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35.Socket网络编程（UDP）（下）

news 2025/9/18 9:36:05

UdpSocket编程V2（字典）

Linux-remote: linux远程仓库https://gitee.com/its-quite-six/linux-remote/tree/master/25_9_15/2.Dictionary

细节点1

先创建实例dict，构造服务端类udpserver方法用lambda表达式，捕获dict实例，调用其成员函数，就实现了类之间的耦合。

细节点2

对于字符串的分割，用substr更好，用迭代器构造的话还要自行判断。substr第二个参数不传默认截取到结尾。

代码：

Dict.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <unordered_map>
#include "Log.hpp"using namespace LogModule;
const std::string defaultdict = "./dict.txt";
const std::string separator = ": ";class Dict
{
public:Dict(const std::string &dictpath = defaultdict):_dict_path(dictpath){}void Load(){// 只读方式打开文件std::ifstream ifs(defaultdict);if (!ifs.is_open()){LOG(LogLevel::FATAL) << "open " << defaultdict << " failure!";exit(1);}// data的内容： apple: 苹果std::string data;while (std::getline(ifs, data)){size_t pos = data.find(separator);// 没找到分割符if (pos == std::string::npos){LOG(LogLevel::WARNING) << "加载失败，内容是：" << data;continue;}std::string english = data.substr(0, pos);std::string chinese = data.substr(pos + separator.size());if (english.empty() || chinese.empty()){LOG(LogLevel::WARNING) << "加载失败，缺失中文/英文，内容是：" << data;continue;}LOG(LogLevel::INFO) << "加载成功，单词为：" << data;_dict.insert(std::make_pair(english, chinese));}ifs.close();}std::string Translate(const std::string &english){auto it = _dict.find(english);if (it == _dict.end()){LOG(LogLevel::INFO) << "没有找到单词，英文为：" << english;return "NONE";}LOG(LogLevel::INFO) << "找到了对应的单词， " << english << separator << it->second;return it->second;}~Dict(){}private:std::string _dict_path; //路径+文件名std::unordered_map<std::string, std::string> _dict;
};

UdpSocket编程V3（聊天室）

分析场景1

聊天室的功能：客户端发送消息给主机，主机将消息转发给所有的在线用户

模型：服务端线程创建了sokcet，接受来自客户端的信息。

客户端不止一个（客户端信息不止一条），如何管理这些客户端信息呢？

先描述在组织，为了便于实现port和IP等转化，以及stuct sockaddr_in的封装，封装一个InetAddr的类用来描述客户端信息；定义一个Route管理类，用vector组织管理客户端信息InetAddr；

易错1：

const变量只能调用const成员函数（调用普通成员函数属于权限放大）。

易错2：

InetAddr的构造函数要把_peer清0后使用，并且_peer的sin_family字段要设置成AF_INET，不然Route用来转发时，客户端收不到。

分析场景2

udp是支持全双工的，多线程读写。

client处理时，读线程和写线程分离，让消息读写是异步的，使得不用等写完才能读。
读端打印到std::cerr（fd=2），将2号重定向到另一个打开的终端上，这样就实现了读写输出到不同地方，便于查看。

易错点1：

注意：信息是指发消息的那个的信息+数据。

消息转发，给所有人都发一条，包括自己。

ChatV1
Linux-remote: linux远程仓库https://gitee.com/its-quite-six/linux-remote/tree/master/25_9_15/3.Chat_V1

工作流程：

客户端给服务端发送数据
服务端接收数据
消息处理，回调
回调本质工作：消息转发给每一个在线的客户端
转发给在线客户端

结构：

服务端主线程执行接收客户端数据，进行消息转发的工作
客户端三个线程：
主线程控制整个调用逻辑；
发送线程负责发送数据给服务端；
接收线程负责接受数据，写入到2号文件描述符对应文件。

ChatV2

Linux-remote: linux远程仓库https://gitee.com/its-quite-six/linux-remote/tree/master/25_9_15/4.Chat_V2

与ChatV1唯一区别，ChatV2的服务端主线程只负责接收客户端数据。消息转发的工作交给线程池，多线程来做消息转发工作。

服务端：主线程负责通信，线程池负责处理消息转发的任务。

inet_ntoa（线程不安全）

之前用的inet_ntoa返回的char*是函数内部申请的静态存储区

多次调用inet_ntoa，结果会被覆盖，因此，inet_ntoa是线程不安全的，不建议用。

ip转化函数（inet_ntop , inet_pton 线程安全）

const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);

af：协议类型，AF_INET
src：网络序列的IP数字
dst：输出型参数buffer，存放转换后的IP地址，字符串
size：buffer容量
返回值：成功返回dst指针；失败返回空指针，错误码被设置

int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);

af：协议类型，AF_INET
src：本地ip地址，字符串
dst：网络ip地址，32位无符号整数
返回值：成功返回1；af正确但ip地址无效返回0；af不正确返回-1，错误码被设置

细节点1：

task_t为std::function<void()>类型，通过bind参数绑定可以实现（lambda同理）

细节点2：

线程池是基于生产者消费者模型写的，其中消费者处理任务是多进程并发执行的，此时，_online_users是临界资源，且有增加和删除，因此消息转发任务需要加锁。

InetAddr.hpp实现

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include "Log.hpp"using namespace LogModule;class InetAddr
{
public:InetAddr(const struct sockaddr_in peer): _peer(peer){// 网络转主机_port = ntohs(peer.sin_port);char buff[64];inet_ntop(AF_INET, &_peer.sin_addr.s_addr, buff, sizeof(buff));_ip = buff;}InetAddr(const uint16_t port, const std::string &ip): _port(port), _ip(ip){// 主机转网络memset(&_peer, 0, sizeof(_peer));_peer.sin_family = AF_INET;_peer.sin_port = htons(_port);inet_pton(AF_INET, _ip.c_str(), &_peer.sin_addr.s_addr);}bool operator==(const InetAddr &inetaddr) const{return (_port == inetaddr._port) && (_ip == inetaddr._ip);}// 返回本地序列的端口号uint16_t Port() const { return _port; }// 返回本地序列的点分十进制ipstd::string Ip() const { return _ip; }// 返回网络地址对象指针const struct sockaddr_in *Peer() const { return &_peer; }// 返回ip+端口号拼接的字符串std::string AddrString() const { return _ip + ":" + std::to_string(_port); }~InetAddr(){}private:uint16_t _port;           // 主机序列portstd::string _ip;          // 主机ip，点分10进制struct sockaddr_in _peer; // 网络序列peer
};

Route.hpp实现

#pragma once
#include <string>
#include <vector>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include "Log.hpp"
#include "InetAddr.hpp"
#include "Mutex.hpp"using namespace LogModule;
using namespace MutexModule;class Route
{
private:bool Exist(const InetAddr &inetaddr){for (auto &user : _online_users){if (user == inetaddr)return true;}return false;}// 添加在线用户void AddUser(const InetAddr &inetaddr){_online_users.emplace_back(inetaddr);LOG(LogLevel::INFO) << "添加用户成功, " << inetaddr.AddrString();}// 删除在线用户void DeleteUser(const InetAddr &inetaddr){for (auto it = _online_users.begin(); it != _online_users.end(); it++){if (*it == inetaddr){_online_users.erase(it);break;}}LOG(LogLevel::INFO) << "删除用户成功, " << inetaddr.AddrString();}public:Route(){}// 消息转发给所有在线用户，以服务端的名义sockfdvoid MessageRoute(int sockfd, const std::string &data, const InetAddr &inetaddr){// 消息转发是多线程并行的，_online_users是临界资源，访问要加锁MutexGuard mutexguard(_mutex);// 1.判断该用户是否在线，如果不在线，就要添加if (!Exist(inetaddr))AddUser(inetaddr);// 格式：（用户ip:port:数据）std::string message = inetaddr.AddrString() + "# " + data;// 2.消息转发，给所有人都发一条for (auto &user : _online_users){ssize_t n = sendto(sockfd, message.c_str(), message.size(), 0,(const struct sockaddr *)(user.Peer()), sizeof(struct sockaddr_in));(void)n;}// 3.如果data内容为QUIT，那么就删除对应用户if (data == "QUIT")DeleteUser(inetaddr);}~Route(){}private:std::vector<InetAddr> _online_users;Mutex _mutex;
};

拓展

验证UDP - windows 作为client访问 Linux（验证成功）