目录
预备知识
基本思路
服务端设计
重要接口详解
服务端核心代码
服务端运行代码
客户端设计
预备知识
UDP协议（User Datagram Protocal用户数据报协议）
传输层协议无连接不可靠传输面向数据报基本思路
如下是我们设计的一个简单的“聊天室”的大致框架图：
“聊天室”分为两个角色，一个是客户端，即参与聊天的用户，另一个是提供服务的服务端，负责接收来自客户端，对接收到的信息加工处理，显示发送方的ip和端口号，再转发给已经加入服务端所创建的用户列表中的所有用户（即已经在该聊天室的用户）。
服务端设计
重要接口详解
服务端设计只要有以下几个步骤：
//第一步 创建套接字socket
sockfd=socket (int domain, int type, int protocol)
1.domain指明使用的协议族，常用有AF_INET 、AF_INET6、AF_UNIX 、AF_ROUTE
2. type指明socket类型 有三种：SOCK_STREAM（TCP）、SOCK_DGRAM（UDP）、 SOCK_RAW（原始类型，允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问，不太常用）
3.protocol 通常赋值为0；
--成功返回非负值的socket描述符，失败返回-1
//第二步 将创建的socket绑定到指定的IP地址和端口上
bind(int sockfd, const struct sockaddr* myaddr, socklen_t addrlen)
--成功返回0，失败返回1
PS:
1.uint16_t需要头文件 #include <unistd.h>
2.sockaddr_in在头文件#include<netinet/in.h>或#include <arpa/inet.h>中定义
3.bzero函数头文件是string.h（C语言）或 cstring（C++）
4.void bzero(void *s, size_t n);
5.bzero函数将指定内存块的前n个字节设置为0。
6.服务器提供服务的端口一般选择大于1023，因为【0，1023】是系统内定的端口号
服务端核心代码
#pragma once#include <iostream>#include <string>#include <cstring>#include <strings.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <unistd.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include <unordered_map>#include "Log.hpp"Log lg;enum{ SOCKET_ERR=1, BIND_ERR};uint16_t defaultport=8080;std::string defaultip="0.0.0.0";const int size=1024;class UdpServer{public: UdpServer(const uint16_t& port=defaultport,const std::string&ip=defaultip) :_sockfd(0), _port(port), _ip(ip) {} //初始化 void Init() { //1.创建 udp socket //udp的socket是全双工的，允许被同时读写 //AF_INET表示使用IPv4地址族 SOCK_DGRAM表示创建一个数据报套接字，0表示以阻塞的方式 _sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); //创建套接字失败 if(_sockfd<0) { lg(Fatal,"socket create error,sockfd:%d",_sockfd); exit(SOCKET_ERR); } //创建套接字成功 lg(Info,"socket create success,sockfd:%d",_sockfd); //2.bind socket struct sockaddr_in local; bzero(&local,sizeof(local)); local.sin_family=AF_INET; local.sin_port=htons(_port);//需要保证我的端口号是网络字节序列，因为该端口号是要给对方发送的 local.sin_addr.s_addr=inet_addr(_ip.c_str()); //string->uint32_t必须是网络序列 if(bind(_sockfd,(const struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0) { //绑定失败 lg(Fatal,"bind error,errno:%d,err string:%s",errno,strerror(errno)); exit(BIND_ERR); } //绑定成功 lg(Info,"bind success,errno:%d,err string:%s",errno,strerror(errno)); } void CheckUser(const struct sockaddr_in& client,const std::string clientip,uint16_t clientport) { auto iter=_online_user.find(clientip); if(iter==_online_user.end()) { _online_user.insert({clientip,client}); std::cout<<"["<<clientip<<":"<<clientport<<"] add to online user."<<std::endl; } } //对存在用户列表的所有用户进行转发 void Broadcast(const std::string&info,const std::string clientip,uint16_t clientport) { for(const auto& user:_online_user) { std::string message="["; message += clientip; message += ":"; message += std::to_string(clientport); message += "]# "; message += info; socklen_t len = sizeof(user.second); sendto(_sockfd,message.c_str(),message.size(),0,(struct sockaddr*)(&user.second),len); } } //开始运行 void Run(){ isrunning = true; char inbuffer[size]; while(isrunning) { struct sockaddr_in client; socklen_t len=sizeof(client); //接收客户端 ssize_t n=recvfrom(_sockfd,inbuffer,sizeof(inbuffer)-1,0,(struct sockaddr*)&client,&len); if(n<0) { //未收到 lg(Warning,"recvfrom error,errno:%d,err string:%s",errno,strerror(errno)); continue; } uint16_t clientport=ntohs(client.sin_port); std::string clientip=inet_ntoa(client.sin_addr);//网络字节序列转换 string //检查该用户是否已在聊天室 CheckUser(client,clientip,clientport); std::string info=inbuffer; //向其他成员转发 Broadcast(info,clientip,clientport); } }private: int _sockfd; uint16_t _port; std::string _ip; bool isrunning; //服务器是否开始运行 std::unordered_map<std::string,struct sockaddr_in> _online_user; //用户列表};服务端运行代码
#include "UdpServer.hpp"#include <memory>#include <cstdio>#include <vector>void Usage(std::string proc){ std::cout << "\n\rUsage: " << proc << " port[1024+]\n" << std::endl;}// ./udpserver portint main(int argc, char *argv[]){ if(argc != 2) { Usage(argv[0]); exit(0); } uint16_t port = std::stoi(argv[1]); std::unique_ptr<UdpServer> svr(new UdpServer(port)); svr->Init(/**/); svr->Run(); return 0;}客户端设计
客户端也是需要绑定端口的，但是不需要用户显示绑定，一般由os自由随机选择，在首次发消息的时候绑定。不同于服务端的是：服务端端口号必须是唯一确定的，客户端可变。
#include <iostream>#include <string>#include <unistd.h>#include <cstring>#include <pthread.h>#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include <netinet/in.h>#include <arpa/inet.h>#include "Terminal.hpp"using namespace std;struct ThreadDate{ struct sockaddr_in server; int sockfd; std::string serverip;};void Usage(std::string proc){ std::cout<<"\n\rUsage:"<<proc<<"serverip serverport\n"<<std::endl;}//收信息void* recv_message(void* args){ OpenTerminal(); ThreadDate* td = static_cast<ThreadDate*>(args); char buffer[1024]; while(true) { memset(buffer,0,sizeof(buffer)); struct sockaddr_in tmp; socklen_t len=sizeof(tmp); ssize_t n=recvfrom(td->sockfd,buffer,1023,0,(struct sockaddr*)&tmp,&len); if(n>0) { buffer[n]='\0'; cerr<<buffer<<endl; } }}//发信息void* send_message(void* args){ ThreadDate* td=static_cast<ThreadDate*>(args); string message; socklen_t len=sizeof(td->server); string welcome = td->serverip; welcome += "coming..."; sendto(td->sockfd,message.c_str(),message.size(),0,(struct sockaddr*)&(td->server),len); while(true) { cout<<"Please Enter@ "; getline(cin,message); sendto(td->sockfd,message.c_str(),message.size(),0,(struct sockaddr*)&(td->server),len); }}//多线程//./udpclient serverip serverportaint main(int argc,char* argv[]){ if(argc!=3) { Usage(argv[0]); exit(0); } std::string serverip=argv[1]; uint16_t serverport=std::stoi(argv[2]); struct ThreadDate td; bzero(&td.server,sizeof(td.server)); td.server.sin_family=AF_INET; td.server.sin_port=htons(serverport); td.server.sin_addr.s_addr=inet_addr(serverip.c_str()); td.sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); if(td.sockfd<0) { cout<<"scoket error"<<endl; return 1; } td.serverip=serverip; pthread_t recver,sender; pthread_create(&recver,nullptr,recv_message,&td); pthread_create(&sender,nullptr,send_message,&td); pthread_join(recver,nullptr); pthread_join(sender,nullptr); close(td.sockfd); return 0;}上述客户端为了用户交互友好，我们打开两个终端模拟，一个终端负责发信息，一个终端负责收信息显示，我们重定向客户端收到消息后，往第二个终端打印。
ls -l /dev/pts //查看我们有哪些终端文件，显示它们的详细信息
例如：
重定向输出信息
#include <iostream>#include <string>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>//原来的终端std::string terminal = "/dev/pts/2";int OpenTerminal(){ int fd = open(terminal.c_str(), O_WRONLY); if(fd < 0) { std::cerr << "open terminal error" << std::endl; return 1; } 修改到要显示的终端 dup2(fd, 0); // printf("hello world\n"); // close(fd); return 0;}