先來說說數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸過程吧，我們知道系統(tǒng)其實終究是根據(jù)馮諾依曼來構(gòu)成的，而網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)是怎么發(fā)的呢？

其實很簡單，網(wǎng)絡(luò)有五層。如下：

如上圖，我們知道的是，每層對應(yīng)的操作系統(tǒng)中的那些地方，有些可能說是網(wǎng)絡(luò)有七層，其實和這個五層一樣的。下面我們說說數(shù)據(jù)是怎么運輸?shù)脑诰W(wǎng)絡(luò)中，如下圖：

如上圖，其實數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中是自頂向下，然后在通過以太網(wǎng)的網(wǎng)線傳輸?shù)搅硪粋€主機上，在自底向上，就可以收到了，前提是在同一個局域網(wǎng)中，如果不在一個局域網(wǎng)，肯定會經(jīng)過路由器的，這里就不詳細說了，主要說說我們的udp協(xié)議。

我們知道了網(wǎng)絡(luò)的五層，那么每層其實都與對應(yīng)的協(xié)議等。udp協(xié)議對應(yīng)在傳輸層(運輸層)。那么我們來看看如何用udp協(xié)議實現(xiàn)套接字編程吧。先來看看代碼：

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <unordered_set>
#include <unordered_map>
using namespace std;
#define NUM 1024
int main(int argc, char *argv[])
{
    unordered_map<uint16_t,sockaddr_in> usdate;
    // 創(chuàng)建套接字
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sock < 0)
    {
        cout << "sock enrro" << endl;
        exit(1);
    }
    // 綁定
    sockaddr_in se;
    memset(&se, 0, sizeof(se));
    se.sin_family = AF_INET;
    se.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    se.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    int ret = bind(sock, (sockaddr *)&se, sizeof(se));
    if (ret < 0)
    {
        cout << "bind enrro" << endl;
        exit(2);
    }
    // 服務(wù)端    1.0版本
    // 可以開始讀取
    // sockaddr_in reader;
    // socklen_t size = sizeof(reader);
    // char buffer[NUM];
    // while (true)
    // {
    //     ssize_t r = recvfrom(sock, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (sockaddr *)&reader, &size);
    //     buffer[r] = '\0';
    //     if (r > 0)
    //     {
    //         cout << buffer << endl;
    //     }
    //     else
    //         break;
    //     sendto(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, (sockaddr *)&reader, size);
    //     memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    // }
    // close(sock);
    // 服務(wù)器 2.0版本 實現(xiàn)群聊
    char buffer[NUM];
    memset(buffer, 0, NUM);
    sockaddr_in reader;
    socklen_t size = sizeof(reader);
    while (true)
    {
        ssize_t s = recvfrom(sock, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (sockaddr *)&reader, &size);
        usdate.insert(make_pair(reader.sin_port, reader));
        cout << "插入成功" << endl;
        cout << ntohs(reader.sin_port) <<" "<< inet_ntoa(reader.sin_addr)<< '#' << " "
             << ":" << buffer << endl;
        if (s > 0)
        {
            for (const auto &e : usdate)
                sendto(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, (sockaddr *)&(e.second), sizeof(e.second));
            memset(buffer, 0, NUM);
        }
        else
            break;
    }
    close(sock);
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
using namespace std;
#define NUM 1024
void *reads(void *args)
{
    // 線程分離
    pthread_detach(pthread_self());
    char buffer[NUM];
    // 清空buffer
    memset(buffer, 0, NUM);
    int *sc = static_cast<int *>(args);
    sockaddr_in reader;
    socklen_t len = sizeof(reader);
    while (true)
    {
        ssize_t s = recvfrom(*sc, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (sockaddr *)&reader, &len);
        if (s > 0)
        {
            cout << buffer << endl;
            memset(buffer, 0, NUM);
        }
        else
            break;
    }
    return nullptr;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sock < 0)
    {
        cout << "sock enrro" << endl;
        exit(1);
    }

    char buffer[NUM];
    memset(buffer, 0, NUM);
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, reads, &sock);

    sockaddr_in clinet;
    memset(&clinet, 0, sizeof(clinet));
    clinet.sin_family = AF_INET;
    clinet.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    clinet.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    while (true)
    {
        cout << "你要輸入" << endl;
        cin >> buffer;
        ssize_t s = sendto(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, (sockaddr *)&(clinet), sizeof(clinet));
        if (s > 0)
            memset(buffer, 0, NUM);
        else
            break;
    }
    close(sock);
    return 0;
}

這是我的服務(wù)端和客戶端的代碼，分了單人聊天和多人聊天。下面就講解一下吧。

什么是端口號：主機中能表示一個唯一的進程的編號

什么是ip地址：其實ip地址是網(wǎng)絡(luò)層對應(yīng)的主機地址。

什么是mac地址：這個網(wǎng)卡的地址，一般出廠的時候就會確定，且不能修改

什么是套接字：IP+端口號

我們首先可以根據(jù)套接字找到網(wǎng)絡(luò)中唯一的一個主機上進程，此處不考慮ip地址重復(fù)問題。假設(shè)ip地址不重復(fù)。所以我們要進行udp套接字編程，首先要創(chuàng)建套接字。也就是我上圖代碼中的socket這個函數(shù)，然后綁定地址和端口，這個就可以用我們main函數(shù)中的參數(shù)了。創(chuàng)建完套接字和綁定完成以后，我們就可以通信了，我們用的這些函數(shù)其實就是系統(tǒng)調(diào)用，是udp的一些函數(shù)暴露給用戶層的系統(tǒng)調(diào)用。

大概知道了怎么用udp編程，那么此時有些伙伴可能有些疑問了。我們在系統(tǒng)層面上pid也可以表示進程的唯一性，為啥不用PID表示端口號呢？其實也很簡單，原因就是網(wǎng)絡(luò)層是這么表示的，就好比你的名字一樣，在外面大家都叫你名字，回到家家里面的人都叫你小名，一樣的道理。

然后就是有些人可能沒有理解數(shù)據(jù)是怎么從下往上，從上往下的。其實很好理解，因我們在寫代碼的時候，我們是屬于用戶層的。而我們傳輸層的系統(tǒng)調(diào)用接口，那么說明他這個數(shù)據(jù)肯定是要進內(nèi)核的，而我們的另一個主機接收到信息后，我們用的打印函數(shù)，又是用戶層的，所以就類似于一個輪回。所以這樣就可以很好的理解了。

然后就是一些編碼的注意事項了，在客戶端我用了多線程來實現(xiàn)了讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)的解耦，這個其實在單人聊天中沒什么影響，再多人聊天中就不可以了。假設(shè)單人聊天就要先發(fā)在讀。因為再多人聊天中，我們預(yù)期是一個人發(fā)，多個人收，如果還是用這個代碼的話，那么 如果開啟服務(wù)端的時候，多個人你同時建立連接，那么此時如果有其中一個人發(fā)了信息，并且假設(shè)其他人都沒有發(fā)信息，那么此時就會導(dǎo)致其他人卡在寫的界面，因為他們沒有寫，所以沒辦法讀信息。所以此時我們這里必須要實現(xiàn)成多線程，一個寫，一個讀，讀寫解耦。兩個互不影響。建議使用線程，不用進程，且不說多進程可不可以實現(xiàn)這個功能，就算是實現(xiàn)了，那么此時它的消耗是很大的。(多進程也可以實現(xiàn)這個功能)，如果用多進程，那么此時我們要考慮的是，如何回收這個子進程，肯定不可以阻塞等待，如果用waitpid且不是阻塞等待的話，那么此時我們要寫成循環(huán)，要不斷去檢測子進程是否完成任務(wù)?；蚴强梢栽谧舆M程中在frok，讓孫子進程執(zhí)行任務(wù)，子進程退出，此時就會形成孤兒進程，會被1號進程領(lǐng)養(yǎng)，所以不用擔(dān)心資源泄露，但是這樣很明顯很麻煩，還不如用線程，且消耗還比進程小。

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