[socket编程-基于UDP传输的例子]

转自
前面的文章中我们给出了几个TCP的例子,对于UDP而言,只要能理解前面的内容,实现并非难事。

UDP中的服务器端和客户端没有连接

UDP不像TCP,无需在连接状态下交换数据,因此基于UDP的服务器端和客户端也无需经过连接过程。也就是说,不必调用 listen() 和 accept() 函数。UDP中只有创建套接字的过程和数据交换的过程。

UDP服务器端和客户端均只需1个套接字

TCP中,套接字是一对一的关系。如要向10个客户端提供服务,那么除了负责监听的套接字外,还需要创建10套接字。但在UDP中,不管是服务器端还是客户端都只需要1个套接字。之前解释UDP原理的时候举了邮寄包裹的例子,负责邮寄包裹的快递公司可以比喻为UDP套接字,只要有1个快递公司,就可以通过它向任意地址邮寄包裹。同样,只需1个UDP套接字就可以向任意主机传送数据。

基于UDP的接收和发送函数

创建好TCP套接字后,传输数据时无需再添加地址信息,因为TCP套接字将保持与对方套接字的连接。换言之,TCP套接字知道目标地址信息。但UDP套接字不会保持连接状态,每次传输数据都要添加目标地址信息,这相当于在邮寄包裹前填写收件人地址。

发送数据使用 sendto() 函数:

 //Linux
ssize_t sendto(int sock, void *buf, size_t nbytes, int flags, struct sockaddr *to, socklen_t addrlen); 

 //Windows
int sendto(SOCKET sock, const char *buf, int nbytes, int flags, const struct sockadr *to, int addrlen); 

Linux和Windows下的 sendto() 函数类似,下面是详细参数说明:

  • sock:用于传输UDP数据的套接字;
  • buf:保存待传输数据的缓冲区地址;
  • nbytes:带传输数据的长度(以字节计);
  • flags:可选项参数,若没有可传递0;
  • to:存有目标地址信息的 sockaddr 结构体变量的地址;
  • addrlen:传递给参数 to 的地址值结构体变量的长度。

UDP 发送函数 sendto() 与TCP发送函数 write()/send() 的最大区别在于,sendto() 函数需要向他传递目标地址信息。

接收数据使用 recvfrom() 函数:

 //Linux
ssize_t recvfrom(int sock, void *buf, size_t nbytes, int flags, struct sockadr *from, socklen_t *addrlen); 

 //Windows
int recvfrom(SOCKET sock, char *buf, int nbytes, int flags, const struct sockaddr *from, int *addrlen); 

由于UDP数据的发送端不不定,所以 recvfrom() 函数定义为可接收发送端信息的形式,具体参数如下:

  • sock:用于接收UDP数据的套接字;
  • buf:保存接收数据的缓冲区地址;
  • nbytes:可接收的最大字节数(不能超过buf缓冲区的大小);
  • flags:可选项参数,若没有可传递0;
  • from:存有发送端地址信息的sockaddr结构体变量的地址;
  • addrlen:保存参数 from 的结构体变量长度的变量地址值。
    基于UDP的回声服务器端/客户端

下面结合之前的内容实现回声客户端。需要注意的是,UDP不同于TCP,不存在请求连接和受理过程,因此在某种意义上无法明确区分服务器端和客户端,只是因为其提供服务而称为服务器端,希望各位读者不要误解。

下面给出Windows下的代码,Linux与此类似,不再赘述。

服务器端 server.cpp:

#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>
#pragma comment (lib, "ws2_32.lib")  //加载 ws2_32.dll
#define BUF_SIZE 100
int main(){
    WSADATA wsaData;
    WSAStartup( MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
    //创建套接字
    SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    //绑定套接字
    sockaddr_in servAddr;
    memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr));  //每个字节都用0填充
    servAddr.sin_family = PF_INET;  //使用IPv4地址
    servAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //自动获取IP地址
    servAddr.sin_port = htons(1234);  //端口
    bind(sock, (SOCKADDR*)&servAddr, sizeof(SOCKADDR));
    //接收客户端请求
    SOCKADDR clntAddr;  //客户端地址信息
    int nSize = sizeof(SOCKADDR);
    char buffer[BUF_SIZE];  //缓冲区
    while(1){
        int strLen = recvfrom(sock, buffer, BUF_SIZE, 0, &clntAddr, &nSize);
        sendto(sock, buffer, strLen, 0, &clntAddr, nSize);
    }
    closesocket(sock);
    WSACleanup();
    return 0;
}

代码说明:

  1. 第12行代码在创建套接字时,向 socket() 第二个参数传递 SOCK_DGRAM,以指明使用UDP协议。

  2. 第18行代码中使用htonl(INADDR_ANY)来自动获取IP地址。

利用常数 INADDR_ANY 自动获取IP地址有一个明显的好处,就是当软件安装到其他服务器或者服务器IP地址改变时,不用再更改源码重新编译,也不用在启动软件时手动输入。而且,如果一台计算机中已分配多个IP地址(例如路由器),那么只要端口号一致,就可以从不同的IP地址接收数据。所以,服务器中优先考虑使用INADDR_ANY;而客户端中除非带有一部分服务器功能,否则不会采用。

客户端 client.cpp:

#include <stdio.h>
#include <WinSock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")  //加载 ws2_32.dll
#define BUF_SIZE 100
int main(){
    //初始化DLL
    WSADATA wsaData;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
    //创建套接字
    SOCKET sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    //服务器地址信息
    sockaddr_in servAddr;
    memset(&servAddr, 0, sizeof(servAddr));  //每个字节都用0填充
    servAddr.sin_family = PF_INET;
    servAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    servAddr.sin_port = htons(1234);
    //不断获取用户输入并发送给服务器,然后接受服务器数据
    sockaddr fromAddr;
    int addrLen = sizeof(fromAddr);
    while(1){
        char buffer[BUF_SIZE] = {0};
        printf("Input a string: ");
        gets(buffer);
        sendto(sock, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr*)&servAddr, sizeof(servAddr));
        int strLen = recvfrom(sock, buffer, BUF_SIZE, 0, &fromAddr, &addrLen);
        buffer[strLen] = 0;
        printf("Message form server: %s\n", buffer);
    }
    closesocket(sock);
    WSACleanup();
    return 0;
}

先运行 server,再运行 client,client 输出结果为:

Input a string: C语言中文网
Message form server: C语言中文网
Input a string: c.biancheng.net Founded in 2012
Message form server: c.biancheng.net Founded in 2012
Input a string:

从代码中可以看出,server.cpp 中没有使用 listen() 函数,client.cpp 中也没有使用 connect() 函数,因为 UDP 不需要连接。

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