

步骤1 创建套接字：

#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>int socket(int domain, int type, int protocol);

参数一 domain：
AF_UNIX Local communication unix(7) 本地通信
AF_INET IPv4 Internet protocols ip(7) 网络通信

参数二 type：
SOCK_DGRAM Supports datagrams (connectionless, unreliable messages of a fixed maximum length). 无连接不可靠面向数据报文，也就是UDP

参数三 protocol：
一般省略，直接为0.

RETURN VALUE
On success, a file descriptor for the new socket is returned. On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.（成功返回一个文件描述符，失败返回-1）。
在这里插入图片描述

步骤2 绑定将IP端口与套接字绑定起来：

绑定的过程，需要将IP和端口号关联起来，使用 sockaddr_in 对信息进行关联。
使用 sockaddr_in 需要头文件 #include <netinet/in.h> 与 #include <arpa/inet.h>
需要将本体服务端的 IP 和 port 填充进 sockaddr_in 的结构体中。
结构体包含三个需要填充的字段：
1.sin_family : 通信的类型。这个和套接字选择的类型要相同。
2.sin_port : 端口号，如果手动写入的端口号是16位主机序列，不符合网络序列，因此需要利用 htons(uint16_t) 将其转换为网络序列。
3.sin_addr.s_addr : 网络地址。传入的肯定是一个字符串，但是网络中需要的是4字节 IP，需要的是网络序列的 IP，因此又需要转换。其转换函数为：inet_addr(string)。
在这里插入图片描述
完成上述的填充工作后，bind函数可以将填充好的字段和套接字关联起来。关联如下：

#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

RETURN VALUE
On success, zero is returned. On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.（成功返回0，失败-1）

这里的第二个参数是 struct sockaddr* ,而填充的时候用的是struct sockaddr_in，因此需要强转如下。
在这里插入图片描述
完整代码如下：

步骤三使用函数读写数据。

UDP不能使用 read 和 write，
读数据需要使用 recvfrom：
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
参数分别为：fd，缓冲区和缓冲区的大小（读出的数据放在哪里，期望接受多少数据），flags设置为0表示为阻塞读取。
后两个参数为：输入型参数，这两个参数放的就是谁给我传的网络信息，放的就是对方的 IP 和 port。
返回值大于 0 读取成功。后两个参数的作用就是得到客户端是谁。
recvfrom 的返回值就是接受了多少数据。

写数据用的是 sendto：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

后两个参数为输入型参数，分别为：
const struct sockaddr *dest_addr：代表客户端。
socklen_t addrlen：代表客户端的长度。
RETURN VALUE
On success, these calls return the number of bytes sent. On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.（成功返回值大于0，失败-1）

客户端读数据，recvfrom的后两个参数直接给一个初始的无意义的参数给上就行。

网络转主机和主机转网络序列。
在这里插入图片描述

代码如下：

//udpserver.hpp
#pragma once#include <iostream>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <string>
#include "nocopy.hpp"
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>static const int gsockfd = -1;
static const uint16_t glocalport = 8888;
enum{SOCKET_ERROR = 1,BIND_ERROR,
};// UdpServer user("192.1.1.1", 8888)
class UdpServer : public nocopy
{
public:UdpServer(const std::string& localip, uint16_t localport = glocalport):_sockfd(gsockfd), _localport(localport),_localip(localip),_isrunning(false){}void InitServer(){//1 创建套接字_sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(_sockfd < 0){std::cout << "socket error! " << std::endl;exit(SOCKET_ERROR);}std::cout << "socket success, _sockfd: %d " << _sockfd << std::endl; //预计是 3//2 绑定struct sockaddr_in local;memset(&local, 0, sizeof(local));local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(_localport);local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_localip.c_str());int n = ::bind(_sockfd, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local));if(n<0){std::cout << "bind error! " << std::endl;exit(BIND_ERROR);}std::cout << "bind success" << std::endl;}void Start(){_isrunning = true;char inbuffer[1024];while(_isrunning){struct sockaddr peer;socklen_t len = sizeof(peer);ssize_t n = recvfrom(_sockfd, &inbuffer, sizeof(inbuffer)-1, 0, (struct sockaddr*)&peer, &len);if(n > 0){inbuffer[n] = 0;std::cout << "clint say# " << inbuffer << std::endl;std::string echo_string = "[udp_server echo] #";echo_string += inbuffer;sendto(_sockfd, echo_string.c_str(), echo_string.size(), 0, (struct sockaddr*)&peer, len);}}}~UdpServer(){if(_sockfd > gsockfd) ::close(_sockfd);}private:int _sockfd;uint16_t _localport;std::string _localip;bool _isrunning;
};

//udpserver.cc
#include "UdpServer.hpp"
#include  <memory>int main()
{uint16_t port = 8899;std::string ip = "0";std::unique_ptr<UdpServer> user = std::make_unique<UdpServer>(ip, port);user->InitServer();user->Start();return 0;
}

//udpclient.cc#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <string>
#include <cstring>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>// 客户端得知道服务器的 IP 地址和端口号才能操作
// 因此，在调用客户端的时候，可以附上服务端的IP和port。
int main(int argc, char* argv[])
{if(argc != 3){std::cerr <<"Usage: " << argv[0] << "server-ip server-port " << std::endl;exit(0);}//拿到服务器的IP和端口std::string serverip = argv[1];uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);//1 创建套接字int sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(sockfd < 0){std::cerr << "client socket error!"<< std::endl;exit(1);}//2 bind 绑定客户端的IP和端口// client的端口不会被用户去设定，而是OS去随机选择端口struct sockaddr_in server;memset(&server, 0, sizeof(server));server.sin_family = AF_INET;server.sin_port = htons(serverport);server.sin_addr.s_addr = inet_addr(serverip.c_str());while(1){std::string line;std::cout << "Please Enter: ";std::getline(std::cin, line);int n = sendto(sockfd, line.c_str(), line.size(), 0, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server));if(n > 0){struct sockaddr_in temp;socklen_t len = sizeof(temp);char buffer[1024];int m = recvfrom(sockfd, &buffer, sizeof(buffer)-1, 0, (struct sockaddr*)&temp, &len);if(m>0){buffer[m] = 0;std::cout << buffer << std::endl;}else{std::cout << "recvfrom error" << std::endl;break;}}else{break;}}::close(sockfd);return 0;
}

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