零基础学习计算机网络编程----socket实现UDP协议

        本章将会详细的介绍如何使用 socket 实现 UDP 协议的传送数据。有了前面基础知识的铺垫。对于本章的理解将会变得简单。将会从基础的 Serve 的初始化，进阶到 Client 的初始化，以及 run。最后实现一个简陋的小型的网络聊天室。

        

目录

        1.UdpSever.h

       1.1 构造函数

       1.2 initServe 函数

         2. UdpSever.cc

        3. udpClient.hpp 

         3.1 构造函数

        3.2 init（初始化函数）

        3.3 run

      4. udpClient.cc

5. 对于  UdpSever.h 中run函数的实现

 6. 结尾

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        1.UdpSever.h

            在这个文件里面需用定义 Sever 的一个类，里面变量为：_ip, _port，_sockfd。要实现的函数为构造函数、初始化(init)、运行(run)、析构函数。进行初始化是实现服务器的网络的核心，当然run 也非常重要。关于实现构造函数的时候为什么只需要 port 以及defaultip是什么我后面都会进行讲解。

class udpServer{public:udpServer(uint16_t port): _ip(defaultIp), _port(port){}void initServe(){}void start(){}~udpServer() {}private:uint16_t _port;string _ip;int _sockfd;};

       1.1 构造函数

        里面使用了 port，因为这个服务器的特点，我们使用的 linux 有2个，或是2个以上的 ip，因此我们在进行绑定的时候是不可以进行直接绑定的。要不然当使用不同的 ip 的时候，会导致数据无法从客户端发送到服务端。因此需要使用默认的ip = “0.0.0.0”。（后面的cc文件中使用智能指针的方式进行定义）

        1.2 initServe 函数

        进行初始化，本质就是使用 socket 打开文件，会返回文件描述符（可以理解为打开网卡这个文件，然后进行传递数据）。然后进行 bind ，使用 struct sockaddr_in loacl, 对于这个结构体里面的数据进行填写，然后进行 bind 绑定。

        对于soket 函数，官方的定义为：返回一个文件描述符fd， 第一个参数是选择网络通信还是本地通信，第二变量表示是使用udp 还是 tcp, 我们使用的是 sock_dgram(数据报的方式发送数据)，第三个变量表示阻塞状态默认为 0；最后如何是返回 -1 进行退出操作。

 _sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (_sockfd == -1){cerr << "socket error" << errno << " : " << strerror(errno) << endl;exit(SOCKET_ERROR);}

        使用 bind 函数进行绑定。 需要文件的描述符，一个 sockaddr 的结构体，sizeof（sockaddr 的结构体）。关键就是在于处理这个 sockaddr 我们使用的 sockaddr_in 然后进行类型的转化。最后我们使用的是先进行清零，然后 第一个位置放上协议家族：AF_INET, 第二位置放上 port 端口号需要使用 htons（host主机到net网络当中为 short 的 16 位的方式）， ip 直接使用 inet_addr(将点分十进制转化位 32 位的整形，然后变成网络当中的大端方式发送)。还需要注意的是由于 inet_addr 传递的字符串的指针，所以是使用 c_str。整体的代码如下。

 

void initServe(){// 使用 socket 函数，然后进行绑定_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (_sockfd == -1){cerr << "socket error" << errno << " : " << strerror(errno) << endl;exit(SOCKET_ERROR);}// 进行band 绑定，注意是使用结构体进行绑定struct sockaddr_in local;bzero(&local, sizeof(local));local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(_port);local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str());// 设置好 addr_in 就去进行绑定int n = bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));if (n == -1){cerr << "bind_error" << " : " << strerror(errno) << endl;exit(BIND_ERROR);}}

        对于启动函数，他本质就是一个无限的循环。 

for(;;)

         2. UdpSever.cc

        就。是在运行的时候，我们需要用户使用 ./ UdpSever port 如果不是就会提示如何使用。然后因为 argv[1] 使用的是字符串的方式，直接 atoi 就可以转化位整型。然后就是智能指针的定义，进行初始化，以及启动函数。

#include "udpServe.hpp"
#include <memory>
#include <unordered_map>using namespace djx;
static void Usage(std::string tmp)
{std::cout << "Usage:\n" << tmp << "local_port\n\n";
}
int main(int argc, char* argv[])
{if(argc != 2){//说明输入错误，需要重新输入Usage(argv[0]);exit(IN_ERROR);}uint16_t port = atoi(argv[1]);//然后需要启动定义好的 udpstd::unique_ptr<udpServer> usvr(new udpServer(port));usvr->initServe();usvr->start();return 0;
}

         最终实现的样式为这样，已经成功运行了。

        3. udpClient.hpp 

                跟udpSever是一样的都是4个函数，接下来我将会一一介绍。

         3.1 构造函数

                这个构造函数就需要告诉你，你要发送的服务器的ip地址，以及 port 端口号。 所以定义如下：

udpClient(uint16_t serveport, string serveip):_serveport(serveport),_serveip(serveip){}

        3.2 init（初始化函数）

                与udpSever一样都是使用socket，然后使用bind。但是这个bind 不要们进行显示的绑定，但是是需要进行绑定的。 为了保证独立性，ip 与 port 由操作系统为我们进行提供。

void initClient(){//click 是实现服务端的传送数据_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if(_sockfd == -1){cerr << "socket error" << errno << " : " << strerror(errno) << endl;exit(2);}//进行绑定不要显示的进行绑定，是操作系统会帮助我们进行生成随机独立唯一的一个 port}

        3.3 run

        run就是运行函数，使用函数接口 sendto ，这个是一个输出型函数。是要将buf 缓冲里面的东西发送到 severip 和 severport 的 服务器当中，所以需要使用 sockaddr_in 对于里面的内容进行初始化。然后是对于 buffer 内容的输入。是使用 string message 类型的来进行存放数据。

 void run(){//需要使用函数 sendto, 但是在之前需要先获取到 secve 的ip 以及 portstruct sockaddr_in serve;serve.sin_family = AF_INET;serve.sin_port = htons(_serveport);serve.sin_addr.s_addr = inet_addr(_serveip.c_str());while(1){string message;cin >> message;sendto(_sockfd, message.c_str(), sizeof(message), 0, (struct sockaddr*)&serve, sizeof(serve));}}

      4. udpClient.cc

        与 Serve 类型都是先进行判断输入的argc 是为 3，如果是就进行启动。不是就告诉你如何使用。

#include "udpClient(fianll).hpp"
#include <memory>
using namespace std;
using namespace djx;
static void Usage(std::string tmp)
{cout << "Usage:\n\t" << tmp << " local_ip "<< "local_port\n\n";
}
int main(int argc, char* argv[])
{if(argc != 3){Usage(argv[0]);exit(1);}uint16_t port = atoi(argv[2]);string ip = argv[1];std::unique_ptr<udpClient> uclick(new udpClient(port, ip));uclick->initClient();uclick->run();return 0;
}

5. 对于  UdpSever.h 中run函数的实现

        start 函数需要接受从客服端发来的信息，通过之前启动的 sokce 以及 bind，启动了 udp 协议。内核就会帮助我们对于定义的 struct scokaddr_in 进行内容的填充（来自客户端发送过来的数据）。里面需要的函数为 recvfrom 这是一个输入输出型参数。从  struct scokaddr_in 获取输入参数，将参数输出到 buffer 这个缓存当中，然后进行打印。

        整体的实现如下，其中 full 定义为 1024 个整形。然后 s 表示的是buffer 里面读取到的个数，如果是小于0，就表示没有数据，直接结束此次循环。为了照顾计算机网络的数据严格传送的特点，len 的长度需要定义为 socklen_t 。使用 char 的时候写入的大小是从 0 开始的，所以是要sizeof -  1.

void start(){char buffer[full]; for (;;){// 用来存放 哪个click发送来的数据struct sockaddr_in peer;socklen_t len = sizeof(peer); // 为了照顾vecvfrom函数，所以使用这个socken_t;ssize_t s = recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);if (s > 0){buffer[s] = 0; string message = buffer;    // s表示获取到的长度string click_ip = inet_ntoa(peer.sin_addr); // 直接就是从结构体变过来int click_port = ntohs(peer.sin_port);cout << click_ip << "[" << click_port << "]#" << message << endl;}}}

 6. 结尾

        到此 udp 简单实现已经结束了，还不是很全面因为我们是要得到数据，然后实现相应的工作，这里还没有实现功能，就是实现了一个简陋的网络聊天室。任意一台主机通过输入./udpClient ip + port, 我都可以在我的服务器上看见对应的信息。

        

udp网络聊天室（最低级），也是一个 demo

        以上是对于计算网络中基础知识的了解，这个文章用于我的学习记录，如果是有其他的错误还请批评指正。如果对你有帮助还请给我点个赞👍👍👍。