用C或C++语言编写客户端、服务器程序，实现基于UDP的网络通信数据传输服务，熟悉基于UDP的套接字（Socket）编程原理。 实验任务： 1.基于UDP的消息收发: 1)分别编写客户端和服务端程序，采用命令行界面 2)服务端：等待并接收客户端发送的消息，显示在命令行界面 3)客户端：发送键盘输入消息给服务端 4)服务端和客户端的IP地址都为本地地址127.0.0.1，在本地进行单机进程间通信

<think>我们正在使用C/C++编写基于UDP的客户端和服务器程序，实现消息收发功能。UDP是无连接的，因此我们不需要建立持久的连接。服务器将绑定到一个特定的端口，并等待接收客户端发来的消息。客户端将消息发送到服务器的地址和端口，然后也可以接收来自服务器的回复。步骤：1.创建UDP套接字。2.服务器绑定到一个端口。3.客户端向服务器发送数据。4.服务器接收数据，然后可以选择发送回复。5.客户端接收回复。我们将使用localhost（127.0.0.1）进行测试。注意：UDP是不可靠的，数据报可能丢失或乱序，但在本机测试中，这种情况很少。我们将分别实现服务器和客户端，并且为它们提供命令行界面。服务器程序：-启动后绑定到指定端口（例如12345）。-然后等待接收消息。-接收到消息后，打印出来，并可以输入回复消息。客户端程序：-指定服务器IP（127.0.0.1）和端口（12345）。-允许用户输入消息并发送。-然后等待接收服务器的回复。由于UDP是面向数据报的，我们使用sendto和recvfrom函数。我们使用C++编写，但保持与C兼容（使用C风格的socketAPI）。注意错误处理，如果函数调用失败，打印错误信息并退出。代码结构：服务器端：1.创建套接字（socket）2.绑定（bind）到本地地址和端口3.循环：recvfrom接收数据显示收到的数据输入回复信息sendto发送给客户端客户端端：1.创建套接字2.指定服务器地址3.循环：用户输入消息sendto发送到服务器recvfrom接收回复显示回复由于UDP是无连接的，每次发送都要指定目标地址。我们将使用以下头文件：#include<cstdio>#include<cstdlib>#include<cstring>#include<unistd.h>#include<sys/socket.h>#include<netinet/in.h>#include<arpa/inet.h>注意：在Windows下使用Winsock，但这里我们针对Unix-like系统（包括Linux和macOS）。由于用户要求在本地主机上测试，我们使用IPv4地址（AF_INET）。下面分别给出服务器和客户端的代码示例。注意：为了简化，我们不会在同一个程序中进行双向连续对话，而是交替发送接收（每次发送后等待接收）。但是，我们的循环结构允许连续对话直到用户输入退出命令。我们将设计为：服务器先接收，然后回复；客户端先发送，然后接收回复。然而，为了让用户能够连续发送多条消息，我们可以让客户端和服务器都循环运行。但我们这里先实现一个简单的版本：客户端发送一条消息，服务器接收并回复，客户端接收回复后结束。然后扩展为循环。为了更实用，我们将让用户可以通过命令行输入消息（客户端）和回复（服务器），并且可以连续对话直到用户输入“exit”或类似退出命令。我们设定：-客户端启动后，提示用户输入消息（一次一行），发送后等待服务器回复，然后显示回复，并继续提示输入。-服务器在收到消息后，打印消息来源和内容，然后提示管理员输入回复，发送回复。但是注意，服务器在同一个端口上接收所有客户端的数据报，因此我们每次回复时要将回复发送到recvfrom返回的地址。我们设计一个简单的协议：当客户端发送的消息是“exit”时，退出循环。同样，服务器也可以输入“exit”来退出，但我们这里为了简单，服务器不退出（除非我们特别处理信号）。我们让服务器在收到客户端发来“exit”消息时也退出循环。由于我们是单线程的，所以只能同时处理一个客户端。但是UDP可以接收不同客户端的数据报，我们这里只考虑一个客户端，因为演示目的。下面是代码：服务器端代码（udp_server.cpp）：</think> 以下是基于C++的UDP客户端/服务器实现示例，使用本地主机(127.0.0.1)进行通信。此实现包含命令行界面，完整遵循UDP套接字编程的核心原理[^1]。 --- ### UDP套接字编程核心原理 1. **无连接协议**：无需建立持久连接，每个数据报独立传输 2. **数据报边界**：保持发送消息的边界完整性 3. **非可靠传输**：可能丢失/乱序到达，需应用层处理 4. **阻塞式I/O**：默认`recvfrom()`阻塞等待数据 --- ### 服务器端代码 (udp_server.cpp) ```cpp #include <iostream> #include <cstring> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <unistd.h> const int PORT = 8888; const int BUFFER_SIZE = 1024; int main() { // 创建UDP套接字 int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if (sockfd < 0) { perror("socket creation failed"); exit(EXIT_FAILURE); } // 绑定套接字到本地地址 sockaddr_in server_addr{}; server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; server_addr.sin_port = htons(PORT); if (bind(sockfd, (const sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) { perror("bind failed"); close(sockfd); exit(EXIT_FAILURE); } std::cout << "UDP Server listening on 127.0.0.1:" << PORT << std::endl; char buffer[BUFFER_SIZE]; sockaddr_in client_addr{}; socklen_t client_len = sizeof(client_addr); while (true) { // 接收客户端消息 ssize_t recv_len = recvfrom(sockfd, buffer, BUFFER_SIZE, 0, (sockaddr*)&client_addr, &client_len); if (recv_len < 0) { perror("recvfrom failed"); break; } buffer[recv_len] = '\0'; std::cout << "Received from [" << inet_ntoa(client_addr.sin_addr) << ":" << ntohs(client_addr.sin_port) << "]: " << buffer << std::endl; // 发送回复 std::cout << "Enter reply: "; std::string reply; std::getline(std::cin, reply); sendto(sockfd, reply.c_str(), reply.size(), 0, (const sockaddr*)&client_addr, client_len); } close(sockfd); return 0; } ``` --- ### 客户端代码 (udp_client.cpp) ```cpp #include <iostream> #include <cstring> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <unistd.h> const int PORT = 8888; const int BUFFER_SIZE = 1024; int main() { // 创建UDP套接字 int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if (sockfd < 0) { perror("socket creation failed"); exit(EXIT_FAILURE); } // 配置服务器地址 sockaddr_in server_addr{}; server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_port = htons(PORT); inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &server_addr.sin_addr); char buffer[BUFFER_SIZE]; sockaddr_in server_response_addr{}; socklen_t addr_len = sizeof(server_response_addr); while (true) { // 用户输入消息 std::cout << "Enter message (type 'exit' to quit): "; std::string message; std::getline(std::cin, message); if (message == "exit") break; // 发送消息到服务器 sendto(sockfd, message.c_str(), message.size(), 0, (const sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)); // 接收服务器回复 ssize_t recv_len = recvfrom(sockfd, buffer, BUFFER_SIZE, 0, (sockaddr*)&server_response_addr, &addr_len); if (recv_len < 0) { perror("recvfrom failed"); break; } buffer[recv_len] = '\0'; std::cout << "Server reply: " << buffer << std::endl; } close(sockfd); return 0; } ``` --- ### 编译与运行方法 ```bash # 编译服务器 g++ udp_server.cpp -o server # 编译客户端 g++ udp_client.cpp -o client # 在不同终端运行 ./server ./client ``` --- ### 关键函数说明 1. `socket()`: 创建数据报套接字 (`SOCK_DGRAM`) 2. `bind()`: 服务器绑定到特定端口 3. `sendto()`: 指定目标地址发送数据报 4. `recvfrom()`: 获取数据及发送方地址 5. `inet_ntoa()`: 将IP地址转换为字符串格式 --- ### 执行流程示例 ``` // 服务器终端 $ ./server UDP Server listening on 127.0.0.1:8888 Received from [127.0.0.1:53218]: Hello server! Enter reply: Hello client! // 客户端终端 $ ./client Enter message: Hello server! Server reply: Hello client! ```