UDP服务器的实现

先介绍一个重要的函数：socket（），socket()是用于创建一个套接字的。

函数原型：

参数： domain确定了通信的特性也包括地址格式，比如AF_INET就是IPV4协议，AF_INET6就是IPV6协议，AF_UNIX是UNIX域。

type是套接字的类型，进一步的确定了通信的特性，套接字类型以SOCK_开头，常用的如SOCK_DGRAM就是UDP协议，SOCK_STREAM就是流式套接字，是TCP协议。

最后一个参数protocol通常设置为0.

返回值类型：是一个文件描述符。

稍微讲解一下为什么返回的是文件描述符：在Linux下一切皆文件，我们想要往一个文件里边写数据或者读数据，首先得先将这个文件打开，文件打开函数会返回一个文件描述符给我们，然后，我们就可以通过文件描述符对该文件进行操作了，也就是说一个文件描述符对应一个文件。此外，以三个文件默认打开的文件描述符，0-----标准输入，1-----标准输出，2------标准出错。标准输入对应的设备就是键盘，当我们通过键盘输入时，会将输入的内容存入到文件描述符 0 对应的这个文件，也就是说，这个文件就代表着键盘。同样的，屏幕也是一个文件。键盘和屏幕都是外设，这些外设对于Linux系统来说也都是文件，我们将数据写传入到网络上去其实就是将数据写入网卡这个外设中，从网络上获取数据就是从网卡中读取数据。键盘和屏幕可以看做是一个文件，同样的，也可以将网卡看做是一个文件，创建套接字的过程就好像是为进程打开了网卡这个文件，所以，返回的也就是一个文件描述符了。

sockaddr结构

IPv4和IPv6的地址格式定义在netinet/in.h中，IPv4地址用sockaddr_in 结构表示，包括16位地址类型，16位端口号和32位IP地址。

IPv4、IPv6地址类型分别定义为常数AF_INET、AF_INET6. 这样,只要取得某种sockaddr结构体的首地址,不需要知道具体是哪种类型的sockaddr结构体,就可以根据地址类型字段确定结构体中的内容.

socket API可以都用struct sockaddr *类型表示, 在使用的时候需要强制转化成sockaddr_in; 这样的好处是程序的通用性, 可以接收IPv4, IPv6, 以及UNIX Domain Socket各种类型的sockaddr结构体指针做为参数。这个struct sockaddr * 的作用类似于void*，那么为什么不使用void* 呢？因为在struct sockaddr* 开始使用的时候根本就还没有void* ，后来才有的void* ，但是再把它改成void* 又太麻烦了，所以，就一直采用这种写法了。

虽然socket api的接口是sockaddr, 但是我们真正在基于IPv4编程时, 使⽤用的数据结构是sockaddr_in; 这个结构里主要有三部分信息: 地址类型, 端口号, IP地址。

in_addr用来表示一个IPv4的IP地址. 其实就是一个32位的整数;

UDP服务器的具体实现：

UDP服务器端

1、创建套接字

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

2、绑定端口号 (TCP/UDP, 服务器)

int bind(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);

3、使用sendto和recvfrom来进行数据读写.

使用sendto函数和recvfrom函数需要包含如下两个头文件

 #include <sys/types.h>
 #include <sys/socket.h>

sendto（）函数是用来传输消息到另一个套接字的。

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

recvfrom函数是用来接收套接字上的数据。

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

UDP客户端

创建一个套接字后，可以不绑定，可以直接向UDP服务器发送和接收消息。为什么服务器端需要绑定而客户端就不需要绑定呢？

原因在于服务器端需要给很多用户提供服务，为了方便用户能够找到它，给服务器绑定一个socket（IP地址+端口号），客户就可以随时找到服务器并请求服务了，如果不绑定的话，就是有系统自动默认指定socket的参数了。客户端可以不绑定是因为，客户端不需要给其他人提供服务，客户端在请求服务时，会把自己的socket传给服务器，那么服务器就可以通过传入的参数找到客户端并为之提供服务了，所以客户端就没有担心别人找不到他这种苦恼。

server服务器部分

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

int main(int argc ,char* argv[])
{
	if(argc < 3)
	{
		printf("./server [addr:] [port:]\n");
		return 4;
	}
        //创建一个套接字
	int sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);//SOCK_DGRAM代表UDP
	if(sock < 0)
	{
		perror("socket");
		return 1;
	}

	struct sockaddr_in local;
	local.sin_family = AF_INET;
	local.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
	local.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
	//绑定
	if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0)
	{
		perror("bind");
		return 2;
	}

	char buf[1024];
	struct sockaddr_in client;
	socklen_t len = sizeof(client);
	while(1)
	{
		ssize_t s = recvfrom(sock,buf,sizeof(buf)-1,0,(struct sockaddr*)&client,&len);
		if(s<0)
		{
			perror("recvfrom");
			return 3;
		}
		else if(s == 0)
		{
			printf("client closed\n");
		}
		else
		{
			buf[s] = 0;
			printf("[%s : %d]:%s\n",inet_ntoa(client.sin_addr),ntohs(client.sin_port),buf);
			sendto(sock,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&client,len);
			
			if(strcmp(buf,"quit") == 0)
				break;
		}

	}

	return 0;
}

client客户端部分

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

int main(int argc ,char* argv[])
{
	if(argc < 3)
	{
		printf("./client [addr:][port:]\n");
		return 4;
	}
	int sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
	if(sock < 0)
	{
		perror("socket");
		return 1;
	}

	struct sockaddr_in server;
	server.sin_family = AF_INET;
	server.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
	server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
	
	char buf[1024];
	struct sockaddr_in peer;
	socklen_t len = sizeof(peer);
	while(1)
	{
		printf("#please enter#  ");
		fflush(stdout);
		ssize_t s = read(0,buf,sizeof(buf)-1);
		if(s < 0)
		{
			perror("read");
			return 2;
		}
		buf[s-1] = 0;
		sendto(sock,buf,sizeof(buf)-1,0,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server));
		s = recvfrom(sock,buf,sizeof(buf)-1,0,(struct sockaddr*)&peer,&len);
		if(s<0)
		{
			perror("recvfrom");
			return 3;
		}
		else if(s == 0)
		{
			printf("server closed\n");
		}
		else
		{
			buf[s] = 0;
			printf("#server echo#  %s\n",buf);
			if(strcmp(buf,"quit") == 0)
				break;
		}
	}

	return 0;
}

Makefile文件

.PHONY:all
all:client server

client:client.c
	gcc -o $@ $^
server:server.c
	gcc -o $@ $^
.PHONY:clean
clean:
	rm -f client server

运行结果：

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