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Linux下使用C/C++進行UDP網(wǎng)絡(luò)編程詳解

 更新時間：2024年10月30日 09:48:54   作者：袁本美  
UDP 是User Datagram Protocol 的簡稱,中文名是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議,是一種無連接、不可靠的協(xié)議,本文主要介紹了如何在Linux下使用C/C++進行UDP網(wǎng)絡(luò)編程,有需要的可以了解下

UDP 是User Datagram Protocol 的簡稱，中文名是用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，是一種無連接、不可靠的協(xié)議，同樣它也是工作在傳順層。它只是簡單地實現(xiàn)從一端主機到另一端主機的數(shù)據(jù)傳輸功能，這些數(shù)據(jù)通過 IP 層發(fā)送，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，到達目標主機的順序是無法預知的，因此需要應(yīng)用程序?qū)@些數(shù)據(jù)進行排序處理，這就帶來了很大的不方便，此外，UDP 協(xié)議更沒有流量控制、擁塞控制等功能，在發(fā)送的一端，UDP 只是把上層應(yīng)用的數(shù)據(jù)封裝到UDP 報文中，在差錯檢測方面，僅僅是對數(shù)據(jù)進行了簡單的校驗，然后將其封裝到 IP 數(shù)據(jù)報中發(fā)送出去。而在接收端，無論是否收到數(shù)據(jù)，它都不會產(chǎn)生一個應(yīng)答發(fā)送給源主機，并且如果接收到數(shù)據(jù)發(fā)送校驗錯誤，那么接收端就會丟棄該UDP 報文，也不會告訴源主機，這樣子傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是無法保障其準確性的，如果想要其準確性，那么就需要應(yīng)用程序來保障了。

UDP 協(xié)議的特點：

  • 無連接、不可靠；
  • 盡可能提供交付數(shù)據(jù)服務(wù)，出現(xiàn)差錯直接丟棄，無反饋；
  • 面向報文，發(fā)送方的UDP 拿到上層數(shù)據(jù)直接添加個UDP 首部，然后進行校驗后就遞交給 IP 層而接收的一方在接收到UDP 報文后簡單進行校驗，然后直接去除數(shù)據(jù)遞交給上層應(yīng)用；
  • 速度快，因為UDP 協(xié)議沒有TCP 協(xié)議的握手、確認、窗口、重傳、擁塞控制等機制，UDP 是一個無狀態(tài)的傳輸協(xié)議，所以它在傳遞數(shù)據(jù)時非?？?，即使在網(wǎng)絡(luò)擁塞的時候UDP 也不會降低發(fā)送的數(shù)據(jù)。 UDP 雖然有很多缺點，但也有自己的優(yōu)點，所以它也有很多的應(yīng)用場合，因為在如今的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下， UDP 協(xié)議傳輸出現(xiàn)錯誤的概率是很小的，并且它的實時性是非常好，常用于實時視頻的傳輸，比如直播、網(wǎng)絡(luò)電話等，因為即使是出現(xiàn)了數(shù)據(jù)丟失的情況，導致視頻卡幀，這也不是什么大不了的事情，所以，UDP協(xié)議還是會被應(yīng)用與對傳輸速度有要求，并且可以容忍出現(xiàn)差錯的數(shù)據(jù)傳輸中。

在Linux使用socket網(wǎng)絡(luò)編程實現(xiàn)udp通信流程如下：

1.  初始化socket

int sock_fd = socket(AF_INET , SOCK_DGRAM , 0); 
if(sock_fd < 0){
    perror("failed to open socket");
    return -1;
}

2.  綁定IP和端口號

/** 綁定IP和端口號 */ 
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 本地任意IP
server_addr.sin_port = htons(8888);       // 指定端口號
int ret = bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
if(ret < 0)
{
    perror("failed to bind");
    close(sock_fd);
    return -1;
}

3. 設(shè)置組播接收（可選）

std::string multi_addr = "224.0.0.10";
struct ip_mreq mreq;
mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(multi_addr.c_str());
mreq.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
ret = setsockopt(sock_fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq, sizeof(struct ip_mreq));
if (0 >ret)
{
    perror("set socket multicast error");
    return false;
}

4. 設(shè)置接收超時（可選）

/** 設(shè)置接收超時（可選） */
int mill_sec = 2000;  // 毫秒
struct timeval time_out;
time_out.tv_sec = mill_sec / 1000;
time_out.tv_usec = (mill_sec- time_out.tv_sec * 1000) * 1000;
ret = setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,&time_out,sizeof (timeval));
if(ret < 0)
{
    perror("udp setTimeOut error!");
}

5.  發(fā)送數(shù)據(jù)

unsigned char buf[1024];
std::string ip = "192.168.1.10";
int port = 1234;
struct sockaddr_in client{};
memset(&client, 0, sizeof(client));
client.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());
client.sin_family = AF_INET;
client.sin_port = htons(port);
ret = sendto(sock_fd, buf, sizeof(buf), 0, reinterpret_cast<struct sockaddr *>(&client), sizeof(struct sockaddr));
if(ret < 0){
    perror("udpServer send error!");
}else{
    std::cout << "send success!" << std::endl;
}

6. 接收數(shù)據(jù)

unsigned char buffer[1024];
struct sockaddr_in addr;
socklen_t addr_len = sizeof(addr);
while(true)
{
    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    ssize_t len = recvfrom(sock_fd_, buffer, sizeof(buffer), 0, reinterpret_cast<struct sockaddr *>(&addr), &addr_len);
    if(len > 0)
    {
        std::cout << "received message len : " << len << std::endl;
    }else{
        perror("recv error");
    }
}

7. 完整代碼

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <netdb.h>
#include <net/if.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <thread>
 
void recv_func(int sock_fd_)
{
unsigned char buffer[1024];
struct sockaddr_in addr;
socklen_t addr_len = sizeof(addr);
while(true)
{
    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    ssize_t len = recvfrom(sock_fd_, buffer, sizeof(buffer), 0, reinterpret_cast<struct sockaddr *>(&addr), &addr_len);
    if(len > 0)
    {
        std::cout << "received message len : " << len << std::endl;
    }else{
        perror("recv error");
    }
}
}
 
int main(int agrc, char** argv)
{
    int sock_fd = socket(AF_INET , SOCK_DGRAM , 0); 
    if(sock_fd < 0){
        perror("failed to open socket");
        return -1;
    }
 
    /** 綁定IP和端口號 */ 
    struct sockaddr_in server_addr;
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 本地任意IP
    server_addr.sin_port = htons(8888);       // 指定端口號
    int ret = bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
    if(ret < 0)
    {
        perror("failed to bind");
        close(sock_fd);
        return -1;
    }
 
    /** 設(shè)置組播接收 (可選)*/
std::string multi_addr = "224.0.0.10";
struct ip_mreq mreq;
mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(multi_addr.c_str());
mreq.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
ret = setsockopt(sock_fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq, sizeof(struct ip_mreq));
if (0 >ret)
{
    perror("set socket multicast error");
    return false;
}
 
/** 設(shè)置接收超時（可選） */
int mill_sec = 2000;  // 毫秒
struct timeval time_out;
time_out.tv_sec = mill_sec / 1000;
time_out.tv_usec = (mill_sec- time_out.tv_sec * 1000) * 1000;
ret = setsockopt(sock_fd, SOL_SOCKET,SO_RCVTIMEO,&time_out,sizeof (timeval));
if(ret < 0)
{
    perror("udp setTimeOut error!");
}
 
 
    /** 開啟線程接收 */
    std::thread recv_t(recv_func, sock_fd);
    recv_t.detach();
 
    /** 主線程發(fā)送 */
    while (true)
    {
unsigned char buf[1024];
std::string ip = "192.168.1.10";
int port = 1234;
struct sockaddr_in client{};
memset(&client, 0, sizeof(client));
client.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());
client.sin_family = AF_INET;
client.sin_port = htons(port);
ret = sendto(sock_fd, buf, sizeof(buf), 0, reinterpret_cast<struct sockaddr *>(&client), sizeof(struct sockaddr));
if(ret < 0){
    perror("udpServer send error!");
}else{
    std::cout << "send success!" << std::endl;
}
        
        usleep(50*1000);
    }
}

8. 編譯運行

# 編譯
g++ udp_main.cpp -o main -lpthread
# 運行
./main

以上就是Linux下使用C/C++進行UDP網(wǎng)絡(luò)編程詳解的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于C++ UDP網(wǎng)絡(luò)編程的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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