文章目录
- 实现目标
- 认识相关接口
- socket
- bzero
- bind
- recvfrom
- sendto
- 实现思路和注意事项
- 完整代码
- Server.hpp
- Server.cc
- Client.hpp
- Client.cc
- 运行效果
- END
实现目标
- 实现一个服务端和一个客户端，客户端负责发送一个单词，服务端接收到后将翻译后的结果返回发送到客户端。
- 使用UDP网络连接，可以跨主机实现通信。
- 服务端读取文件中保存的单词及其翻译，通过发送信号使服务端更新词库，不需要重启。
认识相关接口
socket
创建套接字文件，在Linux一切皆文件。。
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>int socket(int domain, int type, int protocol);
参数一为需要选择的通信方式：
通常是使用AF_UNIX AF_INET，分别表示为本地通信和网络通信。
参数二为套接字提供服务的类型，通常使用SOCK_STREAM:流式服务TCP策略，SOCK_DGRAM:数据报服务,UDP策略
参数三默认设为0即可，因为前面两个参数已经确定好通信的方式和策略
返回值：成功创建返回文件的文件描述符， 失败返回-1
_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
assert(_sockfd != -1);
cout << "success : " << _sockfd << endl;
bzero
可以将结构体对象初始化，和memset同理
#include <strings.h>void bzero(void *s, size_t n);
bind
绑定端口号
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
参数一为：需要绑定的文件描述符
参数二为：sockaddr结构体对象的地址，通常使用sockaddr_in对象强转，这个结构体对象里面就包括了传输方式，端口号，和ip地址
参数三为：这个结构体对象的大小
成功返回0
assert(bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local)) == 0);
recvfrom
读取数据。
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
参数一为：文件描述符
参数二为：接收数据的存储对象
参数三为：接收数据的存储对象的大小
参数四默认为0，表示阻塞读取
参数五为：一个结构体对象，输入输出型参数，该对象接收到后里面包含了发送端的信息，以便在未来可以往这个位置发回信息。
参数六为：接收到这个结构体对象的大小
成功返回数据的字节数，失败返回-1
ssize_t s = recvfrom(_sockfd, buff, sizeof(buff) - 1, 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);
sendto
发送数据
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
参数一为：文件描述符
参数二为：发送的数据的缓冲区
参数三为：发送数据的长度
参数四默认为0，阻塞发送
参数五为：结构体对象，里面包含了接收端的属性，ip地址等
参数六为：结构体对象大小
sendto(sockfd, res.c_str(), res.size(), 0, (sockaddr *)&client, sizeof(client));
实现思路和注意事项
思路：
- 首先可以对客户端和服务端分别进行封装
- 两者都具有初始化，启动功能。初始化主要负责初始化自身的IP地址，端口号和通信方式等
- 两者的启动都必须要有发送和读取的功能，客户端先发送再读取，服务端先读取再发送
- 服务端要有一个接收到数据后的回调函数，对数据进行处理后再发送回去
- 使用C++文件操作，加载文件里的词库
注意事项：
- 运行服务端时必须带上端口号，运行客户端必须带上IP地址和端口号
- 服务端必须显示绑定端口号，客户端不需要。操作系统会帮客户端自动生产并绑定端口号，因为服务端是只有一个，而访问这个服务端的客户端却会有很多个。
- 服务端的IP地址不能够指定某个特定的IP地址，必须使用0.0.0.0，因为会有很多个客户端访问，如果指明一个特定的IP地址，那么就可能出现别的IP访问不了端口号
- 注意端口号必须要调用接口去转换一下大小端，因为很多情况下都不清楚机器的大小端，养成好习惯
- 所有接口的参数都是 sockaddr类型的结构体，但是在使用的时候往往都是定义 sockaddr_in 结构体，传参的时候再强转。sockaddr_in的属性分别为：sin_family 传输方式；sin_port 端口号；sin_addr.s_addr IP地址
完整代码
以下代码均有注释，上述不完整的代码的注释里都有解释
Server.hpp
#pragma once#include <iostream>
#include <string>
#include <strings.h>
#include <cassert>
#include <unistd.h>
#include <functional>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
using namespace std;typedef function<void(int, string, uint16_t, string)> func_t;
class udpServer
{
public:udpServer(const uint16_t &port, const func_t &funcCall): _port(port), _ip("0.0.0.0"), _funcCall(funcCall){}// 初始化服务器端void initServer(){// 创建socket_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);assert(_sockfd != -1);cout << "success : " << _sockfd << endl;// 定义socket_in结构体变量struct sockaddr_in local;// 初始化这个变量bzero(&local, sizeof(local));// 填充这个变量里的属性local.sin_family = AF_INET; // 指定传输方式// 指定端口号，不明确大小端所以要调用一下转换函数local.sin_port = htons(_port);// 指定IP地址, 首先要把字符串类型转换成网络IP的整型再转换大小端// 一般而言不会指明一个特定的IP地址，而是会设为0.0.0.0// 因为如果只绑定一个明确的IP，最终的数据可能用别的IP来访问端口号就会访问不了// INADDR_ANY就是0.0.0.0// local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str());local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;// 绑定端口号assert(bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local)) == 0);}// 启动服务器端void start(){char buff[1024];// 服务器本质就是一个死循环，除非紧急情况否则不退出while (1){struct sockaddr_in peer;// 保存这个结构体大小的变量socklen_t len = sizeof(peer);ssize_t s = recvfrom(_sockfd, buff, sizeof(buff) - 1, 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);if (s > 0){// 记录数据是什么，哪个IP地址发的，发到哪个端口// 首先peer里的IP地址是网络序列，所以要转化为整形再转成点分制的字符串string clientip = inet_ntoa(peer.sin_addr);// 端口号也要利用函数调用转换为16位的整形uint16_t clientport = ntohs(peer.sin_port);// 保存数据buff[s] = 0;string message = buff;// 读取数据cout << clientip << "[ #: " << clientport << "] : " << message << endl;// 处理数据后再发回客户端_funcCall(_sockfd, clientip, clientport, message);}sleep(1);}}~udpServer(){}private:uint16_t _port; // 端口号string _ip; // ip地址int _sockfd; // 创建socket后的网络文件描述符func_t _funcCall; // 回调方法
};
Server.cc
#include "Server.hpp"
#include <memory>
#include <unordered_map>
#include <fstream>
#include <signal.h>#define textfile "./dict.txt"
// 保存字典
unordered_map<string, string> dict;// 输出命令错误函数
void Usage(string proc)
{cout << "Usage:\n\t" << proc << " local_ip local_port\n\n";
}// 读取一行中的kv值
bool getString(const string &line, string *key, string *value)
{auto pos = line.find(":");if (pos == string::npos)return false;// 分割两段字符串 分别提取*key = line.substr(0, pos);*value = line.substr(pos + 1);return true;
}// 初始化字典
void Initdict()
{string key, value, line;// 打开文件读取内容插入到dict中ifstream ifs(textfile, ios::binary);if (!ifs.is_open()){cerr << "open file error" << endl;exit(3);}while (getline(ifs, line)){if (getString(line, &key, &value))dict.insert(make_pair(key, value));}ifs.close();cout << "dict success" << endl;
}// 如果收到2号信号则重新读取文件重新加载dict
void reload(int signal)
{Initdict();
}// 设置接收数据后的回调函数
void CallMessage(int sockfd, string clientip, uint16_t clientport, string message)
{// 对接收到的数据进行自定义处理// 与通信解耦// 查询接收到的单词并查找auto it = dict.find(message);string res;if (it == dict.end())res = "未查询到";elseres = it->second;// 将查询到的结果返回去struct sockaddr_in client;client.sin_family = AF_INET;client.sin_addr.s_addr = inet_addr(clientip.c_str());client.sin_port = htons(clientport);sendto(sockfd, res.c_str(), res.size(), 0, (sockaddr *)&client, sizeof(client));
}int main(int argc, char *argv[])
{// 从命令行获取命令// 其中包括端口号// 如果分割不为两部分就说明命令有误，输出错误信息后退出if (argc != 2){Usage(argv[0]);exit(2);}// 拿到端口号uint16_t port = atoi(argv[1]);// 如果收到2号信号则重新读取文件重新加载dictsignal(2, reload);// 初始化字典Initdict();unique_ptr<udpServer> us(new udpServer(port, CallMessage));us->initServer();us->start();return 0;
}
Client.hpp
#pragma once#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <strings.h>
#include <cassert>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
using namespace std;class udpClient
{
public:udpClient(const string &server_ip, const uint16_t &server_port): _server_ip(server_ip), _server_port(server_port){}void clientInit(){_sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (_sockfd == -1)exit(2);cout << "success : " << _sockfd << endl;// 客户端也需要绑定IP地址和端口，但是不需要显示绑定，操作系统会自动绑定// 客户端的端口号对服务端而言并不重要，它只需要确定自己的唯一性即可// 相当于写服务器的是一家公司，写客户端的是无数家公司，无数家公司之间只需要不冲突即可}void run(){string buff;struct sockaddr_in server_addr;memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(_server_ip.c_str());server_addr.sin_port = htons(_server_port);while (1){cout << "Please cin：";cin >> buff;// sendto自动帮客户端绑定端口ssize_t s = sendto(_sockfd, buff.c_str(), buff.size(), 0, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));// 接收服务端发回来的数据char message[1024];struct sockaddr_in temp;bzero(&temp, sizeof(temp));socklen_t len = sizeof(temp);size_t n = recvfrom(_sockfd, message, sizeof(message) - 1, 0, (struct sockaddr *)&temp, &len);if (n > 0)message[n] = 0;cout << "翻译结果：" << message << endl;}}~udpClient(){}private:int _sockfd;string _server_ip;uint16_t _server_port;
};
Client.cc
#include "Client.hpp"
#include <memory>// 输出命令错误函数
void Usage(string proc)
{cout << "Usage:\n\t" << proc << " server_ip server_port\n\n";
}int main(int argc, char* argv[])
{ // 从命令行获取命令// 其中包括服务端的IP地址和对应的端口号// 如果分割不为两部分就说明命令有误，输出错误信息后退出if(argc != 3){Usage(argv[0]);exit(2);}// 保存服务端的IP地址和端口号string server_ip = argv[1];uint16_t server_port = atoi(argv[2]);unique_ptr<udpClient> cs(new udpClient(server_ip, server_port));cs->clientInit();cs->run();return 0;
}
运行效果
初始词库：
运行效果：
更新后词库：
运行：不需要重启服务端，发送2号信号（ctrl + c）
END
以上就是本篇简易的UDP英汉词典了，期待各位佬们能够指点一二。
