【C++高并发服务器WebServer】-16：UDP简单实现

一、UDP通信流程

UDP通信的流程比较简单，下面这张图可以总结。

二、UDP API

2.1 sendto()

UDP相关头文件如下。

#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);

sockfd：一个有效的UDP套接字文件描述符，该套接字已经通过socket函数创建。
buf：指向要发送数据的缓冲区的指针。
len：要发送的数据的长度（字节数）。
flags：通常设置为0。也可以设置特定的标志来改变发送的行为，如MSG_DONTROUTE（绕过路由器）。
dest_addr：指向sockaddr结构的指针，该结构包含了目的地址信息。这个地址可以是IPv4或IPv6地址，具体取决于套接字的地址族（AF_INET或AF_INET6）。
addrlen：dest_addr结构的长度。这个长度应该与dest_addr指向的结构的大小相匹配。

成功时，sendto函数返回发送的字节数。出错时，返回-1，并设置errno以指示错误类型。

简单实现demo如下所示。

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char *message = "Hello, UDP server!";
    size_t len = strlen(message) + 1;
    ssize_t sent;

    // 创建UDP套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置服务器地址和端口
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(12345); // 服务器端口号
    inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr); // 服务器IP地址

    // 发送数据
    sent = sendto(sockfd, message, len, 0, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    if (sent < 0) {
        perror("sendto failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Sent %ld bytes\n", (long)sent);

    // 关闭套接字
    close(sockfd);
    return 0;
}

2.2 recvfrom()

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

sockfd：一个有效的UDP套接字文件描述符，该套接字已经通过 socket 函数创建。
buf：指向用于存储接收数据的缓冲区的指针。
len：缓冲区的长度（字节数）。
flags：通常设置为0。也可以设置特定的标志来改变接收的行为，如 MSG_DONTWAIT（非阻塞接收）。
src_addr：指向 sockaddr 结构的指针，该结构用于存储发送方的地址信息。如果不需要地址信息，可以设置为NULL。
addrlen：指向变量的指针，该变量在调用前应初始化为 src_addr 结构的长度。调用成功后，该变量将被更新为实际接收到的地址的长度。

成功时，recvfrom 函数返回接收到的字节数。出错时，返回 -1，并设置 errno 以指示错误类型。

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

#define BUF_SIZE 1024

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    char buffer[BUF_SIZE];
    ssize_t received;
    socklen_t addrlen;

    // 创建UDP套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置服务器地址和端口
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port = htons(12345); // 服务器端口号

    // 绑定套接字
    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("bind failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 接收数据
    addrlen = sizeof(cliaddr);
    received = recvfrom(sockfd, buffer, BUF_SIZE, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &addrlen);
    if (received < 0) {
        perror("recvfrom failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Received %ld bytes from %s:%d\n", (long)received,
           inet_ntoa(cliaddr.sin_addr), ntohs(cliaddr.sin_port));

    // 关闭套接字
    close(sockfd);
    return 0;
}