【Linux】用C++实现UDP通信：详解socket编程流程
文章目录
- 协议（Protocol）
- 协议的核心要素
- 常见协议分类
- UDP协议（用户数据报协议）
- 1. 基本定义
- 2. 核心特性
- UDP协议实现通信
- 服务器端
- Comm.hpp
- InetAddr.hpp
- UdpServer.hpp
- UdpServer.cc
- 客户端
- 总结
协议（Protocol）
协议 是计算机或通信系统中，不同实体（如设备、程序、服务等）之间进行交互和通信时，共同遵循的一套规则和标准。它定义了数据的格式、传输方式、错误处理、安全机制等，确保通信双方能够正确理解彼此的信息并完成协作。
协议的核心要素
-
语法（Syntax）
- 数据的结构或格式，例如报文如何排列、字段的长度和顺序等。
- 示例：HTTP请求中，请求行、头部、正文的排列方式。
-
语义（Semantics）
- 数据的含义及操作逻辑，解释字段代表的动作或内容。
- 示例：HTTP状态码
200表示请求成功，404表示资源未找到。
-
同步（Timing/Synchronization）
- 通信的顺序控制，如数据发送和响应的时序。
- 示例：TCP三次握手建立连接时的顺序规则。
常见协议分类
| 类别 | 协议示例 | 作用 |
|---|---|---|
| 网络通信 | TCP/IP、HTTP、FTP | 实现数据传输和网络互联 |
| 安全协议 | SSL/TLS、SSH、HTTPS | 加密通信和身份验证 |
| 应用层协议 | SMTP（邮件）、DNS | 支持特定应用功能（如邮件解析域名） |
| 硬件协议 | USB、Bluetooth | 硬件设备间的交互规范 |
UDP协议（用户数据报协议）
1. 基本定义
UDP（User Datagram Protocol） 是一种无连接的传输层协议，位于TCP/IP模型中的传输层（OSI第4层）。它以最小化的协议机制提供高效的数据传输服务。
2. 核心特性
| 特性 | 说明 |
|---|---|
| 无连接 | 通信前无需建立连接，直接发送数据 |
| 不可靠传输 | 不保证数据顺序、不重传丢失报文、不检测拥塞 |
| 无状态 | 发送方和接收方不维护连接状态 |
| 头部开销小 | 固定8字节头部（TCP至少20字节） |
| 支持广播/多播 | 可向多个主机同时发送数据 |
UDP协议实现通信
服务器端
由于UDP协议是一种通过数据报在网络中传输的协议，所以我们在创建套接字的时候需要将参数设置为数据报类型，服务器端主要有几个功能，一个是初始化服务器，一个是启动服务器，在启动服务器的时候需要将服务器写成死循环，服务器可以一直接收外部发来的数据。因为在服务器中存在着很多需要将网络字节序转化为本地字节序，所以为了方便，我们将IP地址和端口号封装成一个类InetAddr，这个类中的方法有网络字节序和本地字节序的转化，还有获取网络字节序和本地字节序，方便我们写代码的可读性。
注意：这里面用的LOG是上一章封装过的一个LOG类，可以直接拿过来用
Comm.hpp
#pragma once
#include InetAddr.hpp
#pragma once
#include "Comm.hpp"
#include UdpServer.hpp
#ifndef __UDP_SERVER_HPP__
#define __UDP_SERVER_HPP__
#include "InetAddr.hpp"
#include "Comm.hpp"
#include UdpServer.cc
#include "UdpServer.hpp"
// ./server_udp localip localport
int main(int argc,char *argv[])
{
if (argc != 2)
{
std::cerr << "Usage" << argv[0] << "localport" << std::endl;
Die(USAGE_ERR);
}
//默认输出在显示器上
ENABLE_CONSOLE_LOG();
std::unique_ptr<UdpServer> svr_uptr = std::make_unique<UdpServer>(std::stoi(argv[1]));
svr_uptr->InitServer();
svr_uptr->Start();
return 0;
}
客户端
客户端不用封装，只需要创建套接字，然后向目标IP和目标端口号发送数据即可，在发送数据的时候需要写成死循环，这样客户端可以一直向服务器发送消息，我们发送一条消息，客户端回一条一模一样的消息，表示服务器接收到了消息。
#include "UdpClient.hpp"
#include "Comm.hpp"
#include 总结
至此，我们用C++完整实现了一个基于UDP的通信流程，从创建 socket、绑定地址，到收发数据、关闭连接，每一步都围绕 Linux 下的 socket 编程核心展开。虽然 UDP 天生“无连接、不可靠”，但正因如此，它在低延迟、高并发场景下依然扮演着重要角色。希望这篇博客不仅帮你理清了 UDP 的基本用法，也为你后续深入网络编程打下了坚实的地基。别忘了，代码看完了不算真学会，敲一遍才是你自己的！
