C语言实现UDP通信

下面是C语言实现UDP通信的完整攻略。

1. 确定需要使用的库和头文件

首先需要引入的头文件有：

#include <stdio.h>      //标准输入输出库
#include <stdlib.h>     //标准库
#include <string.h>     //字符串处理库
#include <unistd.h>     //Unix标准函数库
#include <sys/types.h>  //Unix/Linux系统基本类型定义
#include <sys/socket.h> //套接字函数库
#include <netinet/in.h> //IP地址和端口号定义

2. 创建UDP套接字

在准备使用UDP套接字之前，需要先调用 socket() 方法创建一个套接字。该方法接受三个参数：

int socket(int domain, int type, int protocol);

其中：

• domain：协议域（通常是 AF_INET，表示TCP/IP协议）；
• type：套接字类型（通常是 SOCK_DGRAM，表示UDP套接字）；
• protocol：协议类型，通常为 0，表示默认协议。

创建UDP套接字的代码示例如下：

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

3. 套接字绑定地址和端口号

在创建UDP套接字后，需要将其绑定到一个本地地址和端口号上，以便于其他进程能够发送数据到该端口。可使用 bind() 方法进行绑定，该方法接受两个参数：

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

其中：

• sockfd：创建好的套接字；
• addr：要绑定的地址和端口号；
• addrlen：地址和端口号的长度。

代码示例如下：

struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;              //协议域
addr.sin_port = htons(PORT);            //端口号
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//IP地址（在本机的任何一个IP上都能够接收到信息）

if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
    printf("Bind Error.\n");
    return 0;
}

4. 发送UDP数据

在UDP通信中，发送数据时使用 sendto()方法。该方法接受四个参数：

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

其中：

• sockfd：创建好的套接字；
• buf：发送的数据内容；
• len：发送的数据长度；
• flags：调用操作方式，通常为 0；
• dest_addr：目标地址和端口号；
• addrlen：目标地址和端口号的长度。

代码示例如下：

char sendbuf[1024] = "hello, this is a message from client.";
int sendbytes = sendto(sockfd, sendbuf, strlen(sendbuf), 0, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr));

5. 接收UDP数据

在UDP通信中，接收数据时使用 recvfrom() 方法。该方法接受五个参数：

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

其中：

• sockfd：创建好的套接字；
• buf：接收到的数据内容；
• len：接收数据的最大长度；
• flags：调用操作方式，通常为 0；
• src_addr：发送方的地址和端口号；
• addrlen：发送方的地址和端口号的长度。

代码示例如下：

char recvbuf[1024] = "";
struct sockaddr_in fromaddr;
socklen_t fromlen = sizeof(fromaddr);
int recvbytes = recvfrom(sockfd, recvbuf, 1024, 0, (struct sockaddr *)&fromaddr, &fromlen);
printf("Received message: %s\n", recvbuf);

示例说明

以下是一个简单的UDP客户端和服务器示例，可以直接运行在Linux上：

服务器

服务器会监听一个指定的端口，等待客户端发送信息。每当接收到客户端发来的信息时，会将消息打印出来，并向客户端回复一条信息。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define PORT 8888

int main(int argc, char *argv[]) {
    int sockfd;
    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) {
        printf("Socket Error.\n");
        return 0;
    }

    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;              //协议域
    addr.sin_port = htons(PORT);            //端口号
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//IP地址（在本机的任何一个IP上都能够接收到信息）

    if(bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) {
        printf("Bind Error.\n");
        return 0;
    }
    printf("======Waiting for client's request======\n");

    char sendbuf[1024] = "";
    char recvbuf[1024] = "";
    struct sockaddr_in fromaddr;
    socklen_t fromlen = sizeof(fromaddr);
    while(1) {
        //receieve the message
        int recvbytes = recvfrom(sockfd, recvbuf, 1024, 0, (struct sockaddr *)&fromaddr, &fromlen);
        if(recvbytes == -1) {
            printf("Receive Error.\n");
            break;
        }
        recvbuf[recvbytes] = 0;

        char *client_ip = inet_ntoa(fromaddr.sin_addr);
        printf("[Received From %s:%u]> %s\n", client_ip, ntohs(fromaddr.sin_port), recvbuf);

        //send back to client
        sprintf(sendbuf, "Your message has been received.");
        int sendbytes = sendto(sockfd, sendbuf, strlen(sendbuf), 0, (struct sockaddr *)&fromaddr, fromlen);
        if(sendbytes == -1) {
            printf("Send Error.\n");
            break;
        }
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

客户端

客户端会向服务器发送一条信息，并等待服务器回复。当收到服务器的回复时，会将消息打印出来。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define PORT 8888

struct sockaddr_in addr;

int main(int argc, char *argv[]) {
    int sockfd;
    if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) {
        printf("Socket Error.\n");
        return 0;
    }

    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(PORT);
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    char sendbuf[1024] = "hello, this is a message from client.";
    char recvbuf[1024] = "";
    int sendbytes = sendto(sockfd, sendbuf, strlen(sendbuf), 0, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(struct sockaddr));
    if(sendbytes == -1) {
        printf("Send Error.\n");
        return 0;
    }

    int recvbytes = recvfrom(sockfd, recvbuf, 1024, 0, (struct sockaddr *)&addr, (socklen_t *)&sizeof(struct sockaddr));
    if(recvbytes == -1) {
        printf("Receive Error.\n");
        return 0;
    }
    recvbuf[recvbytes] = 0;

    printf("Receive: %s\n", recvbuf);

    close(sockfd);
    return 0;
}

这样，我们就成功地用C语言实现了UDP通信。