【Linux网络编程】Socket编程--UDP（第一弹）：实现客户端和服务器互相发送消息

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文章目录

Udp Server
- socket套接字创建
- 套接字和IP地址、端口号绑定
- 读取服务器套接字数据--recvfrom
- 发送数据--stndto
- 注意事项
UDP Client
完整代码
实例测试

简单的回显服务器和客户端代码

Udp Server

socket套接字创建

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

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参数说明：

int domain：指定协议族
AF_INET: IPv4 协议
AF_INET6: IPv6 协议
AF_UNIX: 本地通信（也称为 UNIX 域套接字）
int type：指定套接字的类型
SOCK_STREAM: 提供可靠的、面向连接的字节流（TCP）
SOCK_DGRAM: 提供不可靠的、无连接的数据报（UDP）
SOCK_RAW: 提供原始套接字，允许直接访问网络层（通常用于网络监测或自定义协议）
int protocol：指定所需的协议
返回值：成功时，socket 函数返回一个非负整数，代表新创建的套接字的文件描述符。这个文件描述符可以用于后续的套接字操作（如 bind、listen、accept 等）。
失败时，返回 -1，并设置 errno 来指示错误原因。

在UDP通信中，将前两个参数设置好之后，最后一个参数设置成0即可。

任何一个UDP服务通信中，都需要有一个int sockfd的文件描述符，按照系统编程中所说，这里打印出来的文件描述符应该是3，因为0，1，2已经被占用了。

创建套接字代码：

void InitServer()
{//1.创建套接字  _sockfd=::socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); //调用系统级的方法if(_sockfd<0){//通信不可能实现，直接退出LOG(FATAL,"socket error\n");exit(SOCKET_ERROR);}LOG(DEBUG,"socket creat success, _sockfd:%d\n",_sockfd); //_socked=3
}

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套接字和IP地址、端口号绑定

网络通信中，客户端和服务器需要有自己的IP地址和端口号，因此需要将套接字和IP地址、端口号绑定。

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

    void InitServer(){//1.创建套接字(文件)  _sockfd=::socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); //调用系统级的方法if(_sockfd<0){//通信不可能实现，直接退出LOG(FATAL,"socket error\n");exit(SOCKET_ERROR);}LOG(DEBUG,"socket creat success, _sockfd:%d\n",_sockfd); //_socked=3//2.bind//(1)先填充本地信息struct sockaddr_in local;memset(&local,0,sizeof(local));local.sin_family=AF_INET;local.sin_port=htons(_localport); //端口号需要从主机转换成网络序列local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_localip.c_str());             //用户习惯的是字符串，比如"192.xxx.xxx.xxx"//但是网络中需要4字节ip，需要的是网络序列ip//也就是说这里需要将字符串转换成4字节和网络序列//(2)绑定int n=::bind(_sockfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local));if(n<0){//绑定失败，不会网络通信LOG(FATAL,"bind error\n");exit(BAND_ERROR);}//绑定成功LOG(DEBUG,"socket bind success\n");}

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定义一个struct sockaddr_in local;结构体用于存储本地地址信息，该对象中有四个字段，如下：

需要对前三个字段进行设置，sin_family 的值和 socket 函数中的 domain 参数保持一致；sin_por是端口信息，由于是在网络中通信，需要将主机转换成网络序列； local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_localip.c_str())是将ip地址从主机序列转换成网络序列，但是ip地址用户习惯于字符串形式，即“192.xxx.xxx.xxx”，需要转换成4字节，这里直接使用inet_addr()函数即可。

读取服务器套接字数据–recvfrom

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

参数解释：

sockfd套接字描述符
buf: 指向存储接收到数据的缓冲区的指针
len: 要接收的字节数，表示缓冲区的大小
flags: 接收选项的标志
src_addr: 可选参数，指向 sockaddr 结构体的指针，用于存储发送方的地址信息。如果不需要该信息，可以传入 NULL
addrlen: 可选参数，指向一个 socklen_t 类型的变量，表示 src_addr 指向的结构的大小。调用后，该变量将被更新为实际的地址长度。

发送数据–stndto

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

dest_addr:指向目标地址的指针，通常是 sockaddr 结构体的指针，表示数据将要发送到的地址。如果目标是 UDP 套接字，必须指定目标地址。
addrlen:指向一个 socklen_t 类型的变量，表示 dest_addr 指向的结构的大小。这个参数在调用时需要正确设置，调用后该变量会被更新为实际的地址长度。

void Start()
{_isrunning=true;char inbuffer[1024];while (_isrunning){struct sockaddr_in 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::string echo_string="[udp_server echo] #";echo_string+=inbuffer;sendto(_sockfd,echo_string.c_str(),echo_string.size(),0,(struct sockaddr*)&peer,len);}}}

注意事项

云服务器上禁止绑定自己的公网：
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可以绑定内网，但是都不到信息，因为不会在公网公布：
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在云服务上，绑定IP地址一般绑定为0，这样云服务器绑定了任意IP：
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服务器端进程任意IP地址绑定：

local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;

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UDP Client

和服务器有所不同，客户端的进程很多，但是端口号只能和一个进程绑定，可能出现两个进程绑定同一个端口号，会出现冲突无法运行。为了解决这一问题，客户端的端口号一般不让用户设定，而是让客户端操作所在的操作系统随机选择一个端口号。客户端的端口号具体是多少不重要，只要能标记和别的进程不一样即可。

客户端需要绑定自己的IP地址和端口，但是不需要显示绑定自己的IP地址和端口。客户端在首次向服务器发送数据的时候，系统会自动给客户端绑定它自己的IP和端口。

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>// 客户端需要先知道服务器ip地址和端口号int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 3){std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " server-ip server-port" << std::endl;exit(0);}std::string serverip = argv[1];uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);int sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sockfd < 0){std::cerr << "create socket error" << std::endl;exit(1);}// client 不需要显示绑定自己的IP和端口，但是需要绑定自己的IP和端口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, (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, (sockaddr *)&temp, &len);if (m > 0){buffer[m] = 0;std::cout << buffer << std::endl;}else{break;}}else{break;}}::close(sockfd);return 0;
}

完整代码

UdpServer.hpp

#pragma once#include<iostream>
#include<cstring>
#include<unistd.h>
#include<string>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include"nocopy.hpp"
#include"Log.hpp"using namespace log_ns;static const int gsockfd=-1;
static const uint16_t glocalport=8888;enum
{SOCKET_ERROR=1,BAND_ERROR
};class UdpServer:public nocopy
{
public:UdpServer(uint16_t localport=glocalport):_sockfd(gsockfd),_localport(localport),_isrunning(false){}void InitServer(){//1.创建套接字(文件)  _sockfd=::socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); //调用系统级的方法if(_sockfd<0){//通信不可能实现，直接退出LOG(FATAL,"socket error\n");exit(SOCKET_ERROR);}LOG(DEBUG,"socket creat success, _sockfd:%d\n",_sockfd); //_socked=3//2.bind//(1)先填充本地信息struct sockaddr_in local;memset(&local,0,sizeof(local));local.sin_family=AF_INET;local.sin_port=htons(_localport); //端口号需要从主机转换成网络序列/*local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_localip.c_str());             //用户习惯的是字符串，比如"192.xxx.xxx.xxx"//但是网络中需要4字节ip，需要的是网络序列ip//也就是说这里需要将字符串转换成4字节和网络序列*/local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//(2)绑定int n=::bind(_sockfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local));if(n<0){//绑定失败，不会网络通信LOG(FATAL,"bind error\n");exit(BAND_ERROR);}//绑定成功LOG(DEBUG,"socket bind success\n");}void Start(){_isrunning=true;char inbuffer[1024];while (_isrunning){struct sockaddr_in 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<<"client 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);}else{std::cout<<"recvfrom : error "<<std::endl;}}}~UdpServer(){if(_sockfd>gsockfd)::close(_sockfd);}private:int _sockfd;    uint16_t _localport; //服务器的端口号bool _isrunning;
};

UdpServerMain.cc

#include"UdpServer.hpp"
#include<memory>int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 2){std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " local-port" << std::endl;exit(0);}uint16_t port = std::stoi(argv[1]);EnableScreen();std::unique_ptr<UdpServer> usvr=std::make_unique<UdpServer>(port); //C++14标准usvr->InitServer();usvr->Start();return 0;
}

UdpClientMain.cc

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>// 客户端需要先知道服务器ip地址和端口号int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 3){std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " server-ip server-port" << std::endl;exit(0);}std::string serverip = argv[1];uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);int sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sockfd < 0){std::cerr << "create socket error" << std::endl;exit(1);}// client 不需要显示绑定自己的IP和端口，但是需要绑定自己的IP和端口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, (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, (sockaddr *)&temp, &len);if (m > 0){buffer[m] = 0;std::cout << buffer << std::endl;}else{break;}}else{break;}}::close(sockfd);return 0;
}