Linux --UDP套接字实现简单的网络聊天室

news2025/6/3 10:46:45

一、Server端的实现

1.1、服务端的初始化

①、创建套接字：

创建套接字接口：

#include <sys/types.h>          /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int socket(int domain, int type, int protocol);
//1. 这是一个创建套接字的接口
//2. domain： 协议家族类型，其中包括ipv4、ipv6、等等，通常设置为ipv4就行，即AF_INET
//3. type: 套接字指定类型，其中SOCK_DGRAM是UDP类型，SOCK_STREAM是TCP类型
//4. 返回值int： 创建失败返回值小于0并设置错误码

②、绑定前的准备工作：

 

③、绑定套接字：

绑定接口：

//1. 这是一个绑定套接字的接口

//2. socket： 需要绑定的套接字

//3. address： sockaddr结构体地址

//4. address_len: sockaddr结构体大小

//5. 返回值int，绑定成功返回0，失败返回-1并设置错误码

1.2、服务端运行

①、接收信息

接收信息接口：

//1. socket： 从那个套接字接收信息

//2. buffer：接收的信息存放在哪个缓冲区； length： 缓冲区的大小

//3. flags： 控制接收行为的标志，通常设为0

//4. address： sockaddr结构体的地址（输入型参数，用来获取对方信息）

//5. address_len: sockaddr结构体大小

//6. 返回值ssize_t 成功返回接收到的字节数，如果没有数据可读或者套接字关闭返回0，失败返回-1，并设置errno错误码

②、接收信息的同时获取对方信息

③、实现两个方法，一个用来检测用户登陆；一个用来把用户发来的消息转发给每一个用户

到这里，服务端的基本框架完成，然后我们在实现以下客户端吧！

二、客户端的实现

2.1、创建套接字

2.2、准备数据并绑定（客户端不需要自己绑定，OS自动绑定）

2.3、用两个线程来执行收发任务

2.4、收发信息的实现

OK，以上客户端跟服务端都已搭建完成，那我们来测试一下吧

三、测试

3.1、本地测试

客户端：

这里我把内容重定向到另一个终端上，避免它输入到同一个终端上

服务端：

3.2、跨平台测试

四、最终代码

4.1 server
#pragma once
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<string>
#include"log.hpp"
#include<unordered_map>

Log lg;
const uint16_t defaultport=8808;
const std::string defaultip="0.0.0.0";
enum{
    SOCK_ERR=1,
    BIND_ERR
};
class UdpServer
{
    private:
    int sock_fd;//网络文件描述符
    uint16_t port_;//端口
    std::string ip_;//ip
    std::unordered_map<std::string, sockaddr_in> online_user;
    public:
    UdpServer(const uint16_t&port=defaultport,const std::string &ip=defaultip)
    :port_(port),ip_(ip)
    {

    }
    void Initialize()
    {
        //1.创建套接字
        sock_fd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
        if(sock_fd<0)
        {
            lg(FATAL,"Sock create fail!! errno is: %d, errstring is: %s",errno,strerror(errno));
            exit(SOCK_ERR);
        }
        lg(INFO,"Sock create sucess!! sockfd is: %d",sock_fd);
        //2.数据准备
        struct sockaddr_in server;
        memset(&server,0,sizeof(server));//初始化结构体
        inet_aton(ip_.c_str(),&server.sin_addr);//字符串转地址
        server.sin_family=AF_INET;
        server.sin_port=htons(port_);//主机转网络字节序
        //3.bind
        if(bind(sock_fd,(sockaddr*)&server,sizeof(server))<0)
        {
            lg(FATAL,"Bind fail!! errno is: %d,errstring is: %s",errno,strerror(errno));
            exit(BIND_ERR);
        }
        lg(INFO,"Bind sucess!! sockfd is: %d",sock_fd);
    }
    void CheckUser(const uint16_t&port,const std::string&ip,sockaddr_in&client)
    {
        auto iter=online_user.find(ip);
        if(iter!=online_user.end())return;
        online_user.insert({ip,client});
        std::cout<<"["<<port<<":"<<ip<<"]"<<"# user login...."<<std::endl;
    }
    void Broadcast(const uint16_t&port,const std::string&ip,const std::string& info)
    {
        std::string message="[";
        message+=std::to_string(port);
        message+=":";
        message+=ip;
        message+="]#:";
        std::string echo_message=message+info;
        for(auto &e:online_user)
        {
            sendto(sock_fd,echo_message.c_str(),echo_message.size(),0,(sockaddr*)(&e.second),sizeof(e.second));
        }
    }
    void Start()
    {
        char buffer[1024];//读入的缓冲区
       
        while(true)
        {
            //1.读
             struct sockaddr_in client;//用来获取客户端信息
        socklen_t len=sizeof(client);
            ssize_t n=recvfrom(sock_fd,buffer,sizeof(buffer),0,(sockaddr*)&client,&len);
            if(n<0)
            {
                continue;//读取失败继续读
            }
           else if(n>0)
            {
                buffer[n]='\0';
                std::string info=buffer;
                uint16_t clientport=ntohs(client.sin_port);//网络转主机字节序
                char ipstr[32];
                inet_ntop(AF_INET,&client.sin_addr,ipstr,sizeof(ipstr));//地址转字符串
                std::string clientip=ipstr;
                CheckUser(clientport,clientip,client);//检查用户是否存在
                Broadcast(clientport,clientip,info);//转发客户端的信息给每个用户
            }
        }
    }
    ~UdpServer()
    {
        if(sock_fd>0)close(sock_fd);
    }

};
#include<iostream>
#include"UdpServer.hpp"
#include<memory>

void Usage(std::string proc)
{
    std::cout<<"\n\rUsage:"<<proc<<" serverport[1024+]"<<std::endl;
}
// server serverport
int main(int argc,char*argv[])
{
    if(argc!=2)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(1);
    }
    uint16_t serverport=std::stoi(argv[1]);
    std::unique_ptr<UdpServer> ptr(new UdpServer(serverport));
    ptr->Initialize();
    ptr->Start();
    return 0;
}

4.2 client
#include<iostream>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<cstring>
struct ThreadData
{
    int sock_fd;
    std::string serverip_;
    struct sockaddr_in server;
    
};
void Usage(std::string proc)
{
    std::cout<<"\n\rUsage:"<<proc<<" serverip serverport"<<std::endl;
}
void* send_message(void*args)
{
    ThreadData* td=static_cast<ThreadData*>(args);
    std::string line;
    while(true)
    {
        std::cout<<"Please enter@"<<std::endl;
        std::getline(std::cin,line);
        sendto(td->sock_fd,line.c_str(),line.size(),0,(sockaddr*)&td->server,sizeof(td->server));
    }
    return nullptr;
}
void* recv_message(void*args)
{
    ThreadData* td=static_cast<ThreadData*>(args);
    char buffer[1024];
    while(true)
    {
        memset(buffer,0,sizeof(buffer));
        struct sockaddr_in temp;
        socklen_t templen=sizeof(temp);
       ssize_t n=recvfrom(td->sock_fd,buffer,sizeof(buffer)-1,0,(sockaddr*)&temp,&templen);
       if(n>0)
       {
        buffer[n]='\0';
        std::cerr<<buffer<<std::endl;
       }
    }
    return nullptr;
}
//udpclient srverip server port
int main(int argc,char*argv[])
{
    if(argc!=3)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(1);
    }
    ThreadData td;
    td.serverip_=argv[1];
    uint16_t serverport=std::stoi(argv[2]);
    //1.创建套接字
   td.sock_fd= socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
   if(td.sock_fd<0)
   {
    return 2;
   }
   //2.准备数据
    memset(&td.server,0,sizeof(td.server));//初始化
    inet_pton(AF_INET,td.serverip_.c_str(),&td.server.sin_addr);//串转地址
    td.server.sin_family=AF_INET;
    td.server.sin_port=htons(serverport);//主机转网络字节序
    //3.需要绑定，OS自动绑定
    pthread_t send,recv;
    pthread_create(&send,nullptr,send_message,&td);
    pthread_create(&recv,nullptr,recv_message,&td);
    pthread_join(send,nullptr);
    pthread_join(recv,nullptr);

    return 0;
}
 4.3 makefile
.PHONY:all
all: udpserver udpclient
udpclient:UdpClient.cpp
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
udpserver:Main.cpp
	g++ -o $@ $^ -std=c++11
.PHONY:clean
clean:
	rm -f udpclient udpserver

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