C语言网络编程：UDP通信实现

UDP的特点：

1. udp 协议是一种无链接的不可靠传输协议，且UDP每次发送到分组数据大小都是固定的，它的主要特点如下：

   • 不建立连接
   • 没有应答机制
   • 不会根据网络状况的好坏调整分组数据的大小

   UDP之所以为不可靠传输协议，主要还是因为UDP没有链接和应答机制，导致UDP在发送数据的时候根本不清楚通信线路的连接情况，所有通过UDP发送数据的时候无法保证数据一定能够发送给对方。因此UDP时不可靠的传输协议

2. UDP协议每次传输数据时，必须指定对方的IP和端口号
   因为udp没有连接的特性，所有UDP协议没有自动记录对方ip和端口号的特点，因为每次发送数据事，应用程序必须亲自指定对方的ip和端口号，只有这样才能将数据发送给对方。
   如果是跨网通信，指定的ip就是对方的路由器公网ip

UDP的用途

1. 数据量打但是允许数据丢失的传输服务（音视频传输）
2. 开发监控视频相关得网络传输数据程序时使用

UDP编程模型

UDP 编程模型非常简单，通信双发的实现基本一致，且没有服务器的概念,如下图

1. 建立socket通信
   这里需要注意socket的内几个参数设置
   第一个参数仍然为tcp/ip协议族：AF_INET
   第二个参数为传输格式:SOCK_DGRAM
2. 建立绑定，使用bind函数和自己的ip和端口进行绑定
3. 使用sendto函数向对方发送数据，这里需要注意的是sendto函数需要填写对方ip和端口号的参数，因为udp通信时需要明确对方设备的ip和端口，所以发送数据包的时候需要对对方的ip和端口号进行指定
   ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
   const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
4. 最后接收信息的时候会接收到从对方的ip和端口发送过来的信息，因为消息的接收需要知道它的来源，而struct sockaddr将会指定消息的来源。
   ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
   struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

PS：两个通信进程在同一主机不能出现端口冲突，所以以下代码测试是在同一主机上，此时需要设置不同的端口。

UDP通信代码实现

UDP_A.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>#define IP "192.168.102.174"
#define PORT 6000typedef struct data {char name[30];unsigned int num;
}Data;void print_err(char *str, int line, int err_no) {printf("%d, %s :%s\n",line,str,strerror(err_no));_exit(-1);
}int cfd = -1;
//接收线程函数
void *receive(void *pth_arg) {int ret = 0;Data stu_data = {0};struct sockaddr_in addr0 = {0};int addr0_size = sizeof(addr0);//从对端ip和端口号中接收消息，指定addr0用于存放消息while(1) {bzero(&stu_data, sizeof(stu_data));ret = recvfrom(cfd, &stu_data, sizeof(stu_data),0, (struct sockaddr *)&addr0, &addr0_size);	if (-1 == ret) {print_err("recv failed",__LINE__,errno);}else if (ret > 0){printf("student number = %d student name = %s \n",ntohl(stu_data.num),stu_data.name);//打印对方的消息和端口号printf("ip %s,port %d\n",\inet_ntoa(addr0.sin_addr),ntohs(addr0.sin_port));}}
}int main()
{int ret = -1;//创建tcp/ip协议族，指定通信方式为无链接不可靠的通信cfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (-1 == cfd) {print_err("socket failed", __LINE__, errno);}//进行端口号和ip的绑定struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET; //设置tcp协议族addr.sin_port = htons(PORT); //设置端口号addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //设置ip地址ret = bind(cfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if ( -1 == ret) {print_err("bind failed",__LINE__,errno);}//创建线程函数，用于处理数据接收pthread_t id;ret = pthread_create(&id,NULL,receive,NULL);if (-1 == ret) print_err("pthread_create failed", __LINE__, errno);struct sockaddr_in addr0;addr0.sin_family = AF_INET; //设置tcp协议族addr0.sin_port = htons(7000); //设置端口号addr0.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //设置ip地址Data std_data = {0};//发送消息while (1) {bzero(&std_data, sizeof(std_data));printf("stu name:\n");scanf("%s",std_data.name);printf("stu num:\n");scanf("%d",&std_data.num);std_data.num = htonl(std_data.num);//发送消息时需要绑定对方的ip和端口号	ret = sendto(cfd, (void *)&std_data,sizeof(std_data), 0, (struct sockaddr *)&addr0, sizeof(addr0));if ( -1 == ret) {print_err("accept failed", __LINE__, errno);}	}return 0;
}

另一端的实现基本和UDP_A.c一样，因为是本机测试，只有在发送的时候设置的端口号不一样。如果跨网通信，则需要设置发送时指定的ip为 对方路由器的公网ip

UDP_B.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>#define IP "192.168.102.174"
#define PORT 7000typedef struct data {char name[30];unsigned int num;
}Data;void print_err(char *str, int line, int err_no) {printf("%d, %s :%s\n",line,str,strerror(err_no));_exit(-1);
}int cfd = -1;
void *receive(void *pth_arg) {int ret = 0;Data stu_data = {0};struct sockaddr_in addr0 = {0};int addr0_size = sizeof(addr0);while(1) {bzero(&stu_data, sizeof(stu_data));ret = recvfrom(cfd, &stu_data, sizeof(stu_data),0, (struct sockaddr *)&addr0, &addr0_size);	if (-1 == ret) {print_err("recv failed",__LINE__,errno);}else if (ret > 0){printf("student number = %d student name = %s \n",ntohl(stu_data.num),stu_data.name);printf("ip %s,port %d\n",\inet_ntoa(addr0.sin_addr),ntohs(addr0.sin_port));}}
}int main()
{int ret = -1;cfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (-1 == cfd) {print_err("socket failed", __LINE__, errno);}struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET; //设置tcp协议族addr.sin_port = htons(PORT); //设置端口号addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //设置ip地址ret = bind(cfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));if ( -1 == ret) {print_err("bind failed",__LINE__,errno);}pthread_t id;ret = pthread_create(&id,NULL,receive,NULL);if (-1 == ret) print_err("pthread_create failed", __LINE__, errno);struct sockaddr_in addr0;addr0.sin_family = AF_INET; //设置tcp协议族addr0.sin_port = htons(6000); //设置端口号addr0.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //设置ip地址Data std_data = {0};while (1) {bzero(&std_data, sizeof(std_data));printf("stu name:\n");scanf("%s",std_data.name);printf("stu num:\n");scanf("%d",&std_data.num);std_data.num = htonl(std_data.num);ret = sendto(cfd, (void *)&std_data,sizeof(std_data), 0, (struct sockaddr *)&addr0, sizeof(addr0));if ( -1 == ret) {print_err("accept failed", __LINE__, errno);}	}return 0;
}

编译运行:

gcc UDP_B.c -o B -pthread
gcc UDP_A.c -o A -pthread

运行如下: