【创建UDP服务器和客户端】

1.创建（服务端）

UDP是什么？ 在Linux中，UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)是一种无连接的、不可靠的网络传输协议，属于TCP/IP协议族的传输层。与TCP不同，UDP不保证数据包的顺序、完整性或可靠性，但它具有低延迟、低开销的特点，适用于对实时性要求高但允许少量数据丢失的场景。

1.1 套接字 socket

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

#include <sys/socket.h>

// 创建 UDP Socket
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (sockfd < 0) {
perror("socket creation failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}

1.2 绑定地址 bind

//绑定前先填充地址结构体
struct sockaddr_in local;
memset(&local, 0, sizeof(local));
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = ::htons(8080); // 要被发送给对方的，即要发到网络中！
local.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // IP地址转换
//或者也可以 local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
//INADDR_ANY:表示"任意可用的网络接口"或"所有本地IP地址"。

地址结构详情：sockaddr_in和sockaddr

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

1.3 接收数据 recvfrom

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

//实例
char inbuffer[1024]; // string
struct sockaddr_in peer;
socklen_t len = sizeof(peer); // 必须设定
ssize_t n = ::recvfrom(sockfd, inbuffer, sizeof(inbuffer) – 1, 0, (struct sockaddr*)&peer, &len);
//sockaddr_in 是 IPv4 专用结构体，使用时需强制转换为 sockaddr*。

1.4 发送响应 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);

std::string echo_string = "echo# ";
echo_string += inbuffer;
::sendto(sockfd, echo_string.c_str(), echo_string.size(), 0, (struct sockaddr*)&peer, sizeof(peer));

完整代码

#ifndef __UDP_SERVER_HPP__
#define __UDP_SERVER_HPP__

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <cstring>
#include <cerrno>
#include <strings.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

const static int gsockfd = –1;
const static std::string gdefaultip = "127.0.0.1"; // 表示本地主机
const static uint16_t gdefaultport = 8080;

#define Die(code) \\
do \\
{ \\
exit(code); \\
} while (0)

#define CONV(v) (struct sockaddr *)(v)
//宏转

enum
{
USAGE_ERR = 1,
SOCKET_ERR,
BIND_ERR
};

class UdpServer
{
public:
UdpServer(uint16_t port = gdefaultport)
: _sockfd(gsockfd),
_port(gdefaultport),
_isrunning(false)
{
}
// 都是套路
void InitServer()
{
// 1. 创建socket
_sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // IP?PORT?网络？本地？
if (_sockfd < 0)
{
std::cout << "socket: " << strerror(errno) << std::endl;
Die(SOCKET_ERR);
}
std::cout << "socket success, sockfd is : " << _sockfd << std::endl;

// 2. 填充网络信息，并bind绑定
// 2.1 有没有把socket信息，设置进入内核中？？没有，只是填充了结构体！
struct sockaddr_in local;
bzero(&local, sizeof(local));
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = ::htons(_port); // 要被发送给对方的，即要发到网络中！
//local.sin_addr.s_addr = ::inet_addr(_ip.c_str()); // 1. string ip->4bytes 2. network order //TODO
local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
//INADDR_ANY:表示"任意可用的网络接口"或"所有本地IP地址"。

// 2.2 bind ： 设置进入内核中
int n = ::bind(_sockfd, CONV(&local), sizeof(local));
if (n < 0)
{
std::cout << "bind: " << strerror(errno) << std::endl;
Die(BIND_ERR);
}
std::cout << "bind success" << std::endl;
}
void Start()
{
_isrunning = true;
while (true)
{
char inbuffer[1024]; // string
struct sockaddr_in peer;
socklen_t len = sizeof(peer); // 必须设定

ssize_t n = ::recvfrom(_sockfd, inbuffer, sizeof(inbuffer) – 1, 0, CONV(&peer), &len);
if (n > 0)
{
// 1. 消息内容 && 2. 谁发给我的
uint16_t clientport = ::ntohs(peer.sin_port);
std::string clientip = ::inet_ntoa(peer.sin_addr);

inbuffer[n] = 0;

std::string clientinfo = gdefaultip + ":" + std::to_string(_port) + " # " + inbuffer;

std::cout << clientinfo <<std::endl;

std::string echo_string = "echo# ";
echo_string += inbuffer;

::sendto(_sockfd, echo_string.c_str(), echo_string.size(), 0, CONV(&peer), sizeof(peer));
}
}
_isrunning = false;
}
~UdpServer()
{
// if(_sockfd > gsockfd)
// ::close(_sockfd);
}

private:
int _sockfd;
uint16_t _port; // 服务器未来的端口号
//std::string _ip; // 服务器所对应的IP
bool _isrunning; // 服务器运行状态
};

#endif

2.创建客户端

2.1 创建套接字

int sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(sockfd < 0)
{
std::cerr << "socket error" << std::endl;
Die(SOCKET_ERR);
}

2.2 地址配置

struct sockaddr_in server;
memset(&server, 0, sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port = ::htons(_port);
server.sin_addr.s_addr = ::inet_addr(_ip);

2.3 数据发送

std::cout << "Please Enter# ";
std::string message;
std::getline(std::cin, message);
// client 不需要bind吗？socket <-> socket
// client必须也要有自己的ip和端口！但是客户端，不需要自己显示的调用bind！！
// 而是，客户端首次sendto消息的时候，由OS自动进行bind
// 1. 如何理解client自动随机bind端口号？ 一个端口号，只能被一个进程bind
// 2. 如何理解server要显示的bind？服务器的端口号，必须稳定！！必须是众所周知且不能改变轻易改变的!
int n = ::sendto(sockfd, message.c_str(),message.size(), 0, (struct sockaddr*)&server, sizeof(server));

2.4 接收数据

struct sockaddr_in temp;
socklen_t len = sizeof(temp);
char buffer[1024];
n = ::recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer)–1, 0, (struct sockaddr*)&temp, &len);
if(n > 0)
{
buffer[n] = 0;
std::cout << buffer << std::endl;
}

完整代码

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#define CONV(v) (struct sockaddr *)(v)
int main(int argc, char *argv[])
{
// 检查参数数量是否为3（程序名+服务器IP+服务器端口）
if(argc != 3)
{
std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " serverip serverport" << std::endl;
}
// 从命令行参数获取服务器IP（第1个参数）
std::string serverip = argv[1];
// 从命令行参数获取服务器端口（第2个参数）并转换为uint16_t
uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);

// 1. 创建socket
int sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(sockfd < 0)
{
std::cerr << "socket error" << std::endl;
}

// 1.1 填充server信息
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());

// 2. clientdone
while(true)
{
std::cout << "Please Enter# ";
std::string message;
std::getline(std::cin, message);
// client 不需要bind吗？socket <-> socket
// client必须也要有自己的ip和端口！但是客户端，不需要自己显示的调用bind！！
// 而是，客户端首次sendto消息的时候，由OS自动进行bind
// 1. 如何理解client自动随机bind端口号？ 一个端口号，只能被一个进程bind
// 2. 如何理解server要显示的bind？服务器的端口号，必须稳定！！必须是众所周知且不能改变轻易改变的!
int n = ::sendto(sockfd, message.c_str(),message.size(), 0, CONV(&server), sizeof(server));
(void)n;

struct sockaddr_in temp;
socklen_t len = sizeof(temp);
char buffer[1024];
n = ::recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer)–1, 0, CONV(&temp), &len);
if(n > 0)
{
buffer[n] = 0;
std::cout << buffer << std::endl;
}
}
return 0;
}

主函数Main

#include "UdpServer.hpp"

int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc != 2)
{
std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " localport" << std::endl;
Die(USAGE_ERR);
}
// std::string ip = argv[1];
uint16_t port = std::stoi(argv[1]);

std::unique_ptr<UdpServer> svr_uptr = std::make_unique<UdpServer>();
svr_uptr->InitServer();
svr_uptr->Start();
return 0;
}

运行后效果

运用上个文章创建的InetAddr类

只需要修改服务端

#ifndef __UDP_SERVER_HPP__
#define __UDP_SERVER_HPP__

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <cstring>
#include <cerrno>
#include <strings.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include "InetAddr.hpp"

const static int gsockfd = –1;
const static std::string gdefaultip = "127.0.0.1"; // 表示本地主机
const static uint16_t gdefaultport = 8080;

#define Die(code) \\
do \\
{ \\
exit(code); \\
} while (0)

#define CONV(v) (struct sockaddr *)(v)
//宏转

enum
{
USAGE_ERR = 1,
SOCKET_ERR,
BIND_ERR
};

class UdpServer
{
public:
UdpServer(uint16_t port = gdefaultport)
: _sockfd(gsockfd),
_addr(port),
_isrunning(false)
{
}
// 都是套路
void InitServer()
{
// 1. 创建socket
_sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // IP?PORT?网络？本地？
if (_sockfd < 0)
{
std::cout << "socket: " << strerror(errno) << std::endl;
Die(SOCKET_ERR);
}
std::cout << "socket success, sockfd is : " << _sockfd << std::endl;

// // 2. 填充网络信息，并bind绑定
// // 2.1 有没有把socket信息，设置进入内核中？？没有，只是填充了结构体！
// struct sockaddr_in local;
// bzero(&local, sizeof(local));
// local.sin_family = AF_INET;
// local.sin_port = ::htons(_port); // 要被发送给对方的，即要发到网络中！
// //local.sin_addr.s_addr = ::inet_addr(_ip.c_str()); // 1. string ip->4bytes 2. network order //TODO
// local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// //INADDR_ANY:表示"任意可用的网络接口"或"所有本地IP地址"。

// 2.2 bind ： 设置进入内核中
int n = ::bind(_sockfd, _addr.NetAddr(), _addr.NetAddrLen());
if (n < 0)
{
std::cout << "bind: " << strerror(errno) << std::endl;
Die(BIND_ERR);
}
std::cout << "bind success" << std::endl;
}
void Start()
{
_isrunning = true;
while (true)
{
char inbuffer[1024]; // string
struct sockaddr_in peer;
socklen_t len = sizeof(peer); // 必须设定

ssize_t n = ::recvfrom(_sockfd, inbuffer, sizeof(inbuffer) – 1, 0, CONV(&peer), &len);
if (n > 0)
{
// 1. 消息内容 && 2. 谁发给我的
// uint16_t clientport = ::ntohs(peer.sin_port);
// std::string clientip = ::inet_ntoa(peer.sin_addr);

InetAddr cli(peer);
inbuffer[n] = 0;

std::string clientinfo = cli.Ip() + ":" + std::to_string(cli.Port()) + " # " + inbuffer;

std::cout << clientinfo <<std::endl;

std::string echo_string = "echo# ";
echo_string += inbuffer;

::sendto(_sockfd, echo_string.c_str(), echo_string.size(), 0, CONV(&peer), sizeof(peer));
}
}
_isrunning = false;
}
~UdpServer()
{
if(_sockfd > gsockfd)
::close(_sockfd);
}

private:
int _sockfd;
InetAddr _addr;
// uint16_t _port; // 服务器未来的端口号
// // std::string _ip; // 服务器所对应的IP
bool _isrunning; // 服务器运行状态
};

#endif

如果作者哪里错误请及时提出，谢谢大家！