Linux下使用C/C++進(jìn)行UDP網(wǎng)絡(luò)編程詳解
更新時(shí)間：2024年10月30日 09:48:54 作者：袁本美
UDP 是User Datagram Protocol 的簡(jiǎn)稱,中文名是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議,是一種無(wú)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(jìn)行UDP網(wǎng)絡(luò)編程,有需要的可以了解下
UDP 是User Datagram Protocol 的簡(jiǎn)稱，中文名是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，是一種無(wú)連接、不可靠的協(xié)議，同樣它也是工作在傳順層。它只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)從一端主機(jī)到另一端主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸功能，這些數(shù)據(jù)通過(guò) IP 層發(fā)送，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，到達(dá)目標(biāo)主機(jī)的順序是無(wú)法預(yù)知的，因此需要應(yīng)用程序?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行排序處理，這就帶來(lái)了很大的不方便，此外，UDP 協(xié)議更沒(méi)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(bào)文中，在差錯(cuò)檢測(cè)方面，僅僅是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的校驗(yàn)，然后將其封裝到 IP 數(shù)據(jù)報(bào)中發(fā)送出去。而在接收端，無(wú)論是否收到數(shù)據(jù)，它都不會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答發(fā)送給源主機(jī)，并且如果接收到數(shù)據(jù)發(fā)送校驗(yàn)錯(cuò)誤，那么接收端就會(huì)丟棄該UDP 報(bào)文，也不會(huì)告訴源主機(jī)，這樣子傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是無(wú)法保障其準(zhǔn)確性的，如果想要其準(zhǔn)確性，那么就需要應(yīng)用程序來(lái)保障了。
UDP 協(xié)議的特點(diǎn)：
- 無(wú)連接、不可靠；
- 盡可能提供交付數(shù)據(jù)服務(wù)，出現(xiàn)差錯(cuò)直接丟棄，無(wú)反饋；
- 面向報(bào)文，發(fā)送方的UDP 拿到上層數(shù)據(jù)直接添加個(gè)UDP 首部，然后進(jìn)行校驗(yàn)后就遞交給 IP 層而接收的一方在接收到UDP 報(bào)文后簡(jiǎn)單進(jìn)行校驗(yàn)，然后直接去除數(shù)據(jù)遞交給上層應(yīng)用；
- 速度快，因?yàn)閁DP 協(xié)議沒(méi)有TCP 協(xié)議的握手、確認(rèn)、窗口、重傳、擁塞控制等機(jī)制，UDP 是一個(gè)無(wú)狀態(tài)的傳輸協(xié)議，所以它在傳遞數(shù)據(jù)時(shí)非常快，即使在網(wǎng)絡(luò)擁塞的時(shí)候UDP 也不會(huì)降低發(fā)送的數(shù)據(jù)。 UDP 雖然有很多缺點(diǎn)，但也有自己的優(yōu)點(diǎn)，所以它也有很多的應(yīng)用場(chǎng)合，因?yàn)樵谌缃竦木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境下， UDP 協(xié)議傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率是很小的，并且它的實(shí)時(shí)性是非常好，常用于實(shí)時(shí)視頻的傳輸，比如直播、網(wǎng)絡(luò)電話等，因?yàn)榧词故浅霈F(xiàn)了數(shù)據(jù)丟失的情況，導(dǎo)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(huì)被應(yīng)用與對(duì)傳輸速度有要求，并且可以容忍出現(xiàn)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸中。
在Linux使用socket網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)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(hào)
/** 綁定IP和端口號(hào) */
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(hào)
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(shí)（可選）
/** 設(shè)置接收超時(shí)（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(hào) */
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(hào)
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(shí)（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(kāi)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(yùn)行
# 編譯 g++ udp_main.cpp -o main -lpthread # 運(yùn)行 ./main
以上就是Linux下使用C/C++進(jìn)行UDP網(wǎng)絡(luò)編程詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C++ UDP網(wǎng)絡(luò)編程的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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