在网络编程中，UDP运用非常广泛。很多网络协议是基于UDP来实现的，如SNMP等。大家常常用到的局域网文件传输软件飞鸽传书也是基于UDP实现的。

本篇文章跟大家分享linux下UDP的使用和实现，主要介绍下sendto()和recvfrom()两个函数的使用，以及INADDR_ANY的说明，并在最后展示了一个经过自己测试可用的UDP Server和UDP Client的代码示例。

头文件

1 #include <sys/types.h>
2 #include <sys/socket.h>

函数原型

1 int sendto (int s, const void *buf, int len, unsigned int flags, const struct sockaddr *to, int tolen);
2  
3 int recvfrom(int s, void *buf, int len, unsigned int flags, struct sockaddr *from, int *fromlen);

函数说明

sendto()，是把UDP数据报发给指定地址；recvfrom()是从指定地址接收UDP数据报。

参数说明

  • \s：              socket描述符。
  • \buf：         UDP数据报缓存地址。
  • \len：          UDP数据报长度。
  • \flags：       该参数一般为0。
  • \to：            sendto()函数参数，struct sockaddr_in类型，指明UDP数据发往哪里报。
  • \tolen：      对方地址长度，一般为：sizeof(struct sockaddr_in)。
  • \fromlen：recvfrom()函数参数，struct sockaddr_in类型，指明从哪里接收UDP数据报。

函数返回值

对于sendto()函数，成功则返回实际传送出去的字符数，失败返回-1，错误原因存于errno 中。

对于recvfrom()函数，成功则返回接收到的字符数，失败则返回-1，错误原因存于errno中。

struct sockaddr_in结构体

该结构体的定义如下：

01 /* Structure describing an Internet (IP) socket address. */
02 #define __SOCK_SIZE__   16      /* sizeof(struct sockaddr)  */
03 struct sockaddr_in {
04   sa_family_t       sin_family; /* Address family       */
05   __be16        sin_port;   /* Port number          */
06   struct in_addr    sin_addr;   /* Internet address     */
07  
08   /* Pad to size of `struct sockaddr'. */
09   unsigned char     __pad[__SOCK_SIZE__ - sizeof(short int) -
10             sizeof(unsigned short int) - sizeof(struct in_addr)];
11 };

其中，sin_family指明地址族，一般使用AF_INET：

1 #define AF_INET     2   /* Internet IP Protocol     */

sin_port：指明UDP端口；sin_addr指明IP地址：

1 /* Internet address. */
2 struct in_addr {
3     __be32  s_addr;
4 };

INADDR_ANY说明

INADDR_ANY，是个特殊IP地址 ，表示任务的IP地址，作为服务器端的时候经常要用到。对于它的解释，摘用下面一段英文（来自于：http://www.cs.cmu.edu/~srini/15-441/F01.full/www/assignments/P2/htmlsim_split/node18.html）：

When you wrote your simple FTP server in project 1, you probably bound your listening socket to the special IP address INADDR_ANY. This allowed your program to work without knowing the IP address of the machine it was running on, or, in the case of a machine with multiple network interfaces, it allowed your server to receive packets destined to any of the interfaces. In reality, the semantics of INADDR_ANY are more complex and involved.

In the simulator, INADDR_ANY has the following semantics: When receiving, a socket bound to this address receives packets from all interfaces. For example, suppose that a host has interfaces 0, 1 and 2. If a UDP socket on this host is bound using INADDR_ANY and udp port 8000, then the socket will receive all packets for port 8000 that arrive on interfaces 0, 1, or 2. If a second socket attempts to Bind to port 8000 on interface 1, the Bind will fail since the first socket already “owns” that port/interface.

When sending, a socket bound with INADDR_ANY binds to the default IP address, which is that of the lowest-numbered interface.

大概的意思就是，作为接收端，当你调用bind()函数绑定IP时使用INADDR_ANY，表明接收来自任意IP、任意网卡的发给指定端口的数据。作为发送端，当用调用bind()函数绑定IP时使用INADDR_ANY，表明使用网卡号最低的网卡进行发送数据，也就是UDP数据广播。

关于UDP数据报

UDP都是以数据报的形式进行发送和接收的，而TCP是以数据流的形式进行发送和接收的。数据报和数据流，这两者要区分开来。

UDP Server和Client源码实例

UDP Server：

01 #include <sys/types.h>
02 #include <sys/socket.h>
03 #include <netinet/in.h>
04 #include <arpa/inet.h>
05 #include <unistd.h>
06 #include <stdlib.h>
07 #include <string.h>
08 #include <stdio.h>
09  
10 #define UDP_TEST_PORT       50001
11  
12 int main(int argC, char* arg[])
13 {
14     struct sockaddr_in addr;
15     int sockfd, len = 0;   
16     int addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);
17     char buffer[256];  
18  
19     /* 建立socket，注意必须是SOCK_DGRAM */
20     if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
21         perror ("socket");
22         exit(1);
23     }
24  
25     /* 填写sockaddr_in 结构 */
26     bzero(&addr, sizeof(addr));
27     addr.sin_family = AF_INET;
28     addr.sin_port = htons(UDP_TEST_PORT);
29     addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY) ;// 接收任意IP发来的数据
30  
31     /* 绑定socket */
32     if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr))<0) {
33         perror("connect");
34         exit(1);
35     }
36  
37     while(1) {
38         bzero(buffer, sizeof(buffer));
39         len = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0,
40                        (struct sockaddr *)&addr ,&addr_len);
41         /* 显示client端的网络地址和收到的字符串消息 */
42         printf("Received a string from client %s, string is: %s\n",
43                 inet_ntoa(addr.sin_addr), buffer);
44         /* 将收到的字符串消息返回给client端 */
45         sendto(sockfd,buffer, len, 0, (struct sockaddr *)&addr, addr_len);
46     }
47  
48     return 0;
49 }
50  
51 // ----------------------------------------------------------------------------
52 // End of udp_server.c

UDP Client：

01 #include <sys/types.h>
02 #include <sys/socket.h>
03 #include <netinet/in.h>
04 #include <arpa/inet.h>
05 #include <unistd.h>
06 #include <stdlib.h>
07 #include <string.h>
08 #include <stdio.h>
09  
10 #define UDP_TEST_PORT       50001
11 #define UDP_SERVER_IP       "127.0.0.1"
12  
13 int main(int argC, char* arg[])
14 {
15     struct sockaddr_in addr;
16     int sockfd, len = 0;   
17     int addr_len = sizeof(struct sockaddr_in);     
18     char buffer[256];
19  
20     /* 建立socket，注意必须是SOCK_DGRAM */
21     if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
22         perror("socket");
23         exit(1);
24     }
25  
26     /* 填写sockaddr_in*/
27     bzero(&addr, sizeof(addr));
28     addr.sin_family = AF_INET;
29     addr.sin_port = htons(UDP_TEST_PORT);
30     addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(UDP_SERVER_IP);
31  
32     while(1) {
33         bzero(buffer, sizeof(buffer));
34  
35         printf("Please enter a string to send to server: \n");
36  
37         /* 从标准输入设备取得字符串*/
38         len = read(STDIN_FILENO, buffer, sizeof(buffer));
39  
40         /* 将字符串传送给server端*/
41         sendto(sockfd, buffer, len, 0, (struct sockaddr *)&addr, addr_len);
42  
43         /* 接收server端返回的字符串*/
44         len = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0,
45                        (struct sockaddr *)&addr, &addr_len);
46         printf("Receive from server: %s\n", buffer);
47     }
48  
49     return 0;
50 }
51  
52 // ----------------------------------------------------------------------------
53 // End of udp_client.c

上述代码是经过验证可用的。

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