Linux下C语言UDP协议通信实践

UDP和TCP协议一样，都是传输层协议。是无连接的，不安全的，报式传输层协议，通信过程默认也是阻塞的。其通信特点主要如下：

（1）不需要建立连接 ，所以不需要进行 connect () 操作

（2）每次通信都需要指定数据接收端的IP和端口，不会记忆上一次的通讯地址

（3）不对收到的数据进行排序，在UDP报文的首部中并没有关于数据顺序的信息

（4）对接收到的数据报不回复确认信息，发送端不知道数据是否被正确接收，也不会重发数据。

（5）如果发生了数据丢失，全部数据都会丢失

1.通信流程图

2.关键函数说明

2.1 socket

int socket(int domain, int type, int protocol);

作用：创建socket套接字

参数:
domain：协议，AF_INET ： IPv4，AF_INET6： IPv6
type：传输协议类型，报式传输协议为 ：SOCK_DGRAM
protocol：指定为 0，表示传输协议 UDP
返回值：调用成功返回一个可用的文件描述符（大于 0），失败返回 - 1

2.2 sendto

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
               const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

作用：发送数据
参数:
sockfd: udp 的通信的文件描述符
buf: 要发送的数据
len: 发送数据的长度
flags: 套接字属性，一般使用默认属性，指定为 0 即可
dest_addr: 对端对应的地址信息，包含大端的 IP 和端口
addrlen: dest_addr 的内存大小
返回值：调用成功返回实际发送的字节数，调用失败返回 - 1

2.3 recvfrom

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                 struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

作用：接收数据，如果没有数据，该函数会阻塞

参数:
sockfd: udp 的通信的文件描述符
buf: 储接收的数据地址
len: buf 容量，字节为单位
flags: 套接字属性，使用默认属性，指定为 0 即可
src_addr: 对端端的地址信息，IP 和端口信息，跨网络所以是大端存储
如果不需要对端信息，设置为 NULL
addrlen: src_addr占用字节大小，如果src_addr为NULL，该参数也设置为NULL
返回值：成功返回接收的字节数，失败返回 - 1

3.代码实现

3.1服务器

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc < 0) {
        printf("a.out {port}");
        return -1;
    }

    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(0);
    }

    struct sockaddr_in addr;
    unsigned short port = port;
    sscanf(argv[1], "%hu", &port);
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(port);
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind");
        exit(0);
    }
    printf("bind port %d, wait client connect ...\n", port);
    char buf[1024];
    char ipbuf[64];
    struct sockaddr_in cliaddr;
    int len = sizeof(cliaddr);

    while(1)
    {
        memset(buf, 0, sizeof(buf));
        int rlen = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&cliaddr, &len);
        printf("client info, ip: %s, port: %d\n",
               inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr.s_addr, ipbuf, sizeof(ipbuf)),
               ntohs(cliaddr.sin_port));
        printf("recvfrom client say: %s\n", buf);
        sendto(fd, buf, rlen, 0, (struct sockaddr*)&cliaddr, sizeof(cliaddr));
    }

    close(fd);

    return 0;
}

3.2客户端

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc < 0) {
        printf("a.out {port}");
        return -1;
    }

    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(0);
    }
    

    struct sockaddr_in seraddr;
    seraddr.sin_family = AF_INET;
    unsigned short port = port;
    sscanf(argv[1], "%hu", &port);
    seraddr.sin_port = htons(port);
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &seraddr.sin_addr.s_addr);

    char buf[1024];
    char ipbuf[64];
    struct sockaddr_in cliaddr;
    int len = sizeof(cliaddr);
    int num = 0;

    while(1)
    {
        sprintf(buf, "hello, I am udp client %d....\n", num++);
        sendto(fd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&seraddr, sizeof(seraddr));
        memset(buf, 0, sizeof(buf));
        recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
        printf("recvfrom server say: %s\n", buf);
        sleep(1);
    }
    close(fd);
    return 0;
}

4.运行效果