#pragma once
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <cassert>
#include <string>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
typedef struct sockaddr sockaddr;
typedef struct sockaddr_in sockaddr_in;
class UdpSocket {
public: 
 UdpSocket() : fd_(-1) {
}
 bool Socket() {
 fd_ = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 if (fd_ < 0) {
 perror("socket");
 return false;
 }
 return true;
 }
 bool Close() {
 close(fd_);
 return true;
 }
 bool Bind(const std::string& ip, uint16_t port) {
 sockaddr_in addr;
 addr.sin_family = AF_INET;
 addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());
 addr.sin_port = htons(port);
 int ret = bind(fd_, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
 if (ret < 0) {
 perror("bind");
 return false;
 }
 return true;
 }
 bool RecvFrom(std::string* buf, std::string* ip = NULL, uint16_t* port = NULL) {
 char tmp[1024 * 10] = {0};
 sockaddr_in peer;
 socklen_t len = sizeof(peer);
 ssize_t read_size = recvfrom(fd_, tmp,
 sizeof(tmp) - 1, 0, (sockaddr*)&peer, &len);
 if (read_size < 0) {
 perror("recvfrom");
 return false;
 }
 // 将读到的缓冲区内容放到输出参数中
 buf->assign(tmp, read_size);
 if (ip != NULL) {
 *ip = inet_ntoa(peer.sin_addr);
 }
 if (port != NULL) {
 *port = ntohs(peer.sin_port);
 }
 return true;
 }
 bool SendTo(const std::string& buf, const std::string& ip, uint16_t port) {
 sockaddr_in addr;
 addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip.c_str());
 addr.sin_port = htons(port);
 ssize_t write_size = sendto(fd_, buf.data(), buf.size(), 0, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
 if (write_size < 0) {
 perror("sendto");
 return false;
 }
 return true;
 }
private:
 int fd_;
};

udp_server.hpp

#pragma once
#include "udp_socket.hpp"
// C 式写法
// typedef void (*Handler)(const std::string& req, std::string* resp);
// C++ 11 式写法, 能够兼容函数指针, 仿函数, 和 lamda
#include <functional>
typedef std::function<void (const std::string&, std::string* resp)> Handler;
class UdpServer {
public:
 UdpServer() {
 assert(sock_.Socket());
 }
 ~UdpServer() {
 sock_.Close();
 }
 bool Start(const std::string& ip, uint16_t port, Handler handler) {
 // 1. 创建 socket
 // 2. 绑定端口号
 bool ret = sock_.Bind(ip, port);
 if (!ret) {
 return false;
 }
 // 3. 进入事件循环
 for (;;) {
 // 4. 尝试读取请求
 std::string req;
 std::string remote_ip;
 uint16_t remote_port = 0;
 bool ret = sock_.RecvFrom(&req, &remote_ip, &remote_port);
 if (!ret) {
continue;
 }
 std::string resp;
 // 5. 根据请求计算响应
 handler(req, &resp);
 // 6. 返回响应给客户端
 sock_.SendTo(resp, remote_ip, remote_port);
 printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n", remote_ip.c_str(), remote_port,
 req.c_str(), resp.c_str());
 }
 sock_.Close();
 return true;
 }
private:
 UdpSocket sock_;
};

实现英译汉服务器

以上代码是对 udp 服务器进行通用接口的封装. 基于以上封装, 实现一个查字典的服务器就很容易了.

dict_server.cc

#include "udp_server.hpp"
#include <unordered_map>
#include <iostream>
std::unordered_map<std::string, std::string> g_dict;
void Translate(const std::string& req, std::string* resp) {
 auto it = g_dict.find(req);
 if (it == g_dict.end()) {
 *resp = "未查到!";
 return;
 }
 *resp = it->second;
}
int main(int argc, char* argv[]) {
 if (argc != 3) {
 printf("Usage ./dict_server [ip] [port]\n");
 return 1;
 }
 // 1. 数据初始化
 g_dict.insert(std::make_pair("hello", "你好"));
 g_dict.insert(std::make_pair("world", "世界"));
 g_dict.insert(std::make_pair("c++", "最好的编程语言"));
 g_dict.insert(std::make_pair("bit", "特别NB"));
 // 2. 启动服务器
 UdpServer server;
 server.Start(argv[1], atoi(argv[2]), Translate);
 return 0;
}

UDP通用客户端

udp_client.hpp

#pragma once
#include "udp_socket.hpp"
class UdpClient {
public:
 UdpClient(const std::string& ip, uint16_t port) : ip_(ip), port_(port) {
 assert(sock_.Socket());
 }
 ~UdpClient() {
 sock_.Close();
 }
 bool RecvFrom(std::string* buf) {
 return sock_.RecvFrom(buf);
 }
 bool SendTo(const std::string& buf) {
 return sock_.SendTo(buf, ip_, port_);
 }
private:
 UdpSocket sock_;
 // 服务器端的 IP 和 端口号
 std::string ip_;
 uint16_t port_;
};

实现英译汉客户端

#include "udp_client.hpp"
#include <iostream>
int main(int argc, char* argv[]) {
 if (argc != 3) {
 printf("Usage ./dict_client [ip] [port]\n");
 return 1;
 }
 UdpClient client(argv[1], atoi(argv[2]));
 for (;;) {
 std::string word;
 std::cout << "请输入您要查的单词: ";
 std::cin >> word;
 if (!std::cin) {
 std::cout << "Good Bye" << std::endl;break;
 }
 client.SendTo(word);
 std::string result;
 client.RecvFrom(&result);
 std::cout << word << " 意思是 " << result << std::endl;
 }
 return 0;
}

地址转换函数

本节只介绍基于IPv4的socket网络编程,sockaddr_in中的成员struct in_addr sin_addr表示32位 的IP 地址

但是我们通常用点分十进制的字符串表示IP 地址,以下函数可以在字符串表示 和in_addr表示之间转换;

字符串转in_addr的函数: