UDP 编程中的sendto() 与recvfrom()解析（转）

sendto()
简述：
向一指定目的地发送数据。

include

int PASCAL FAR sendto( SOCKET s, const char FAR* buf, int len, int flags,
const struct sockaddr FAR* to, int tolen);

s：一个标识套接口的描述字。
buf：包含待发送数据的缓冲区。
len：buf缓冲区中数据的长度。
flags：调用方式标志位。
to：（可选）指针，指向目的套接口的地址。
tolen：to所指地址的长度。

注释：
sendto()适用于已连接的数据报或流式套接口发送数据。对于数据报类套接口，必需注意发送数据长度不应超过通讯子网的IP包最大长度。IP包最大长度在WSAStartup()调用返回的WSAData的iMaxUdpDg元素中。如果数据太长无法自动通过下层协议，则返回WSAEMSGSIZE错误，数据不会被发送。
请注意成功地完成sendto()调用并不意味着数据传送到达。
sendto()函数主要用于SOCK_DGRAM类型套接口向to参数指定端的套接口发送数据报。对于SOCK_STREAM类型套接口，to和tolen参数被忽略；这种情况下sendto()等价于send()。
为了发送广播数据（仅适用于SOCK_DGRAM），in参数所含地址应该把特定的IP地址INADDR_BROADCAST（winsock.h中有定义）和终端地址结合起来构造。通常建议一个广播数据报的大小不要大到以致产生碎片，也就是说数据报的数据部分（包括头）不超过512字节。
如果传送系统的缓冲区空间不够保存需传送的数据，除非套接口处于非阻塞I/O方式，否则sendto()将阻塞。对于非阻塞SOCK_STREAM类型的套接口，实际写的数据数目可能在1到所需大小之间，其值取决于本地和远端主机的缓冲区大小。可用select()调用来确定何时能够进一步发送数据。
在相关套接口的选项之上，还可通过标志位flag来影响函数的执行方式。也就是说，本函数的语义既取决于套接口的选项也取决于标志位。后者由以下一些值组成：

值 意义
MSG_DONTROUTE 指明数据不选径。一个WINDOWS套接口供应商可以忽略此标志；参见2.4节中关于SO_DONTROUTE的讨论。
MSG_OOB 发送带外数据（仅适用于SO_STREAM；参见2.2.3节）。

返回值：
若无错误发生，send()返回所发送数据的总数（请注意这个数字可能小于len中所规定的大小）。否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。
recvfrom()
简述：
接收一个数据报并保存源地址。

include

int PASCAL FAR recvfrom( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags,
struct sockaddr FAR* from, int FAR* fromlen);

s：标识一个已连接套接口的描述字。
buf：接收数据缓冲区。
len：缓冲区长度。
flags：调用操作方式。
from：（可选）指针，指向装有源地址的缓冲区。
fromlen：（可选）指针，指向from缓冲区长度值。

注释：
本函数由于从（已连接）套接口上接收数据，并捕获数据发送源的地址。
对于SOCK_STREAM类型的套接口，最多可接收缓冲区大小个数据。如果套接口被设置为线内接收带外数据（选项为SO_OOBINLINE），且有带外数据未读入，则返回带外数据。应用程序可通过调用ioctlsocket()的SOCATMARK命令来确定是否有带外数据待读入。对于SOCK_STREAM类型套接口，忽略from和fromlen参数。
对于数据报类套接口，队列中第一个数据报中的数据被解包，但最多不超过缓冲区的大小。如果数据报大于缓冲区，那么缓冲区中只有数据报的前面部分，其他的数据都丢失了，并且recvfrom()函数返回WSAEMSGSIZE错误。
若from非零，且套接口为SOCK_DGRAM类型，则发送数据源的地址被复制到相应的sockaddr结构中。fromlen所指向的值初始化时为这个结构的大小，当调用返回时按实际地址所占的空间进行修改。
如果没有数据待读，那么除非是非阻塞模式，不然的话套接口将一直等待数据的到来，此时将返回SOCKET_ERROR错误，错误代码是WSAEWOULDBLOCK。用select()或WSAAsynSelect()可以获知何时数据到达。
如果套接口为SOCK_STREAM类型，并且远端“优雅”地中止了连接，那么recvfrom()一个数据也不读取，立即返回。如果立即被强制中止，那么recv()将以WSAECONNRESET错误失败返回。
在套接口的所设选项之上，还可用标志位flag来影响函数的执行方式。也就是说，本函数的语义既取决于套接口选项，也取决于标志位参数。标志位可取下列值：
值 意义
MSG_PEEK 查看当前数据。数据将被复制到缓冲区中，但并不从输入队列中删除。
MSG_OOB 处理带外数据（参见2.2.3节具体讨论）。

返回值：
若无错误发生，recvfrom()返回读入的字节数。如果连接已中止，返回0。否则的话，返回SOCKET_ERROR错误，应用程序可通过WSAGetLastError()获取相应错误代码。
错误代码：
WSANOTINITIALISED：在使用此API之前应首先成功地调用WSAStartup()。
WSAENETDOWN：WINDOWS套接口实现检测到网络子系统失效。
WSAEFAULT：fromlen参数非法；from缓冲区大小无法装入端地址。
WSAEINTR：阻塞进程被WSACancelBlockingCall()取消。
WSAEINPROGRESS：一个阻塞的WINDOWS套接口调用正在运行中。
WSAEINVAL：套接口未用bind()进行捆绑。
WSAENOTCONN：套接口未连接（仅适用于SOCK_STREAM类型）。
WSAENOTSOCK：描述字不是一个套接口。
WSAEOPNOTSUPP：指定了MSG_OOB，但套接口不是SOCK_STREAM类型的。
WSAESHUTDOWN：套接口已被关闭。当一个套接口以0或2的how参数调用shutdown()关闭后，无法再用recv()接收数据。
WSAEWOULDBLOCK：套接口标识为非阻塞模式，但接收操作会产生阻塞。
WSAEMSGSIZE：数据报太大无法全部装入缓冲区，故被剪切。
WSAECONNABORTED：由于超时或其他原因，虚电路失效。
WSAECONNRESET：远端强制中止了虚电路。

sendto和recvfrom一般用于UDP协议中,但是如果在TCP中connect函数调用后也可以用.

sendto（）和recvfrom（）——利用数据报方式进行数据传输
　　在无连接的数据报socket方式下，由于本地socket并没有与远端机器建立连接，所以在发送数据时应指明目的地址，sendto（）函数原型为：
　　int sendto（int sockfd， const void *msg，int len unsigned int flags， const struct sockaddr *to， int tolen）；
　　该函数比send（）函数多了两个参数，to表示目地机的IP地址和端口号信息，而tolen常常被赋值为sizeof （struct sockaddr）。Sendto 函数也返回实际发送的数据字节长度或在出现发送错误时返回－1。
　　recvfrom（）函数原型为：
　　int recvfrom（int sockfd，void *buf，int len，unsigned int lags，struct sockaddr *from，int *fromlen）；
　　from是一个struct sockaddr类型的变量，该变量保存源机的IP地址及端口号。fromlen常置为sizeof （struct sockaddr）。当recvfrom（）返回时，fromlen包含实际存入from中的数据字节数。Recvfrom（）函数返回接收到的字节数或当出现错误时返回－1，并置相应的errno。
　　应注意的一点是，当你对于数据报socket调用了connect（）函数时，你也可以利用send（）和recv（）进行数据传输，但该socket仍然是数据报socket，并且利用传输层的UDP服务。但在发送或接收数据报时，内核会自动为之加上目地和源地址信息。

让我们看一下sendto和recvfrom的原型：

#include
#include

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
众所周知，对于TCP/IP的socket来说，也就是AF_INET的socket，其地址类型应该为struct sockaddr_in，在调用sendto和recvfrom不得不进行强制类型转换——万恶的强制类型转换！！！代码要写成这样：

sendto(sock, buf, len, (const struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
而这次的bug就是由于这个强制类型转换造成的。

原来的代码大致如下：

int send_func(int sock, const char *buf, int len)
{
struct sockaddr_in dst;
/* 省略初始化dst */
/* 省略其它业务逻辑 */
return sendto(sock, buf, len, 0, (const struct sockaddr*)&dst, sizeof(struct sockaddr_in));
}
对代码进行了重构，目的地址变为了参数，结果代码变成了下面这个样子：

int send_func(int sock, const char *buf, int len, struct sockaddr_in *dst)
{
/* 省略其它业务逻辑 */
return sendto(sock, buf, len, 0, (const struct sockaddr*)&dst, sizeof(struct sockaddr_in));
}
错误就在于dst从原来的struct sockaddr_in类型，变为了struct sockaddr_in指针，但是sendto的语句却忘了做相应的改动，这样sendto写入到了错误的地址&dst，导致内存错误的发生。这个bug在当前的示例中，好像很容易找到，但是在真正的工程中，在大量的代码中找到这个问题就不是那么容易的事情了。

那么我们如何避免这样类似的bug呢？从这个教训中，我们要得到经验——强制类型转换是万恶之源。为什么要强制转换呢？肯定是因为你的代码不满足被调用者的要求，这已经意味着危险了。另外，由于使用了强制类型转换，这意味着gcc编译器无法发现类型不匹配的错误，这也是上面例子中，问题没有在编译阶段发现的原因。

这样的话，我们就要问一下，为什么sendto和recvfrom要这样设计呢？这是因为sendto和recvfrom面对的所有类型的socket。因此地址不仅仅是AF_INET的地址类型struct sockaddr_in，比如对于Unix域socket，地址类型则是struct sockaddr_un。面对这么多不同地址类型，C本身又不支持函数重载，因此只能定义一个“通用”的结构。

最后如何来避免这种类似问题呢？我们无法改变sendto的用法，但是可以通过封装来解决这一问题——封装本来就是用于隔离变化，隔离问题的手段。

static inline int inet_sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr_in *dest_addr)
{
return sendto(sockfd, buf, len, flags, (const struct sockaddr*)dest_addr, sizeof(*dest_addr));
}

static inline int un_sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr_un *dest_addr)
{
return sendto(sockfd, buf, len, flags, (const struct sockaddr*)dest_addr, sizeof(*dest_addr));
}
通过定义inline函数，来封装强制类型转换，对于每一种具体的socket，都调用封装的inline函数，虽然看上去多写了几行代码，但却是一劳永逸。

将问题或者潜在的问题消除，才能真正提高工作效率和产品质量