UDP的编程流程

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UDP的编程流程

2019-07-13 16:50发布生成海报

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UDP编程流程：

服务器端：socket(), bind(), recvfrom()/sendto(), close(); 客户端：socket(), sendto()/recvfrom(), close();

以下是各个函数的具体介绍：首先提一句：linux下一切皆文件，socket也不例外，它是可读、可写、可控制、可关闭的文件描述符。 创建socket

#include
#include
int socket(int domain,int type,int protocol);//创建socket

domain 表示底层协议族。其中IPv4用PF_INET（Protocol Family of Internet），IPv6用PF_INET6。
type 指定服务类型。服务类型主要有SOCK_STREAM（字节流服务）服务和SOCK_DGRAM服务（数据报服务）。对于TCP/IP协议族来说，SOCK_STREAM表示传输层使用TCP协议，SOCK_DGRAM表示传输层使用UDP协议。
protocol 在前两个参数构成的协议集合下，再选择一个具体的协议。一般设置为0，表示使用默认协议。

socket()系统调用成功时返回一个socket文件描述符，失败则返回-1并设置errno。 命名（绑定）socket

#include
#include
int bind(int sockfd,const struct sockaddr* my_addr,socklen_t addlen);//命名（绑定）socket

bind的作用是将未命名的sockfd文件描述符指向my_addr所指的socket地址。其中socket地址长度由参数addlen指出。 bind成功时返回0，失败则返回-1并设置errno。其中struct sockaddr是通用的socket地址，而TCP/IP协议族有sockaddr_in和sockaddr_in6两个专用socket地址结构体，它们分别用于IPv4和IPv6，这里我们只介绍sockaddr_in：

struct sockaddr_in
{
    sa_family_t sin_family;  //地址族：AF_INET
    u_int16_t sin_port;      //端口号（要用网络字节序）
    struct in_addr sin_addr; //IPv4地址结构体
}；
struct in_addr //IPv4地址结构体
{
    u_int32_t s_addr;  //IPv4地址（要用网络字节序）
}；

所有专用socket地址类型的变量在实际使用时都需要转化为通用的socket地址类型sockaddr（强转）。我们看到结构体中的端口号和IP地址都要求用网络字节序。首先看端口号，两台主机之间要通过TCP/IP协议进行通信的时候需要调用相应的函数进行主机序和网络序的转换。因为主机字节序一般为小端模式（Little-Endian），而网络字节序为大端模式（Big-Endian），也就是说两者的存储方式不同。所以我们介绍4个函数来完成主机字节序和网络字节序之间的转换：

#include
unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong);//主机字节序转网络字节序（32bit的长整型）
unsigned short int htonl(unsigned short int hostshort);//主机字节序转网络字节序（16bit的短整型）
unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong);//网络字节序转主机字节序（32bit的长整型）
unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort);//网络字节序转主机字节序（16bit的短整型）

这些函数的含义很明确，第一个函数 htonl 表示“host to network long”,即长整型（32bit）的主机字节序转化为网络字节序。接下来我们看IP地址，我们习惯用点分十进制这样的可读性好的字符串来表示IPv4地址，这里介绍3个IP地址转换函数：

#include
in_addr_t inet_addr(const char* strptr);
int inet_aton(const char* cp,struct in_addr* inp);
char* inet_ntoa(struct in_addr in);

inet_addr函数将用点分十进制字符串表示的IPv4地址转化为用网络字节序整数表示的IPv4地址。 inet_aton函数完成inet_addr函数同样的功能，但是将转化结果存储于参数inp指向的地址结构中。该函数成功时返回1，失败返回-1。 inet_ntoa函数将用网络字节序整数表示的IPv4地址转化为用点分十进制字符串表示的IPv4地址。 数据读写 对文件的读写操作read和write同样适用于socket。但是socket编程接口提供了几个专门用于socket数据读写的系统调用，它们增加了对数据读写的控制。UDP与TCP不同，UDP通信没有连接的概念，所以我们每次读取数据都需要获取发送端的socket地址。所以UDP的读写函数比TCP的读写函数参数要多。

#include
#include
int recvfrom(int sockfd,void* buf,size_t len,int flags,struct sockaddr* src_addr,socklen_t* addrlen);//读取sockfd上的数据

recvfrom用于读取sockfd上的数据。

buf 指定读缓冲区的位置。
len 指定读缓冲区的大小。
src_addr 发送端的socket地址。
addrlen 发送端的socket地址的长度。
flags 通常设置为0（具体含义见下）。

recvfrom 成功时返回实际读取到的数据的长度（recv返回0时表示通信对方已经关闭连接），出错时返回-1并设置errno。

#include
#include
int sendto(int sockfd,const void* buf,size_t len,int flags,const struct sockaddr* dest_addr,socklen_t addrlen);//往sockfd上写入数据

sendto 是往sockfd上写入数据。

buf 指定写缓冲区的位置。
len 指定写缓冲区的大小。
src_addr 接收端的socket地址。
addrlen 接收端的socket地址的长度。
flags 通常设置为0（具体含义见下）。

sendto 成功时返回实际写入的数据的长度（recv返回0时表示通信对方已经关闭连接），出错时返回-1并设置errno。 flags为数据收发提供额外的控制，flag参数的可选值如下表，这些选项的具体使用这里不作详述。

ps：recvfrom/sendto系统调用也可以用于面向连接的socket数据读写，只需要把最后两个参数都设置为NULL以忽略发送端、接收端的socket地址（因为我们已经建立了连接，所以已经知道其socket地址了）。 关闭连接

#include
int close(int fd);//关闭连接

fd 待关闭的socket。

close系统调用并非总是立即关闭一个连接，而是将fd的引用计数-1；只有当fd的引用计数为0时，c才真正关闭连接。

UDP编程实例

实现客户端输入数据，服务器端打印客户输入的数据，并且每次打印数据后给客户反馈。服务器端代码：

#include
#include
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#include
#include
#include
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#include
#include

int main()
{
	int sockfd=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);//创建socket
	assert(sockfd!=-1);

	struct sockaddr_in cli,ser;
	ser.sin_family=AF_INET;
	ser.sin_port=htons(6000);
	ser.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
	int res=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&ser,sizeof(ser));//绑定socket

	while(1)//保持服务器常驻
	{
		char buff[128]={0};
		int len=sizeof(cli);
     	int n=recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr*)&cli,&len);//接收客户端的数据
		if(n<=0)
		{
			printf("recvfrom error
");
			continue;
		}

		printf("%s
",buff);
		sendto(sockfd,"OK",2,0,(struct sockaddr*)&cli,len);//给客户端回馈
	}
	close(sockfd);//关闭服务器
}

客户端代码：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

int main()
{
	int sockfd=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);//创建socket
	assert(sockfd!=-1);

    struct sockaddr_in ser,cli;
	ser.sin_family=AF_INET;
	ser.sin_port=htons(6000);
	ser.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");

	while(1)//实现与服务器端多次交互
	{
		printf("please input:");
		fflush(stdout);

		char buff[128]={0};
		fgets(buff,127,stdin);
		buff[strlen(buff)-1]=0;

		if(strncmp(buff,"end",3)==0)//客户输入end时关闭与服务器的交互
		{
			close(sockfd);//停止与服务器的连接
			break;
		}

		sendto(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr*)&ser,sizeof(ser));//向服务器发送数据

		memset(buff,0,128);
        recvfrom(sockfd,buff,127,0,NULL,NULL);//相当于已建立连接，可用NULL
		printf("%s
",buff);
	}
}

运行结果：客户端：

服务器端：

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