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1. 前置知識(shí)

1.1 源IP和目的IP

每臺(tái)主機(jī)都有自己的IP地址，當(dāng)數(shù)據(jù)在進(jìn)行通信的時(shí)候，除了要發(fā)送的數(shù)據(jù)外，在報(bào)頭里面還要包含發(fā)送方的IP和接收方的IP，這里發(fā)送方的IP就被稱為源IP，接收方的IP就是目的IP

現(xiàn)在有了源IP和目的IP之后，是不是就能夠通信了呢？

源IP和目的IP的出現(xiàn)只能標(biāo)識(shí)兩臺(tái)主機(jī)的唯一性，但是在主機(jī)上還存在很多個(gè)進(jìn)程，在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候肯定是由一個(gè)進(jìn)程發(fā)送給另一個(gè)進(jìn)程的，所以還需要標(biāo)識(shí)兩臺(tái)主機(jī)上進(jìn)程的唯一性

為了更好的表示一臺(tái)主機(jī)上服務(wù)進(jìn)程的唯一性，用端口號(hào)port標(biāo)識(shí)服務(wù)進(jìn)程、客戶端進(jìn)程的唯一性。

1.2 端口號(hào)

端口號(hào)（port）是傳輸層協(xié)議的內(nèi)容

• 端口號(hào)是一個(gè)2字節(jié)16位的整數(shù)
• 端口號(hào)用來標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程, 告訴操作系統(tǒng), 當(dāng)前的這個(gè)數(shù)據(jù)要交給哪一個(gè)進(jìn)程來處理
• IP地址 + 端口號(hào)能夠標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的某一臺(tái)主機(jī)的某一個(gè)進(jìn)程
• 一個(gè)端口號(hào)只能被一個(gè)進(jìn)程占用，一個(gè)進(jìn)程可以占用多個(gè)端口號(hào)

由上面可知：IP地址（主機(jī)的全網(wǎng)唯一性）+該主機(jī)上的端口號(hào)（主機(jī)上進(jìn)程唯一性）可以標(biāo)識(shí)一個(gè)唯一的進(jìn)程。那么最終網(wǎng)絡(luò)通信的本質(zhì)就是進(jìn)程間通信

進(jìn)程已經(jīng)有pid標(biāo)識(shí)唯一性了，為什么還要有端口號(hào)呢？

• 系統(tǒng)是系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)，單獨(dú)設(shè)置為了讓網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)解耦
• 客戶端需要每次都能夠找到服務(wù)端進(jìn)程，這就要求了服務(wù)端的唯一性不能發(fā)生任何改變，pid在每次進(jìn)程創(chuàng)建的時(shí)候都有可能改變
• 不是所有進(jìn)程都需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的（需要端口號(hào)），但是所有進(jìn)程都需要pid。

1.3 TCP協(xié)議和UDP協(xié)議初識(shí)

1. TCP協(xié)議

此處我們先對(duì)TCP(Transmission Control Protocol 傳輸控制協(xié)議)有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí); 后面我們?cè)僭敿?xì)討論TCP的一些細(xì)節(jié)問題.

• 傳輸層協(xié)議
• 有連接
• 可靠傳輸
• 面向字節(jié)流

2. UDP協(xié)議

UDP(User Datagram Protocol 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議

• 傳輸層協(xié)議
• 無連接
• 不可靠傳輸
• 面向數(shù)據(jù)報(bào)

1.4 網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序

在之前的文章中數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)，我們提到了數(shù)據(jù)內(nèi)存中存儲(chǔ)的時(shí)候有大端小端之分，磁盤文件中的多字節(jié)數(shù)據(jù)相對(duì)于文件中的偏
移地址也有大端小端之分。

大端機(jī)器和和小端機(jī)器也有可能通信，那么這個(gè)時(shí)候如何定義網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)流呢？

發(fā)送主機(jī)通常將發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)按內(nèi)存地址從低到高的順序發(fā)出;接收主機(jī)把從網(wǎng)絡(luò)上接到的字節(jié)依次保存在接收緩沖區(qū)中,也是按內(nèi)存地址從低到高的順序保存;因此,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的地址應(yīng)這樣規(guī)定:先發(fā)出的數(shù)據(jù)是低地址,后發(fā)出的數(shù)據(jù)是高地址.TCP/IP協(xié)議規(guī)定,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流應(yīng)采用大端字節(jié)序,即低地址高字節(jié).不管這臺(tái)主機(jī)是大端機(jī)還是小端機(jī), 都會(huì)按照這個(gè)TCP/IP規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序來發(fā)送/接收數(shù)據(jù);如果當(dāng)前發(fā)送主機(jī)是小端, 就需要先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成大端; 否則就忽略, 直接發(fā)送即可

為使網(wǎng)絡(luò)程序具有可移植性,使同樣的C代碼在大端和小端計(jì)算機(jī)上編譯后都能正常運(yùn)行,可以調(diào)用以下庫函數(shù)做網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序和主機(jī)字節(jié)序的轉(zhuǎn)換

#include <arpa/inet.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

實(shí)際上這些函數(shù)名是很好記的，按照作用來組合即可，其中h表示host，是當(dāng)前主機(jī)的意思；n表示network，是網(wǎng)絡(luò)的意思；l表示32位長整數(shù)，s表示16位短整數(shù)

例如：htonl表示將32位的長整數(shù)從主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序,例如將IP地址轉(zhuǎn)換后準(zhǔn)備發(fā)送。如果主機(jī)是小端字節(jié)序,這些函數(shù)將參數(shù)做相應(yīng)的大小端轉(zhuǎn)換然后返回;如果主機(jī)是大端字節(jié)序,這些 函數(shù)不做轉(zhuǎn)換,將參數(shù)原封不動(dòng)地返回

1.5 socket編程接口

1.5.1 socket常見API

// 創(chuàng)建 socket 文件描述符（TCP/UDP，客戶端+服務(wù)器）
int socket(int domain, int type, int protocol);
// 綁定端口號(hào)（TCP/UDP，服務(wù)器）
int bind(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);
// 開始監(jiān)聽socket (TCP, 服務(wù)器)
int listen(int socket, int backlog);
// 接收請(qǐng)求 (TCP, 服務(wù)器)
int accept(int socket, struct sockaddr* address,socklen_t* address_len);
// 建立連接 (TCP, 客戶端)
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

1.5.2 sockaddr結(jié)構(gòu)

套接字不僅支持跨網(wǎng)絡(luò)通信，還支持本地的進(jìn)程間通信（域間套接字）。對(duì)于不同的通信方式，需要使用的接口在細(xì)節(jié)上是有一些不同的。所以套接字提供了兩個(gè)結(jié)構(gòu)體sockaddr_in和sockaddr_un結(jié)構(gòu)體，其中前者是用于跨網(wǎng)絡(luò)通信的，后者用于本地進(jìn)程間通信。但是除此之外，通信的方法基本都是相同的，所以為了讓兩種通信方式能使用同一套函數(shù)接口，所以就定義了sockaddr結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體與sockaddr_in和sockaddr_un的結(jié)構(gòu)都不相同，但這三個(gè)結(jié)構(gòu)體頭部的16個(gè)比特位都是一樣的，這個(gè)字段叫做協(xié)議家族。

三個(gè)結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容如下：

所以當(dāng)我們?cè)趥鲄⒌臅r(shí)候，就直接傳sockaddr結(jié)構(gòu)體，在函數(shù)內(nèi)部做識(shí)別，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作。

注意： 實(shí)際我們?cè)谶M(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，定義的還是sockaddr_in這樣的結(jié)構(gòu)體，只不過在傳參時(shí)需要將該結(jié)構(gòu)體的地址類型進(jìn)行強(qiáng)轉(zhuǎn)為sockaddr*罷了。

既然傳遞的類型是指針類型，那么為什么不用C語言的void *類型，而進(jìn)行了這么復(fù)雜的設(shè)計(jì)？

在網(wǎng)絡(luò)通信的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，C語言的標(biāo)準(zhǔn)還沒有出來。所以進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在之后為了向前兼容，就沿用了這套接口

2. 簡單的UDP服務(wù)端和客戶端代碼實(shí)現(xiàn)

這里我們采用C和C++混編的方式，就封裝成類來實(shí)現(xiàn)，通過makefile進(jìn)行自動(dòng)化編譯。

2.1 makefile文件的編寫

# 這是構(gòu)建本項(xiàng)目的makefile文件

cc=g++ # 這里cc是一個(gè)變量，表示構(gòu)建項(xiàng)目使用的編譯器

.PHONY:all # 構(gòu)建一個(gè)偽對(duì)象，表示我們要同時(shí)構(gòu)建兩個(gè)目標(biāo)文件
all: udpServer udpClient

# 這里是兩個(gè)目標(biāo)文件的依賴和構(gòu)建方法
udpServer:udpServer.cc 
		$(cc) -o $@ $^ -std=c++11
udpClient:udpClient.cc 
		$(cc) -o $@ $^ -std=c++11

# 刪除所有產(chǎn)生的目標(biāo)文件
.PHONY:clean
clean:	
	rm -f udpServer udpClient 

2.2 server端的編寫

2.2.1 需要調(diào)用的函數(shù)

1. socket

頭文件:
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
函數(shù)原型:
	int socket(int domain, int type, int protocol);
參數(shù)解釋:
	domain:表示通信類型（本質(zhì)是一個(gè)宏），socket支持多種通信方式，一般來說有本地和網(wǎng)絡(luò)兩種。AF_INET表示使用IPv4進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信；AF_UNIX表示本地通信。詳情見man手冊(cè)
	type:表示套接字提供服務(wù)的類型，如SOCK_STREAM:流式服務(wù)（TCP策略）；SOCK_DGRAM:數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)（UDP策略）
	protocol:表示對(duì)應(yīng)的協(xié)議，實(shí)際上可以由前兩個(gè)參數(shù)確定，所以這里設(shè)計(jì)成0沒有問題
函數(shù)描述:
	創(chuàng)建一個(gè)用于網(wǎng)絡(luò)通信的文件描述符
返回值:
	調(diào)用成功返回文件描述符，否則返回-1同時(shí)設(shè)置錯(cuò)誤碼

2. bind

頭文件:
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
函數(shù)原型:
	int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
參數(shù)解釋:
	sockfd:需要設(shè)置的sockfd
	addr:將需要設(shè)置的內(nèi)容對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體指針強(qiáng)轉(zhuǎn)為struct sockaddr *再傳入（為了統(tǒng)一接口）
	addrlen:傳入的addr對(duì)應(yīng)的變量大小
函數(shù)描述:
	將local設(shè)置到內(nèi)核中。
返回值:
	調(diào)用成功返回0，否則返回-1，同時(shí)設(shè)置錯(cuò)誤碼

為什么要使用bind，不能直接通信嗎？

通信是要使用網(wǎng)絡(luò)的，最終也是要通過OS進(jìn)行通信。所以相關(guān)信息需要讓OS來維護(hù)，我們沒有辦法直接操作OS內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此需要通過系統(tǒng)調(diào)用bind來將相關(guān)內(nèi)容設(shè)置進(jìn)內(nèi)核

sockaddr相關(guān)結(jié)構(gòu)的定義：

1. sockaddr的定義：

typedef unsigned short int sa_family_t;

#define	__SOCKADDR_COMMON(sa_prefix) \
  sa_family_t sa_prefix##family

struct sockaddr
  {
    __SOCKADDR_COMMON (sa_);
    char sa_data[14];
  };

所以可以看出來sockaddr是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，內(nèi)部有兩個(gè)成員變量；其中第一個(gè)變量是16位的地址類型，一個(gè)14位的地址數(shù)據(jù)。__SOCKADDR_COMMON是一個(gè)宏，作用是將括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容拼接到family前面，最終形成一個(gè)sa_family_t類型的變量

2. sockaddr_in的定義

struct sockaddr_in
  {
    __SOCKADDR_COMMON (sin_); // 定義sin_family變量，16位的數(shù)據(jù)類型
    in_port_t sin_port;	// 16端口號(hào)
    struct in_addr sin_addr; // 32位IP地址

    /* 數(shù)據(jù)填充（無意義）  */
    unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) -
			   __SOCKADDR_COMMON_SIZE -
			   sizeof (in_port_t) -
			   sizeof (struct in_addr)];
  };

3. bzero

頭文件:
	#include <strings.h>
函數(shù)原型:
	void bzero(void *s, size_t n);
參數(shù)解釋:
	s:需要設(shè)置的變量的地址
	n:變量的長度
函數(shù)描述:
	從s開始的n個(gè)字節(jié)設(shè)置為0，類似于memset

4. inet_aton

頭文件:
   #include <sys/socket.h>
   #include <netinet/in.h>
   #include <arpa/inet.h>
函數(shù)原型與描述:
   int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp); // 將點(diǎn)分十進(jìn)制的IP地址轉(zhuǎn)換為符合網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序的二進(jìn)制形式存放到in_addr結(jié)構(gòu)體中
參數(shù)解釋:
	cp:點(diǎn)分十進(jìn)制形式的C式ip字符串
	inp:存放網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序的二進(jìn)制i形式IP
返回值:
	如果地址有效，則返回非0，如果地址無效則返回0

5. recvfrom

頭文件:
	#include <sys/types.h>
   	#include <sys/socket.h>
函數(shù)原型:
   ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int falgs, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
函數(shù)描述:
	接收信息
參數(shù)解釋:
	sockfd:用于接收的sockfd
	buf:
	len:
	flags:讀取的方式，默認(rèn)為0，阻塞讀取
	src_addr:收到消息除了本身，還得知道是誰發(fā)的，輸入輸出型參數(shù)，返回對(duì)應(yīng)的消息內(nèi)容是從哪一個(gè)client發(fā)來的
	addrlen:結(jié)構(gòu)體大小
返回值:
	返回接收到的字節(jié)數(shù)，出錯(cuò)返回-1同時(shí)設(shè)置錯(cuò)誤碼。如果發(fā)送方正常關(guān)閉，返回0

2.2.2 代碼

/*udpServer.hpp*/
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <functional>
#include <string.h>
#include <cerrno>
#include <cstdlib>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

namespace Server
{
    using func_t = std::function<void(std::string, uint16_t, std::string)>;
    static void Usage()
    {
        std::cout << "\nUsage:\n\t./udpServer local_port\n\n";
    }
    enum // 枚舉出錯(cuò)類型
    {
        USAGE_ERR = 1,
        SOCKET_ERR,
        BIND_ERR
    };
    const static std::string defaultIP = "0.0.0.0";
    const int gnum = 1024; // 處理任務(wù)的緩沖區(qū)大小
    class udpServer
    {
    public:
        udpServer(const func_t &cb, const uint16_t &port, const std::string &ip = defaultIP)
            : _port(port), _ip(ip) {}
        // 這里初始化要做的事情有兩件： 1. 創(chuàng)建sockfd 2.bind端口號(hào)和ip
        void initServer()
        {
            _sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // 參數(shù)1:這里使用AF_INET表示使用IPv4進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信；參數(shù)2:我們這里使用UDP策略；參數(shù)3:這里使用0表示默認(rèn)
            if (_sockfd == -1)                        // 差錯(cuò)處理
            {
                std::cerr << "socket error " << errno << strerror(errno) << std::endl;
                exit(SOCKET_ERR);
            }
            std::cout << "socket sucess : " << _sockfd << std::endl;

            // 在當(dāng)前函數(shù)的棧幀上創(chuàng)建一個(gè)local對(duì)象，設(shè)置相關(guān)屬性，然后將相關(guān)屬性bind到系統(tǒng)內(nèi)核中
            struct sockaddr_in local;                       // 這里struct sockaddr_in類型需要頭文件arpa/inet.h
            bzero(&local, sizeof(local));                   // 在填充數(shù)據(jù)之前首先將對(duì)象內(nèi)部元素清空，這里使用bzero
            local.sin_family = AF_INET;                     // 設(shè)定協(xié)議家族
            local.sin_port = htons(_port);                  // 設(shè)置端口號(hào)，這里端口號(hào)需要首先轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)
            local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str()); // 設(shè)置ip，這里的ip是string類型，但是實(shí)際在傳輸?shù)臅r(shí)候使用的是整型，所以需要轉(zhuǎn)換，這里使用inet_addr
            // inet_addr的作用有兩個(gè): 1.string -> uint32_t; 2. htonl()
            int n = bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local)); // 將local設(shè)置到內(nèi)核中，即bind
            if (n == -1)
            {
                std::cerr << "bind error " << errno << strerror(errno) << std::endl;
                exit(BIND_ERR);
            }
            // 至此初始化的操作完成
        }
        void start() // 讓服務(wù)器開始跑起來
        {
            // 服務(wù)器的本質(zhì)是一個(gè)死循環(huán)，在循環(huán)內(nèi)部處理收到的任務(wù)
            char buffer[gnum];
            while (true)
            {
                // 1. 讀取數(shù)據(jù)
                struct sockaddr_in peer; // 定義一個(gè)變量用于接收數(shù)據(jù)
                socklen_t len = sizeof(peer);
                ssize_t n = recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);
                // a. 數(shù)據(jù)是什么 b. 誰發(fā)的
                if (n > 0)
                {
                    buffer[n] = 0;
                    std::string clientIp = inet_ntoa(peer.sin_addr); // 轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序， 點(diǎn)分十進(jìn)制
                    uint16_t clientPort = ntohs(peer.sin_port);
                    std::string message = buffer;

                    std::cout << clientIp << "[" << clientPort << "]# " << message << std::endl;
                    // 2. 處理任務(wù)
                    _callback(clientIp, clientPort, message);
                }
            }
        }

    private:
        // 成員變量分析：作為一個(gè)服務(wù)端進(jìn)程，我們首先需要一個(gè)端口號(hào)port和一個(gè)本地ip
        // 還需要有一個(gè)文件描述符sockfd，用于進(jìn)行通信(網(wǎng)絡(luò)通信是基于文件的，所以使用的都是文件的一套內(nèi)容，包括fd)
        int _sockfd;     // socket文件描述符
        std::string _ip; // 本地ip
        uint16_t _port;  // 服務(wù)進(jìn)程端口號(hào)

        func_t _callback;
    };
}

2.2.3 測試

查看網(wǎng)絡(luò)情況就可以用指令netstat：

• -a：顯示所有連線中的Socket；
• -e：顯示網(wǎng)絡(luò)其他相關(guān)信息；
• -i：顯示網(wǎng)絡(luò)界面信息表單；
• -l：顯示監(jiān)控中的服務(wù)器的Socket；
• -n：直接使用ip地址(數(shù)字)，而不通過域名服務(wù)器；
• -p：顯示正在使用Socket的程序識(shí)別碼和程序名稱；
• -t：顯示TCP傳輸協(xié)議的連線狀況；
• -u：顯示UDP傳輸協(xié)議的連線狀況；

那么本地測試沒有問題，這里使用的是云服務(wù)器，能不能bind公網(wǎng)IP呢？

./udpServer 8080 公網(wǎng)IP

云服務(wù)器是虛擬化的服務(wù)器，不能直接bind你的公網(wǎng)IP，可以綁定內(nèi)網(wǎng)IP（ifconfig顯示的）；如果是虛擬機(jī)或者獨(dú)立真實(shí)的Linux環(huán)境，你可以bind你的IP；

• 如何保證云服務(wù)器能夠被別人訪問？

  實(shí)際上，一款網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器不建議指明一個(gè)IP，也就是不要顯示地綁定IP。服務(wù)器IP可能不止一個(gè)，如果只綁定一個(gè)明確的IP，最終的數(shù)據(jù)可能用別的IP來訪問端口號(hào)，訪問不出來，所以真實(shí)的服務(wù)器IP一般采用INADDR_ANY(全0，任意地址)代表任意地址bind

最終代碼：

/*udpServer.hpp*/
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <functional>
#include <string.h>
#include <cerrno>
#include <cstdlib>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

namespace Server
{
    using func_t = std::function<void(std::string, uint16_t, std::string)>;
    static void Usage()
    {
        std::cout << "\nUsage:\n\t./udpServer local_port\n\n";
    }
    enum // 枚舉出錯(cuò)類型
    {
        USAGE_ERR = 1,
        SOCKET_ERR,
        BIND_ERR
    };
    const static std::string defaultIP = "0.0.0.0";
    const int gnum = 1024; // 處理任務(wù)的緩沖區(qū)大小
    class udpServer
    {
    public:
        udpServer(const func_t &cb, const uint16_t &port, const std::string &ip = defaultIP)
            : _port(port), _ip(ip) {}
        // 這里初始化要做的事情有兩件： 1. 創(chuàng)建sockfd 2.bind端口號(hào)和ip
        void initServer()
        {
            _sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // 參數(shù)1:這里使用AF_INET表示使用IPv4進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信；參數(shù)2:我們這里使用UDP策略；參數(shù)3:這里使用0表示默認(rèn)
            if (_sockfd == -1)                        // 差錯(cuò)處理
            {
                std::cerr << "socket error " << errno << strerror(errno) << std::endl;
                exit(SOCKET_ERR);
            }
            std::cout << "socket sucess : " << _sockfd << std::endl;

            // 在當(dāng)前函數(shù)的棧幀上創(chuàng)建一個(gè)local對(duì)象，設(shè)置相關(guān)屬性，然后將相關(guān)屬性bind到系統(tǒng)內(nèi)核中
            struct sockaddr_in local;                       // 這里struct sockaddr_in類型需要頭文件arpa/inet.h
            bzero(&local, sizeof(local));                   // 在填充數(shù)據(jù)之前首先將對(duì)象內(nèi)部元素清空，這里使用bzero
            local.sin_family = AF_INET;                     // 設(shè)定協(xié)議家族
            local.sin_port = htons(_port);                  // 設(shè)置端口號(hào)，這里端口號(hào)需要首先轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)
            // local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str()); // 設(shè)置ip，這里的ip是string類型，但是實(shí)際在傳輸?shù)臅r(shí)候使用的是整型，所以需要轉(zhuǎn)換，這里使用inet_addr
            local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
            // inet_addr的作用有兩個(gè): 1.string -> uint32_t; 2. htonl()
            int n = bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local)); // 將local設(shè)置到內(nèi)核中，即bind
            if (n == -1)
            {
                std::cerr << "bind error " << errno << strerror(errno) << std::endl;
                exit(BIND_ERR);
            }
            // 至此初始化的操作完成
        }
        void start() // 讓服務(wù)器開始跑起來
        {
            // 服務(wù)器的本質(zhì)是一個(gè)死循環(huán)，在循環(huán)內(nèi)部處理收到的任務(wù)
            char buffer[gnum];
            while (true)
            {
                // 1. 讀取數(shù)據(jù)
                struct sockaddr_in peer; // 定義一個(gè)變量用于接收數(shù)據(jù)
                socklen_t len = sizeof(peer);
                ssize_t n = recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);
                // a. 數(shù)據(jù)是什么 b. 誰發(fā)的
                if (n > 0)
                {
                    buffer[n] = 0;
                    std::string clientIp = inet_ntoa(peer.sin_addr); // 轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序， 點(diǎn)分十進(jìn)制
                    uint16_t clientPort = ntohs(peer.sin_port);
                    std::string message = buffer;

                    std::cout << clientIp << "[" << clientPort << "]# " << message << std::endl;
                    // 2. 處理任務(wù)
                    _callback(clientIp, clientPort, message);
                }
            }
        }

    private:
        // 成員變量分析：作為一個(gè)服務(wù)端進(jìn)程，我們首先需要一個(gè)端口號(hào)port和一個(gè)本地ip
        // 還需要有一個(gè)文件描述符sockfd，用于進(jìn)行通信(網(wǎng)絡(luò)通信是基于文件的，所以使用的都是文件的一套內(nèi)容，包括fd)
        int _sockfd;     // socket文件描述符
        std::string _ip; // 本地ip
        uint16_t _port;  // 服務(wù)進(jìn)程端口號(hào)

        func_t _callback;
    };
}

/*udpServer.cc*/
#include "udpServer.hpp"
#include <memory>

using namespace Server;

void handleMessage(std::string clientIp, uint16_t clientPort, std::string message)
{
    std::cout << "我是一個(gè)回調(diào)函數(shù)執(zhí)行，收到的消息是：" << message << std::endl;
}

//  調(diào)用的指令 ：./udpServer port
int main(int argc, char *argv[])
{
    // 解析指令
    if (argc != 2)
    {
        Usage();
        exit(USAGE_ERR);
    }
    uint16_t port = atoi(argv[1]);

    // 創(chuàng)建對(duì)象，進(jìn)行通信
    std::unique_ptr<udpServer> usvr(new udpServer(handleMessage, port));

    usvr->initServer(); // 初始化服務(wù)進(jìn)程
    usvr->start();      // 開始監(jiān)聽
    return 0;
}

2.3 client端的編寫

2.3.1 需要調(diào)用的函數(shù)

頭文件:
	#include <sys/types.h>
   	#include <sys/socket.h>
函數(shù)原型:
   ssize_t sendto(int sockfd, void *buf, size_t len, int falgs, struct sockaddr *dest_addr, socklen_t *addrlen);
函數(shù)描述:
	向指定IP和端口號(hào)的進(jìn)程發(fā)送信息
參數(shù)解釋:
	sockfd:用于發(fā)送的sockfd
	buf:要發(fā)送的數(shù)據(jù)的地址
	len:要發(fā)送的數(shù)據(jù)長度
	flags:發(fā)送的方式，默認(rèn)為0，阻塞發(fā)送
	dest_addr:接收方的IP和端口號(hào)
	addrlen:結(jié)構(gòu)體大小
返回值:
	調(diào)用成功返回接發(fā)送的字節(jié)數(shù)，出錯(cuò)返回-1同時(shí)設(shè)置錯(cuò)誤碼

2.3.2 代碼

/*udpCliet.hpp*/
#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <string.h>
#include <cerrno>
#include <cstdlib>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

namespace Client
{
    enum // 枚舉出錯(cuò)類型
    {
        USAGE_ERR = 1,
        SOCKET_ERR,
        BIND_ERR,
    };
    class udpClient
    {
    public:
        udpClient(const std::string &serverIp, const uint16_t &serverPort)
            : _serverIp(serverIp), _serverPort(serverPort), _sockfd(-1), _quit(false) {}
        void initClient()
        {
            // 1.創(chuàng)建套接字
            _sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
            if (_sockfd == -1)
            {
                std::cerr << "socket error: " << errno << " : " << strerror(errno) << std::endl;
                exit(SOCKET_ERR);
            }
            std::cout << "socket success: " << _sockfd << std::endl;

            // 2. bind
            // a. Client要不要bind   -- 當(dāng)然要
            // b. Client要不要程序員顯示bind   -- 不用，由OS自動(dòng)形成端口進(jìn)行bind。因?yàn)镃lient是在客戶機(jī)上運(yùn)行的，客戶機(jī)上同時(shí)會(huì)有很多其他的Client在跑，不能確定哪些端口已經(jīng)被使用
            // c. OS在什么時(shí)候，如何bind    -- 在Client發(fā)起網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)自動(dòng)執(zhí)行bind操作
        }
        void run()
        {
            struct sockaddr_in server;
            memset(&server, 0, sizeof server);
            server.sin_family = AF_INET;
            server.sin_addr.s_addr = inet_addr(_serverIp.c_str());
            server.sin_port = htons(_serverPort);

            std::string message;
            while(!_quit)
            {
                std::cout << "Please Enter# ";
                std::cin >> message;

                sendto(_sockfd, message.c_str(), message.size(), 0, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));
            }
        }

    private:
        int _sockfd;           // 套接字
        std::string _serverIp; // 服務(wù)端IP
        uint16_t _serverPort;  // 服務(wù)端端口號(hào)
        bool _quit;            // 客戶端退出標(biāo)志
    };
} // namespace Client

/*udpCliet.cc*/
#include "udpClient.hpp"
#include <string>
#include <memory>

using namespace Client;
static void Usage(std::string proc)
{
    std::cout << "\nUsage:\n\t" << proc << " server_ip server_port\n\n";
}

// ./udpClient server_ip server_port
int main(int argc, char *argv[])
{
    // 解析指令
    if (argc != 3)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(USAGE_ERR);
    }
    std::string serverIp = argv[1];
    uint16_t serverPort = atoi(argv[2]);

    std::unique_ptr<udpClient> ucli(new udpClient(serverIp, serverPort));
    ucli->initClient();
    ucli->run();

    return 0;
}

2.3.3 測試

./udpClient 127.0.0.1 18989 # 客戶端啟動(dòng)
./udpServer 18989 # 服務(wù)端啟動(dòng)

本節(jié)完…文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-830987.html

到了這里，關(guān)于【計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)】網(wǎng)絡(luò)編程套接字&UDP服務(wù)器客戶端的簡單模擬的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！