【网络编程】搭建一个简单的UDP通信服务器和客户端

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搭建UDP服务器

搭建UDP客户端

其余工程文件

主函数文件Main.cc

日志打印文件Log.hpp

Makefile文件

结语

搭建UDP服务器

搭建UDP服务器的主要流程任务如下:

根据流程搭建UDP服务器完整代码如下:

//服务器

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <strings.h>
#include <cstring>

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

#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <functional>
#include "Log.hpp"

// using func_t = std::function<std::string(const std::string&)>;
typedef std::function<std::string(const std::string&)> func_t;

Log lg;

enum
{
SOCKET_ERR=1,
BIND_ERR
};

uint16_t defaultport = 8080; //端口号绑1024以上,因为[0-1023]被系统绑定了
std::string defaultip = "0.0.0.0"; //ip地址写0表示只要是我这台主机的信息我都接收
const int size = 1024;

//封装服务器类
class UdpServer
{
public:
UdpServer(const uint16_t &port = defaultport, const std::string &ip = defaultip):sockfd_(0), port_(port), ip_(ip),isrunning_(false)
{}

void Init()
{
// 1. 创建udp socket
// socket(域(表明你支持哪种协议IPv4?IPv6?),套接字类型(面向数据报还是字节流),协议类型(一般可填0)) 返回的是一个文件
sockfd_ = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // PF_INET
if(sockfd_ < 0)//如果创建套接字失败
{
lg(Fatal, "socket create error, sockfd: %d", sockfd_);
exit(SOCKET_ERR);
}

lg(Info, "socket create success, sockfd: %d", sockfd_);

// 2. 绑定bind socket(告诉服务器我们要使用的端口号)

struct sockaddr_in local; //sockaddr_in结构体里包含[1]16位协议类型family[2]16位端口号port[3]32位IP地址addr[4]8位填充字段zero
bzero(&local, sizeof(local)); //把一段指定大小的内存初始化为0

local.sin_family = AF_INET; //IPv4协议
local.sin_port = htons(port_); //端口号和IP在网络里是互相传递的,所以需要保证大家发送的端口号统一是网络字节序列，这样才不会被不同机器大小端影响
local.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip_.c_str()); //1. string(字符串ip) -> uint32_t(4字节ip) 2. uint32_t(4字节ip)必须是网络序列的
//inet_addr:把字符串风格的Ip转化为网络序列四字节ip
// local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //任意地址ip

//bind绑定的本质是把你在用户态设定的一个套接字变量local绑定到内核里
int n = bind(sockfd_, (const struct sockaddr*)&local, sizeof(local));
if( n < 0) //如果bind绑定失败
{
lg(Fatal, "bind error, errno: %d, err string: %s", errno, strerror(errno));
exit(BIND_ERR);
}
lg(Info, "bind success, errno: %d, err string: %s", errno, strerror(errno));
}

//func是用户传入的数据处理方法
void Run(func_t func) // 对代码进行分层
{
isrunning_ = true;
char inbuffer[size];
while(isrunning_)//服务器一定是一直在运行的
{
//服务器运行的第一件事,从udp读取数据
struct sockaddr_in client;
socklen_t len = sizeof(client);
// \\|/这个是用来接收对方的端口ip信息的,记录下来方便回消息能找到对方
ssize_t n = recvfrom(sockfd_, inbuffer, sizeof(inbuffer) – 1, 0, (struct sockaddr*)&client, &len);
if(n < 0)//接收信息失败,不影响后续运行,继续接收信息就行
{
lg(Warning, "recvfrom error, errno: %d, err string: %s", errno, strerror(errno));
continue;
}

//接收信息成功,读到数据了
//加工数据
inbuffer[n] = 0;
std::string info = inbuffer;
//std::string echo_string = "server echo# " + info;

//把字符串数据交给func函数处理
std::string echo_string = func(info);

//std::cout<<"client echo@"<<info<<std::endl;

//加工好数据,返回给对方
sendto(sockfd_, echo_string.c_str(), echo_string.size(), 0, (const sockaddr*)&client, len);
}
}

~UdpServer()
{
if(sockfd_>0) close(sockfd_);
}

private:
int sockfd_; // 网路文件描述符
std::string ip_; // 任意地址bind 0
uint16_t port_; // 表明服务器进程的端口号
bool isrunning_;
};

搭建UDP客户端

搭建UDP客户端的主要流程任务如下:

根据流程搭建UDP客户端完整代码如下:

#include<iostream>
#include<string>
#include<strings.h>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
using namespace std;

void Usage(std::string proc)
{
std::cout<<"\\n\\rUsage: "<<proc<<" serverip serverport\\n"<<std::endl;
}

//
int main(int argc,char* argv[])
{
//确定用户要给谁发数据
if(argc != 3) //运行程序的参数:一个可执行程序名和一个ip地址和一个端口号
{
Usage(argv[0]);
exit(0);
}

std::string serverip = argv[1];
uint16_t serverport = std::stoi(argv[2]);

struct sockaddr_in server;
bzero(&server,sizeof(server));
server.sin_family = AF_INET; //表明自己的类型
server.sin_port = htons(serverport);
server.sin_addr.s_addr = inet_addr(serverip.c_str());
socklen_t len = sizeof(server);

//创建套接字
int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
if(sockfd < 0)
{
cout<<"socker error"<<endl;
return 1;
}

//客户端要bind绑定,只不过不需要用户显式绑定,一般由操作系统随机选择,因为一个端口号只能被一个进程绑定,操作系统指定有利于化解冲突
//服务器端口号必须固定,因为不固定用户很难第一下稳定的找到你,客户端不用固定,因为服务端接收客户端的消息时就会有客户端的套接字

string message;
char buffer[1024];
while(true)
{
//1.接收用户想发送的数据
cout<<"Please Enter@ ";
getline(cin,message);

//cout<<message<<endl; //客户端回显给用户要发送的数据

//2.发送请求数据给客户端
sendto(sockfd,message.c_str(),message.size(),0,(struct sockaddr*)&server,len);

struct sockaddr_in temp;
socklen_t len = sizeof(temp);

//2.接收客户端回复的数据
ssize_t s = recvfrom(sockfd,buffer,1023,0,(struct sockaddr*)&temp,&len);
//表示成功接收到客户端返回的数据了,这个数据的处理方式是打印
if(s>0)
{
buffer[s]=0;
cout<<buffer<<endl;
}
}

close(sockfd);
return 0;
}

其余工程文件

主函数文件Main.cc

主函数中的代码逻辑分为两部分,第一是主函数逻辑,即创建并运行服务器对象.第二部分是提供服务器数据处理的回调函数,这里提供了三个不同功能的回调函数,分别是字符串大小写转换功能函数,聊天功能函数,简单复读机功能函数,指令执行功能函数.这些回调函数需要在Run服务器的时候当作参数传递给服务器,以便服务器调用这些函数来处理接收到的数据.完整代码如下:

#include "UdpServer.hpp"
#include<iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <vector>
#include <cstdio>

// "120.78.126.148" 点分十进制字符串风格的IP地址

void Usage(std::string proc)
{
std::cout << "\\n\\rUsage: " << proc << " port[1024+]\\n" << std::endl;
}

//简单处理,只是在数据前加一个数据
std::string Handler(const std::string &str)
{
std::string res = "Server get a message: ";
//std::string res = "Server say: ";
res += str;
std::cout << res << std::endl;

return res;
}

//聊天
std::string talker(const std::string &str)
{
//std::string res = "Server get a message: ";
std::string res = "client say: ";
res += str;
std::cout << res << std::endl;

std::string qus;
getline(std::cin,qus);

return qus;
}

//字符串大小写转换
std::string ToChar(const std::string &str)
{
std::string res;
for(const auto e:str)
{
if(e>='A'&&e<='Z')
res+=(e+32);
else if(e>='a'&&e<='z')
res+=(e-32);
else
res+=e;
}
std::cout << "转换后:"<< res << std::endl;
return res;
}

//检查指令合理
bool SafeCheck(const std::string &cmd)
{
std::vector<std::string> key_word = {
"rm",
"mv",
"cp",
"kill",
"sudo",
"unlink",
"uninstall",
"yum",
"top",
"while"
};
for(auto &word:key_word)
{
auto pos = cmd.find(word);
if(pos != std::string::npos) return false;
}
return true;
}

//执行用户输入指令
std::string ExcuteCommand(const std::string &cmd)
{
std::cout<<"get a request cmd: "<<cmd<<std::endl;
//对指令做安全检查
if(!SafeCheck(cmd)) return "Bad man";

//直接给指令,popen帮你fork子进程
FILE *fp = popen(cmd.c_str(), "r");
if(nullptr == fp)//如果popen失败了
{
perror("popen");
return "error";
}

std::string result;
char buffer[4096];
//从fp里把指令执行结果取出来
while(true)
{
char *ok = fgets(buffer, sizeof(buffer), fp);
if(ok == nullptr) break;
result += buffer;
}
pclose(fp);

return result;
}

// ./udpserver port
int main(int argc, char *argv[])
{
if(argc != 2)
{
Usage(argv[0]);
exit(0);
}

uint16_t port = std::stoi(argv[1]);

//构建一个服务器对象
std::unique_ptr<UdpServer> svr(new UdpServer(port));

//初始化服务器
svr->Init(/**/);
//运行服务器
svr->Run(ExcuteCommand);

return 0;
}

日志打印文件Log.hpp

该文件提供了一个Log类,支持直接打印日志或分级导出日志到相应文件功能,是一个非常好用的日志小组件.完整代码如下:

#pragma once
#include<iostream>
#include<stdarg.h>
#include<time.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

#define SIZE 1024

#define Info 0
#define Debug 1
#define Warning 2
#define Error 3
#define Fatal 4

#define Screen 1
#define Onefile 2
#define Classfile 3

#define LogFile "log.txt"

class Log
{
public:
Log()
{
printMethod = Screen;
path = "./log/";
}

void Enable(int method)
{
printMethod = method;
}

std::string levelToString(int level)
{
switch(level)
{
case Info: return "Info";
case Debug: return "Debug";
case Warning: return "Warning";
case Error: return "Error";
case Fatal: return "Fatal";
default: return "None";
}
}

void printLog(int level, const std::string &logtxt)
{
switch(printMethod)
{
case Screen:
std::cout << logtxt << std::endl;
break;
case Onefile:
printOnefile(LogFile,logtxt);
break;
case Classfile:
printClassfile(level,logtxt);
break;
default: break;
}
}
void printOnefile(const std::string &logname, const std::string &logtxt)
{
std::string _logname = path + logname;
int fd = open(_logname.c_str(),O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND,0666);
if(fd < 0) return;
write(fd,logtxt.c_str(),logtxt.size());
close(fd);
}
void printClassfile(int level, const std::string &logtxt)
{
std::string filename = LogFile;
filename +=".";
filename += levelToString(level);
printOnefile(filename, logtxt);
}
~Log()
{}

void operator()(int level,const char* format,…)
{
time_t t = time(nullptr);
struct tm *ctime = localtime(&t);
char leftbuffer[SIZE];
snprintf(leftbuffer,sizeof(leftbuffer),"[%s][%d-%d-%d %d:%d:%d]",levelToString(level).c_str(),ctime->tm_year+1900,\\
ctime->tm_mon+1,ctime->tm_mday,ctime->tm_hour,\\
ctime->tm_min,ctime->tm_sec);

va_list s;
va_start(s,format);
char rightbuffer[SIZE];
vsnprintf(rightbuffer,sizeof(rightbuffer),format,s);
va_end(s);

char logtxt[SIZE*2];
snprintf(logtxt,sizeof(logtxt),"%s %s",leftbuffer,rightbuffer);

//格式:默认部分+自定义部分
//printf("%s\\n",logtxt);
printLog(level,logtxt);
}

private:
int printMethod;
std::string path;
};

Makefile文件

主要用于自动化编译工程文件,完整文件如下:

.PHONY:all
all:udpserver udpclient

udpserver:Main.cc
g++ -o $@ $^ -std=c++11
udpclient:UdpClient.cc
g++ -o $@ $^ -std=c++11

.PHONY:clean
clean:
rm -f udpserver udpclient

结语

希望这篇关于搭建一个简单的UDP通信服务器和客户端的博客能对大家有所帮助,欢迎大佬们留言或私信与我交流.

学海漫浩浩,我亦苦作舟!关注我,大家一起学习,一起进步!

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