Linux网络：UDP socket创建流程与简单通信

本文介绍 UDP 服务端与客户端 的创建流程，和相关的函数接口

核心流程

1. 创建 socket → socket()
2. 填写服务器地址信息 → sockaddr_in 结构体
3. 绑定地址和端口 → bind()
4. 接收并响应客户端数据 → recvfrom() / sendto()

socket()

#include<sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);

参数	说明
domain	地址族（协议族），常见值：
	→ AF_INET：IPv4
	→ AF_INET6：IPv6
	→ AF_UNIX：本地通信（进程间通信）
type	套接字类型，决定通信方式：
	→ SOCK_STREAM：面向连接（TCP）
	→ SOCK_DGRAM：无连接（UDP）
protocol	一般写 0，表示让系统自动选择适合给定 domain 和 type 的协议

使用示例

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
//成功返回文件描述符
//失败返回-1
if (sockfd < 0)
{std::cerr << "socket error" << std::endl;
}

sockaddr_in

他有4个成员，赋值前三个即可

struct sockaddr_in {sa_family_t sin_family;   // 地址族，必须是 AF_INETuint16_t sin_port;        // 端口号（网络字节序）struct in_addr sin_addr;  // IP 地址char sin_zero[8];         // 填充字节，保持与 sockaddr 一致
};

在赋值时需要注意，

1. 端口号要转换为网络序列
2. IP地址调用inet_addr

    server.sin_port = htons(serverport);                  // 主机序列转网络序列server.sin_addr.s_addr = inet_addr(serverip.c_str()); // 转换4字节

INADDR_ANY

服务器端的服务需要固定的端口
而IP地址给INADDR_ANY,表示监听任意IP地址，即从哪个网卡发来哪个请求都可以处理

其实和手动给0或者0.0.0.0 作用相似

bind()

服务器端和客户端都需要将套接字和本地地址（IP+port）绑定，才能做到接收和转发消息

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

参数	含义
sockfd	用 socket() 创建的套接字文件描述符
addr	本地地址结构体（sockaddr* 类型，实际通常传 sockaddr_in* 转换而来）
addrlen	结构体 addr 的大小（用 sizeof(sockaddr_in)）

使用示例

int n = bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr));
//成功返回0,失败返回-1
if (n < 0)
{LOG(FATAL, "bind error, %s, %d\n", strerror(errno), errno);exit(BIND_ERROR);
}

客户端的bind()

客户端也是需要绑定的，不然如何发送消息呢。

但是，不需要我们手动调用bind(),
在第一次发送请求的时候，OS自动调用bind()

当你第一次调用：  sendto()操作系统会自动调用 bind() 来：1.分配一个临时的本地 IP（通常是默认网卡的 IP）2.分配一个 可用的随机端口（称为 ephemeral port）

recvfrom()

recvfrom() 是 UDP 套接字编程中用来接收数据报的核心函数，
它不仅接收数据，还能告诉你数据是从哪个客户端发来的。

#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

参数	含义
sockfd	套接字文件描述符（由 socket() 创建）
buf	指向缓冲区的指针，用来存放接收到的数据
len	缓冲区大小
flags	一般设置为 0，特殊需求可用 MSG_PEEK（窥视）、MSG_WAITALL 等
src_addr	输出参数，对方的地址结构体（可获取对方 IP 和端口）
addrlen	输入输出参数，传入结构体长度，返回时写入实际地址大小

使用示例

struct sockaddr_in peer;
socklen_t len = sizeof(peer);
char buffer[1024];
ssize_t n = recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);
//成功返回实际接收的字节数（就是多少个英文字符）
//失败返回-1
//peer存客户端的数据

sendto()

#include<sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

有区别的是len、det_addr

参数	含义
sockfd	套接字文件描述符（由 socket() 创建）
buf	要发送的数据缓冲区的指针
len	要发送的数据字节数
flags	通常为 0，特殊用途可以设置为 MSG_CONFIRM 等
dest_addr	目标地址结构体（例如 sockaddr_in，需强转为 sockaddr*）
addrlen	dest_addr 的长度（如 sizeof(sockaddr_in)）

使用示例

struct sockaddr_in peer;
socklen_t len = sizeof(peer);
//客户端要持续运行，所以给死循环
while (true)
{char buffer[1024];ssize_t n = recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);if (n > 0){buffer[n] = {0};InetAddr addr(peer);	//自己写的类，为了获取转换后的网络字节序和4字节序LOG(DEBUG, "get message from [%s:%d]:%s\n", addr.Ip(), addr.Port(), buffer);sendto(_sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr *)&peer, len);}
}

小结

介绍了socket创建流程需要的接口，以及在这方面服务器端和客户端的区别