Linux C/C++ UDP Socket通信实例

最新推荐文章于 2025-10-30 13:38:16 发布

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本文详细介绍了UDP通信的特点，包括服务器端和客户端无需连接、仅需一个套接字等，并提供了C/C++实现UDP通信的代码示例，展示了服务器端的socket创建、bind、recvfrom和close过程，以及客户端的socket、sendto和close步骤。通过recvfrom和sendto函数，说明了UDP数据传输中每次需指定目标地址信息的特点。

环境：Linux

语言：C/C++

通信方式：UDP

概念层级

UDP中的服务器端和客户端没有连接

UDP 不像 TCP，无需在连接状态下交换数据，因此基于 UDP 的服务器端和客户端也无需经过连接过程。也就是说，不必调用 listen() 和 accept() 函数。UDP 中只有创建套接字的过程和数据交换的过程。

UDP服务器端和客户端均只需1个套接字

TCP 中，套接字是一对一的关系。如要向 10 个客户端提供服务，那么除了负责监听的套接字外，还需要创建 10 套接字。但在 UDP 中，不管是服务器端还是客户端都只需要 1 个套接字。之前解释 UDP 原理的时候举了邮寄包裹的例子，负责邮寄包裹的快递公司可以比喻为 UDP 套接字，只要有 1 个快递公司，就可以通过它向任意地址邮寄包裹。同样，只需 1 个 UDP 套接字就可以向任意主机传送数据。

基于UDP的接收和发送函数

创建好 TCP 套接字后，传输数据时无需再添加地址信息，因为 TCP 套接字将保持与对方套接字的连接。换言之，TCP 套接字知道目标地址信息。但 UDP 套接字不会保持连接状态，每次传输数据都要添加目标地址信息，这相当于在邮寄包裹前填写收件人地址。

代码层级

服务器端的步骤如下：

socket：建立一个socket
bind：将这个socket绑定在某个端口上（AF_INET）
recvfrom：如果没有客户端发起请求，则会阻塞在这个函数里
close：通信完成后关闭socket

客户端的步骤如下：
5. socket：建立一个socket

sendto：向服务器的某个端口发起请求（AF_INET）
close：通信完成后关闭socket

基于UDP的接收和发送函数

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

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

UDP套接字不会保持连接状态，每次传输数据都要添加目标地址信息，这相当于在邮寄包裹前填写收件人地址。

recvfrom用于接收数据，sendto用于发送数据

recvfrom：

sockfd：用于接收UDP数据的套接字；
buf：保存接收数据的缓冲区地址；
len：可接收的最大字节数（不能超过buf缓冲区的大小）；
flags：可选项参数，若没有可传递0；
src_addr：存有发送端地址信息的sockaddr结构体变量的地址；
addrlen：保存参数 src_addr的结构体变量长度的变量地址值。

sendto：

sockfd：用于传输UDP数据的套接字；
buf：保存待传输数据的缓冲区地址；
len：带传输数据的长度（以字节计）；
flags：可选项参数，若没有可传递0；
dest_addr：存有目标地址信息的 sockaddr 结构体变量的地址；
addrlen：传递给参数 dest_addr的地址值结构体变量的长度。

UDP客户/服务器的套接字函数

在这里插入图片描述

Server.cpp

#include <stdio.h>   
#include <sys/types.h>   
#include <sys/socket.h>   
#include <netinet/in.h>   
#include <unistd.h>   
#include <errno.h>   
#include <string.h>   
#include <stdlib.h>   
  
#define SERV_PORT   8000   
int main()  
{  
   /* sock_fd --- socket文件描述符 创建udp套接字*/  
  int sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
  if(sock_fd < 0)  
  {  
    perror("socket");  
    exit(1);  
  }  
   
  /* 将套接字和IP、端口绑定 */  
  struct sockaddr_in addr_serv;  
  int len;  
  memset(&addr_serv, 0, sizeof(struct sockaddr_in));  //每个字节都用0填充
  addr_serv.sin_family = AF_INET;  　　　　　　　　　　　 //使用IPV4地址
  addr_serv.sin_port = htons(SERV_PORT);  　　　　　　　 //端口
  /* INADDR_ANY表示不管是哪个网卡接收到数据，只要目的端口是SERV_PORT，就会被该应用程序接收到 */  
  addr_serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  //自动获取IP地址
  len = sizeof(addr_serv);  
   /* 绑定socket */  
  if(bind(sock_fd, (struct sockaddr *)&addr_serv, sizeof(addr_serv)) < 0)  
  {  
     perror("bind error:");  
     exit(1);  
  }  
  
  int recv_num;  
  int send_num;  
  char send_buf[20] = "i am server!";  
  char recv_buf[20];  
  struct sockaddr_in addr_client;  
  
  while(1)  
  {  
    printf("server wait:\n");  
      
    recv_num = recvfrom(sock_fd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr *)&addr_client, (socklen_t *)&len);  
      
    if(recv_num < 0)  
    {  
      perror("recvfrom error:");  
      exit(1);  
    }  
  
    recv_buf[recv_num] = '\0';  
    printf("server receive %d bytes: %s\n", recv_num, recv_buf);  
  
    send_num = sendto(sock_fd, send_buf, recv_num, 0, (struct sockaddr *)&addr_client, len);  
      
    if(send_num < 0)  
    {  
       perror("sendto error:");  
       exit(1);  
     }  
  }  
     
  close(sock_fd);  
     
   return 0;  
}

Client.cpp

#include <stdio.h>   
#include <string.h>   
#include <errno.h>   
#include <stdlib.h>   
#include <unistd.h>   
#include <sys/types.h>   
#include <sys/socket.h>   
#include <netinet/in.h>   
#include <arpa/inet.h>   
  
#define DEST_PORT 8000   
#define DSET_IP_ADDRESS  "127.0.0.1"   
  
  
int main()  
{  
  /* socket文件描述符 */  
  int sock_fd;  
  
  /* 建立udp socket */  
  sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  
  if(sock_fd < 0)  
  {  
    perror("socket");  
    exit(1);  
  }  
    
  /* 设置address */  
  struct sockaddr_in addr_serv;  
  int len;  
  memset(&addr_serv, 0, sizeof(addr_serv));  
  addr_serv.sin_family = AF_INET;  
  addr_serv.sin_addr.s_addr = inet_addr(DSET_IP_ADDRESS);  
  addr_serv.sin_port = htons(DEST_PORT);  
  len = sizeof(addr_serv);  
  
    
  int send_num;  
  int recv_num;  
  char send_buf[20] = "hey, who are you?";  
  char recv_buf[20];  
      
  printf("client send: %s\n", send_buf);  
    
  send_num = sendto(sock_fd, send_buf, strlen(send_buf), 0, (struct sockaddr *)&addr_serv, len);  
    
  if(send_num < 0)  
  {  
    perror("sendto error:");  
    exit(1);  
  }  
    
  recv_num = recvfrom(sock_fd, recv_buf, sizeof(recv_buf), 0, (struct sockaddr *)&addr_serv, (socklen_t *)&len);  
    
  if(recv_num < 0)  
  {  
    perror("recvfrom error:");  
    exit(1);  
  }  
    
  recv_buf[recv_num] = '\0';  
  printf("client receive %d bytes: %s\n", recv_num, recv_buf);  
    
  close(sock_fd);  
    
  return 0;  
}

程序运行截图：
在这里插入图片描述
client向服务器发送了“hey, who are you?”的字符串，server返回"i am server!"的字符串。

参考链接：
https://blog.youkuaiyun.com/weixin_30530939/article/details/95822533?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.control&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.control