Linux C基于UDP的网络编程

套接字(socket)

socket是一种可以进行网络通信的内核对象，它有一个唯一的标识符，一般称它为socket描述符——sockfd，可类比于文件描述符fd，基于Linux下一切皆文件的概念，所以sockfd也可以用read/write/close操作。

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socket函数：创建socket对象

int socket(int domain, int type, int protocol);

• domain：通信地址类型
    AF_UNIX／AF_LOCAL：本地进程间通信
    AF_INET：使用ipv4地址通信
    AF_INET6：使用ipv6地址通信

• type：socket对象类型
  SOCK_STREAM：数据流协议，TCP(面向连接的通信协议)。特点是安全可靠，数据不会丢失，但速度慢。常用于安全性较高的场景；
  SOCK_DGRAM：数据报协议，UDP(面向无连接的通信协议)。特点是速度快，数据可能丢失，安全性和可靠性与tcp相比不同。一般用于安全性要求不高但是对速度有要求的场景。

• protocol：特殊协议
    较少使用，一般直接写0

• 返回值：成功返回非负描述符，失败返回-1

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网络通信地址

struct sockaddr_in
  {
   // 通信地址类型
   short int sin_family;
   // 端口号
   in_port_t sin_port;
   // ip地址
   struct in_addr sin_addr;
  }

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bind函数：把socket对象与通信地址建立联系

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

• sockfd：socket对象的描述符，即socket函数的返回值
• struct sockaddr* addr指定了想要绑定的ip和端口号，均用网络字节序-即大端模式；
• addrlen是前面struct sockaddr（与sockaddr_in等价）的长度
• 返回值： 成功返回0，失败返回-1

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connect函数：连接通信目标

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

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• 个人计算机系统数据的存储方式可能是大端，也可能是小端，网络通信时需要的是大端数据，必须把数据转换成大端。

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);//功能：把32位的主机字节序转换成32位网络字节序

 uint16_t htons(uint16_t hostshort);//功能：把16位的主机字节序转换成16位网络字节序

 uint32_t ntohl(uint32_t netlong);//功能：把32位网络字节序转换成32位的主机字节序

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);//功能：把16位网络字节序转换成16位的主机字节序

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生成端口号：

• 端口号就是一个16位的无符整数(0~65536)，一般设置为大于1024的值，1~1023为保留端口号。
• 通常使用htons()函数来获取端口号。

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生成ip地址：

• 功能：把点分十进制的字符串ip地址转换成32位的无符号整数

in_addr_t inet_addr(const char *cp);

• 功能：把32的的网络字节序的ip地址转换成点分十进制的字符串ip地址。

char *inet_ntoa(struct in_addr in);

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recvfrom函数：接收数据并获取发送端的地址

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

• buf：数据缓冲区
• len：缓冲区的大小
• flag：通常为0
• src_addr:数据来源端的地址
• *addrlen：src_addr的长度

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sendto函数：发送数据到指定的目标

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

• dest_addr：数据要发送的目标地址

UDP编程模型：

进程A：创建socket对象->准备地址->绑定->接收数据和来源的地址->原路返回数据->关闭socket。
进程B：创建socket对象->准备地址->向目标发送数据->接收数据->关闭socket。

使用udp协议实现双向传输数据(通过ip地址和端口，既可以与自己也可以与别人通信)。实现代码

UDP双向通信，先接收端

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

typedef struct sockaddr* saddrp;

int main(int argc, char const *argv[])
{
     //创建socket
     int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
     if (0 > sockfd)
     {
          perror("sockfd");
          return -1;
     }
     //准备地址
     struct sockaddr_in addr = {};
     addr.sin_family = AF_INET;//ipv4
     addr.sin_port = htons(5577);//端口号
     addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.2.177");//我的ip地址
     //绑定
     int ret = bind(sockfd,(saddrp)&addr,sizeof(addr));
     if (0 > ret)
     {
          perror("bind");
          return -1;
     }
     struct sockaddr_in src_addr ={};
     socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
     while(1)
     {
          char buf[255] = {};
          //接收数据和来源的ip地址
          recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(saddrp)&src_addr,&addr_len);
          printf("Recv:%s\n",buf);
          if (0 == strcmp(buf,"q")) break;
          //发送数据给目标地址
          printf("Please input the return value:");
          gets(buf);
          sendto(sockfd,buf,strlen(buf)+1,0,(saddrp)&src_addr,addr_len);
          if (0 == strcmp(buf,"q")) break;
     }  
     //关闭socket对象
     close(sockfd);
     return 0;
}

UDP实现代码 先发送端

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
typedef struct sockaddr* saddrp;

int main(int argc, char const *argv[])
{
     int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
     if (0 > sockfd)
     {
          perror("socket");
          return -1;
     }
     struct sockaddr_in addr = {};
     addr.sin_family = AF_INET;
     addr.sin_port = htons(5577);
     addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.2.177");

     socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
     while(1)
     {
          char buf[255] = {};
          printf("Plz input data:");
          gets(buf);
          sendto(sockfd,buf,strlen(buf)+1,0,(saddrp)&addr,sizeof(addr));
          if(0 == strcmp(buf,"q")) break;

          recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(saddrp)&addr,&addr_len);
          printf("Recv:%s\n",buf);
          if(0 == strcmp(buf,"q")) break;

     }
     close(sockfd);
     return 0;
}

返回网络通信