C++网络通信：基于UDP面向无连接的网络通信方式

与TCP相比，UDP通信方式是面向无连接的，不可靠传输，传输过程更加简单、高效，但是由于是不可靠传输，传输中容易出现数据丢失、重复、乱序等现象。

UDP客户端服务器模型的通信原理图

由于函数socket、bind、close在上文TCP通信方式均有介绍(见下方链接)，这里不过多赘述，本文仅介绍UDP通信数据收发的常用函数：recvfrom、sendto。

链接如下:
C++网络通信：基于TCP面向连接的网络通信方式

一、数据收发函数

与TCP数据收发用到的recv、send函数不同，UDP通信更多采用recvfrom函数和sendto函数，二者主要区别在于UDP通信多了结构体sockaddr用于保存服务端和客户端的相关信息（如：IP、端口号等），最后一个参数addrlen则表示结构体src_addr对应的大小所在变量的地址。

1、recvfrom函数

功能：从套接字中读取消息放入到 buf 中，并接受对端的地址信息结构体

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

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

参数 1 ：套接字文件描述符

参数 2 ：存放数据的容器起始地址

参数 3 ：读取的数据大小

参数 4 ：是否阻塞， 0 表示阻塞 ， MSG_DONTWAIT 表示非阻塞

参数 5 ：接收对端地址信息结构体的容器

参数 6 ：参数 5 的大小

返回值：成功返回读取字节的个数，失败返回 - 1 并置位错误码

2、sendto函数

功能：向套接字中发送消息，并且指定对方的地址信息结构体

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

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

参数 1 ：套接字文件描述符

参数 2 ：要发送的数据的起始地址

参数 3 ：要发送的数据大小

参数 4 ：是否阻塞， 0 表示阻塞 ， MSG_DONTWAIT 表示非阻塞

参数 5 ：要发送的对端地址信息结构体

参数 6 ：参数 5 的大小

返回值：成功返回发送的字节的个数，失败返回 - 1 并置位错误码

二、服务端客户端代码实现

1、服务端代码实现

#include<myhead.h>
#define SER_IP "192.168.137.139"
#define SER_PORT 8888
 
int main(int argc, const char *argv[]){
    //1、创建套接字描述符
    int sfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sfd==-1){
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    printf("socket success sfd = %d\n",sfd);

    //2、绑定IP地址和端口号
    sockaddr_in sin;
    sin.sin_addr.s_addr=inet_addr(SER_IP);
    sin.sin_family=AF_INET;
    sin.sin_port=htons(SER_PORT);
    if(bind(sfd,(sockaddr*)&sin,sizeof(sin))==-1){
        perror("bind error");
        return -1;
    }
    printf("bind success\n");

    //3、数据收发
    char buf[128]="";
    sockaddr_in cin;
    socklen_t len=sizeof(cin);
    while(1){
        bzero(buf,sizeof(buf));
        recvfrom(sfd,buf,sizeof(buf),0,(sockaddr*)&cin,&len);
        printf("[%s,%d]:%s\n",inet_ntoa(cin.sin_addr),ntohs(cin.sin_port),buf);
        if(strcmp(buf,"quit")==0) break;
        strcat(buf,"*_*");
        sendto(sfd,buf,strlen(buf),0,(sockaddr*)&cin,sizeof(cin));
    }

    //4、关闭描述符
    close(sfd);
    return 0;
}

2、客户端代码实现

注意：客户端的IP地址和端口可以选择绑定，也可以选择不绑定。如果绑定，那么同一时间内仅能有一个客户端和服务端进行通信，这是因为绑定后，客户端IP地址和端口为固定的值，地址只能唯一，不允许存在多个。如果不绑定，则可以有多个客户端与服务端进行通信，这是因为UDP是面向无连接的通信方式，双方进行通信前不需要相互连接。

#include<myhead.h>
#define SER_IP "192.168.137.139"
#define SER_PORT 8888
#define CLI_IP "192.168.137.139"
#define CLI_PORT 9999
 
int main(int argc, const char *argv[]){
    //1、创建套接字描述符
    int cfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(cfd==-1){
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    printf("socket success cfd = %d\n",cfd);

    //2、绑定IP地址和端口号(可选)
    sockaddr_in cin;
    cin.sin_addr.s_addr=inet_addr(CLI_IP);
    cin.sin_family=AF_INET;
    cin.sin_port=htons(CLI_PORT);
    if(bind(cfd,(sockaddr*)&cin,sizeof(cin))==-1){
        perror("bind error");
        return -1;
    }
    printf("bind success\n");

    //3、数据收发
    char buf[128]="";
    //填充服务器的地址信息结构体
    sockaddr_in sin;
    sin.sin_addr.s_addr=inet_addr(SER_IP);
    sin.sin_family=AF_INET;
    sin.sin_port=htons(SER_PORT);
    while(1){
        bzero(buf,sizeof(buf));
        fgets(buf,sizeof(buf),stdin);
        buf[strlen(buf)-1]=0;
        if(strcmp(buf,"quit")==0) break;
        sendto(cfd,buf,strlen(buf),0,(sockaddr*)&sin,sizeof(sin));
        recvfrom(cfd,buf,sizeof(buf),0,NULL,NULL);
        printf("[server]:%s\n",buf);
    }

    //4、关闭描述符
    close(cfd);    
    return 0;
}