UDP 通信详解：`sendto` 和 `recvfrom` 的使用

UDP 通信详解：sendto 和 recvfrom 的使用
1. 概述
UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接、不可靠的传输层协议，适用于对实时性要求高但允许少量丢包的场景（如视频流、DNS 查询）。与 TCP 不同，UDP 不必要创建连接，直接通过 sendto 和 recvfrom 发送和接收数据。
本文将详细介绍：
• sendto 和 recvfrom 的函数原型及参数
• UDP 通信的根本流程
• 完备的服务器端和客户端代码示例

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2. sendto 函数
sendto 用于通过 UDP 套接字 发送数据。
函数原型

1. #include <sys/socket.h>
3. ssize_t sendto(
4.     int sockfd,                   // 套接字文件描述符
5.     const void *buf,              // 待发送数据的缓冲区
6.     size_t len,                   // 数据长度
7.     int flags,                    // 标志位（通常设为 0）
8.     const struct sockaddr *dest_addr, // 目标地址
9.     socklen_t addrlen             // 目标地址长度
10. );

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参数说明
参数说明sockfd已创建的 UDP 套接字buf指向待发送数据的缓冲区len数据长度（字节数）flags控制发送行为（通常设为 0）dest_addr目标地址（struct sockaddr_in 或 struct sockaddr）addrlen目标地址结构体的巨细 返回值
• 乐成：返回实际发送的字节数
• 失败：返回 -1，并设置 errno
示例

1. struct sockaddr_in server_addr;
2. server_addr.sin_family = AF_INET;
3. server_addr.sin_port = htons(8888);       // 目标端口
4. inet_aton("127.0.0.1", &server_addr.sin_addr); // 目标 IP
6. char *msg = "Hello, UDP Server!";
7. sendto(sockfd, msg, strlen(msg), 0,
8.        (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

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3. recvfrom 函数
recvfrom 用于通过 UDP 套接字 接收数据。
函数原型

1. #include <sys/socket.h>
3. ssize_t recvfrom(
4.     int sockfd,                   // 套接字文件描述符
5.     void *buf,                    // 接收数据的缓冲区
6.     size_t len,                   // 缓冲区最大长度
7.     int flags,                    // 标志位（通常设为 0）
8.     struct sockaddr *src_addr,    // 存储发送方地址
9.     socklen_t *addrlen            // 指向地址长度的指针
10. );

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参数说明
参数说明sockfd已绑定的 UDP 套接字buf接收数据的缓冲区len缓冲区最大长度flags控制接收行为（通常设为 0）src_addr存储发送方的地址信息（NULL 表示不关心）addrlen指向 src_addr 长度的指针 返回值
• 乐成：返回接收的字节数
• 失败：返回 -1，并设置 errno
示例

1. struct sockaddr_in client_addr;
2. socklen_t addr_len = sizeof(client_addr);
3. char buf[1024];
5. ssize_t recv_len = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0,
6.                            (struct sockaddr *)&client_addr, &addr_len);
7. if (recv_len > 0) {
8.     printf("Received from %s:%d: %s\n",
9.            inet_ntoa(client_addr.sin_addr),
10.            ntohs(client_addr.sin_port),
11.            buf);
12. }

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4. UDP 通信流程
UDP 通信的根本流程如下：

• 服务器端：
  • 创建套接字（socket）
  • 绑定地址（bind）
  • 接收数据（recvfrom）
  • 发送数据（sendto）
  
• 客户端：
  • 创建套接字（socket）
  • 发送数据（sendto）
  • 接收数据（recvfrom）
  

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5. 完备代码示例
5.1 服务器端代码

1. #include <stdio.h>
2. #include <sys/socket.h>
3. #include <stdlib.h>
4. #include <string.h>
5. #include <netinet/in.h>
6. #include <arpa/inet.h>
7. #include <unistd.h>
9. int main(int argc, char *argv[]) {
10.     if (argc < 3) {
11.         fprintf(stderr, "Usage: %s <IP> <PORT>\n", argv[0]);
12.         exit(EXIT_FAILURE);
13.     }
15.     // 1. 创建 UDP 套接字
16.     int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
17.     if (sockfd < 0) {
18.         perror("socket");
19.         exit(EXIT_FAILURE);
20.     }
22.     // 2. 绑定地址
23.     struct sockaddr_in addr;
24.     memset(&addr, 0, sizeof(addr));
25.     addr.sin_family = AF_INET;
26.     addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
27.     if (inet_aton(argv[1], &addr.sin_addr) == 0) {
28.         fprintf(stderr, "Invalid IP address\n");
29.         exit(EXIT_FAILURE);
30.     }
32.     if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0) {
33.         perror("bind");
34.         exit(EXIT_FAILURE);
35.     }
37.     printf("Server running on %s:%s\n", argv[1], argv[2]);
39.     // 3. 接收数据
40.     char buf[1024];
41.     struct sockaddr_in client_addr;
42.     socklen_t addr_len = sizeof(client_addr);
44.     while (1) {
45.         memset(buf, 0, sizeof(buf));
46.         ssize_t recv_len = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0,
47.                                    (struct sockaddr *)&client_addr, &addr_len);
48.         if (recv_len > 0) {
49.             printf("Received from %s:%d: %s\n",
50.                    inet_ntoa(client_addr.sin_addr),
51.                    ntohs(client_addr.sin_port),
52.                    buf);
53.         }
54.     }
56.     close(sockfd);
57.     return 0;
58. }

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5.2 客户端代码

1. #include <stdio.h>
2. #include <sys/socket.h>
3. #include <stdlib.h>
4. #include <string.h>
5. #include <netinet/in.h>
6. #include <arpa/inet.h>
7. #include <unistd.h>
9. int main(int argc, char *argv[]) {
10.     if (argc < 3) {
11.         fprintf(stderr, "Usage: %s <IP> <PORT>\n", argv[0]);
12.         exit(EXIT_FAILURE);
13.     }
15.     // 1. 创建 UDP 套接字
16.     int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
17.     if (sockfd < 0) {
18.         perror("socket");
19.         exit(EXIT_FAILURE);
20.     }
22.     // 2. 设置目标地址
23.     struct sockaddr_in server_addr;
24.     memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
25.     server_addr.sin_family = AF_INET;
26.     server_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
27.     if (inet_aton(argv[1], &server_addr.sin_addr) == 0) {
28.         fprintf(stderr, "Invalid IP address\n");
29.         exit(EXIT_FAILURE);
30.     }
32.     // 3. 发送数据
33.     char buf[1024];
34.     while (1) {
35.         printf("Input message: ");
36.         fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
37.         buf[strlen(buf) - 1] = '\0';  // 去掉换行符
39.         sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0,
40.                (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
41.     }
43.     close(sockfd);
44.     return 0;
45. }

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