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Linux网络编程——UdpServer

news 2025/10/6 6:49:38

服务端基本框架

#include <iostream>
#include "LOG.hpp"static const int defaultsockfd = -1; 
class UdpServer
{
public:UdpServer(uint16_t port)//构造:_sockfd(defaultsockfd),_port(port),_isrunning(false){}//服务初始化void InitServer(){}//开始运行void Start(){}~UdpServer()//析构{}
private:int _sockfd;uint16_t _port;bool _isrunning;//判断服务端是否运行
};

为什么没有ip呢？到时候IP整合在InitAddr.hpp中

UdpServer.hpp

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <functional>
#include<arpa/inet.h>
#include "LOG.hpp"enum
{SOCKET_ERROR=1,BIND_ERROR,USAGE_ERROR
};
const static int defaultsockfd = -1; 
class UdpServer
{
public:UdpServer(uint16_t port)//构造:_sockfd(defaultsockfd),_port(port),_isrunning(false){}//服务初始化void InitServer(){//创建套接字_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(_sockfd<0)//创建失败，日志报错，退出{LOG(FATAL,"socket error:%s,%d\n",strerror(errno),errno);exit(SOCKET_ERROR);}//创建成功LOG(INFO,"socket create success,sockfd:%d\n",_sockfd);//填充sockaddr_in结构struct sockaddr_in local;memset(&local,0,sizeof(local));//清一下结构里面的数据local.sin_family=AF_INET;//网络通信//port需要经过网络传输给对面的client，主机序列要先转网络序列local.sin_port=htons(_port);local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;//bindint n = bind(_sockfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local));if(n<0)//绑定失败{LOG(FATAL,"bind error,%s:%d\n",strerror(errno),errno);exit(BIND_ERROR);}//绑定成功LOG(INFO, "socket bind success\n");}//开始运行void Start(){_isrunning = true;while(_isrunning)//服务一般都是一直运行的死循环{LOG(DEBUG,"sever is running...\n");sleep(1);}}~UdpServer()//析构{}
private:int _sockfd;uint16_t _port;bool _isrunning;//判断服务端是否运行
};

填充sockaddr_in记得引头文件<apra/inet.h> ；struct sockaddr_in是系统提供的数据类型
端口号port主机序列转成网络序列用htons()
在网络编程中，当一个进程需要绑定一个网络端口以进行通信时，可以使用 INADDR_ANY 作为 IP 地址参数。这样做意味着该端口可以接受来自任何 IP 地址的连接请求，无论是本地主机还是远程主机。

那么local还只是对象，还在栈上开辟空间，所以InitServer初始化函数只有创建套接字socket以及填充sockaddr_in是不够的，需要进行绑定bind ，bind完成后server的初始化才算完成。

下面就可以写启动server的函数了；现在的软件若不是用户主动退出，就会一直运行，服务器也一样会一直运行，直到管理者不想运行了。所以Server都是死循环，那么就需要一个对象来判断服务器是否一直再跑(_isrunning)

Server.cc

#include<iostream>
#include"UdpServer.hpp"
#include <memory>
void Usage(std::string a)
{std::cout<<"Usage:\n\t"<<a<<"local port"<<std::endl;
}
int main(int argc,char *argv[])
{if(argc != 2)//./xxx port(端口号){Usage(argv[0]);//参数错误直接报错exit(USAGE_ERROR);}EnableScreen();//端口号uint16_t port = std::stoi(argv[1]);//用端口号来创建udp对象std::unique_ptr<UdpServer> udps = std::make_unique<UdpServer>(port);//初始化udps->InitServer();//启动udps->Start();return 0;
}

测试一下啊

没有问题

下面我们来完成一些Udp服务的启动

1.我们需要让Server端先收数据
2.我们要让Server将收到的数据再发回去

接收可以用recvfrom

recvfrom() 函数是一个系统调用，用于从套接字接收数据。该函数通常与无连接的数据报服务（如 UDP）一起使用，但也可以与其他类型的套接字使用。

man recvfrom

参数

sockfd：一个已打开的套接字的描述符。
buf：一个指针，指向用于存放接收到的数据的缓冲区(输出型参数对应的缓冲区)。
len：缓冲区的大小/期望长度（以字节为单位）。
flags：读取方式。通常可以设置为0，但以下是一些可用的标志：
MSG_WAITALL：尝试接收全部请求的数据。函数可能会阻塞，直到收到所有数据。
MSG_PEEK：查看即将接收的数据，但不从套接字缓冲区中删除它【1】。
其他一些标志还可以影响函数的行为，但在大多数常规应用中很少使用。
有人给你发消息你想不想知道他是谁？为什么？
当然想，我还要给他回消息呢。
那么通过什么信息知道对方是谁呢？socket:IP和Port(通过以下参数就可以知道是谁发的)
src_addr：一个指针，指向一个 sockaddr 结构，用于保存发送数据的源地址。
addrlen：一个值-结果参数。开始时，它应该设置为 src_addr 缓冲区的大小。当 recvfrom() 返回时，该值会被修改为实际地址的长度（以字节为单位）。

返回值 ssize_t

在成功的情况下，recvfrom() 返回接收到的字节数。
如果没有数据可读或套接字已经关闭，那么返回值为0。
出错时，返回 -1，并设置全局变量 errno 以指示错误类型。

服务端接收完如何发送呢?

可以用sendto

sendto() 函数是一个系统调用，用于发送数据到一个指定的地址。它经常与无连接的数据报协议，如UDP，一起使用。不像 send() 函数只能发送数据到一个预先建立连接的远端，sendto() 允许在每次发送操作时指定目的地址

man sendto

sendto 和recvfrom用法差不多

以下参数：

sockfd：一个已打开的套接字的描述符。
buf：一个指针，指向要发送的数据的缓冲区。
len：要发送的数据的大小（以字节为单位）。
flags：控制发送行为的标志。通常可以设置为0。
下面两个参数决定发给谁
dest_addr：指向 sockaddr 结构的指针，该结构包含目标地址和端口信息。
addrlen：dest_addr 缓冲区的大小（以字节为单位）。

返回值：

成功时，sendto() 返回实际发送的字节数。
出错时，返回 -1 并设置全局变量 errno 以指示错误类型。

服务端启动方法实现

void Start(){//之前提到的判断服务是否还在运行的变量_isrunning = true;while(_isrunning)//服务一般都是一直运行的死循环{//接收char buffer[1024];struct sockaddr_in peer;//对client端构建sockaddrsocklen_t len = sizeof(peer);//必须初始化为sizeof(peer)/peer长度ssize_t n = recvfrom(_sockfd,buffer,sizeof(buffer)-1,0,(struct sockaddr*)&peer,&len);if(n > 0)//收到了{buffer[n]=0;//在接收数据的末尾手动添加空字符\0LOG(DEBUG,"服务端获取信息:%s\n",buffer);//你收到了才能发嘛sendto(_sockfd,buffer,strlen(buffer),0,(struct sockaddr*)&peer,len);}}_isrunning = false;}

客户端和服务端的步骤差不多，只是客户端不显示绑定

client.cc

#include<iostream>
#include<string>
#include <cstring>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>void Usage(std::string a)
{std::cout<<"Usage:\n\t"<<a<<"ip address"<<" "<<"local port"<<std::endl;
}
int main(int argc,char *argv[])
{if(argc != 3)//./client ip地址 端口号{Usage(argv[0]);exit(1);}std::string serverip = argv[1];uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);//client这边的步骤也差不多，需要注意的是，Udpclent不要显示的绑定，其首次发送数据时OS会自动随机的给client进行bind//创建socketint sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sockfd < 0){std::cerr<<"socket error"<<std::endl;exit(2);}//填充 struct sockaddr_instruct sockaddr_in server;memset(&server,0,sizeof(server));server.sin_family=AF_INET;server.sin_port=htons(serverport);server.sin_addr.s_addr=inet_addr(serverip.c_str());//少了步显示绑定std::string messagebuffer;//通信while(true){std::cout<<"请输入#";getline(std::cin,messagebuffer);//先发送sendto(sockfd,messagebuffer.c_str(),messagebuffer.size(),0,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server));//接收char buffer[1024];struct sockaddr_in peer;socklen_t len = sizeof(peer);ssize_t n = recvfrom(sockfd,buffer,sizeof(buffer)-1,0,(struct sockaddr*)&peer,&len);if(n > 0){buffer[n]=0;std::cout<<"服务端返回#"<<buffer<<std::endl;}}return 0;
}

client 要不要进行 bind? 一定要 bind
但是，不需要显示 bind，client 会在首次发送数据的时候会自动进行 bind
为什么？因为server 端的端口号，一定是不可改变的，client 需要 port，bind 随机端口.
为什么？因为客户端会非常多. 防止大量客户端bind端口后对大量端口进行占用
client 需要 bind，但是不需要显示 bind，让本地 OS 自动随机 bind，选择随机端口号

测试代码

封装一下addr，方便获取Client端的ip和端口

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
class InetAddr
{
private:GetAddr(std::string *ip,uint16_t *port){*port=ntohs(_addr.sin_port);//网络转主机//将32位网络字节序的IPv4地址转换为点分十进制字符串*ip = inet_ntoa(_addr.sin_addr);}
public:InetAddr(struct sockaddr_in addr)//构造:_addr(addr){}std::string Ip(){return _ip;}uint16_t Port(){return _port;}~InetAddr(){}
private:struct sockaddr_in _addr;uint16_t _port;std::string _ip;};