【Linux网络编程】套接字Socket（UDP）

网络编程基础概念：

ip地址和端口号

ip地址是网络协议地址（4字节32位，形式：xxx.xxx.xxx.xxx    xxx在范围[0, 255]内），是IP协议提供的一种统一的地址格式，每台主机的ip地址不同，一个主机可以有多个ip地址，一个ip地址只能被一个主机占用。

仅使用主机的ip地址就可以实现两主机中不同的应用进程进行网络通信吗？不可以。ip地址只是锁定要向那个主机发送信息，要想进行不同主机之间应用进程间的网络通信就必须要有端口号。比如你的手机相当于是一个客户端主机，手机里有聊天应用、短视频应用、游戏等各种应用，当你进入游戏时你的客户端会向游戏服务端发送请求，此时游戏服务端必须要有唯一的你的手机中该游戏应用的端口号，否则仅凭ip地址游戏服务端可能会将响应发送给你的手机的其他应用。

网络字节序

内存中的多字节数据相对于内存地址有大端和小端字节序之分。

TCP/IP协议规定，网络数据流应采用大端字节序,即低地址高字节进行传输。

不管这台主机是大端机还是小端机，都会按照这个TCP/IP规定的网络字节序来发送/接收数据。

如果当前发送主机是小端, 就需要先将数据转成大端; 否则就忽略, 直接发送就可以。

将数据转换为网络字节序的函数：

套接字（Socket）是一种独立于协议的网络编程接口。对网络中不同主机上的应用程序之间进行双向通信的端点的抽象，一个套接字就是网络中进程通信的一端，为应用层进程提供利用网络协议交换数据的机制。套接字上联应用进程，下联网络协议栈，是应用程序通过网络协议进行通信的接口、是应用程序与网络协议栈进行交互的接口。

创建套接字：

主机信息与套接口之间进行绑定：

 对于服务端需要我们显式绑定，而对于客户端操作系统会自动绑定。

服务端/客户端向服务端/客户端发送消息：

 服务端/客户端接收信息：

可以清空数据类型变量的函数bzero:

sockaddr_in结构体中的in_addr结构体类型源代码定义：

 结构体sin_addr里包含了主机ip地址：

INADDR_ANY是指定地址为0.0.0.0的地址，这个地址事实上表示不确定地址，或“所有地址”、“任意地址”。

网络字节序和主机字节序转换的库函数

为使网络程序具有可移植性 , 使同样的 C 代码在大端和小端计算机上编译后都能正常运行 , 可以调用以下库函数做网络字节序和主机字节序的转换。

htonl：host主机字节序  转换为   net网络字节序 。（转换的数据类型是uint32_t）

基于UDP 客户端多线程：

UdpClient.cxx

#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

// 客户端基于多线程向服务端收发消息

#define SIZE 1024
void UsageMethod(const std::string &str)
{
    std::cout << str << "ser ip   ser port" << std::endl;
}

void *SendMessage(void *args)
{
    serverdata *svdata = static_cast<serverdata *>(args);
    std::string info; // 给服务端发信息所用的缓存区
    while (true)
    {
        std::cout << "Please Enter:";
        std::getline(std::cin, info);
        socklen_t len = sizeof(svdata->_server);
        sendto(svdata->_sockfd, info.c_str(), info.size(), 0, (const sockaddr *)&(svdata->_server), len);
    }
    return nullptr;
}

void *ReceiveMessage(void *args)
{
    serverdata *svdata = static_cast<serverdata *>(args);
    char inbuffer[SIZE];
    while (true)
    {
        struct sockaddr_in svtmp;
        socklen_t len = sizeof(svtmp);
        recvfrom(svdata->_sockfd, inbuffer, sizeof(inbuffer) - 1, 0, (sockaddr *)&(svdata->_server), &len);
        std::cout << "client get message:" << inbuffer << std::endl;
    }
}

struct serverdata
{
    struct sockaddr_in _server;
    int _sockfd;
};
int main(int argc, char *argv[]) // 客户端不需要显式bind 端口号 和 ip地址
{
    if (argc != 3)
    {
        UsageMethod(argv[0]);
        exit(0);
    }
    std::string serverip = argv[1];
    std::string serverport = argv[2];

    // 服务端信息
    struct sockaddr_in server;
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(serverip.c_str());
    auto port = std::stoi(serverport.c_str()); // 先将string类型的port转换为uint16_t类型以满足函数传参
    server.sin_port = htons(port);

    // 创建客户端的套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket error");
    }
    serverdata sd;
    sd._sockfd = sockfd;
    sd._server = server;

    // 创建线程
    pthread_t sender, receiver;
    pthread_create(&sender, nullptr, SendMessage, &sd); // 先客户端发送信息的线程
    pthread_create(&receiver, nullptr, ReceiveMessage, &sd);

    //等待线程
    pthread_join(sender, nullptr);
    pthread_join(receiver, nullptr);
    close(sockfd);
    return 0;
}