【Linux Network】网络编程套接字（代码练习）—UDP

news2024/11/20 6:22:36

目录

1. 常用接口

2. C/S 回声模拟

3. C/S myshell 的制作


 Linux网络编程✨

1. 常用接口

socket：创建套接字：

// 创建 socket 文件描述符
int socket(int domain, int type, int protocol);

返回值：

  • 套接字创建成功返回一个文件描述符 ，创建失败返回-1，同时错误码会被设置。

参数：

  • domain：网络通信设置为AF_INET（IPv4）或AF_INET6（IPv6）；
  • type：基于UDP的网络通信，我们采用的就是SOCK_DGRAM，叫做用户数据报服务；
  • protocol：创建套接字的协议类别，一般设置为0；

 struct sockaddr_in 结构体：

struct sockaddr_in当中的成员如下：

sin_family：表示通信机制（本地/网络）。
sin_port：表示端口号，是一个16位的整数。
sin_addr.s_addr：表示IP地址，是一个32位的整数。

bind：绑定端口号：

// 绑定端口号 (TCP/UDP, 服务器) 
int bind(int socket, const struct sockaddr *address, socklen_t address_len);

返回值：

  • 绑定成功返回0，绑定失败返回-1，同时错误码会被设置。

参数：

  • socket：绑定的文件的文件描述符。也就是我们创建套接字时获取到的文件描述符。
  • addr：网络相关的属性信息，包括协议家族、IP地址、端口号等。
  • addrlen：传入的addr结构体的长度。

读取数据：recvfrom函数

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

返回值：

  • 读取成功返回实际读取到的字节数，读取失败返回-1，同时错误码会被设置。

参数：

  • sockfd：对应操作的文件描述符。表示从该文件描述符索引的文件当中读取数据。
  • buf：读取数据的存放位置。
  • len：期望读取数据的字节数。
  • flags：读取的方式。一般设置为0，表示阻塞读取。
  • src_addr：对端网络相关的属性信息，包括协议家族、IP地址、端口号等。
  • addrlen：调用时传入期望读取的src_addr结构体的长度，返回时代表实际读取到的src_addr结构体的长度，这是一个输入输出型参数。

注意：

  • 由于recvfrom函数提供的参数也是struct sockaddr类型的，因此我们在传入结构体地址时需要将struct sockaddr_in类型进行强转。

发送数据：sendto函数

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

返回值：

  • 写入成功返回实际写入的字节数，写入失败返回-1，同时错误码会被设置。

参数：

  • sockfd：对应操作的文件描述符。表示将数据写入该文件描述符索引的文件当中。
  • buf：待写入数据的存放位置。
  • len：期望写入数据的字节数。
  • flags：写入的方式。一般设置为0，表示阻塞写入。
  • dest_addr：对端网络相关的属性信息，包括协议家族、IP地址、端口号等。 addrlen：传入dest_addr结构体的长度。

2. C/S 回声模拟

结果演示：

源代码：

  • makefile
.PHONY:all
all:udp_server udp_client 

udp_server:udp_server.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11
udp_client:udp_client.cc 
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -static 

.PHONY:clean
clean:
	rm -f udp_server udp_client
  • udp_server.cc
#include <iostream>
#include <string>
#include <cerrno>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

using namespace std;

int main()
{
    //1.创建套接字
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sock < 0)
    {
        cout << "socket failed:" << errno << endl;
        return 1;
    }
    //2.定义结构体
    struct sockaddr_in local;
    local.sin_family = AF_INET;
    local.sin_port = htons(uint16_t(8080));
    local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    //3.绑定端口号
    if(bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local)) <0 )
    {
        cout<< "bind failed:" << errno << endl;
        return 2;
    }
    //4.通信
    while(true)
    {
        char buffer[1024];
        struct sockaddr_in peer;
        socklen_t len = sizeof(peer);
        recvfrom(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&peer, &len);
        cout<< "client say # "<< buffer <<endl;
        string message = "hello client";
        sendto(sock, message.c_str(), message.size(), 0, (struct sockaddr*)&peer, len);

    }
    return 0;
}
  • udp_client.cc
#include <iostream>
#include <string>
#include <cerrno>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

using namespace std;

//使用手册
void Usage(char* proc)
{
    cout << "Usage:\n\t" << proc <<" server_ip server_port"<<endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if(argc!=3)
    {
        Usage(argv[0]);
        return 1;
    }
    //1.创建套接字
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sock < 0)
    {
        cout << "socket failed:" << errno <<endl;
        return 2;
    }
    //2.定义结构体
    struct sockaddr_in server;
    socklen_t len = sizeof(server);
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    server.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    //客户端不用显示绑定
    //3.通信
    while(true)
    {
        string message;
        char buffer[1024];
        cout << "请输入:";
        cin >> message;
        sendto(sock, message.c_str(), message.size(), 0, (struct sockaddr*)&server, len);
        recvfrom(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&server, &len);
        cout << "server say # " << buffer<<endl;
    }
    return 0;
}

3. C/S myshell 的制作

结果演示：

源代码： 

  • makefile
.PHONY:all
all:udp_server udp_client

udp_server:udp_server.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11
udp_client:udp_client.cc 
	g++ -o $@ $^ -std=c++11

.PHONY:clean
clean:
	rm -f udp_server udp_client
  • udp_server.cc
#include <iostream>
#include <string>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

using namespace std;

//使用手册
void Usage(char* proc)
{
    cout<<"Usage:\n\t"<<proc<<" server_port"<<endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if(argc!=2)
    {
        Usage(argv[0]);
        return 1;
    }
    //1.创建套接字
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sock<0)
    {
        cout<<"socket failed!"<<errno<<endl;
        return 2;
    }
    //2.定义结构体
    struct sockaddr_in local;
    local.sin_family = AF_INET;
    local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    local.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
    //3.绑定
    if(bind(sock, (struct sockaddr*)&local, sizeof(local))<0)
    {
        cout << "bind failed!"<<errno<<endl;
        return 3;
    }
    //4.业务逻辑
    while(true)
    {
        char buffer[1024]={0};
        struct sockaddr_in peer;
        socklen_t len = sizeof(peer);
        ssize_t s = recvfrom(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&peer, &len);
        if(s>0)
        {
            buffer[s]=0;
            cout<<"client say # " << buffer;
            //popen函数：执行buffer里的命令，将执行结果以文件方式返回
            FILE* fd = popen(buffer, "r");
            char line[1024];
            string message;
            while(fgets(line, sizeof(line),fd)!=NULL)
            {
                message += line;
            }
            sendto(sock, message.c_str(), message.size(), 0, (struct sockaddr*)&peer, len);
        }
    }
    return 0;
}
  • udp_client.cc
#include <iostream>
#include <string>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

using namespace std;

//使用手册
void Usage(char* proc)
{
    cout << "Usage:\n\t"<<proc<<" server_ip server_port"<<endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if(argc!=3)
    {
        Usage(argv[0]);
        return 1;
    }
    //1.创建套接字
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sock<0)
    {
        cout << "socket failed:" <<errno<<endl;
        return 2;
    }
    //2.定义结构体
    struct sockaddr_in server;
    socklen_t len = sizeof(server);
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    server.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    //客户端不用显示绑定
    //3.业务逻辑
    while(true)
    {
        cout<<"My shell # ";
        char buffer[1024]={0};
        fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);

        sendto(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&server, len);
        ssize_t s = recvfrom(sock, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&server, &len);
        if(s>0)
        {
            buffer[s]=0;
            cout<<buffer<<endl;
        }
    }
    return 0;
}

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