34.Socket编程（UDP）（上）

点分十进制字符串IP 转 32位网络序列IP

分析：1）IP转成4字节        2）4字节转成网络序列

思路：

• "192.168.1.1" 进行字符串划分，以 "." 为分割符，分割出"192"，"168"，"1"，"1"
• 将这些字符串转成8位的整型（字符），192，168，1，1
• 网络字节序是大端，高权值位放在低地址，定义一个32位整型（变量内字节地址是依次增大，取地址是最小地址），192放取地址的第一个字节，168第二个字节，以此类推。

或者用 inet_addr()，将ip点分十进制字符串传入，返回值4字节网络字节序。

接口使用

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

• sockfd：创建套接字打开的文件fd
• buf：接受缓冲区
• len：接受缓冲区大小
• flags：0，表示阻塞式IO
• src_addr：输出型参数，用来获取客户端的套接字信息（IP和端口）
• addrlen：先是输入型参数，src_addr指向结构体大小，后是输出型参数，实际读到信息大小
• 返回值：成功，返回接受到数据的字节数；失败-1返回

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

• sockfd：创建套接字打开的文件fd
• buf：发送缓冲区
• len：发送缓冲区大小
• flags：0，表示阻塞式IO
• src_addr：输入型参数，指定发给哪一个客户端
• addrlen：src_addr指向的结构体大小
• 返回值：成功，发送的字节数；失败-1返回，错误码被设置

客户端如何知道服务端IP和端口

客户端和服务端是一家公司写的，内置了服务端的IP和端口

本地环回（localhost, 127.0.0.1）

        本地环回：要求客户端和服务端必须在一台机器上，表明我们是本地通信，client发送的数据，不会被推送到网络，而是在OS内部，转一圈直接交给对应的服务器端（经常用来进行网络代码的测试）

服务端bind时不显式绑定IP

bind公网IP，不行的原因：公网IP没有配置到IP上，同一主机绑定时，无法直接bind。

如果我们显式进行地址绑定，client未来访问时，就必须使用server绑定的信息。

为什么不建议手动绑定特定IP？

        因为一台主机可以有多个IP，绑定特定IP，只能接受该IP的数据，而发给其他本主机IP的数据接收不了。

做法：绑定IP时，值设置为 INADDR_ANY（任意IP地址bind，数值上为0）

客户端不用显式bind

• client需不需要bind？需要bind
• client需不需要显式bind？不需要，首次发送消息OS会自动给client进行bind，OS知道IP，端口号采用随机端口号的方式。（端口号是几不重要，唯一就行了）
• 原因：
  1. 一个端口号只能被一个进程所持有（端口号要找到唯一一个进程）
  2.未来有很多应用，端口号固定可能会导致冲突，无法bind，必须由OS随机分配

UdpSocket编程V1（EchoServer）

Linux-remote: linux远程仓库

UdpServer.hpp

#pragma once#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <functional>
#include "Log.hpp"using namespace LogModule;#define BUFF_SIZE 1024
const int defaultfd = -1;class UdpServer
{using func_t = std::function<std::string(const std::string &)>;
public:UdpServer(uint16_t port, func_t func): _sockfd(defaultfd), _port(port), _isrunning(false), _func(func){// 1.创建套接字，（网络类型，UDP协议）获取网络文件描述符_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (_sockfd < 0){LOG(LogLevel::FATAL) << "socket error";exit(1);}LOG(LogLevel::INFO) << "socket success, sockfd: " << _sockfd;// 2.bind，绑定（通信类型，端口号port，IP）// 2.1 创建结构sockaddr_in, (man inet_addr)，填充字段struct sockaddr_in peer;peer.sin_family = AF_INET;peer.sin_port = htons(_port);// 2.2 ip地址是一个结构，结构存放一个32位无符号整数// ip是一个字符串，192.168.1.1, 1.转成数字 2.转成网络序列 -> inet_addr// peer.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str());peer.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 任意IP// 2.3 绑定int n = bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&peer, sizeof(peer));if (n < 0){LOG(LogLevel::FATAL) << "bind error";exit(2);}LOG(LogLevel::INFO) << "bind success, sockfd: " << _sockfd;}void Start(){_isrunning = true;while (_isrunning){// 3.服务端收数据char buff[BUFF_SIZE];struct sockaddr_in peer;socklen_t addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);ssize_t n = recvfrom(_sockfd, buff, BUFF_SIZE, 0,(struct sockaddr *)&peer, &addrlen);// 4.消息处理buff[n] = 0;std::string data = buff;LOG(LogLevel::INFO) << "client Says: " << data;std::string result = _func(data);// 5.服务端发送数据回客户端ssize_t ret = sendto(_sockfd, result.c_str(), result.size(), 0, (const struct sockaddr *)&peer, addrlen);(void)ret;}}~UdpServer(){}private:int _sockfd;uint16_t _port;// std::string _ip;  //不需要，任意IPbool _isrunning;func_t _func;
};

UdpClient.cc

#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include "Log.hpp"using namespace LogModule;// ./udpclient server_ip server_port
int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 3){std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " server_ip server_port" << std::endl;return 1;}std::string ip = argv[1];uint16_t port = (uint16_t)(std::stoi(argv[2]));LOG(LogLevel::DEBUG) << "ip: " << ip << " port:" << port;// 1.创建socket，（网络类型，UDP）int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sockfd < 0){LOG(LogLevel::FATAL) << "socket error";exit(1);}LOG(LogLevel::INFO) << "socket success, sockfd: " << sockfd;// 2.绑定参数，bind，不用显式绑定。// 首次发送消息时由OS自动绑定，OS知道IP，端口号由OS随机分配struct sockaddr_in peer;peer.sin_family = AF_INET;peer.sin_port = htons(port);peer.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());while (true){// 3.客户端发数据// 3.1 从标准输入按行读数据std::cout << "Please Enter# ";std::string data;std::getline(std::cin, data);// 3.2 发送数据给服务端ssize_t ret = sendto(sockfd, data.c_str(), data.size(), 0, (struct sockaddr *)&peer, sizeof(peer));(void)ret;// 4.接受服务端处理过的数据char buff[1024];struct sockaddr_in sin;socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);ssize_t n = recvfrom(sockfd, buff, 1024, 0, (struct sockaddr *)&sin, &len);// 5.使用数据buff[n] = 0;std::cout << "Server handlered, data: " << buff << std::endl;}return 0;
}

UdpServer.cc

#include "UdpServer.hpp"
#include <iostream>
#include <memory>std::string Hello(const std::string &data)
{std::string hello("Hello, ");hello += data;return hello;
}// ./udpserver port
int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 2){std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " port" << std::endl;return 1;}uint16_t port = (uint16_t)std::stoi(argv[1]);std::unique_ptr<UdpServer> udpserver = std::make_unique<UdpServer>(port, Hello);udpserver->Start();return 0;
}