UDP 用最通俗的話講,所謂UDP,就是發送出去就不管的一種網絡協議。因此UDP編程的發送端只管發送就可以了,不用檢查網絡連接狀態。下面用例子來說明怎樣編寫UDP,並會詳細解釋每個API和數據類型。
一個UDP發送程序的步驟如下:
1. 用WSAStartup函數初始化Socket環境;
2. 用socket函數創建一個套接字;
3. 用setsockopt函數設置套接字的屬性,例如設置爲廣播類型;很多時候該步驟可以省略;
4. 創建一個sockaddr_in,並指定其IP地址和端口號;
5. 用sendto函數向指定地址發送數據,這裏的目標地址就是廣播地址;注意這裏不需要綁定,即使綁定了,其地址也會被sendto中的參數覆蓋;若使用send函數則會出錯,因爲send是面向連接的,而UDP是非連接的,只能使用sendto發送數據;
6. 用closesocket函數關閉套接字;
7. 用WSACleanup函數關閉Socket環境。
一個UDP接收程序的步驟如下,注意接收方一定要bind套接字:
1. 用WSAStartup函數初始化Socket環境;
2. 用socket函數創建一個套接字;
3. 用setsockopt函數設置套接字的屬性,例如設置爲廣播類型;
4. 創建一個sockaddr_in,並指定其IP地址和端口號;
5. 用bind函數將套接字與接收的地址綁定起來,然後調用recvfrom函數或者recv接收數據; 注意這裏一定要綁定,因爲接收報文的套接字必須在網絡上有一個綁定的名稱才能保證正確接收數據;
6. 用closesocket函數關閉套接字;
7. 用WSACleanup函數關閉Socket環境。
UDP廣播發送程序
下面是一個用UDP發送廣播報文的例子。
#include<winsock2.h>
#include<iostream.h>
void main()
{
SOCKET sock; //socket套接字
char szMsg[] = "this is a UDP test package";//被髮送的字段
//1.啓動SOCKET庫,版本爲2.0
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int err;
wVersionRequested = MAKEWORD( 2, 0 );
err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
if( 0 != err ) //檢查Socket初始化是否成功
{
cout<<"Socket2.0初始化失敗,Exit!";
return;
}
//檢查Socket庫的版本是否爲2.0
if(LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 2 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 0 )
{
WSACleanup( );
return;
}
//2.創建socket,
sock = socket(
AF_INET, //internetwork: UDP, TCP, etc
SOCK_DGRAM, //SOCK_DGRAM說明是UDP類型
0 //protocol
);
if(INVALID_SOCKET == sock ) {
cout<<"Socket 創建失敗,Exit!";
return;
}
//3.設置該套接字爲廣播類型,
bool opt = true;
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, reinterpret_cast<char FAR*>(&opt), sizeof(opt));
//4.設置發往的地址
sockaddr_inaddrto; //發往的地址
memset(&addrto,0,sizeof(addrto));
addrto.sin_family =AF_INET; //地址類型爲internetwork
addrto.sin_addr.s_addr = INADDR_BROADCAST; //設置ip爲廣播地址
addrto.sin_port =htons(7861); //端口號爲7861
int nlen=sizeof(addrto);
unsigned int uIndex = 1;
while(true)
{
Sleep(1000); //程序休眠一秒
//向廣播地址發送消息
if( sendto(sock, szMsg, strlen(szMsg), 0, (sockaddr*)&addrto,nlen)
== SOCKET_ERROR )
cout<<WSAGetLastError()<<endl;
else
cout<<uIndex++<<":an UDP package is sended."<<endl;
}
if(!closesocket(sock)) //關閉套接字
{
WSAGetLastError();
return;
}
if(!WSACleanup()) //關閉Socket庫
{
WSAGetLastError();
return;
}
}
編譯命令:
CL /cUDP_Send_Broadcast.cpp
鏈接命令(注意如果找不到該庫,則要在後面的/LIBPATH參數後加上庫的路徑):
linkUDP_Send_Broadcast.obj ws2_32.lib
執行命令:
D:"Code"成品代碼"Socket"socket_src>UDP_Send_Broadcast.exe
1:an UDP package issended.
2:an UDP package issended.
3:an UDP package issended.
4:an UDP package issended.
UDP點對點發送接收程序
廣播發送和接收使用並不廣泛,一般來說指定發送和接收的IP比較常用。點對點方式的UDP發送和接收與上面的例子非常類似,不同的就是需要指定一個具體的IP地址。並且不需要調用setsockopt設置socket的廣播屬性。
下面一一解釋代碼中出現的數據類型與API函數。
7.2 SOCKET類型
SOCKET是socket套接字類型,在WINSOCK2.H中有如下定義:
typedef unsignedint u_int;
typedefu_int SOCKET;
可知套接字實際上就是一個無符號整型,它將被Socket環境管理和使用。套接字將被創建、設置、用來發送和接收數據,最後會被關閉。
7.3 WORD類型、MAKEWORD、LOBYTE和HIBYTE宏
WORD類型是一個16位的無符號整型,在WTYPES.H中被定義爲:
typedef unsignedshort WORD;
其目的是提供兩個字節的存儲,在Socket中這兩個字節可以表示主版本號和副版本號。使用MAKEWORD宏可以給一個WORD類型賦值。例如要表示主版本號2,副版本號0,可以使用以下代碼:
WORD wVersionRequested;
wVersionRequested =MAKEWORD( 2, 0 );
注意低位內存存儲主版本號2,高位內存存儲副版本號0,其值爲0x0002。使用宏LOBYTE可以讀取WORD的低位字節,HIBYTE可以讀取高位字節。
7.4 WSADATA類型和LPWSADATA類型
WSADATA類型是一個結構,描述了Socket庫的一些相關信息,其結構定義如下:
typedef structWSAData {
WORD wVersion;
WORD wHighVersion;
char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1];
char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1];
unsigned short iMaxSockets;
unsigned short iMaxUdpDg;
char FAR* lpVendorInfo;
} WSADATA;
typedef WSADATA FAR*LPWSADATA;
值得注意的就是wVersion字段,存儲了Socket的版本類型。LPWSADATA是WSADATA的指針類型。它們不用程序員手動填寫,而是通過Socket的初始化函數WSAStartup讀取出來。
7.5 WSAStartup函數
WSAStartup函數被用來初始化Socket環境,它的定義如下:
int PASCAL FARWSAStartup(WORD wVersionRequired, LPWSADATA lpWSAData);
其返回值爲整型,調用方式爲PASCAL(即標準類型,PASCAL等於__stdcall),參數有兩個,第一個參數爲WORD類型,指明瞭Socket的版本號,第二個參數爲WSADATA類型的指針。
若返回值爲0,則初始化成功,若不爲0則失敗。
7.6 WSACleanup函數
這是Socket環境的退出函數。返回值爲0表示成功,SOCKET_ERROR表示失敗。
7.7 socket函數
socket的創建函數,其定義爲:
SOCKET PASCAL FARsocket (int af, int type, int protocol);
第一個參數爲int af,代表網絡地址族,目前只有一種取值是有效的,即AF_INET,代表internet地址族;
第二個參數爲int type,代表網絡協議類型,SOCK_DGRAM代表UDP協議,SOCK_STREAM代表TCP協議;
第三個參數爲int protocol,指定網絡地址族的特殊協議,目前無用,賦值0即可。
返回值爲SOCKET,若返回INVALID_SOCKET則失敗。
7.8 setsockopt函數
這個函數用來設置Socket的屬性,若不能正確設置socket屬性,則數據的發送和接收會失敗。定義如下:
int PASCAL FARsetsockopt (SOCKET s, int level, int optname,
const char FAR * optval, int optlen);
其返回值爲int類型,0代表成功,SOCKET_ERROR代表有錯誤發生。
第一個參數SOCKET s,代表要設置的套接字;
第二個參數int level,代表要設置的屬性所處的層次,層次包含以下取值:SOL_SOCKET代表套接字層次;IPPROTO_TCP代表TCP協議層次,IPPROTO_IP代表IP協議層次(後面兩個我都沒有用過);
第三個參數int optname,代表設置參數的名稱,SO_BROADCAST代表允許發送廣播數據的屬性,其它屬性可參考MSDN;
第四個參數const char FAR * optval,代表指向存儲參數數值的指針,注意這裏可能要使用reinterpret_cast類型轉換;
第五個參數int optlen,代表存儲參數數值變量的長度。
7.9 sockaddr_in、in_addr類型,inet_addr、inet_ntoa函數
sockaddr_in定義了socket發送和接收數據包的地址,定義:
struct sockaddr_in {
short sin_family;
u_short sin_port;
struct in_addr sin_addr;
char sin_zero[8];
};
其中in_addr的定義如下:
struct in_addr {
union {
struct { u_char s_b1,s_b2,s_b3,s_b4; } S_un_b;
struct { u_short s_w1,s_w2; } S_un_w;
u_long S_addr;
} S_un;
首先闡述in_addr的含義,很顯然它是一個存儲ip地址的聯合體(忘記union含義的請看c++書),有三種表達方式:
第一種用四個字節來表示IP地址的四個數字;
第二種用兩個雙字節來表示IP地址;
第三種用一個長整型來表示IP地址。
給in_addr賦值的一種最簡單方法是使用inet_addr函數,它可以把一個代表IP地址的字符串賦值轉換爲in_addr類型,如
addrto.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.2");
本例子中由於是廣播地址,所以沒有使用這個函數。其反函數是inet_ntoa,可以把一個in_addr類型轉換爲一個字符串。
sockaddr_in的含義比in_addr的含義要廣泛,其各個字段的含義和取值如下:
第一個字段short sin_family,代表網絡地址族,如前所述,只能取值AF_INET;
第二個字段u_short sin_port,代表IP地址端口,由程序員指定;
第三個字段struct in_addr sin_addr,代表IP地址;
第四個字段char sin_zero[8],很搞笑,是爲了保證sockaddr_in與SOCKADDR類型的長度相等而填充進來的字段。
以下代表指明瞭廣播地址,端口號爲7861的一個地址:
sockaddr_inaddrto; //發往的地址
memset(&addrto,0,sizeof(addrto));
addrto.sin_family =AF_INET; //地址類型爲internetwork
addrto.sin_addr.s_addr = INADDR_BROADCAST; //設置ip爲廣播地址
addrto.sin_port =htons(7861); //端口號爲7861
7.10 sockaddr類型
sockaddr類型是用來表示Socket地址的類型,同上面的sockaddr_in類型相比,sockaddr的適用範圍更廣,因爲sockaddr_in只適用於TCP/IP地址。Sockaddr的定義如下:
struct sockaddr {
u_short sa_family;
char sa_data[14];
};
可知sockaddr有16個字節,而sockaddr_in也有16個字節,所以sockaddr_in是可以強制類型轉換爲sockaddr的。事實上也往往使用這種方法。
7.11 Sleep函數
線程掛起函數,表示線程掛起一段時間。Sleep(1000)表示掛起一秒。定義於WINBASE.H頭文件中。WINBASE.H又被包含於WINDOWS.H中,然後WINDOWS.H被WINSOCK2.H包含。所以在本例中使用Sleep函數不需要包含其它頭文件。
7.12 sendto函數
在Socket中有兩套發送和接收函數,一是sendto和recvfrom;二是send和recv。前一套在函數參數中要指明地址;而後一套需要先將套接字和一個地址綁定,然後直接發送和接收,不需綁定地址。sendto的定義如下:
int PASCAL FAR sendto(SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR*to, int tolen);
第一個參數就是套接字;
第二個參數是要傳送的數據指針;
第三個參數是要傳送的數據長度(字節數);
第四個參數是傳送方式的標識,如果不需要特殊要求則可以設置爲0,其它值請參考MSDN;
第五個參數是目標地址,注意這裏使用的是sockaddr的指針;
第六個參數是地址的長度;
返回值爲整型,如果成功,則返回發送的字節數,失敗則返回SOCKET_ERROR。
7.13 WSAGetLastError函數
該函數用來在Socket相關API失敗後讀取錯誤碼,根據這些錯誤碼可以對照查出錯誤原因。
7.14 closesocket
關閉套接字,其參數爲SOCKET類型。成功返回0,失敗返回SOCKET_ERROR。