UDP套接字编程详解

    UDP 是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联） 参考模型中一种无连接的传输层协议。

    UDP协议与TCP协议一样用于处理数据包。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但即使在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。

    当强调传输性能而不是传输的完整性时，如：音频和多媒体应用，UDP是最好的选择。在数据传输时间很短，以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下，UDP也是一个好的选择。 [3] 

UDP的一般实现流程图：

UDP服务端 

初始化套接字库

//初始化套接字库
WORD wVersion;
WSADATA wsaData;
int err;
 
wVersion = MAKEWORD(1, 1);
err = WSAStartup(wVersion, &wsaData);
//判断执行结果
if (err != 0) {
	return err;
}
//判断初始化结果是否与选择的版本库一致
if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) {
	//清理套接字库
	WSACleanup();
	return -1;
}

    在开之前需要先初始化套接字库，告诉操作系统我们选择的套接字库的版本号。这里我们选择的是 1.1版本的套接字库 。

    初始化完成后需要判断程序的执行结果，一个是函数本身的运行情况，判断返回结果是否为0；另一个是我们初始化的套接字库的版本号是否和我们指定的相一致。

创建Socket 

//创建Socket
//指定协议族为IPV4，socket通信类型为支持UDP连接
SOCKET sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 
//准本一个处理网络通信的地址
SOCKADDR_IN addrSrv;
//指定要绑定的IP地址为本机上的任意IP地址
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
//协议族要与创建给的Socket一致
addrSrv.sin_family = AF_INET;
//指明绑定的端口号
addrSrv.sin_port = htons(6001);

创建一个服务器的Socket， 并指明协议族为IPV4，通信类型为支持UDP协议。

还需要准本一个用于处理网络通信的结构体，并指绑定的IP地址、端口号和协议族（协议族要与创建Socket时的协议族保持一致）。

绑定到本机

//绑定套接字
bind(sockSrv, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));

bind函数会将端口和IP地址绑定到我们的socket描述符上，返回0时表示绑定成功 。

等待发送与接收数据

//保存发送数据的地址
SOCKADDR_IN addrCli;
 
int len = sizeof(SOCKADDR_IN);
char recvBuf[100];
char sendBuf[100];
while (true) {
	//接收数据
	recvfrom(sockSrv, recvBuf, 100, 0, (SOCKADDR*)&addrCli, &len);
	//将接收数据打印下来
	std::cout << recvBuf << std::endl;
	sprintf_s(sendBuf, 100, "ACK%s", recvBuf);
    //发送数据
	sendto(sockSrv, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (SOCKADDR*)&addrCli, len);
}

UDP没有TCP的监听和请求步骤，而是直接去接收客户端发来的信息，并将客户端的socket信息保存下来，在发送数据的时候使用。 

recvfrom函数用于从(已连接)套接口上接收数据，并捕获数据发送源的地址。

recvfrom函数原型为

int recvfrom(
	SOCKET   s,
	char* buf,
	int      len,
	int      flags,
	sockaddr * from,
	int* fromlen
);

•  s：标识绑定套接字的描述符
• buf：传入数据的缓冲区
• len：指向缓冲区的长度
• flags：可一般默认为0
• from：保存数据的发送地址
• fromlen：发送数据的源地址长度指针

sendto是一个向指定目的地发送数据的函数，将recvfrom捕获的客户端地址传入sendto里，就可以向该客户端发送数据 

sendto函数原型

int sendto(
    int s, 
    const void * msg, 
    int len, 
    unsigned int flags,
    const struct sockaddr * to, 
    int tolen
);

s：标识绑定的套接字描述符

msg：发送数据的缓冲区

len：指向发送缓冲区的长度

flags：可一般默认为0

to：向指定地址发送数据的地址长度

完整代码

#include
#include
 
int main() {
 
 
	//初始化套接字库
	WORD wVersion;
	WSADATA wsaData;
	int err;
 
	wVersion = MAKEWORD(1, 1);
	err = WSAStartup(wVersion, &wsaData);
	//判断执行结果
	if (err != 0) {
		return err;
	}
	//判断初始化结果是否与选择的版本库一致
	if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) {
		//清理套接字库
		WSACleanup();
		return -1;
	}
 
	//创建Socket
	//指定协议族为IPV4，socket通信类型为支持UDP连接
	SOCKET sockSrv = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	//准本一个处理网络通信的地址
	SOCKADDR_IN addrSrv;
	//指定要绑定的IP地址为本机上的任意IP地址
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);
	//协议族要与创建给的Socket一致
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	//指明绑定的端口号
	addrSrv.sin_port = htons(6001);
	//绑定套接字
	bind(sockSrv, (SOCKADDR*)&addrSrv, sizeof(SOCKADDR));
 
	//保存发送数据的地址
	SOCKADDR_IN addrCli;
 
	int len = sizeof(SOCKADDR_IN);
 
	char recvBuf[100];
	char sendBuf[100];
	while (true) {
		//接收数据
		recvfrom(sockSrv, recvBuf, 100, 0, (SOCKADDR*)&addrCli, &len);
		//将接收数据打印下来
		std::cout << recvBuf << std::endl;
		sprintf_s(sendBuf, 100, "ACK%s", recvBuf);
        //发送数据
		sendto(sockSrv, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (SOCKADDR*)&addrCli, len);
	}
 
 
	//关闭套接字
	closesocket(sockSrv);
	//清理套接字库
	WSACleanup();
 
	system("pause");
	return 0;
}

UDP客户端 

初始化套接字库

//初始化套接字库
WORD wVersion;
WSADATA wsaData;
int err;
 
wVersion = MAKEWORD(1, 1);
err = WSAStartup(wVersion, &wsaData);
//判断执行结果
if (err != 0) {
	return err;
}
//判断初始化结果是否与选择的版本库一致
if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) {
	//清理套接字库
	WSACleanup();
	return -1;
}

客户端的实现也需要先初始化套接字库，注意库的版本和服务器的版本相一致。

创建套接字 

//创建Socket
//指定协议族为IPV4，socket通信类型为支持UDP连接
SOCKET sockCli = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 
//准本一个处理网络通信的地址
SOCKADDR_IN addrSrv;
//指定要连接的IP地址
addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
//协议族要与创建给的Socket一致
addrSrv.sin_family = AF_INET;
//指明绑定的端口号
addrSrv.sin_port = htons(6001);

创建一个套接字，套接字的协议族与通信类型要和服务器的保持一致。之后准备一个处理网络通信的地址，也就是需要连接服务器的地址，并指明连接的IP地址和端口号。 

发送与接收数据

//保存发送数据的地址
SOCKADDR_IN addrCli;
 
int len = sizeof(SOCKADDR_IN);
char recvBuf[100];
char sendBuf[100] = "UDP Cli come to connect";
//发送数据
sendto(sockCli, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (SOCKADDR*)&addrSrv, len);
//接收数据，这里也可也不保存地址
recvfrom(sockCli, recvBuf, 100, 0, (SOCKADDR*)&addrCli, &len);
//将发送数据打印下来
std::cout << recvBuf << std::endl;

其实这里我们可以不写保存地址的SOCKADDR_IN结构体，因为我们已经知道要发送到的地址了

完整代码 

#include
#include
 
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
 
int main()
{
	//初始化套接字库
	WORD wVersion;
	WSADATA wsaData;
	int err;
 
	wVersion = MAKEWORD(1, 1);
	err = WSAStartup(wVersion, &wsaData);
	//判断执行结果
	if (err != 0) {
		return err;
	}
	//判断初始化结果是否与选择的版本库一致
	if (LOBYTE(wsaData.wVersion) != 1 || HIBYTE(wsaData.wVersion) != 1) {
		//清理套接字库
		WSACleanup();
		return -1;
	}
 
	//创建Socket
	//指定协议族为IPV4，socket通信类型为支持UDP连接
	SOCKET sockCli = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
	//准本一个处理网络通信的地址
	SOCKADDR_IN addrSrv;
	//指定要连接的IP地址
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
	//协议族要与创建给的Socket一致
	addrSrv.sin_family = AF_INET;
	//指明绑定的端口号
	addrSrv.sin_port = htons(6001);
 
	//保存发送数据的地址
	SOCKADDR_IN addrCli;
	int len = sizeof(SOCKADDR_IN);
	char recvBuf[100];
	char sendBuf[100] = "UDP Cli come to connect";
	//发送数据
	sendto(sockCli, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (SOCKADDR*)&addrSrv, len);
	//接收数据
	recvfrom(sockCli, recvBuf, 100, 0, (SOCKADDR*)&addrCli, &len);
	//将发送数据打印下来
	std::cout << recvBuf << std::endl;
 
	system("pause");
	return 0;
}