C++ Socket 网络编程：UDP 服务端与客户端实现

四。基于 udp 的服务端和客户端全部代码

客户端

代码如下：

client.cc:

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <strings.h>
#include <arpa/inet.h>
using namespace std;

void usage(const std::string& proc) {
    cout << "Please use like this : " + proc + " [ip] [port]" << endl;
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    if(argc != 3) {
        usage(argv[0]);
        exit(1);
    }
    string serverip = argv[1];
    uint16_t serverport = stoi(argv[2]);
    int sockFd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockFd < 0) cerr << "sockFd error" << endl;
    struct sockaddr_in server;
    socklen_t sz = sizeof(server);
    bzero(&server, sz);
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(serverip.c_str());
    server.sin_port = htons(serverport);
    std::string temp;
    while(true) {
        cout << "请输入消息@ ";
        getline(cin, temp);
        int ret = sendto(sockFd, temp.c_str(), temp.size(), 0, (struct sockaddr*)&server, sz);
        if(ret < 0) std::cerr << "send error" << std::endl;
        char buffer[1024];
        struct sockaddr_in retServer;
        socklen_t len = sizeof(retServer);
        int n = recvfrom(sockFd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr*)&retServer, &len);
        if(n > 0) {
            buffer[n] = 0;
            cout << "收到消息：" << buffer << endl;
        }
    }
    close(sockFd);
    return 0;
}

服务端

代码如下：

UdpServer.hpp:

#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <strings.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
using func_t = std::function<std::string(const std::string&)>;
const std::string defaultip = "0.0.0.0";
const uint16_t defaultport = 8080;
class UdpServer {
public:
    UdpServer():_sockFd(-1) {}
    ~UdpServer() { if(_sockFd >= 0) close(_sockFd); }
    void init(const std::string& ip = defaultip, uint16_t port = defaultport) {
        _sockFd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
        if(_sockFd < 0) std::cerr << "创建套接字失败" << std::endl;
        struct sockaddr_in local;
        bzero(&local, sizeof(local));
        local.sin_family = AF_INET;
        local.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());
        local.sin_port = htons(port);
        int ret = bind(_sockFd, (const struct sockaddr*)&local, sizeof(local));
        if(ret < 0) std::cerr << "绑定本地套接字信息失败" << std::endl;
    }
    void run(func_t func) {
        while(true) {
            struct sockaddr_in client;
            socklen_t sz = sizeof(client);
            char buffer[1024];
            int n = recvfrom(_sockFd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr*)&client, &sz);
            buffer[n] = 0;
            std::string clientip = inet_ntoa(client.sin_addr);
            uint16_t clientport = ntohs(client.sin_port);
            std::cout << "[" << clientip + ":" << clientport << "] send information : " << buffer << std::endl;
            std::string temp = func(buffer);
            int ret = sendto(_sockFd, temp.c_str(), temp.size(), 0, (const struct sockaddr*)&client, sz);
            if(ret < 0) std::cerr << "send error" << std::endl;
        }
    }
private:
    int _sockFd;
};

main.cc:

#include "UdpServer.hpp"
#include <memory>
#include <string>
#include <string.h>
std::string echo(const std::string& cData) {
    return "server : " + cData;
}
std::string command(const std::string& cData) {
    std::string ret;
    FILE* fp = popen(cData.c_str(), "r");
    if(fp == nullptr) {
        perror("popen");
        exit(1);
    }
    while(true) {
        char buffer[1024];
        memset(buffer, sizeof(buffer), 0);
        char* ok = fgets(buffer, sizeof(buffer) - 1, fp);
        if(ok == nullptr) break;
        ret += buffer;
    }
    pclose(fp);
    return ret;
}
int main() {
    std::unique_ptr<UdpServer> udpServer(new UdpServer());
    udpServer->init();
    udpServer->run(command);
    return 0;
}

makefile:

.PHONY:all all:UdpServer client
UdpServer:main.cc
g++ -o $@ $^ -std=c++11
client:client.cc
g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
.PHONY:clean clean: rm -f UdpServer client

五。解释与运行

• 客户端：接收用户输入的字符串（可以是普通消息或系统命令），通过 UDP 发送给指定 IP 和端口的服务端，然后等待并打印服务端的响应。
• 服务端：以类的形式封装（UdpServer），监听指定端口，接收客户端的消息后，通过回调函数处理（默认是执行客户端发送的系统命令并返回执行结果，也可切换为简单回显），再将处理结果通过 UDP 返回给客户端。

这样，我们就可以远程输入命令了，xshell 远程连接服务器就是这样类似的原理。

一些细节：

AF_INET 指明使用 ipv4 协议，sock_DGRAM 指明面向数据报的 udp 协议，第 2 个参数协议类型不用管。

绑定之前将自己的信息填入 sockaddr_in 这个数据结构中。AF_INET 表明是网络 socket 编程，s_addr 表明服务端的 ip 地址，调用 inet_addr 函数将它转换成 32 位数字并且转换为网络字节序列，也就是大端。htons 也就是将 short 类型数据转换为网络字节序列，也就是大端。

倒数第一个参数 len 既是输入型参数，也是输出型参数；倒数第二个参数是输出型参数。

网络转成主机的字节序，并且 32 位数字的 ip 转换为点分十进制字符串形式。

六。总结

我们还可以进行扩展。将这个服务弄成多人聊天。服务端用一个哈希和客户端的 ip 地址唯一标识一个客户端，管理起来之后就可以对每一条消息进行广播给每一个客户端了，客户端是多线程的，一个线程负责发送消息，一个线程负责接收消息，为了发送和接收不在一个终端进行，我们可以将接收线程里的标准输出或者标准错误重定向到/dev/pts/某某序号的这个文件夹，用 dup2 这个函数就可以做到，然后我们客户端就可以在一个终端发送消息，一个终端接收消息。