UDP的编程流程

UDP编程流程：

服务器端：socket(),  bind(),  recvfrom()/sendto(),  close();

客户端：socket(),  sendto()/recvfrom(),  close();

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以下是各个函数的具体介绍：

首先提一句：linux下一切皆文件，socket也不例外，它是可读、可写、可控制、可关闭的文件描述符。

创建socket

#include
#include
int socket(int domain,int type,int protocol);//创建socket

• domain  表示底层协议族。其中IPv4用PF_INET（Protocol Family of Internet），IPv6用PF_INET6。
• type 指定服务类型。服务类型主要有SOCK_STREAM（字节流服务）服务和SOCK_DGRAM服务（数据报服务）。对于TCP/IP协议族来说，SOCK_STREAM表示传输层使用TCP协议，SOCK_DGRAM表示传输层使用UDP协议。
• protocol 在前两个参数构成的协议集合下，再选择一个具体的协议。一般设置为0，表示使用默认协议。

socket()系统调用成功时返回一个socket文件描述符，失败则返回-1并设置errno。

命名（绑定）socket

#include
#include
int bind(int sockfd,const struct sockaddr* my_addr,socklen_t addlen);//命名（绑定）socket

bind的作用是将未命名的sockfd文件描述符指向my_addr所指的socket地址。其中socket地址长度由参数addlen指出。

bind成功时返回0，失败则返回-1并设置errno。

其中struct sockaddr是通用的socket地址，而TCP/IP协议族有sockaddr_in和sockaddr_in6两个专用socket地址结构体，它们分别用于IPv4和IPv6，这里我们只介绍sockaddr_in：

struct sockaddr_in
{
    sa_family_t sin_family;  //地址族：AF_INET
    u_int16_t sin_port;      //端口号（要用网络字节序）
    struct in_addr sin_addr; //IPv4地址结构体
}；
struct in_addr //IPv4地址结构体
{
    u_int32_t s_addr;  //IPv4地址（要用网络字节序）
}；

所有专用socket地址类型的变量在实际使用时都需要转化为通用的socket地址类型sockaddr（强转）。我们看到结构体中的端口号和IP地址都要求用网络字节序。

首先看端口号，两台主机之间要通过TCP/IP协议进行通信的时候需要调用相应的函数进行主机序 和网络序的转换。因为主机字节序一般为小端模式（Little-Endian），而网络字节序为大端模式（Big-Endian），也就是说两者的存储方式不同。所以我们介绍4个函数来完成主机字节序和网络字节序之间的转换：

#include
unsigned long int htonl(unsigned long int hostlong);//主机字节序转网络字节序（32bit的长整型）
unsigned short int htonl(unsigned short int hostshort);//主机字节序转网络字节序（16bit的短整型）
unsigned long int ntohl(unsigned long int netlong);//网络字节序转主机字节序（32bit的长整型）
unsigned short int ntohs(unsigned short int netshort);//网络字节序转主机字节序（16bit的短整型）

这些函数的含义很明确，第一个函数 htonl 表示“host to network long”,即长整型（32bit）的主机字节序转化为网络字节序。

接下来我们看IP地址，我们习惯用点分十进制这样的可读性好的字符串来表示IPv4地址，这里介绍3个IP地址转换函数：

#include
in_addr_t inet_addr(const char* strptr);
int inet_aton(const char* cp,struct in_addr* inp);
char* inet_ntoa(struct in_addr in);

inet_addr函数将用点分十进制字符串表示的IPv4地址转化为用网络字节序整数表示的IPv4地址。

inet_aton函数完成inet_addr函数同样的功能，但是将转化结果存储于参数inp指向的地址结构中。该函数成功时返回1，失败返回-1。

inet_ntoa函数将用网络字节序整数表示的IPv4地址转化为用点分十进制字符串表示的IPv4地址。

数据读写

对文件的读写操作read和write同样适用于socket。但是socket编程接口提供了几个专门用于socket数据读写的系统调用，它们增加了对数据读写的控制。UDP与TCP不同，UDP通信没有连接的概念，所以我们每次读取数据都需要获取发送端的socket地址。所以UDP的读写函数比TCP的读写函数参数要多。

#include
#include
int recvfrom(int sockfd,void* buf,size_t len,int flags,struct sockaddr* src_addr,socklen_t* addrlen);//读取sockfd上的数据

recvfrom用于读取sockfd上的数据。

• buf  指定读缓冲区的位置。
• len 指定读缓冲区的大小。
• src_addr 发送端的socket地址。 
• addrlen 发送端的socket地址的长度。
• flags 通常设置为0（具体含义见下）。

recvfrom 成功时返回实际读取到的数据的长度（recv返回0时表示通信对方已经关闭连接），出错时返回-1并设置errno。

#include
#include
int sendto(int sockfd,const void* buf,size_t len,int flags,const struct sockaddr* dest_addr,socklen_t addrlen);//往sockfd上写入数据

sendto 是往sockfd上写入数据。

• buf  指定写缓冲区的位置。
• len 指定写缓冲区的大小。
• src_addr 接收端的socket地址。 
• addrlen 接收端的socket地址的长度。
• flags 通常设置为0（具体含义见下）。

sendto 成功时返回实际写入的数据的长度（recv返回0时表示通信对方已经关闭连接），出错时返回-1并设置errno。

flags为数据收发提供额外的控制，flag参数的可选值如下表，这些选项的具体使用这里不作详述。

ps：recvfrom/sendto系统调用也可以用于面向连接的socket数据读写，只需要把最后两个参数都设置为NULL以忽略发送端、接收端的socket地址（因为我们已经建立了连接，所以已经知道其socket地址了）。

关闭连接

#include
int close(int fd);//关闭连接

• fd  待关闭的socket。

close系统调用并非总是立即关闭一个连接，而是将fd的引用计数-1；只有当fd的引用计数为0时，c才真正关闭连接。

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UDP编程实例

实现客户端输入数据，服务器端打印客户输入的数据，并且每次打印数据后给客户反馈。

服务器端代码：

#include
#include
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#include
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#include
#include

int main()
{
	int sockfd=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);//创建socket
	assert(sockfd!=-1);

	struct sockaddr_in cli,ser;
	ser.sin_family=AF_INET;
	ser.sin_port=htons(6000);
	ser.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");
	int res=bind(sockfd,(struct sockaddr*)&ser,sizeof(ser));//绑定socket

	while(1)//保持服务器常驻
	{
		char buff[128]={0};
		int len=sizeof(cli);
     	int n=recvfrom(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr*)&cli,&len);//接收客户端的数据
		if(n<=0)
		{
			printf("recvfrom error\n");
			continue;
		}

		printf("%s\n",buff);
		sendto(sockfd,"OK",2,0,(struct sockaddr*)&cli,len);//给客户端回馈
	}
	close(sockfd);//关闭服务器
}

客户端代码：

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

int main()
{
	int sockfd=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);//创建socket
	assert(sockfd!=-1);

    struct sockaddr_in ser,cli;
	ser.sin_family=AF_INET;
	ser.sin_port=htons(6000);
	ser.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");

	while(1)//实现与服务器端多次交互
	{
		printf("please input:");
		fflush(stdout);

		char buff[128]={0};
		fgets(buff,127,stdin);
		buff[strlen(buff)-1]=0;

		if(strncmp(buff,"end",3)==0)//客户输入end时关闭与服务器的交互
		{
			close(sockfd);//停止与服务器的连接
			break;
		}

		sendto(sockfd,buff,127,0,(struct sockaddr*)&ser,sizeof(ser));//向服务器发送数据

		memset(buff,0,128);
        recvfrom(sockfd,buff,127,0,NULL,NULL);//相当于已建立连接，可用NULL
		printf("%s\n",buff);
	}
}

运行结果：

客户端：

服务器端：