网络编程——UDP编程

UDP编程步骤

在C语言中进行UDP编程的一般步骤如下：

（1）包含头文件：
在代码中包含必要的头文件，以便使用UDP编程所需的函数和数据类型。通常情况下，你需要包含 <sys/socket.h>、<netinet/in.h> 和 <arpa/inet.h>。

（2）创建套接字：
使用 socket() 函数创建一个套接字，该套接字将用于网络通信。套接字是一个整数值，它表示一个打开的文件描述符，用于在网络上发送和接收数据。

（3）设置地址和端口：
创建一个 struct sockaddr_in 结构体，并设置其中的成员变量，包括地址和端口号。这个结构体用于指定服务器的地址和端口。

（4）绑定套接字：
使用 bind() 函数将套接字绑定到指定的地址和端口上。这将使服务器能够接收通过该地址和端口发送的UDP数据报。

（5）接收数据：
使用 recvfrom() 函数从绑定的套接字接收数据报。该函数将阻塞等待，直到接收到数据报为止。

（6）发送数据：
使用 sendto() 函数向特定的目标地址发送数据报。该函数需要指定目标地址和端口，以及要发送的数据。

（7）关闭套接字：
在通信结束后，使用 close() 函数关闭套接字，释放资源。

这些步骤提供了一个基本的框架来进行UDP编程。你可以根据需要进行适当的修改和扩展。同时还需要处理错误和异常情况，并确保适当地释放资源，以避免内存泄漏和其他问题。请注意，UDP是面向无连接的协议，因此不需要像TCP那样建立连接和维护状态。每个UDP数据报都是独立的，它们可以单独发送和接收。

通信流程

server

（1）创建数据报套接字（socket(,SOCK_DGRAM,)）
（2）绑定网络信息（bind()）
（3）接收信息（recvfrom()）
（4）关闭套接字（close()）

client

（1）创建数据报套接字(socket())
（2）指定服务器的网络信息
（3）发送信息（sendto()）
（4）关闭套接字（close()）

函数接口

socket

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain,int type,int protocol);功能：创建套接字文件  参数：domain：协议族 ，选择通信方式AF_UNIX, AF_LOCAL   本地通信AF_INET             IPv4 AF_INET6            IPv6  type：通信协议-套接字类型SOCK_STREAM   流式套接字SOCK_DGRAM    数据报套接字SOCK_RAW      原始套接字protocol：协议  填0，自动匹配底层TCP或UDP等协议。根据type匹配系统默认自动帮助匹配对应协议传输层：IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_ICMP网络层：htons(ETH_P_IP|ETH_P_ARP|ETH_P_ALL)返回值：成功。返回同于链接的文件描述符失败 -1，更新errno

bind

```c
#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int bind(int sockfd,const struct sockaddr* addr,socklen_t addrlen);功能：绑定套接字 - ip和端口功能：sockfd：套接字文件描述符addr：用于通信结构体 (提供的是通用结构体，需要根据选择通信方式，填充对应结构体-通信结构体由socket第一个参数确定)addrlen：结构体大小
返回值： 成功0失败：-1 更新errno通用结构体：  
struct sockaddr{sa_family_t sa_family;char        sa_data[14];
}ipv4的通信结构体：
struct sockaddr_in{sa_family_t    sin_family;/*AF_INET */in_port_t      sin_port;/* 端口 */struct in_addr sin_addr;/* ip地址 */
};
struct in_addr{uint32_t       s_addr;
};本地通信结构体：
struct sockaddr_un{sa_family_t sun_family;/* AF_UNIX */char        sun_path[108];/* 套接字文件 */
};

recvfrom

ssize_t recvfrom(int sockfd,void*buf,size_t len,int flags,struct sockaddr * src_addr,socklen_t * addrlen);
功能：接收数据参数：sockfd：套接字描述符buf:接收缓存区的首地址len：接收缓存区的大小flags：0//调用方式标志位src_addr:发送端的网络信息结构体的指针addrlen：发送端的网络信息结构体的大小的指针返回值：成功接收的字节个数失败：-10:客户端退出

sendto

ssize_t sendto(int sockfd,constvoid*buf,size_t len,int flags,
const struct sockaddr* dest_addr,socklen_t addrlen);
功能：发送数据参数：sockfd：套接字描述符buf:发送缓存区的首地址len：发送缓存区的大小flags：0src_addr:接收端的网络信息结构体的指针addrlen：接收端的网络信息结构体的大小返回值： 成功发送的字节个数失败：-1

举例

UDP客户端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>#define MAX_BUFFER_SIZE 1024
#define SERVER_IP "127.0.0.1"
#define SERVER_PORT 8888int main() {int sockfd;struct sockaddr_in server_addr;char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];// 创建UDP套接字if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {perror("socket creation failed");exit(EXIT_FAILURE);}memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));// 设置服务器地址和端口server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);// 从标准输入读取数据printf("Enter message: ");fgets(buffer, MAX_BUFFER_SIZE, stdin);// 发送数据到服务器sendto(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));// 等待接收服务器的响应memset(buffer, 0, sizeof(buffer));recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, NULL, NULL);// 打印服务器的响应printf("Server response: %s\n", buffer);// 关闭套接字close(sockfd);return 0;
}

UDP服务器

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>#define MAX_BUFFER_SIZE 1024
#define SERVER_PORT 8888int main() {int sockfd;struct sockaddr_in server_addr, client_addr;char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];// 创建UDP套接字if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {perror("socket creation failed");exit(EXIT_FAILURE);}memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));memset(&client_addr, 0, sizeof(client_addr));// 设置服务器地址和端口server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);// 绑定服务器地址和端口if (bind(sockfd, (const struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {perror("bind failed");exit(EXIT_FAILURE);}printf("Server running on port %d...\n", SERVER_PORT);while (1) {// 接收来自客户端的数据memset(buffer, 0, sizeof(buffer));socklen_t client_len = sizeof(client_addr);ssize_t message_size = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);if (message_size < 0) {perror("recvfrom failed");exit(EXIT_FAILURE);}// 打印客户端发送的数据printf("Client message: %s\n", buffer);// 向客户端发送响应if (sendto(sockfd, buffer, message_size, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, sizeof(client_addr)) < 0) {perror("sendto failed");exit(EXIT_FAILURE);}}// 关闭套接字close(sockfd);return 0;
}