linux网络编程——UDP编程
写在前边
本文是B站up主韦东山的4_8-3.UDP编程示例_哔哩哔哩_bilibili视频的笔记，其中有些部分博主也没有理解，希望各位辩证的看。
UDP协议简介
UDP 是一个简单的面向数据报的运输层协议，在网络中用于处理数据包，是一种无连接的协议。UDP 不提供可靠性的传输，它只是把应用程序传给 IP 层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于 UDP 在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。
对于UDP网络编程步骤，这里借用韦山东老师的图：
图 3UDP 用户数据包模式
UDP相对于TCP编程来说简单了很多，因为UDP没有TCP那些可靠连接的东西，所以编程相对来说也简单了一些。
这里对于函数，只有发送和接受函数和之前有点区别：
sendto()
函数结构
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
ssize_t sendto ( socket s , const void * msg, int len, unsigned int flags, const
struct sockaddr * to , int tolen ) ;描述
sendto() 用来将数据由指定的socket传给对方主机。
参数
- s
用于通信的通信描述符，对于服务器，就是指accept函数返回的通信描述符
- msg
指向一片应用缓存，用于存放要发送的数据，存放数据一般使用结构体变量。
- len
存放发送数据的缓存的大小。
- flags
一般设置为0，此时是阻塞发送的，阻塞发送是指发送数据不成功会一直阻塞，直到被某信号中断或发送成功为止，不过发送数据一般不阻塞。
- to
存放指定欲传送的网络地址，结构sockaddr请参考bind()。
- tolen
sockaddr的结构长度。
- 返回值
成功：返回发送的字节数，失败：返回-1
recvfrom()
函数结构
#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);描述
它是一个系统调用，用于从套接字接收数据。该函数通常与无连接的数据报服务（如 UDP）一起使用，但也可以与其他类型的套接字使用。与简单的 recv() 函数不同，recvfrom() 可以返回数据来源的地址信息。
参数
- sockfd
一个已打开的套接字的描述符
- buf
指明一个缓冲区，该缓冲区用来存放recvfrom函数接收到的数据
- len
指明buf的长度。
- flags
传0 表示使用默认协议。
- src_addr
一个指针，指向一个 sockaddr 结构，用于保存发送数据的源地址，结构sockaddr请参考bind()。
- addrlen
src_addr的结构长度。当 recvfrom() 返回时，该值会被修改为实际地址的长度（以字节为单位）。
- 返回值
成功：成功执行时，返回接收到的字节数。，失败：返回-1。
剩下的函数请参考TCP中的函数：linux网络编程——TCP编程-CSDN博客
现在分别实现server 程序和client 程序。
server程序
在这个函数中参照server图进行编程，将图中所有函数挨个实现即可。
图 4server
具体实现看代码：
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
/*
* 服务器端程序
* socket
* bind
* sendto/recvfrom
* close
*/
#define PORT 8888
struct Param {
int sockfd;
char* buff;
struct sockaddr* src_addr;
};
// 接收数据在子线程中处理
void* Receive_data(void* Param1)
{
struct Param Param2 = *(struct Param*)Param1;
while (1)
{
// 接收数据
int addr_len = sizeof(Param2.src_addr);
int iRecvLen = recvfrom(Param2.sockfd, Param2.buff, sizeof(Param2.buff), 0, Param2.src_addr, &addr_len);
if (iRecvLen > 0)
{
Param2.buff[iRecvLen] = '\0';
// inet_ntoa(tSocketClientAddr.sin_addr)是将IP地址转换为字符串的函数
printf("Get Msg From Client: %s: %s\n", inet_ntoa(((struct sockaddr_in*)Param2.src_addr)->sin_addr), Param2.buff);
}
}
}
int main(int argc, char** argv)
{
int isocketfd;
int Client_socketfd;
int ret;
struct sockaddr_in my_addr;
struct sockaddr_in Client_addr;
char send_buf[1024];
char buff[1000];
struct Param Param1;
pthread_t ntid;
// SOCK_DGRAM是UDP协议，AF_INET表示IPv4协议
isocketfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (-1 == isocketfd)
{
printf("create socket failed!\n");
return -1;
}
// 配置bind函数的地址信息
my_addr.sin_family = AF_INET; //指定协议族为IPV4版本的TCP/IP协议族
my_addr.sin_port = htons(PORT); //指定端口号（和客户端通信的端口号，两者必须一致）
my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //指定IP地址，这里设置为INADDR_ANY，表示可以接收任何来源的连接请求
ret = bind(isocketfd, (const struct sockaddr*)&my_addr,sizeof(struct sockaddr));
if (-1 == ret)
{
printf("bind socket failed!\n");
return -1;
}
Param1.sockfd = isocketfd;
Param1.buff = buff;
Param1.src_addr = (struct sockaddr*)&Client_addr;
ret = pthread_create(&ntid, NULL, Receive_data, &Param1);
if (ret)
{
printf("create pthread failed!\n");
return -1;
}
while (1)
{
// 发送数据
if (fgets(send_buf, sizeof(send_buf), stdin))
{
sendto(isocketfd, send_buf, strlen(send_buf), 0, (struct sockaddr*)&Client_addr, sizeof(Client_addr));
}
}
close(isocketfd);
return 0;
}这里使用了多线程将发送和接收数据分开，实现发送和接收数据互不干涉，其中pthread_create()函数是创建一个线程，具体函数分析见pthread_create()章节，这里将接收数据放入了创建的子线程中，主函数中实现发送函数。
图 5服务器端测试结果
这里获得的数据，其中192.168.147.132的IP是客户端的数据。
client 程序
在客户端的程序中，基本思路还是和之前服务器的程序相同，都是使用多线程将接收数据放入了创建的子线程中，还是依照韦老师的图：
图 6client
依次实现如上函数即可，具体实现如下代码：
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
/*
* UDP客户端程序
* socket
* send
* close
*/
#define PORT 8888
// 线程参数结构体
struct Param {
int sockfd;
char* buff;
struct sockaddr* src_addr;
};
// 接收数据在子线程中处理
void* Receive_data(void* Param1)
{
struct Param Param2 = *(struct Param*)Param1;
while (1)
{
// 接收数据
int addr_len = sizeof(Param2.src_addr);
int iRecvLen = recvfrom(Param2.sockfd, Param2.buff, sizeof(Param2.buff), 0, Param2.src_addr, &addr_len);
if (iRecvLen > 0)
{
Param2.buff[iRecvLen] = '\0';
// inet_ntoa(tSocketClientAddr.sin_addr)是将IP地址转换为字符串的函数
printf("Get Msg From Client: %s: %s\n", inet_ntoa(((struct sockaddr_in*)Param2.src_addr)->sin_addr), Param2.buff);
}
else if (iRecvLen == -1)
{
perror("recvfrom failed");
break;
}
}
}
int main(int argc, char** argv)
{
int isocketfd;
struct sockaddr_in client_addr;
char send_buf[1024];
struct Param Param1;
pthread_t ntid;
char reve_buff[1024];
memset(send_buf, 0, sizeof(send_buf));
if (argc < 2)
{
printf("Usage: %s ip_address\n", argv[0]);
return -1;
}
client_addr.sin_family = AF_INET; //指定协议族为IPV4版本的TCP/IP协议族
client_addr.sin_port = htons(PORT); //指定端口号
//指定IP地址，htons()函数是将一个本地字节序的short转为网络字节序的short
client_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
isocketfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (-1 == isocketfd)
{
printf("create socket failed!\n");
return -1;
}
Param1.sockfd = isocketfd;
Param1.buff = reve_buff;
Param1.src_addr = (struct sockaddr*)&client_addr;
int ret = pthread_create(&ntid, NULL, Receive_data, &Param1);
if (ret)
{
printf("create pthread failed!\n");
return -1;
}
while (1)
{
if (fgets(send_buf, sizeof(send_buf), stdin))
{
sendto(isocketfd, send_buf, strlen(send_buf), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr));
}
}
return 0;
}
图 7客户端测试结果
连接成功后即可发送和接收数据。
pthread_create()
函数结构
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t* restrict tidp,const pthread_attr_t* restrict_attr,void* (*start_rtn)(void*),void *restrict arg);描述
用来创建线程，并向线程函数传递参数。
参数
- tidp
事先创建好的pthread_t类型的参数。成功时tidp指向的内存单元被设置为新创建线程的线程ID。
- attr
用于定制各种不同的线程属性。通常直接设为NULL。
- start_rtn
新创建线程从此函数开始运行。无参数时arg设为NULL即可。
- arg
start_rtn函数的参数。无参数时设为NULL即可。有参数时输入参数的地址。当多于一个参数时应当使用结构体传入。
- 返回值
成功：返回0，失败：返回错误码。