Socket编程实例（UDP）

一颗青果2025-12-30 12:18

根据前文手写一个简单的UDP通信实例

Socket编程讲解

IP 字符串 → 网络序数字

复制代码 
#include <arpa/inet.h>
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);

将人类可读的点分十进制 IP 字符串 （如 "192.168.1.100"）转换为网络字节序（大端）的二进制整数 ，用于 Socket 编程中配置 sockaddr_in 等地址结构体。

1. 核心优点

  • 跨平台：POSIX 标准，支持 Linux/BSD/macOS，替代老旧的 inet_addr；
  • 无坑：能正确处理 255.255.255.255（inet_addr 会误判为失败）；
  • 支持 IPv6与IPV4：仅需将地址族改为 AF_INET6，适配性强；
  • 线程安全：无静态缓冲区，结果写入用户指定的内存。
参数 含义 注意事项
af 地址族：IPv4 填 AF_INET，IPv6 填 AF_INET6 必须与 src 的 IP 类型匹配
src 输入：待转换的 IP 字符串（如 "192.168.1.100"） 格式错误会返回 0
dst 输出：存储网络序数字的缓冲区 IPv4 传 struct in_addr*，IPv6 传 struct in6_addr*

2. 使用例子（IPv4 核心场景）

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>

int main() {
    const char *ip_str = "192.168.1.100"; // 待转换的IP字符串
    struct in_addr ip_net;                // 存储网络序结果的结构体

    // 调用inet_pton转换
    int ret = inet_pton(AF_INET, ip_str, &ip_net);
    
    // 解析返回值
    if (ret == 1) {
        // 成功：打印网络序数字（十六进制更直观）
        printf("IP字符串 %s → 网络序数字：0x%x\n", ip_str, ip_net.s_addr);
        // 输出：IP字符串 192.168.1.100 → 网络序数字：0xc0a80164
    } else if (ret == 0) {
        printf("错误：IP字符串格式无效（%s）\n", ip_str);
    } else { // ret == -1
        perror("inet_pton 失败"); // 如af参数错误、内存错误等
        return -1;
    }
    return 0;
}

3. 返回值说明

返回值 含义 处理方式
1 转换成功 直接使用 dst 中的网络序数字
0 IP 字符串格式无效（如 "192.168.1.300"） 检查 IP 字符串拼写
-1 函数调用失败（如 af 传错、dst 内存非法） 用 perror() 查看具体错误（如 EAFNOSUPPORT 表示地址族不支持）

网络序数字 → IP 字符串

复制代码 
#include <arpa/inet.h>
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size);

将网络字节序（大端）的二进制整数 （如 0xc0a80164）转换为人类可读的点分十进制 IP 字符串，用于打印、日志输出或展示 IP 地址。

1. 核心优点

  • 线程安全：需用户手动传入缓冲区，无静态缓冲区覆盖问题（对比老旧的 inet_ntoa）；
  • 支持 IPv6：兼容 IPv4/IPv6，无需改逻辑；
  • 防越界：通过缓冲区大小参数控制，避免内存溢出；
  • 跨平台：POSIX 标准，替代线程不安全的 inet_ntoa。
参数 含义 注意事项
af 地址族：IPv4 填 AF_INET，IPv6 填 AF_INET6 必须与 src 的 IP 类型匹配
src 输入：网络序数字的缓冲区（IPv4 传 struct in_addr*） 必须是网络序（大端），无需转主机序
dst 输出：存储 IP 字符串的缓冲区 需提前分配内存
size 缓冲区大小：IPv4 用 INET_ADDRSTRLEN（固定 16 字节），IPv6 用 INET6_ADDRSTRLEN（46 字节） 过小会返回 NULL，触发 ENOSPC 错误

2. 使用例子

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>

int main() {
    // 待转换的网络序数字（对应 192.168.1.100）
    struct in_addr ip_net;
    ip_net.s_addr = 0xc0a80164;

    // 分配缓冲区（IPv4 固定16字节，用宏更安全）
    char ip_str[INET_ADDRSTRLEN];
    
    // 调用inet_ntop转换
    const char *ret = inet_ntop(AF_INET, &ip_net, ip_str, INET_ADDRSTRLEN);
    
    // 解析返回值
    if (ret != NULL) {
        printf("网络序数字 0x%x → IP字符串：%s\n", ip_net.s_addr, ip_str);
        // 输出：网络序数字 0xc0a80164 → IP字符串：192.168.1.100
    } else {
        perror("inet_ntop 失败"); // 如缓冲区过小、af参数错误
        return -1;
    }
    return 0;
}

3. 返回值说明

返回值 含义 处理方式
非 NULL 转换成功：返回 dst 缓冲区的地址（可直接打印） 直接使用 dst 中的 IP 字符串
NULL 转换失败 用 perror() 查看错误：① ENOSPC：缓冲区 size 过小；② EAFNOSUPPORT：af 参数错误；③ EINVAL：src 不是有效的网络序 IP

UDP发数据sento

复制代码 
#include <sys/socket.h>
ssize_t sendto(
    int sockfd,          // ① UDP 的 socket 文件描述符（用 socket() 创建的）
    const void *buf,     // ② 要发送的数据缓冲区（比如存字符串的数组）
    size_t len,          // ③ 要发送的数据长度（字节数，比如 strlen("hello")）
    int flags,           // ④ 一般传 0（阻塞发送）；非阻塞传 MSG_DONTWAIT
    const struct sockaddr *dest_addr, // ⑤ 目标地址：对方的 IP+端口（结构体）
    socklen_t addrlen    // ⑥ 目标地址结构体的长度（sizeof(struct sockaddr_in)）
);

参数讲解

|-----------|----------------------------------------------------------------|
| sockfd | 你创建的 UDP "通信端口"（比如 int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);） |
| buf | 要发的数据存在这里（比如 char msg[] = "你好 UDP";） |
| len | 数据有多长（比如 sizeof(msg) 或 strlen(msg)） |
| flags | 新手直接填 0 就行（阻塞模式，等数据发出去） |
| dest_addr | 告诉系统 "要发给谁"：填对方的 IP 和端口（用 struct sockaddr_in 封装） |
| addrlen | 固定填 sizeof(struct sockaddr_in)（告诉系统地址结构体的大小） |

返回值讲解

|-----|-----------------------------------------------------------------------|
| >0 | 成功！返回实际发送的字节数（UDP 要么发完一个包，要么失败，不会只发一半） |
| -1 | 失败！常见原因：① errno=EAGAIN（非阻塞时发送缓冲区满）；② errno=EBADF（sockfd 已关闭）；③ 目标地址无效 |
| 0 | 成功发送0个字节（如下图） |

UDP接受数据recvfrom

复制代码 
#include <sys/socket.h>
// 返回值：成功=实际接收的字节数；失败=-1（无0返回！）
ssize_t recvfrom(
    int sockfd,          // ① UDP 的 socket 文件描述符
    void *buf,           // ② 接收数据的缓冲区（存收到的内容）
    size_t len,          // ③ 缓冲区最大长度（避免数据装不下）
    int flags,           // ④ 一般传 0（阻塞接收）；非阻塞传 MSG_DONTWAIT
    struct sockaddr *src_addr, // ⑤ 输出参数：存储"发送方"的 IP+端口
    socklen_t *addrlen   // ⑥ 输入输出参数：先填 sizeof(struct sockaddr_in)，返回实际长度
);

参数讲解

|----------|---------------------------------------------|
| sockfd | 和 sendto 用同一个 UDP socketfd |
| buf | 收到的数据存在这里（比如 char buf[1024] = {0};） |
| len | 缓冲区能装多少字节（比如 sizeof(buf)-1，留 1 字节存字符串结束符） |
| flags | 新手填 0 就行（阻塞模式，等有数据才返回） |
| src_addr | 系统会把 "谁发的消息" 填到这里（比如知道对方的 IP 和端口） |

addrlen 是 值-结果 参数：

  1. 调用前 你必须先给 src_addr 分配空间（struct sockaddr_in peer;）

    复制代码 
    socklen_t addrlen = sizeof(peer);   // 告诉内核：我准备的结构体有多大

  2. 调用时 内核把实际填写的字节数写回 addrlen（比如 sizeof(struct sockaddr_in)）。

    复制代码 
    ssize_t n = recvfrom(sockfd, buf, len, flags,
                     (struct sockaddr *)&peer, &addrlen);

  3. 调用后

    • peer 里拿到发送方 IP+端口

    • addrlen 变成已用长度，后续可原样传给 sendto 回包，或仅做日志。

"先给大小，后得大小"------这就是值-结果参数的用法。

返回值 TCP 调用改函数 UDP 调用该函数
>0 收到 N 字节数据 收到 N 字节数据
0 对端优雅关闭（FIN） 收到空数据报
-1 出错，查 errno 出错，查 errno

注意！！！写端关闭，不会导致UDP的读端返回0，如果是阻塞模式他会卡住。

错误码

错误码 触发场景 处理策略
EAGAIN / EWOULDBLOCK 非阻塞 socket 缓冲区空（读）或满（写） 立即返回 ，应用稍后再次 recv/send（轮询/epoll 等待就绪）
EINTR 信号中断了系统调用，没数据也没错 重新调用 同一函数（通常包在 do{...}while(...) 里）
其他 发生错误 应当打印日志然后直接退出

代码示例

server.cc

复制代码 
//socket编程
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<iostream>
using namespace std;
//服务端
int main(){
    //ip 127.0.0.1   端口8080 开启地址重用
    int fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//ip4 ,udp
    if(fd<0){
        cout<<"socket faild"<<endl;
    }
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family=AF_INET;
    addr.sin_port=htons(8080);
    inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&addr.sin_addr);
    int ret=bind(fd,(sockaddr*)&addr,sizeof addr);
    if(ret<0)
    cout<<"bind faild"<<endl;
    int i=0;

    while(true){
i++;
sleep(1);

        char buff[1024];
        sprintf(buff,"%s :%d","hello client",i);
    struct sockaddr_in addr1;
    addr1.sin_family=AF_INET;
    addr1.sin_port=htons(8081);
    inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&addr1.sin_addr);
    socklen_t len=sizeof addr1;
   int n= sendto(fd,buff,sizeof buff,0,(sockaddr*)&addr1,len);
    cout<<"send over:n"<<n<<endl;
   size_t n=recvfrom(fd,buff,sizeof buff,0,(sockaddr*)&addr1,&len); 
   cout<<"client say:"<<buff<<endl;
}
}

client.cc

复制代码 
//socket编程
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<iostream>
#include <unistd.h>
using namespace std;
//服务端
int main(){
    //ip 127.0.0.1   端口8080 开启地址重用
    int fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//ip4 ,udp
    if(fd<0){
        cout<<"socket faild"<<endl;
    }
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family=AF_INET;
    addr.sin_port=htons(8081);
    inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&addr.sin_addr);
    int ret=bind(fd,(sockaddr*)&addr,sizeof addr);
    if(ret<0)
    cout<<"bind faild"<<endl;
    int i=0;

    while(true){
i++;
sleep(1);
        char buff[1024];
    struct sockaddr_in addr1;
    socklen_t len=sizeof addr1;
   size_t n=recvfrom(fd,buff,sizeof buff,0,(sockaddr*)&addr1,&len); 
   cout<<"server say:"<<buff<<endl;
    sprintf(buff,"%s :%d","hello server",i);
   cout<<"n:"<<n<<endl;
    sendto(fd,buff,sizeof buff,0,(sockaddr*)&addr1,len);
}
}

此份代码必须先启动客户端在启动服务端否则会卡死，为什么？

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