[C語言]一個很實用的服務端和客戶端進行UDP通信的實例

前段時間發了個TCP通信的例子，現在再來一個UDP通信的例子。這些可以作為樣本程序，用到開發中。“裸寫”socket老是記不住步驟，經常被鄙視……

下面的例子很簡單，寫一個UDP的server用於收包，寫一個UDP的client用於發包並接收來自server的回復。其中UDP的client寫了兩個，一個是不需要connect的，另一個是帶上connect的，兩個client實現的功能是一樣的。從效率上，帶上connect的UDP肯定效率稍微高一些。不過UDP的connect和TCP里面非常不一樣。在UDP里面connect的時候並沒有三次握手的過程，但是它指定了與自己通信的對方的具體地址，內核中會將次地址記錄下來，如果你的UDP就是在確定了兩台機器之間傳送信息，建議選取帶有connect的套接字。connect之后與對方通信直接write或者read函數就可以，不用再指定對方ip和port，並且connect之后的套接字可以自動過濾掉不是來自指定通信方的信息。UDP可以調用多次connect函數，但是TCP套接字只能調用一次，再次調用會出現錯誤。

1. 首先是服務端的程序：

UDPserver.cpp

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 1234
#define MAXDATASIZE 100

int main(void)
{
    int sockfd;
    struct sockaddr_in server;
    struct sockaddr_in client;
    socklen_t len;
    int num;
    char buf[MAXDATASIZE];
    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)
    {
        perror("Creating socket failed.\n");
        exit(1);
    }
    bzero(&server, sizeof(server));
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = htons(PORT);
    server.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) == -1)
    {
        perror("Bind() error.\n");
        exit(1);
    }
    
    len = sizeof(client);
    while(1)
    {
        num = recvfrom(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0, (struct sockaddr *)&client, &len);
        if(num < 0)
        {
            perror("recvfrom() error.\n");
            exit(1);
        }
        buf[num] = '\0';
        printf("You got a message <%s> from client. \nIt's ip is %s, port is %d. \n", buf, inet_ntoa(client.sin_addr),htons(client.sin_port));
        sendto(sockfd, "Welcome\n", 8, 0, (struct sockaddr *)&client, len);
        if ( !strcmp(buf, "bye") ){
            break;
        }
    }
    close(sockfd);
}

 

2. 然后，我們給出帶有connect的客戶端程序：

UDPclientWithConnect.cpp

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>

#define PORT 1234

#define MAXDATASIZE 100

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd, num;
    char buf[MAXDATASIZE];
    struct hostent *he;
    struct sockaddr_in server, peer;
    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage: %s <IP address> <message>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    if((sockfd=socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)
    {
        printf("socket() error\n");
        exit(1);
    }
    bzero(&server, sizeof(server));
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = htons(PORT);

    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    //server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) == -1)
    {
        printf("connect() error.\n");
        exit(1);
    }
    
    send(sockfd, argv[2], strlen(argv[2]), 0);

    while(1)
    {
        if((num = recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1)
        {
            printf("recv() error.\n");
            exit(1);
        }
        
        buf[num] = '\0';
        printf("Server Message: %s.\n", buf);
        break;
    }
    close(sockfd);
}

 

3. 最后，再給一個不帶connect的客戶端程序。

UDPclientNoConnect.cpp

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h>

#define PORT 1234

#define MAXDATASIZE 100

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sockfd, num;
    char buf[MAXDATASIZE];
    struct hostent *he;
    struct sockaddr_in server, peer;
    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage: %s <IP address> <message>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    if((he = gethostbyname(argv[1]))==NULL)
    {
        printf("gethostbyname() error\n");
        exit(1);
    }
    if((sockfd=socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1)
    {
        printf("socket() error\n");
        exit(1);
    }
    bzero(&server, sizeof(server));
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = htons(PORT);
    server.sin_addr = *( (struct in_addr *)he->h_addr);
    sendto(sockfd, argv[2], strlen(argv[2]), 0, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));
    socklen_t len;
    len = sizeof(server);
    while(1)
    {
        if((num = recvfrom(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0, (struct sockaddr *)&peer, &len)) == -1)
        {
            printf("recvfrom() error\n");
            exit(1);
        }
        if(len != sizeof(server) || memcmp((const void *)&server, (const void *)&peer, len) != 0 )
        {
            printf("Receive message from other server.\n");
            continue;
        }
        buf[num] = '\0';
        printf("Server Message: %s.\n", buf);
        break;
    }
    close(sockfd);
}

 

執行一下命令進行編譯：

$ g++ -o UDPserver UDPserver.cpp

$ g++ -o UDPclient2 UDPclientWithConnect.cpp

$ g++ -o UDPclient1 UDPclientNoConnect.cpp

完了以后就看到三個可執行文件了。

打開一個命令行，執行./UDPserver啟動服務端程序，再打開另外一個命令行，執行./UDPclient1 127.0.0.1 "nihaonihao"或者./UDPclient2 127.0.0.1 "testtest"即可查看到以下效果：

[horstxu@vps ~/Cprog/udpCSmodel]$ ./UDPserver 
You got a message <nihaonihao> from client. 
It's ip is 127.0.0.1, port is 25595. 
You got a message <testtest> from client. 
It's ip is 127.0.0.1, port is 27396. 

 

[horstxu@vps ~/Cprog/udpCSmodel]$ ./UDPclient1 127.0.0.1 "nihaonihao" 
Server Message: Welcome
.
[horstxu@vps ~/Cprog/udpCSmodel]$ ./UDPclient2 127.0.0.1 "testtest"  
Server Message: Welcome
.
[horstxu@vps ~/Cprog/udpCSmodel]$ 

 

最后再來解釋一個帶有connect的UDP的好處。由於UDP是不可靠傳輸，如果我發了數據出去，對方其實服務器是關閉的，這時會有什么結果呢？對於剛才的UDPclient1，也就是不帶connect的，客戶端程序會卡在recvfrom這里，因為對方是關閉的，它永遠也收不到來自對方的回包。但是對於UDPclient2，也就是帶有connect，我們其實可以收到一個錯誤，並設置errno（errno：111，connection refused）。這樣看上去就比卡死在那里友好多了。對於這個問題的具體分析可以參考這篇文章：

UDP怎么會返回Connection refused錯誤

[horstxu@vps ~/Cprog/udpCSmodel]$ ./UDPclient2 127.0.0.1 "testtest"
recv() error.
[horstxu@vps ~/Cprog/udpCSmodel]$ ./UDPclient1 127.0.0.1 "testtest" 
 #注釋：程序在這里卡死