基本UDP套接字编程

7.1 概述

TCP和UDP网络编程存在一些本质的差异，主要是由于传输层的差别：UDP是无连接的不可靠的数据报协议，而TCP是面向连接的字节流协议。

下图是典型的UDP客户端和服务器之间的通信流程。客户不与服务器建立连接，而是只管使用sendto函数。服务器不接受来自客户的连接，而是只管调用recvfrom函数，等待某个客户的数据到达。

7.2 recvfrom和sendto函数

这两个函数类似标准的read、write函数，不过需要额外的三个参数

#include <sys/socket.h>

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

recvfrom的参数说明如下。

• socket：创建的套接字描述符
• buffer：指向输入缓冲区的指针
• length：缓冲区大小
• flags：在本文中，可以将 flags 置为0即可
• src_addr：指向客户套接字地址的指针
• src_len：地址长度
• recvfrom的返回值为读入数据的长度。

---

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t nbytes, int flags, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen);
/*以上函数返回：成功返回读或写到的字节数，出错返回-1*/

sendto函数的参数说明如下：

• socket：创建的套接字描述符
• buffer：输出缓冲区的指针
• length：缓冲区大小
• flags：正常应用中，flags一般设置为0
• dest_addr：指向服务器套接字地址的指针
• dest_len：地址长度

---

前三个参数sockfd、buff和nbytes分别代表：描述符、指向输入或写出缓冲区的指针和读写的字节数。

flags参数在讨论recv、send、recvmsg和sendmsg函数时再介绍，这里默认设置为0。

sendto的to参数指向一个含有数据报接受者的协议地址（IP地址及端口号）的套接字地址结构，其大小由addrlen指定。recvfrom的from参数指向一个含有数据报发送者的协议地址（IP地址及端口号）的套接字地址结构，其大小由addrlen指定。注意sendto的最后一个参数是一个整数值，而recvfrom的最后一个参数是一个指向整形的指针（即值-结果函数）。

写一个长度位（0）的数据报是可行的（TCP不允许），这会发送一个只有IP首部和UDP首部，没有数据的数据报。类似的，recvfrom返回0值也是可以的（TCP则代表对端已关闭连接）。如果recvfrom的from参数是一个空指针，相应的addrlen为0，说明我们不关心发送者的协议地址。recvfrom和sendto函数都可以用于TCP，尽管通常不这么做。

7.3 UDP套接字编程流程

1. 创建套接字
2. 命名套接字
3. 在服务器端，等待客户的消息
4. 在客户端，发送客户消息
5. 关闭套接字

7.3.1 创建套接字

可以使用系统调用socket来创建一个套接字并返回该套接字的文件描述符。

#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

7.3.2 命名套接字

要想让创建的套接字可以被其他进程使用，那必须给该套接字命名。对套接字命名的意思是指将该套接字关联一个IP地址和端口号，可以使用系统调用bind来实现。

#include <sys/socket.h>

int bind(int socket, const struct sockaddr *address, size_t address_len);

bind系统调用把参数address中的地址分配给与文件描述符socket关联的套接字，地址结构的长度由参数address_len传递。

7.3.3 接收/发送消息

不同于TCP提供的面向连接的可靠字节流协议，UDP 是无连接不可靠的数据报协议。服务器不接收来自客户的连接，而只管调用recvfrom系统调用，等待客户的数据到达。recvfrom的声明如下：

#include <sys/socket.h>

int recvfrom(int socket, void *buffer, size_t length, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *src_len);

UDP是无连接的，故客户可以直接向服务器发送消息而不需要建立连接。客户使用sendto系统调用向服务器发送消息：

#include <sys/socket.h>

int sendto(int socket, const void *buffer, size_t length, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t dest_len);

7.3.4 关闭套接字

操作系统为每个套接字分配了一个文件描述符，为了让操作系统回收该文件描述符，可以使用 close 系统调用：

close(fd);