Linux網絡編程：UDP 的echo server

目錄

前言：

一、服務端的實現

1、創建socket套接字

2、綁定地址信息

3、執行啟動程序

二、用戶端的實現

總結：

前言：

大家好啊，前面我們介紹了一些在網絡編程中的一些基本的概念知識。

今天我們就借著上節課提到的，傳輸層的UDP協議，來寫一個簡單的服務端與用戶段的通信。

由于我們還有很多知識沒有學習，所以這個板塊的目的是為了讓大家先看一下代碼的，接口的使用。

這種協議的使用很多情況都是重復一樣的，所以使用多了就記住了。

一、服務端的實現

1、創建socket套接字

我們一般在進行通信時，其實都是服務端與用戶端的交流。我們平時使用的微信，QQ這個app，就是用戶端，他會與遠程的服務端口進行數據的交互。如果你是對其他用戶發送的消息，就會把這個消息再傳給其他用戶。

由于我們目前所學還是比較簡陋的，所以這里我們要實現的服務端只需要要求滿足做一個echo響應就行了。因為我們沒有學具體的協議，所以這里就不對發送的消息做加工處理。

首先，我們需要先定義好我們的一個服務端的頭文件，這個還是很基礎的，然后聲明我們的命名空間，定義一個服務端的類。因為我們之后會使用日志來進行打印，所以我們就先把日志也給包含進來：

#ifndef __UDP_SERVER_HPP__
#define __UDP_SERVER_HPP__#include "log.hpp"using namespace LogModule;namespace UdpServerModule
{class UdpServer{public:UdpServer(){}~UdpServer(){}private:};
}#endif

在去試著寫一下我們的Main.cc啟動文件。

#include"UdpServer.hpp"using namespace UdpServerModule;
int main()
{std::unique_ptr<UdpServer> svr_ptr=std::make_unique<UdpServer>();//我們先創建一個服務器對象，并用智能指針管理它//那我們是不是要先初始化一下我們的服務器對象呢？svr_ptr->InitServer(); //假設UdpServer類有一個InitServer方法來初始化服務器//初始化好了，我們是不是應該啟動我們的服務端。由于服務端一般都是啟動了不會停止的，所以我們可以使用while循環svr_ptr->Start();
}

這里我們智能指針對應的頭文件加入之后，我們提出了兩個概念，初始化服務段與啟動我們的服務端。

毫無疑問，這是需要我們在UdpServer.hpp中實現的成員方法。

我們繼續來寫hpp。首先，我們如何初始化我們的服務端口。就需要先創建我們的socket套接字。

創建 Socket 是網絡通信的第一步，因為它是操作系統提供的網絡通信端點，負責數據的發送和接收。

這里我們需要用到socket接口：

這個接口的第一個參數是domin，是協議族的意思，決定了 Socket 使用的底層協議和地址格式。

我們一般情況下都填的AF_INET表示IPv4協議族。

?第二個參數是通信類型的意思：

可以看到這連個通信類型剛好符合我們上一篇文章所說的UDP與TCP協議的特點。我們這里使用UDP，所以選擇填SOCK_DGRAM。

第三個參數一般不用管，我們默認填0就行。

所以我們就要創建一個socket套接字在我們的服務端初始化時，這個socket的返回值是一個文件描述符，所以本質上其實就像是在給我們創建一個文件。（記得加上所需的頭文件：

?#include <sys/socket.h>

?#include<sys/types.h>

）

由于這個文件描述符我們肯定是后面經常用到的，所以我們這里可以寫一個成員變量_socket來記錄該文件描述符，并且可以通過這個的值判斷是否申請套接字成功。（記得修改一下我們的構造函數）

如果小于0，代表創建失敗，我們此時可以通過日志來打印并讓服務端執行Die：

LOG(LogLevel::FATAL) << "Failed to create socket" << strerror(errno);
// 如果socket創建失敗，我們記錄一條FATAL級別的日志，并返回。
Die(1);
#define Die(code) do{exit(code);}while(0)

?否則我們執行LOG打印成功

 LOG(LogLevel::INFO) << "Socket created successfully, sockfd: " << _sockfd;

2、綁定地址信息

當我們創建好一個socket之后，我們必須要把他與我們的地址信息做綁定。?

Socket通信本質上是端點對端點的通信，一個完整的通信端點需要兩個要素：

  • 傳輸協議（由socket()函數指定）

  • 地址標識（由bind()函數指定）

如果不綁定地址，Socket就相當于只有"通話功能"但沒有"電話號碼"，其他主機無法定向發送數據。?

所以我們要介紹一下我們的綁定接口：bind：

可以看出，bind的第一個參數就是我們使用socket返回的文件描述符，他的第二個參數，大家看著是否眼熟呢？

這正是我們在上篇文章所提到的：

這個是包含地址信息的結構體指針，

  • IPv4 使用?struct sockaddr_in

  • IPv6 使用?struct sockaddr_in6

  • 本地 Unix 域套接字使用?struct sockaddr_un

我們這里自然使用的是struct sockaddr_in，我們可以看一下這個結構體的定義：

struct sockaddr_in{__SOCKADDR_COMMON (sin_);in_port_t sin_port;			/* Port number.  */struct in_addr sin_addr;		/* Internet address.  *//* Pad to size of `struct sockaddr'.  */unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr)- __SOCKADDR_COMMON_SIZE- sizeof (in_port_t)- sizeof (struct in_addr)];};

根據上面那個圖我們可以知道，由上到下分別一一對應，有人說?__SOCKADDR_COMMON (sin_);是什么意思，我們可以繼續看這個宏的定義：

#define	__SOCKADDR_COMMON(sa_prefix) \sa_family_t sa_prefix##family

所以轉化過來就是sa_family_t sin_family;,這個就代表著我們的地址族。

繼續來講第三個參數，第三個參數就是第二個參數的大小，我們可以通過sizeof來獲取。

這里值得一提的是，第二個參數是一個輸入型參數，所以我們需要先定義一個sockaddr_in結構體，隨后對這個結構體進行初始化填充，把我們的IP地址，端口號這些信息全部填充到這個結構體內。

但是這里有一個問題：

            // 1.創建一個socket_sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);// 這里我們使用了C標準庫的socket函數來創建一個UDP socket// 注意：在實際的代碼中，我們需要檢查socket函數的返回值，以確保// socket創建成功。if (_sockfd < 0){LOG(LogLevel::FATAL) << "Failed to create socket" << strerror(errno);// 如果socket創建失敗，我們記錄一條FATAL級別的日志，并返回。Die(1);}LOG(LogLevel::INFO) << "Socket created successfully, sockfd: " << _sockfd;// 2.綁定地址信息struct sockaddr_in local;local.sin_family = AF_INET; // 設置地址族為IPv4local.sin_port = ;local.sin_addr=;

我們的端口號和IP地址從哪里來？

我們這里可以定義兩個默認的參數，代表默認的IP與端口地址，如果不想使用默認的，就要求你從外界傳入IP與端口：

static std::string defaultip = "127.0.0.1"; // 默認的IP地址，代表本地IP地址
static uint16_t defaultport = 8080;         // 默認的端口號,用來測試

我們順便在我們的服務端類中新增兩個變量來記錄IP地址與該服務端綁定的端口：
?

         UdpServer(const std::string& ip=defaultip,const uint16_t port=defaultport): _sockfd(defaultfd),_ip(ip),_port(port){}
      private:int _sockfd;std::string _ip ;// 默認IP地址uint16_t _port ; // 默認端口號

所以此時我們就給我們的sockaddr_in結構體中的成員初始化這個值：

            // 2.綁定地址信息struct sockaddr_in local;local.sin_family = AF_INET; // 設置地址族為IPv4local.sin_port = _port;// 設置端口號local.sin_addr = _ip;

這里有兩個問題，我們先說第一個，首先你的_port是要發送到網絡中的，協議規定端口號在報文中必須用網絡字節序（大端）傳輸。所以你這個時候必須進行大小端轉化，將主機序列轉化為網絡序列。

如何轉化呢？

我們在上文提到過：

所以這里我們采取htons來進行轉化。

但是我們還有一個新的問題，初始化ip地址時報錯了，這是為什么呢？

他說類型不匹配，我們查看一下sockaddr_in結構體內部：

發現sin_addr居然是一個結構體，而C語言的結構體不支持賦值。

我們繼續查看該結構體in_addr的內容：

struct in_addr{in_addr_t s_addr;};

發現里面就一個成員變量，所以我們只需要把這個成員變量顯式初始化就行了。但還是有個問題，我們的IP地址時點分十進制的啊！！所以我們需要對這個ip地址進行轉化。

如何將人類可讀的點分十進制IP地址（如?"127.0.0.1"）轉換為網絡字節序的二進制形式，并正確賦值給?sockaddr_in?結構體？

我們有這些接口可以使用：

大家有興趣的可以去查一下，為了簡便我們這里就使用inet_addr?,這個接口，用于將點分十進制格式的 IP 地址字符串轉換為 32 位網絡字節序的二進制值。

這里還有一個究極細節，為了防止結構體填充與未初始化風險，我們在設置sockaddr_in等網絡結構體前先進行清零（memset或bzero）：

我們這里使用bzero來完成清零的操作：

bzero(&local, sizeof(local)); // 清空結構體

完成對sockaddr_in結構體的設置后，我們就可以使用bind函數來綁定地址了:

bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));

?我們可以在下面進行一個if判斷，并對結果進行相應的日志輸出：

            int n = ::bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));if (n < 0){LOG(LogLevel::FATAL) << "bind: " << strerror(errno);Die(2);}LOG(LogLevel::INFO) << "bind success ";

所以我們服務端目前的代碼如下，大家可以借助注釋理解：

#ifndef __UDP_SERVER_HPP__
#define __UDP_SERVER_HPP__#include "log.hpp"
#include <string.h>
#include <string>
#include <memory>#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>using namespace LogModule;#define Die(code)   \do              \{               \exit(code); \} while (0)static int defaultfd = -1;
static std::string defaultip = "127.0.0.1"; // 默認的IP地址，代表本地IP地址
static uint16_t defaultport = 8080;         // 默認的端口號,用來測試namespace UdpServerModule
{class UdpServer{public:UdpServer(const std::string &ip = defaultip, const uint16_t port = defaultport): _sockfd(defaultfd),_ip(ip),_port(port){}~UdpServer(){}void InitServer(){// 1.創建一個socket_sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);// 這里我們使用了C標準庫的socket函數來創建一個UDP socket// 注意：在實際的代碼中，我們需要檢查socket函數的返回值，以確保// socket創建成功。if (_sockfd < 0){LOG(LogLevel::FATAL) << "Failed to create socket" << strerror(errno);// 如果socket創建失敗，我們記錄一條FATAL級別的日志，并返回。Die(1);}LOG(LogLevel::INFO) << "Socket created successfully, sockfd: " << _sockfd;// 2.綁定地址信息struct sockaddr_in local;bzero(&local, sizeof(local)); // 清空結構體// 這里我們使用了bzero函數來清空local結構體，確保沒有殘留數據,垃圾值local.sin_family = AF_INET;                     // 設置地址族為IPv4local.sin_port = htons(_port);                         // 設置端口號local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str()); // 將IP地址轉換為網絡字節序int n = ::bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));if (n < 0){LOG(LogLevel::FATAL) << "bind: " << strerror(errno);Die(2);}LOG(LogLevel::INFO) << "bind success "; }void Start(){}private:int _sockfd;std::string _ip; // 默認IP地址uint16_t _port;  // 默認端口號};
}#endif
#include"UdpServer.hpp"using namespace UdpServerModule;
int main()
{std::unique_ptr<UdpServer> svr_ptr=std::make_unique<UdpServer>();//我們先創建一個服務器對象，并用智能指針管理它//那我們是不是要先初始化一下我們的服務器對象呢？svr_ptr->InitServer(); //假設UdpServer類有一個InitServer方法來初始化服務器//初始化好了，我們是不是應該啟動我們的服務端。由于服務端一般都是啟動了不會停止的，所以我們可以使用while循環svr_ptr->Start();
}

3、執行啟動程序

目前為止，我們的初始化工作的代碼就已經完成了。

目前為止的這些代碼都是套路，我們這里就先看一下，把寫出來。后面我們講網絡原理這些會懂。

接下來就來實現一下我們的start啟動功能。

首先，服務端一般都是啟動之后就不會停止的，就像抖音一樣，你晚上可以使用，白天也能使用。

所以我們這里就可以使用while循環，由于我們今天的目標只是實現一個簡單的echo server，所以我們只需要在服務端接收到用戶端的消息，隨后打印消息結果，并返回就行了。

在寫while循環前我們應該再增加一個成員變量：is_running，表示目前服務器的運行狀態。一開始默認為false，在我們執行start后變為true。

        void Start(){is_running = true;while(is_running){}}

我們要接受從用戶端發來的消息，應該如何接收呢？

這就要拜托給我們的recvfrom了，recvfrom()?是用于無連接套接字（如 UDP）接收數據的系統調用，它不僅能獲取數據，還能獲取發送方的地址信息。

參數類型說明
sockfdint套接字文件描述符
bufvoid*接收數據的緩沖區
lensize_t緩沖區長度
flagsint控制接收行為的標志位
src_addrstruct sockaddr*發送方地址信息（可選）
addrlensocklen_t*地址結構體長度指針

?所以為了接收消息，我們需要先自己定義一個緩沖區，以及存儲我們發送方地址信息的結構體和長度。這個flag我們使用默認的0就行。

注意最后兩個參數是一個輸出型參數。

        void Start(){is_running = true;while(is_running){char buffer[1024];struct sockaddr_in peer;//輸出型參數socklen_t len =sizeof(peer);//也是一個輸出型參數ssize_t n=::recvfrom(_sockfd,buffer,sizeof(buffer),0,(struct sockaddr*)&peer,&len);if(n>0){buffer[n] = '\0'; // 確保字符串以null結尾LOG(LogLevel::INFO) << "client say: " << buffer;}}}

我們這里的sockfd既可以用來發消息，也可以用來收消息，這就是全雙工的特性。

所以我們還可以在后面添加一個返回消息的邏輯，這里的返回消息我們用的是?sendto，sendto()?是用于無連接套接字（如 UDP）發送數據的系統調用，它允許指定目標地址。

參數類型說明
sockfdint套接字文件描述符
bufconst void*要發送的數據緩沖區
lensize_t要發送的數據長度
flagsint控制發送行為的標志位
dest_addrconst struct sockaddr*目標地址信息
addrlensocklen_t地址結構體長度

在sendto函數中，后面兩個參數是我們要發送的目標的地址信息與參數，而這個參數，我們在使用recvrom的時候就已經獲取到peer里了。

        void Start(){is_running = true;while (is_running){char buffer[1024];struct sockaddr_in peer;      // 輸出型參數socklen_t len = sizeof(peer); // 也是一個輸出型參數ssize_t n = ::recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);if (n > 0){buffer[n] = '\0'; // 確保字符串以null結尾LOG(LogLevel::INFO) << "client say: " << buffer;std::string echo_str = "echo:"; // 我們要給客戶端回顯一條消息echo_str += buffer;// 發送回顯消息ssize_t m = ::sendto(_sockfd, echo_str.c_str(), echo_str.size(), 0, (struct sockaddr *)&peer, len);if (m < 0){LOG(LogLevel::ERROR) << "sendto error: " << strerror(errno);}}}}

那么到目前為止，我們的服務端接口就簡單的寫完了。

我們可以運行一下服務端的接口，隨后在新的shell中輸入以下指令：

netstat -nuap

可以看見我們的服務端進程已經啟動起來了，并且地址就是我們一開始設置的127.0.0.8080.

二、用戶端的實現

我們的服務端已經建立起來了，接下來我們要實現的就是用戶端的代碼。

其實，二者的代碼極具相似度，由于時間原因我選擇直接復制粘貼一下代碼（這也就是為什么我說那些代碼都是套路的原因，使用方法順序幾乎一致）

值得一提的是，用戶端的類我們要求初始化時必須有的目的地的IP地址與端口號（也就是服務端）

隨后我們新增一個類成員變量_server負責記錄我們會使用的sockaddr_in結構體數據，并且，在InitClient中我們需要對sockaddr_in進行初始化，這是為了方便我們后面的使用。

最后去除我們InitClient中的bind相關的代碼，這是為什么呢？

這是因為客戶端不需要自己顯示的調用bind！！

客戶端首次sendto消息的時候，由OS自動進行bind！！此時操作系統會隨機分配一個空閑的端口號！

我們在start中的改變還是比較多的，首先我們需要讓客戶端先輸入消息，也就是可以創建一個string字符串，使用getline接受消息，并且通過sendto發送到目的IP與端口，這里所使用的sockaddr_in結構體正是我們的成員變量_server。

之后，由于服務端調用了sendto，所以我們可以在后面進行recvfrom的使用。

代碼整體如下，大家可以看注釋幫助理解：

#ifndef __UDP_CLIENT_HPP__
#define __UDP_CLIENT_HPP__#include "log.hpp"
#include <string.h>
#include <string>
#include <memory>#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>using namespace LogModule;#define Die(code)   \do              \{               \exit(code); \} while (0)static int defaultfd = -1;namespace UdpClientModule
{class UdpClient{public:UdpClient(const std::string &ip, const uint16_t port): _sockfd(defaultfd),_ip(ip),_port(port){}~UdpClient(){}void InitClient(){// 1.創建一個socket_sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);// 這里我們使用了C標準庫的socket函數來創建一個UDP socket// 注意：在實際的代碼中，我們需要檢查socket函數的返回值，以確保// socket創建成功。if (_sockfd < 0){LOG(LogLevel::FATAL) << "Failed to create socket" << strerror(errno);// 如果socket創建失敗，我們記錄一條FATAL級別的日志，并返回。Die(3);}// 如果socket創建成功，我們記錄一條INFO級別的日志，表示socket創建成功。LOG(LogLevel::INFO) << "Socket created successfully, sockfd: " << _sockfd;// 2.綁定地址信息memset(&_server, 0, sizeof(_server)); // 清空結構體// 這里我們使用了bzero函數來清空local結構體，確保沒有殘留數據,垃圾值_server.sin_family = AF_INET;                     // 設置地址族為IPv4_server.sin_port = htons(_port);                  // 設置端口號_server.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str()); // 將IP地址轉換為網絡字節序// client必須也要有自己的ip和端口！但是客戶端，不需要自己顯示的調用bind！！// 而是，客戶端首次sendto消息的時候，由OS自動進行bind// 1. 如何理解client自動隨機bind端口號？ 一個端口號，只能被一個進程bind// 2. 如何理解server要顯示的bind？服務器的端口號，必須穩定！！必須是眾所周知且不能改變輕易改變的!// 如果服務端改變，那么他所服務對接的眾多客戶端都無法正常運行}void Start(){while (true){std::cout << "Please input your message: ";std::string message;getline(std::cin, message); // 從標準輸入讀取一行消息// 發送消息ssize_t m = ::sendto(_sockfd, message.c_str(), message.size(), 0, (struct sockaddr *)&_server, sizeof(_server));struct sockaddr_in temp;socklen_t len = sizeof(temp);char buffer[1024];ssize_t n = ::recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)(&temp), &len);if (n > 0){buffer[n] = 0;std::cout << buffer << std::endl;}}}private:int _sockfd;                // socket文件描述符std::string _ip;            // IP地址uint16_t _port;             // 端口號struct sockaddr_in _server; // 我們的類初始化時必須傳入目的地的IP與端口};
}#endif

那我們的main.cc文件如何實現呢？我們的客戶端的要求運行時必須傳入目的地的IP與端口，所以我們需要用到系統學到的知識命令行參數。

#include "UdpClient.hpp"using namespace UdpClientModule;int main(int argc, char *argv[])
{if (argc != 3) // 客戶端必須傳入我們要發送的目的地的IP和端口號{std::cout << "Usage: ./client ip port" << std::endl;return 1;}std::string ip = argv[1];uint16_t port = std::stoi(argv[2]);std::unique_ptr<UdpClient> client = std::make_unique<UdpClient>(ip, port);client->InitClient();client->Start();return 0;
}

我們先運行服務端，隨后運行客戶端：

可以看到，我們已經能夠實現簡單的本地通信了。

三、優化

我們服務端的代碼雖然能夠正常運行了，但是我們還是覺得不夠優美。所以我們可以在優化一下。

首先就是我們的那一大串的各種轉換了。

我們想要快速的顯示IP地址主機轉網絡網絡轉主機，快速得到端口號。

該怎么做呢？

首先我們可以定義一個新的頭文件：

InetAddr.hpp，表示我們將在這個頭文件中實現一個類，這個類中必須實現我們的各種轉換，所以就會包含各種成員函數調用接口。即把源代碼中的：

這一部分給優化到一個類中。

所以我們的這個類成員變量必須包含一個sockaddr_in類型的結構體：

#pragma once
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>class InetAddr
{
public:InetAddr(){}~InetAddr(){}private:struct sockaddr_in addr; // 用于存儲IP地址和端口號的結構體
};

但是我們實際上看的是點分十進制的IP地址與端口，所以我們還可以新建兩個成員變量來表示：

    std::string _ip;uint16_t _port;

我們想要在服務端收消息時知道客戶端的IP地址，所以我們重載一個構造函數，使得其支持從外部傳進來一個sockaddr_in的結構體給我們的addr初始化，并且在這里面調用相關接口，實現我們的網絡端口與IP的網絡轉主機。

這樣一來如果我們在start里的sendto之前，就可以通過struct sockaddr_in初始化的新建一個InetAddr變量，調用此構造函數對我們的IP地址以及端口進行自動化處理，隨后我們在通過一些返回調用就能在打印出來。

class InetAddr
{private:void PortNet2Host(){_port=::ntohs(_addr.sin_port);}void IpNet2Host(){char ip[64];::inet_ntop(AF_INET, &_addr.sin_addr, ip, sizeof(ip));_ip = std::string(ip);}
public:InetAddr(){}InetAddr(const struct sockaddr_in &addr):_addr(addr){PortNet2Host(); // 將網絡字節序的端口轉換為主機字節序IpNet2Host();   // 將網絡字節序的IP地址轉換為主機字節序}~InetAddr(){}private:struct sockaddr_in _addr; // 用于存儲IP地址和端口號的結構體std::string _ip;uint16_t _port;
};

不同于之前，我們在這里將IP地址轉換為主機字節序時用到的接口是：

inet_ntop

我們之前所使用的是inet_addr。

這個接口并不是很安全，因為返回值是一個char*指針，在多線程中有錯誤的風險。

但是inet_ntop就比較安全了，因為我們需要自己創建一個區域來存儲地址。在多線程中，名義上是規定了線程的棧區資源是不共享的。?

我們打印是要用到IP地址與端口，所以可以寫調用來返回：

    std::string GetIp(){return _ip;}uint16_t GetPort(){return _port;}

  void Start(){is_running = true;while (is_running){char buffer[1024];struct sockaddr_in peer;      // 輸出型參數socklen_t len = sizeof(peer); // 也是一個輸出型參數ssize_t n = ::recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);if (n > 0){InetAddr temp(peer); // 通過上面的peer來進行初始化，這樣以來我們就能獲取到相關ip地址與端口并打印buffer[n] = '\0';    // 確保字符串以null結尾LOG(LogLevel::INFO) << "client ip: " << temp.GetIp() << ", port: " << temp.GetPort() << "client say: " << buffer;std::string echo_str = "echo:"; // 我們要給客戶端回顯一條消息echo_str += buffer;// 發送回顯消息ssize_t m = ::sendto(_sockfd, echo_str.c_str(), echo_str.size(), 0, (struct sockaddr *)&peer, len);if (m < 0){LOG(LogLevel::ERROR) << "sendto error: " << strerror(errno);}}}}

?這樣一來我們也能看見客戶端的IP地址了。

由于我們設定的監控任意接口，所以我們在UdpServer.hpp里不需要IP來給我們的成員變量初始化，只需要端口。

所以我們就再重載一個端口版的構造函數?

    InetAddr(const uint16_t port):_port(port),_ip(""){_addr.sin_family=AF_INET; // 設置地址族為IPv4_addr.sin_port=htons(port); // 將端口轉換為網絡字節序_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; // 設置IP地址為任}

至此，我們只需要在服務端的成員變量中新增InetAddr類型，便可注釋掉我們之前的成員變量port與ip，這個端口版的構造函數主要是給我們的成員變量中新增InetAddr類型進行初始化使用的。

要代替的正是我們Init里面的對sockaddr_in結構體進行初始化的代碼。

        InetAddr local; // 本地地址信息// std::string _ip; // 默認IP地址// uint16_t _port;  // 默認端口號

另外由于使用bind的時候要獲取結構體地址與長度，所以我們可以新加接口在內部返回地址與長度。

?

    struct sockaddr* Getsockaddr(){return (struct sockaddr*)&_addr;}size_t GetSockaddrLen(){return sizeof(_addr);}

代碼總體如下：

#pragma once
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string>class InetAddr
{private:void PortNet2Host(){_port=::ntohs(_addr.sin_port);}void IpNet2Host(){char ip[64];::inet_ntop(AF_INET, &_addr.sin_addr, ip, sizeof(ip));_ip = std::string(ip);}
public:InetAddr(){}InetAddr(const struct sockaddr_in &addr):_addr(addr){PortNet2Host(); // 將網絡字節序的端口轉換為主機字節序IpNet2Host();   // 將網絡字節序的IP地址轉換為主機字節序}InetAddr(const uint16_t port):_port(port),_ip(""){_addr.sin_family=AF_INET; // 設置地址族為IPv4_addr.sin_port=htons(port); // 將端口轉換為網絡字節序_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; // 設置IP地址為任}~InetAddr(){}struct sockaddr* Getsockaddr(){return (struct sockaddr*)&_addr;}size_t GetSockaddrLen(){return sizeof(_addr);}std::string GetIp(){return _ip;}uint16_t GetPort(){return _port;}private:struct sockaddr_in _addr; // 用于存儲IP地址和端口號的結構體std::string _ip;uint16_t _port;
};

UdpServer.hpp涉及到的更改的地方如下：

添加成員變量

  private:int _sockfd;    // socket文件描述符InetAddr local; // 本地地址信息// std::string _ip; // 默認IP地址// uint16_t _port;  // 默認端口號bool is_running; // 服務器是否在運行

?構造函數修改：
?

         UdpServer(const std::string &ip = defaultip, const uint16_t port = defaultport): _sockfd(defaultfd),local(port), // 初始化本地地址信息is_running(false){}

Init函數省略優化：

        void InitServer(){// 1.創建一個socket_sockfd = ::socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);// 這里我們使用了C標準庫的socket函數來創建一個UDP socket// 注意：在實際的代碼中，我們需要檢查socket函數的返回值，以確保// socket創建成功。if (_sockfd < 0){LOG(LogLevel::FATAL) << "Failed to create socket" << strerror(errno);// 如果socket創建失敗，我們記錄一條FATAL級別的日志，并返回。Die(1);}// 如果socket創建成功，我們記錄一條INFO級別的日志，表示socket創建成功。LOG(LogLevel::INFO) << "Socket created successfully, sockfd: " << _sockfd;// 2.綁定地址信息// struct sockaddr_in local;// bzero(&local, sizeof(local)); // 清空結構體// // 這里我們使用了bzero函數來清空local結構體，確保沒有殘留數據,垃圾值// local.sin_family = AF_INET;    // 設置地址族為IPv4// local.sin_port = htons(_port); // 設置端口號// // local.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str()); // 將IP地址轉換為網絡字節序// local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 綁定到任意IP地址，這樣服務器可以接收來自任何IP的消息int n = ::bind(_sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));if (n < 0){// 如果bind函數返回小于0，表示綁定失敗，我們記錄一條FATAL級別的日志，并返回。// 這里我們使用了strerror函數來獲取錯誤信息，并將其記錄到日志中。LOG(LogLevel::FATAL) << "bind: " << strerror(errno);Die(2);}// 如果綁定成功，我們記錄一條INFO級別的日志，表示綁定成功。LOG(LogLevel::INFO) << "bind success ";}

?statr新增打印客戶端IP地址信息：
?

       void Start(){is_running = true;while (is_running){char buffer[1024];struct sockaddr_in peer;      // 輸出型參數socklen_t len = sizeof(peer); // 也是一個輸出型參數ssize_t n = ::recvfrom(_sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr *)&peer, &len);if (n > 0){InetAddr temp(peer); // 通過上面的peer來進行初始化，這樣以來我們就能獲取到相關ip地址與端口并打印buffer[n] = '\0';    // 確保字符串以null結尾LOG(LogLevel::INFO) << "client ip: " << temp.GetIp() << ", port: " << temp.GetPort() << "client say: " << buffer;std::string echo_str = "echo:"; // 我們要給客戶端回顯一條消息echo_str += buffer;// 發送回顯消息ssize_t m = ::sendto(_sockfd, echo_str.c_str(), echo_str.size(), 0, (struct sockaddr *)&peer, len);if (m < 0){LOG(LogLevel::ERROR) << "sendto error: " << strerror(errno);}}}}

?

總結：

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