前言

在这篇文章中为大家介绍如何通过编码实现数据通信，实现思路是根据前面介绍的网络编程函数编写一个服务端和客户端，实现客户端和服务端双方通信

1.接口介绍

创建套接字

 #include <sys/types.h>         #include <sys/socket.h>int socket(int domain, int type, int protocol);

domain：网络通信采用AF_INET

type：提供的服务类型,包含TCP流式服务和UDP数据包服务

实现UDP服务器参数设置为SOCK_DGRAM

protocol:采用的协议，一般设置为0，前面的两个参数决定了第三个参数

创建套接字的本质是告诉操作系统要进行网络通信，然后由操作系统在底层维护一个文件缓冲区，创建成功返回该文件描述符，后续数据通信，上层选择将数据放到该文件缓冲区中或者从文件缓冲区中去读数据

返回值：打开的文件描述符

绑定端口号

  #include <sys/types.h>        #include <sys/socket.h>int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

sockfd : 创建套接字的返回值

struct sockaddr* addr:使用时填充该结构体的字段

a.协议字段

b.端口号

端口号在进行填充的时候需要先进行转换为网络字节序
#include <arpa/inet.h>uint16_t htons(uint16_t hostshort);
获取对方传输过来的端口号时需要将网络字节序转化为本机
#include <arpa/inet.h>uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
c.IP地址

一般在服务器的实现中IP地址是不需要绑定的

在客户端中发送数据需要填充服务端的IP地址，因为在用户层IP地址是字符串类型，在网络上传输时IP地址是整型数据，所以需要进行转换
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>in_addr_t inet_addr(const char *cp);
需要获取对方网络中传输过来的IP地址需要将整型转换为字符串类型
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>char *inet_ntoa(struct in_addr in);
注：因为是网络通信，所以在填充好字段之后需要在传参的时候强转为sockaddr_in

addrlen:结构体的大小

接受数据

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

sockfd:文件描述符

buf:用户缓冲区

len:用户缓冲区的大小

flags:设置为0表示阻塞式调用

src_addr:输出型参数，用来获取对方的IP地址和port

addrlen:结构体的大小

发送数据

 #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:文件描述符

buf:用户缓冲区

len:用户缓冲区的大小

flags:设置为0表示阻塞式调用

dest_addr:填充需要发送对端主机的信息，包含IP地址和port端口号

addrlen:结构体的大小

有了上面这些的这些接口，下面我们就可以正式编写一个客户端和一个服务端了

2.编写服务器

形成makefile

.PHONY:all
all:udpServer udpClientudpServer:udpServer.ccg++ -o $@ $^ -std=c++11
udpClient:udpClient.ccg++ -o $@ $^ -std=c++11.PHONY:clean
clean:rm -rf udpServer udpClient

编写服务器：udpServer.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <strings.h>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <functional>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>namespace Server
{using namespace std;const static string defaultIP = "0.0.0.0";enum {USAGE_ERR = 1, SOCKET_ERR, BIND_ERR};class udpServer{public:udpServer(uint16_t port, const string &ip = defaultIP) :_port(port),_ip(ip),_sockfd(-1){}void initServer(){//1.创建socket_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(_sockfd == -1){cerr<<"socket error:" << errno << strerror(errno) << endl;exit(SOCKET_ERR);}//2.绑定port和ipstruct sockaddr_in local;bzero(&local,sizeof(local));local.sin_family = AF_INET;local.sin_port = htons(_port);local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);int n = bind(_sockfd,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local));if(n == -1){cerr<<"bind error:" << errno << strerror(errno) << endl;exit(BIND_ERR);}}void startServer(){char buffer[1024];for(;;){struct sockaddr_in peer;socklen_t len = sizeof(peer);//peer len:输入，输出型参数：用来保存客户端的ip和portssize_t s = recvfrom(_sockfd,buffer,sizeof(buffer)-1,0,(struct sockaddr*)&peer,&len);//打印发送来的数据if(s){buffer[s] = { 0 };//inet_ntoa:网络字节序->int  int->点分十进制string clientIp = inet_ntoa(peer.sin_addr);//ntohl:网络字节序->intuint16_t clientPort = ntohs(peer.sin_port);string message = buffer;cout << clientIp << "[" << clientPort << "]" << message << endl;}}}~udpServer(){}private:uint16_t _port;string _ip;int _sockfd;};
}

启动服务器：udpServer.cc

#include "udpServer.hpp"
#include <memory>
using namespace Server;
static void Usage(string proc)
{cout << "\nUsage:\n\t" << proc << " local_port\n\n";
}
int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 2){Usage(argv[0]);exit(USAGE_ERR);}uint16_t port = atoi(argv[1]);unique_ptr<udpServer> usvr(new udpServer(port));usvr->initServer();usvr->startServer();return 0;
}

3.编写客户端

编写客户端：udpClient.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <strings.h>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <functional>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>namespace Client
{using namespace std;   class udpClient{public:udpClient(const string& serverIp,const uint16_t serverPort):_serverIp(serverIp),_serverPort(serverPort),_sockfd(-1) {}void initClient(){//1.创建socket_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(_sockfd == -1){cerr<<"socket error:" << errno << strerror(errno) << endl;exit(2);}//client一定需要bind,服务器只有一个，但是客户端有许多个，所以服务端需要显示的绑定端口号//客户端一般不需要自己显示的绑定，而是由os自动形成端口号进行绑定}void run(){struct sockaddr_in server;memset(&server,0,sizeof(server));server.sin_family = AF_INET;server.sin_addr.s_addr = inet_addr(_serverIp.c_str());server.sin_port = htons(_serverPort);string message;while(1){cout << "请输入：";cin >> message;//发送数据到客户端sendto(_sockfd,message.c_str(),message.size(),0,(const struct sockaddr*)&server,sizeof(server));}}private:string _serverIp;int _sockfd;uint16_t _serverPort;};
}

启动客户端：udpClient.cc

#include"udpClient.hpp"
#include<memory>
using namespace Client;
static void Usage(string proc)
{cout << "\nUsage:\n\t" << proc << " server_ip server_port\n\n";
}
int main(int argc,char* argv[])
{if(argc != 3){Usage(argv[0]);exit(1);}string serverip = argv[1];uint16_t serverport = atoi(argv[2]);unique_ptr<udpClient> uct(new udpClient(serverip,serverport));uct->initClient();uct->run();return 0;
}