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前言
本篇文章介绍UDP的socket编程流程，使用的接口都是Linux操作系统中的接口。这些编程接口可能与Windows操作系统中有些不同。文章中如果发现有错误的地方，可以一起讨论！！！
一、UDP协议
1.简单了解UDP协议
无连接：UDP客户端给服务端发送数据的时候，不需要和服务端先建立连接，而是直接进行发送数据
不可靠：不保证数据是可靠有序到达对端的
面向数据报：UDP数据不管是应用层还是网络层传递，都是整条数据进行交付。
2.网络字节序
数据在内存中进行存储时，有两种存储顺序：大端字节序和小端字节序。
大端字节序：数据的低位存储在高地址
小端字节序：数据的地位存储在低地址
在网络中进行收发数据时，也是需要遵守一定的规则，按照一定的字节序进行数据的组织。
网络字节序：采用的是大端字节序
主机字节序：根据机器本身采用的字节序(小端机器为小端字节序，大端机器为大端字节序)
如果机器的主机字节序为小端字节序，在网络中发送数据时就需要将主机字节序转换为网络字节序，否则发送的数据与接收到的数据就会有差异。
有两个接口可以进行主机字节序与网络字节序之间的转换：
1.主机字节序转换成网络字节序
2.网络字节序转换成主机字节序
二、UDPsocket编程
1.编程流程
首先需要服务端与客户端创建套接字，然后进行绑定地址信息，之后就可以进行正常通信了。通信结束需要关闭套接字。
2.编程接口
①创建套接字(socket)
使用socket函数创建套接字，具体参数含义和返回值内容见下图：
②绑定地址信息(bind)
使用bind函数对地址信息进行绑定
struct sockaddr结构体内部信息：
③发送数据(sendto)
调用sendto函数进行发送数据
④接收数据(recvfrom)
调用recvfrom函数接收数据
3.服务端测试
根据编程流程，使用socket函数创建套接字并绑定地址信息
1 #include<stdio.h>
2 #include<iostream>
3 #include<unistd.h>
4 //socket编程的头文件
5 #include<sys/socket.h>
6 #include<netinet/in.h>
7 #include<arpa/inet.h>
8 using namespace std;
9
10 int main()
11 {
12 int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP);//创建UDP套接字
13 if(sock_fd < 0)
14 {
15 perror("socket");
16 return 0;
17 }
18 cout << "套接字描述符:" << sock_fd << endl;//打印套接字描述符
19
20 struct sockaddr_in addr;//定义地址信息的结构体
21 addr.sin_family = AF_INET;//使用ipv4
22 addr.sin_port = htons(27089);//指定端口27089，需要将端口转换成大端字节序
23 addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.16.0.9");//IP地址
24
25 int ret = bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));//绑定地址信息
26 if(ret < 0)
27 {
28 perror("bind");
29 return 0;
30 }
31 while(1)
32 {
33 sleep(1);
34 }
35 return 0;
36 }
程序运行结果
使用命令对服务端状态进行测试，下图状态标识服务端监听成功，可以进行收发数据了：
3.客户端代码
1 #include<stdio.h>
2 #include<iostream>
3 #include<unistd.h>
4 #include<string.h>
5 //socket编程的头文件
6 #include<sys/socket.h>
7 #include<netinet/in.h>
8 #include<arpa/inet.h>
9 using namespace std;
10
11 int main()
12 {
13 int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP);//创建UDP套接字
14 if(sock_fd < 0)
15 {
16 perror("socket");
17 return 0;
18 }
19 cout << "套接字描述符:" << sock_fd << endl;//打印套接字描述符
20
21 struct sockaddr_in addr;//定义地址信息的结构体
22 addr.sin_family = AF_INET;//使用ipv4
23 addr.sin_port = htons(27089);//指定端口27089，需要将端口转换成大端字节序
24 addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.16.0.9");//IP地址
25
26 while(1)
27 {
28 char buf[1024] = "i am client";
29
30 struct sockaddr_in dest_addr;//client的地址信息结构
31 dest_addr.sin_family = AF_INET;
32 dest_addr.sin_port = htons(27089);
33 dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("1.14.151.67");
34
35 sendto(sock_fd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
36
37 memset(buf, '\0', sizeof(buf));//清空缓冲区
38
39 struct sockaddr_in peer_addr;
40 socklen_t len = sizeof(peer_addr);
41 ssize_t recv_size = recvfrom(sock_fd, buf, sizeof(buf) - 1, 0, (struct sockaddr*)&peer_addr, &len);
42 if(recv_size < 0)
43 {
44 continue;
45 }
46
47 printf("收到消息： \"%s\" 来自：%s:%d\n", buf, inet_ntoa(peer_addr.sin_addr), ntohs(peer_addr.sin_port));
48 sleep(1);
49 }
50 close(sock_fd);//关闭套接字
51 return 0;
52 }
4.服务端代码
1 #include<stdio.h>
2 #include<iostream>
3 #include<unistd.h>
4 #include<string.h>
5 //socket编程的头文件
6 #include<sys/socket.h>
7 #include<netinet/in.h>
8 #include<arpa/inet.h>
9 using namespace std;
10
11 int main()
12 {
13 int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP);//创建UDP套接字
14 if(sock_fd < 0)
15 {
16 perror("socket");
17 return 0;
18 }
19 cout << "套接字描述符:" << sock_fd << endl;//打印套接字描述符
20
21 struct sockaddr_in addr;//定义地址信息的结构体
22 addr.sin_family = AF_INET;//使用ipv4
23 addr.sin_port = htons(27089);//指定端口27089，需要将端口转换成大端字节序
24 addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("172.16.0.9");//IP地址
25
26 int ret = bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));//绑定地址信息
27 if(ret < 0)
28 {
29 perror("bind");
30 return 0;
31 }
32
33 while(1)//循环接收数据
34 {
35 char buf[1024] = {0};//缓冲区
36 struct sockaddr_in peer_addr;//定义地址信息结构
37 socklen_t len = sizeof(peer_addr);
38 ssize_t recv_size = recvfrom(sock_fd, buf, sizeof(buf) - 1, 0, (struct sockaddr*)&peer_addr, &len);
39 if(recv_size < 0)
40 {
41 continue;//继续接收
42 }
43 printf("收到消息： \"%s\" ，来自 %s:%d\n" , buf, inet_ntoa(peer_addr.sin_addr), ntohs(peer_addr.sin_port));
44 memset(buf, '\0', sizeof(buf));//清空缓冲区buf
45 sprintf(buf, "welcome client %s:%d", inet_ntoa(peer_addr.sin_addr), ntohs(peer_addr.sin_port));//将字符串写入到buf当中
46 sendto(sock_fd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&peer_addr, sizeof(peer_addr));
47 }
48
49 close(sock_fd);
50 return 0;
51 }
5.连接测试
测试结果如下，服务端和客户端能够正常进行通信
6.缓冲区的概念
UDP在进行发送数据时，是先将数据放入UDP的发送缓冲区当中，然后经过网络协议栈对数据进行层层封装，然后到达服务端的接收缓冲区，服务端再从接收缓冲区中读数据。
同理服务端向客户端发送数据时也是需要经过缓冲区这样一个过程，如下图：
