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

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

socket()

cpp 复制代码

#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

cpp 复制代码

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

cpp 复制代码

struct sockaddr_in {
    sa_family_t sin_family;   // 地址族，必须是 AF_INET
    uint16_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，

端口号要转换为网络序列
IP地址调用inet_addr

cpp 复制代码

    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

cpp 复制代码

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

cpp 复制代码

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()

复制代码

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。

cpp 复制代码

#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

cpp 复制代码

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()

cpp 复制代码

#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

cpp 复制代码

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