Day34 UDP套接字編程 可靠文件傳輸與實時雙向聊天系統

day34 UDP套接字編程 可靠文件傳輸與實時雙向聊天系統

UDP文件傳輸

實現客戶端向服務器傳輸文件（如圖片）的功能，確保傳輸后文件內容完全一致且可正常打開。傳輸過程采用簡單的確認機制防止數據包丟失，傳輸完成后雙方程序自動退出。核心知識點包括：UDP套接字創建、文件讀寫、數據包分塊傳輸、傳輸結束標志處理。

客戶端代碼 (cli.c)

#include <arpa/inet.h>   // 提供IP地址轉換函數
#include <fcntl.h>       // 提供文件控制操作
#include <netinet/in.h>  // 定義IPv4地址結構
#include <netinet/ip.h>  // 定義IP協議相關結構
#include <stdio.h>       // 標準輸入輸出函數
#include <stdlib.h>      // 標準庫函數
#include <string.h>      // 字符串操作函數
#include <sys/socket.h>  // 套接字API
#include <sys/types.h>   // 數據類型定義
#include <time.h>        // 時間相關函數
#include <unistd.h>      // POSIX系統調用typedef struct sockaddr *(SA);  // 定義sockaddr指針別名，簡化類型轉換int main(int argc, char **argv)
{// 創建UDP套接字（AF_INET: IPv4, SOCK_DGRAM: 數據報套接字）int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (-1 == sockfd){perror("socket");  // 套接字創建失敗時打印錯誤return 1;}// 配置服務器地址結構struct sockaddr_in ser;ser.sin_family = AF_INET;         // 地址族：IPv4ser.sin_port = htons(50000);      // 端口號轉網絡字節序（50000）ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.48");  // 服務器IP地址// 打開本地文件（只讀模式）int fd = open("/home/linux/1.png", O_RDONLY);if (-1 == fd){perror("open error\n");return 1;}int num = 0;        // 累計已發送字節數char buf[1024] = {0};  // 數據緩沖區（1024字節塊）while (1){bzero(buf, sizeof(buf));  // 清空緩沖區int ret = read(fd, buf, sizeof(buf));  // 從文件讀取數據到緩沖區num += ret;  // 累計傳輸字節數printf("num:%d\n", num);  // 實時打印已發送字節數// 讀取結束或出錯時退出循環if (ret <= 0){break;}// 向服務器發送數據包sendto(sockfd, buf, ret, 0, (SA)&ser, sizeof(ser));// 接收服務器確認包（小阻塞：確保服務器處理完當前包）bzero(buf, sizeof(buf));recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);}// 發送傳輸結束標志strcpy(buf, "^_^");  // 結束標志字符串sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&ser, sizeof(ser));// 關閉資源close(sockfd);close(fd);return 0;
}

服務器代碼 (ser.c)

#include <arpa/inet.h>   // 提供IP地址轉換函數
#include <netinet/in.h>  // 定義IPv4地址結構
#include <netinet/ip.h>  // 定義IP協議相關結構
#include <stdio.h>       // 標準輸入輸出函數
#include <stdlib.h>      // 標準庫函數
#include <string.h>      // 字符串操作函數
#include <sys/socket.h>  // 套接字API
#include <sys/types.h>   // 數據類型定義
#include <unistd.h>      // POSIX系統調用
#include <time.h>        // 時間相關函數
#include <fcntl.h>       // 提供文件控制操作typedef struct sockaddr * (SA);  // 定義sockaddr指針別名int main(int argc, char **argv)
{// 創建UDP套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (-1 == sockfd){perror("socket");return 1;}// 配置服務器地址結構（用于綁定）struct sockaddr_in ser, cli;ser.sin_family = AF_INET;         // 地址族：IPv4ser.sin_port = htons(50000);      // 端口號轉網絡字節序ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.48");  // 本機IP地址// 綁定套接字到指定地址和端口int ret = bind(sockfd, (SA) &ser, sizeof(ser));if (-1 == ret){perror("bind");return 1;}time_t tm;  // 時間變量（未實際使用，保留原代碼）socklen_t len = sizeof(cli);  // 客戶端地址結構長度// 創建新文件（寫入/創建/截斷模式，權限0666）int fd = open("2.png", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);if (-1 == fd){perror("open error\n");return 1;}int num = 0;  // 累計接收字節數while (1){char buf[1024] = {0};  // 數據緩沖區// 接收客戶端數據包int ret = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (SA)&cli, &len);num += ret;  // 累計接收字節數printf("num:%d\n", num);  // 實時打印已接收字節數// 檢測到結束標志時退出循環if (0 == strcmp(buf, "^_^")){break;}// 將數據寫入文件write(fd, buf, ret);// 發送確認包（解除客戶端阻塞）bzero(buf, sizeof(buf));strcpy(buf, "go on");  // 確認消息sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&cli, len);}// 關閉資源close(sockfd);close(fd);return 0;
}

理想運行結果

  1. 文件傳輸過程：
    • 客戶端輸出：num:1024 → num:2048 → … → num:[文件總大小]（字節數遞增）
    • 服務器輸出：num:1024 → num:2048 → … → num:[文件總大小]（與客戶端一致）
  2. 傳輸驗證：
    • 傳輸完成后，2.png 與原始 1.png 大小完全相同（ls -l 對比）
    • 圖片文件可正常打開（如 eog 2.png 無損壞）
  3. 退出機制：
    • 客戶端發送 ^_^ 后自動退出
    • 服務器收到 ^_^ 后自動退出
  4. 關鍵特性：
    • 每個數據包傳輸后通過 recvfrom/sendto 實現簡單確認，避免發送過快導致丟包
    • 結束標志 ^_^ 確保雙方同步退出

UDP聊天

實現雙向實時聊天功能，支持連續消息收發。輸入 #quit 時，客戶端和服務器同時退出。核心知識點包括：多進程并發處理（fork）、消息循環控制、退出信號同步。

服務器代碼 (ser.c)

#include <arpa/inet.h>   // IP地址轉換
#include <fcntl.h>       // 文件控制
#include <netinet/in.h>  // IPv4地址結構
#include <netinet/ip.h>  // IP協議結構
#include <signal.h>      // 信號處理（用于進程終止）
#include <stdio.h>       // 標準I/O
#include <stdlib.h>      // 標準庫
#include <string.h>      // 字符串操作
#include <sys/socket.h>  // 套接字API
#include <sys/types.h>   // 數據類型
#include <time.h>        // 時間函數
#include <unistd.h>      // POSIX系統調用typedef struct sockaddr *(SA);  // sockaddr指針別名int main(int argc, char **argv)
{// 創建UDP套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (-1 == sockfd){perror("socket");return 1;}// 配置服務器地址結構struct sockaddr_in ser, cli;ser.sin_family = AF_INET;ser.sin_port = htons(50000);      // 監聽端口50000ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.48");  // 本機IP// 綁定套接字int ret = bind(sockfd, (SA)&ser, sizeof(ser));if (-1 == ret){perror("bind");return 1;}socklen_t len = sizeof(cli);  // 客戶端地址長度char buf[512] = {0};          // 消息緩沖區// 等待客戶端初始連接（"start"消息）recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (SA)&cli, &len);// 創建子進程處理并發pid_t pid = fork();if (pid > 0)  // 父進程：接收客戶端消息{while (1){bzero(buf, sizeof(buf));  // 清空緩沖區// 接收客戶端消息recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);// 檢測退出命令if (0 == strcmp(buf, "#quit\n")){kill(pid, 9);  // 終止子進程exit(1);       // 父進程退出}printf("cli:%s", buf);  // 顯示客戶端消息}}else if (0 == pid)  // 子進程：發送服務器消息{while (1){printf("to cli:");  // 提示輸入char buf[512] = {0};fgets(buf, sizeof(buf), stdin);  // 讀取用戶輸入// 發送消息到客戶端sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&cli, len);// 檢測退出命令if (0 == strcmp(buf, "#quit\n")){kill(getppid(), 9);  // 終止父進程exit(1);             // 子進程退出}}}else  // fork失敗{perror("fork");return 1;}close(sockfd);  // 關閉套接字（實際不會執行到此處）return 0;
}

客戶端代碼 (cli.c)

#include <arpa/inet.h>   // IP地址轉換
#include <netinet/in.h>  // IPv4地址結構
#include <netinet/ip.h>  // IP協議結構
#include <stdio.h>       // 標準I/O
#include <stdlib.h>      // 標準庫
#include <string.h>      // 字符串操作
#include <sys/socket.h>  // 套接字API
#include <sys/types.h>   // 數據類型
#include <unistd.h>      // POSIX系統調用
#include <time.h>        // 時間函數
#include <fcntl.h>       // 文件控制
#include <signal.h>      // 信號處理typedef struct sockaddr * (SA);  // sockaddr指針別名int main(int argc, char **argv)
{// 創建UDP套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (-1 == sockfd){perror("socket");return 1;}// 配置服務器地址結構struct sockaddr_in ser;ser.sin_family = AF_INET;ser.sin_port = htons(50000);      // 目標端口50000ser.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.48");  // 服務器IPsocklen_t len = sizeof(ser);  // 地址長度char buf[512] = {0};strcpy(buf, "start");  // 初始連接消息sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&ser, len);  // 通知服務器// 創建子進程處理并發pid_t pid = fork();if (pid > 0)  // 父進程：接收服務器消息{while (1){bzero(buf, sizeof(buf));// 接收服務器消息recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);// 檢測退出命令if (0 == strcmp(buf, "#quit\n")){kill(pid, 9);  // 終止子進程exit(1);       // 父進程退出}printf("ser:%s", buf);  // 顯示服務器消息}}else if (0 == pid)  // 子進程：發送客戶端消息{while (1){printf("to ser:");  // 提示輸入char buf[512] = {0};fgets(buf, sizeof(buf), stdin);  // 讀取用戶輸入// 發送消息到服務器sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (SA)&ser, len);// 檢測退出命令if (0 == strcmp(buf, "#quit\n")){kill(getppid(), 9);  // 終止父進程exit(1);             // 子進程退出}}}else  // fork失敗{perror("fork");return 1;}close(sockfd);  // 關閉套接字（實際不會執行到此處）return 0;
}

理想運行結果

  1. 初始化連接：

    • 客戶端發送 start 消息，服務器開始監聽
    • 雙方進入消息循環

  2. 聊天過程：

    • 服務器終端：
      to cli:Hello  // 服務器輸入
cli:How are you?  // 顯示客戶端消息
to cli:#quit  // 輸入退出命令
    • 客戶端終端：
      ser:Hello  // 顯示服務器消息
to ser:How are you?  // 客戶端輸入
ser:#quit  // 收到退出命令

  3. 退出機制：

    • 任意一方輸入 #quit 后：
      • 發送方立即終止對方進程（kill）
      • 本地進程退出（exit(1)）
    • 雙方終端同時關閉，無殘留進程

  4. 關鍵特性：

    • 通過 fork 實現雙工通信：父進程處理接收，子進程處理發送
    • 退出命令 #quit 觸發雙向終止（避免單方退出導致僵局）
    • 消息實時顯示（printf 前無緩沖，即時刷新）

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