初识 Socket 编程，揭秘 Socket 编程艺术——UDP篇

编程语言 2024-11-01 21:43:57 阅读次数: 0

Socket 编程是网络编程的核心，它提供了一种在网络上进行通信的机制。在众多的通信协议中，UDP（用户数据报协议）因其简单、高效而广泛应用。本文将深入探讨 UDP Socket 编程的基本概念与实践，通过丰富的代码示例帮助您快速上手。

1. 什么是 UDP？

UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的网络协议，属于传输层协议。与 TCP（传输控制协议）不同，UDP 不提供可靠性保证，也不进行流量控制和拥塞控制。这使得 UDP 在延迟敏感的应用中表现优异，如实时音视频传输、在线游戏等。

1.1 UDP 的特点

  • 无连接：在发送数据前，不需要建立连接。
  • 不可靠性：数据包可能丢失、重复或乱序。
  • 快速：由于没有建立和维护连接的开销，UDP 的速度较快。
  • 简单：数据包格式简单，易于实现。

2. UDP 的基本概念

在 UDP 中，数据通过数据报（Datagram）进行传输。每个数据报都有一个固定的格式，包括源端口、目标端口、长度和校验和。UDP 数据报的结构如下：

+---------------------+
|    源端口号         | (16 bits)
+---------------------+
|    目标端口号       | (16 bits)
+---------------------+
|    长度             | (16 bits)
+---------------------+
|    校验和           | (16 bits)
+---------------------+
|    数据             | (可变)
+---------------------+

3. UDP Socket 编程

3.1 创建 UDP Socket

在 C 语言中，我们可以使用 socket() 函数创建一个 UDP Socket。以下是创建 UDP Socket 的示例代码：

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

int main() {
    
    
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr;

    // 创建 UDP Socket
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
    
    
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("UDP Socket created successfully.\n");

    // 设置服务器地址结构
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 监听所有地址
    server_addr.sin_port = htons(8080); // 绑定端口 8080

    // 绑定 Socket
    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
    
    
        perror("bind failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    printf("Socket bound to port 8080.\n");

    close(sockfd);
    return 0;
}

3.2 发送 UDP 数据报

使用 sendto() 函数可以发送 UDP 数据报。以下是发送数据报的示例代码：

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

int main() {
    
    
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr;
    char *message = "Hello, UDP Server!";

    // 创建 UDP Socket
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
    
    
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置服务器地址
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080); // 目标端口 8080
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 目标地址

    // 发送数据
    ssize_t sent_bytes = sendto(sockfd, message, strlen(message), 0,
                                 (const struct sockaddr *)&server_addr,
                                 sizeof(server_addr));
    if (sent_bytes < 0) {
    
    
        perror("sendto failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Sent %zd bytes: %s\n", sent_bytes, message);
    close(sockfd);
    return 0;
}

3.3 接收 UDP 数据报

使用 recvfrom() 函数可以接收 UDP 数据报。以下是接收数据报的示例代码：

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

#define MAX_BUFFER_SIZE 1024

int main() {
    
    
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
    socklen_t addr_len = sizeof(client_addr);

    // 创建 UDP Socket
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
    
    
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置服务器地址
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 监听所有地址
    server_addr.sin_port = htons(8080); // 绑定端口 8080

    // 绑定 Socket
    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
    
    
        perror("bind failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Listening on port 8080...\n");

    // 接收数据
    ssize_t received_bytes = recvfrom(sockfd, buffer, MAX_BUFFER_SIZE, 0,
                                       (struct sockaddr *)&client_addr, &addr_len);
    if (received_bytes < 0) {
    
    
        perror("recvfrom failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    buffer[received_bytes] = '\0'; // 确保字符串结束
    printf("Received %zd bytes from client: %s\n", received_bytes, buffer);

    close(sockfd);
    return 0;
}

4. UDP Socket 编程应用实例

4.1 UDP 客户端与服务器

以下是一个简单的 UDP 客户端和服务器示例，演示了基本的发送和接收数据的过程。

4.1.1 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

int main() {
    
    
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];
    socklen_t addr_len = sizeof(client_addr);

    // 创建 UDP Socket
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
    
    
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置服务器地址
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    server_addr.sin_port = htons(8080);

    // 绑定 Socket
    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
    
    
        perror("bind failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("UDP Server listening on port 8080...\n");

    while (1) {
    
    
        ssize_t received_bytes = recvfrom(sockfd, buffer, MAX_BUFFER_SIZE, 0,
                                           (struct sockaddr *)&client_addr, &addr_len);
        if (received_bytes < 0) {
    
    
            perror("recvfrom failed");
            continue;
        }

        buffer[received_bytes] = '\0'; // 确保字符串结束
        printf("Received from client: %s\n", buffer);

        // 发送回应
        const char *response = "Message received";
        sendto(sockfd, response, strlen(response), 0,
               (const struct sockaddr *)&client_addr, addr_len);
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}
4.1.2 UDP 客户端
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

int main() {
    
    
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr;
    char *message = "Hello, UDP Server!";

    // 创建 UDP Socket
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
    
    
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置服务器地址
    memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8080);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); // 服务器地址

    // 发送数据
    sendto(sockfd, message, strlen(message), 0,
           (const struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
    printf("Sent to server: %s\n", message);

    // 接收回应
    char buffer

[1024];
    ssize_t received_bytes = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, NULL, NULL);
    if (received_bytes < 0) {
    
    
        perror("recvfrom failed");
    } else {
    
    
        buffer[received_bytes] = '\0'; // 确保字符串结束
        printf("Received from server: %s\n", buffer);
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

5. 小结

本文介绍了 UDP Socket 编程的基本概念和实现，通过丰富的代码示例帮助您理解 UDP 的特点及其在实际应用中的使用。UDP 的无连接和高效特性使其在许多实时应用中发挥着重要作用。希望通过本文的学习，您能够掌握 UDP Socket 编程的基本技巧，并在项目中灵活运用。

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/qq_42978535/article/details/143157500
今日推荐
周排行
架构 Varnish+nginx+php(FastCGI)+MYSQL5+MenCache+MenCachedb
如何成为一名Java初级程序员
javafx通过javacv访问网络摄像头
线上环境安装及配置实操（mysql）
使用C++17的并行算法库加速应用程序
聚美优品的代码
求知过程之linux操作
设计模式学习(二) 命令模式
Navicat premium在Yosemite上的激活及汉化
选择微控制器，照这10 步来准没错！
每日归档
更多
2025-02-07(0)
2025-02-06(0)
2025-02-05(0)
2025-02-04(0)
2025-02-03(0)
2025-02-02(0)
2025-02-01(0)
2025-01-31(0)
2025-01-30(0)
2025-01-29(0)

代码天地 © 2018 codetd.com

境外服务器   最新电视剧2022