【Linux网络编程】套接字Socket（UDP）

网络编程基础概念：

ip地址和端口号

ip地址是网络协议地址（4字节32位，形式：xxx.xxx.xxx.xxx xxx在范围[0, 255]内），是IP协议提供的一种统一的地址格式，每台主机的ip地址不同，一个主机可以有多个ip地址，一个ip地址只能被一个主机占用。

端口号 (port) 是传输层协议的内容。

端口号是一个2字节16位的整数。

端口号用来标识一个进程, 告诉操作系统, 当前的这个数据要交给哪一个进程来处理。

IP地址 + 端口号能够标识网络上的某一台主机的某一个进程。

一个端口号只能被一个进程占用。

仅使用主机的ip地址就可以实现两主机中不同的应用进程进行网络通信吗？不可以。ip地址只是锁定要向那个主机发送信息，要想进行不同主机之间应用进程间的网络通信就必须要有端口号。比如你的手机相当于是一个客户端主机，手机里有聊天应用、短视频应用、游戏等各种应用，当你进入游戏时你的客户端会向游戏服务端发送请求，此时游戏服务端必须要有唯一的你的手机中该游戏应用的端口号，否则仅凭ip地址游戏服务端可能会将响应发送给你的手机的其他应用。

在网络层协议的IP 数据报头部中 , 有两个 IP 地址 , 分别作源 IP 地址，和目的 IP 地址。

传输层协议 (TCP 和 UDP) 的数据段中有两个端口号 , 分别叫做源端口号和目的端口号，都是描述 " 数据是谁发的 , 要发给谁 "。

网络字节序

内存中的多字节数据相对于内存地址有大端和小端字节序之分。

TCP/IP协议规定，网络数据流应采用大端字节序,即低地址高字节进行传输。

不管这台主机是大端机还是小端机，都会按照这个TCP/IP规定的网络字节序来发送/接收数据。

如果当前发送主机是小端, 就需要先将数据转成大端; 否则就忽略, 直接发送就可以。

将数据转换为网络字节序的函数：

套接字（Socket）是一种独立于协议的网络编程接口。对网络中不同主机上的应用程序之间进行双向通信的端点的抽象，一个套接字就是网络中进程通信的一端，为应用层进程提供利用网络协议交换数据的机制。套接字上联应用进程，下联网络协议栈，是应用程序通过网络协议进行通信的接口、是应用程序与网络协议栈进行交互的接口。

创建套接字：

主机信息与套接口之间进行绑定：

对于服务端需要我们显式绑定，而对于客户端操作系统会自动绑定。

服务端/客户端向服务端/客户端发送消息：

服务端/客户端接收信息：

可以清空数据类型变量的函数bzero:

sockaddr_in结构体中的in_addr结构体类型源代码定义：

结构体sin_addr里包含了主机ip地址：

INADDR_ANY是指定地址为0.0.0.0的地址，这个地址事实上表示不确定地址，或“所有地址”、“任意地址”。

网络字节序和主机字节序转换的库函数

为使网络程序具有可移植性 , 使同样的 C 代码在大端和小端计算机上编译后都能正常运行 , 可以调用以下库函数做网络字节序和主机字节序的转换。

htonl：host主机字节序转换为 net网络字节序。（转换的数据类型是uint32_t）

基于UDP 客户端多线程：

UdpClient.cxx

#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>// 客户端基于多线程向服务端收发消息#define SIZE 1024
void UsageMethod(const std::string &str)
{std::cout << str << "ser ip   ser port" << std::endl;
}void *SendMessage(void *args)
{serverdata *svdata = static_cast<serverdata *>(args);std::string info; // 给服务端发信息所用的缓存区while (true){std::cout << "Please Enter:";std::getline(std::cin, info);socklen_t len = sizeof(svdata->_server);sendto(svdata->_sockfd, info.c_str(), info.size(), 0, (const sockaddr *)&(svdata->_server), len);}return nullptr;
}void *ReceiveMessage(void *args)
{serverdata *svdata = static_cast<serverdata *>(args);char inbuffer[SIZE] = {0};while (true){struct sockaddr_in svtmp;socklen_t len = sizeof(svtmp);recvfrom(svdata->_sockfd, inbuffer, sizeof(inbuffer) - 1, 0, (sockaddr *)&(svdata->_server), &len);std::cout << "client get message:" << inbuffer << std::endl;}
}struct serverdata
{struct sockaddr_in _server;int _sockfd;
};
int main(int argc, char *argv[]) // 客户端不需要显式bind 端口号 和 ip地址
{if (argc != 3){UsageMethod(argv[0]);exit(0);}std::string serverip = argv[1];std::string serverport = argv[2];// 服务端信息struct sockaddr_in server;server.sin_family = AF_INET;server.sin_addr.s_addr = inet_addr(serverip.c_str());auto port = std::stoi(serverport.c_str()); // 先将string类型的port转换为uint16_t类型以满足函数传参server.sin_port = htons(port);// 创建客户端的套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket error");}serverdata sd;sd._sockfd = sockfd;sd._server = server;// 创建线程pthread_t sender, receiver;pthread_create(&sender, nullptr, SendMessage, &sd); // 先客户端发送信息的线程pthread_create(&receiver, nullptr, ReceiveMessage, &sd);//等待线程pthread_join(sender, nullptr);pthread_join(receiver, nullptr);close(sockfd);return 0;
}