Linux下UDP编程入门-猿码集

1. UDP基础知识

用户数据报协议（User Datagram Protocol，简称UDP）是一种无连接、不可靠的传输层协议。与传输控制协议（TCP）相比，UDP更加轻量级，没有建立链接和数据确认的过程，因此传输效率更高，但也因此带来了数据可靠性较低的问题。

UDP是面向数据报的，每个数据报都是一个独立的、对等的通信单元，每个数据报都会携带完整的源地址和目的地址，发送方和接收方之间没有持续的连接。

2. UDP编程流程

2.1 创建套接字

在Linux下进行UDP编程，首先需要创建一个套接字（socket），套接字是应用程序与网络的通信接口。


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

其中，domain参数表示套接字使用的协议族，对于UDP，一般使用AF_INET，即IPv4协议族；type参数表示套接字类型，对于UDP，使用SOCK_DGRAM；protocol参数一般为0。

2.2 绑定套接字

绑定套接字的目的是将套接字与具体的IP地址和端口号关联起来，以便可以通过特定的地址和端口访问对应的套接字。


int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

其中，sockfd表示套接字文件描述符，addr表示指向要绑定的地址结构的指针，addrlen表示地址长度。

2.3 发送数据

发送数据使用sendto函数。


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

其中，sockfd表示套接字文件描述符，buf表示要发送的数据缓冲区，len表示数据长度，flags一般为0，dest_addr表示目标地址，addrlen表示地址长度。

2.4 接收数据

接收数据使用recvfrom函数。


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

其中，sockfd表示套接字文件描述符，buf表示接收数据的缓冲区，len表示缓冲区长度，flags一般为0，src_addr表示源地址，addrlen表示地址长度。

2.5 关闭套接字

使用完套接字后，需要关闭它。


int close(int sockfd);

其中，sockfd表示套接字文件描述符。

3. 实例演示

3.1 服务器端代码


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#define PORT 8888
#define BUFFER_SIZE 1024
int main() {
    int sockfd;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t client_len;
    
    // 创建套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    
    // 绑定套接字
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(PORT);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    memset(&(server_addr.sin_zero), 0, sizeof(server_addr.sin_zero));
    
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
        perror("bind");
        exit(1);
    }
    
    printf("UDP server is running on port %d...\n", PORT);
    
    // 接收数据并回复
    while (1) {
        memset(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
        client_len = sizeof(struct sockaddr);
        
        ssize_t num_bytes = recvfrom(sockfd, buffer, BUFFER_SIZE-1, 0, (struct sockaddr *)&client_addr, &client_len);
        if (num_bytes == -1) {
            perror("recvfrom");
            exit(1);
        }
        
        char client_ip[INET_ADDRSTRLEN];
        inet_ntop(AF_INET, &(client_addr.sin_addr), client_ip, INET_ADDRSTRLEN);
        printf("Received data from %s:%d\n", client_ip, ntohs(client_addr.sin_port));
        
        printf("Received message: %s\n", buffer);
        
        // 处理客户端请求（这里省略具体逻辑）
        // ...
        
        // 发送响应数据
        if (sendto(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr *)&client_addr, client_len) == -1) {
            perror("sendto");
            exit(1);
        }
    }
    
    // 关闭套接字
    close(sockfd);
    
    return 0;
}

3.2 客户端代码


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#define SERVER_IP "127.0.0.1"
#define SERVER_PORT 8888
#define BUFFER_SIZE 1024
int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server_addr;
    socklen_t server_len;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    
    // 创建套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket");
        exit(1);
    }
    
    // 设置服务器地址
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
    server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP);
    memset(&(server_addr.sin_zero), 0, sizeof(server_addr.sin_zero));
    
    // 发送数据
    printf("Please enter a message: ");
    fgets(buffer, BUFFER_SIZE-1, stdin);
    
    ssize_t num_bytes = sendto(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(struct sockaddr));
    if (num_bytes == -1) {
        perror("sendto");
        exit(1);
    }
    
    printf("Message sent successfully.\n");
    
    // 接收响应数据
    memset(buffer, 0, BUFFER_SIZE);
    server_len = sizeof(struct sockaddr);
    
    num_bytes = recvfrom(sockfd, buffer, BUFFER_SIZE-1, 0, (struct sockaddr *)&server_addr, &server_len);
    if (num_bytes == -1) {
        perror("recvfrom");
        exit(1);
    }
    
    printf("Received response: %s\n", buffer);
    
    // 关闭套接字
    close(sockfd);
    
    return 0;
}

4. 总结

UDP是一种无连接、不可靠的传输协议，在Linux下进行UDP编程可以实现快速、高效的数据传输。

本文中介绍了UDP编程的基本流程，并通过一个实例演示了在Linux下实现UDP服务器和UDP客户端的代码。

通过学习UDP编程，可以更好地理解网络编程的原理和应用，为进一步深入学习网络编程打下基础。

Linux下UDP编程入门