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C++基于UDP協(xié)議的群聊服務(wù)器開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)

 更新時(shí)間:2025年04月24日 08:33:40   作者:敲上癮  
本文主要介紹了C/C++基于UDP協(xié)議的群聊服務(wù)器開(kāi)發(fā),文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

服務(wù)器

在服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計(jì)中,模塊解耦是保障系統(tǒng)可維護(hù)性的核心準(zhǔn)則。本方案采用分層架構(gòu)將核心功能拆解為通信層業(yè)務(wù)處理層兩大模塊。值得注意的是,當(dāng)使用TCP協(xié)議時(shí),開(kāi)發(fā)者往往需要額外設(shè)計(jì)協(xié)議抽象層來(lái)解決其字節(jié)流特性導(dǎo)致的消息邊界模糊問(wèn)題(如粘包/拆包處理),并通過(guò)重傳機(jī)制強(qiáng)化傳輸可靠性。而UDP的面向報(bào)文特性天然規(guī)避了消息邊界問(wèn)題,其無(wú)狀態(tài)傳輸模型大幅簡(jiǎn)化了基礎(chǔ)通信層的設(shè)計(jì)復(fù)雜度——這正是我們選擇UDP構(gòu)建輕量化實(shí)時(shí)群聊系統(tǒng)的關(guān)鍵原因。話不多說(shuō),我們直接開(kāi)始!

框架設(shè)計(jì)

創(chuàng)建核心文件:UdpServer.hpp、UdpServer.cc、UdpClient.cc,當(dāng)然不止于這些,在完成這些文件的過(guò)程中會(huì)延伸出更多文件,如果在這里寫(xiě)顯得有些突兀。

  • UdpServer.hpp:服務(wù)器相關(guān)的類以及類方法的實(shí)現(xiàn)——主要完成通信功能。
  • UdpServer.cc:服務(wù)器主函數(shù)(main)的實(shí)現(xiàn)——對(duì)服務(wù)器接口的調(diào)用,即啟動(dòng)服務(wù)器。
  • UdpClient.cc:客戶端主函數(shù)(main)的實(shí)現(xiàn)——啟動(dòng)客戶端,與服務(wù)器通信。

一、通信

上來(lái)直接創(chuàng)建一個(gè)class UdpServer類,而對(duì)于成員變量和成員函數(shù)的設(shè)定。我們得理一理進(jìn)行通信需要完成什么,它完全是套路式的,模板化的。即:打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)文件綁定端口,收數(shù)據(jù)_處理數(shù)據(jù)_發(fā)數(shù)據(jù)。(針對(duì)UDP協(xié)議通信)

根據(jù)這三點(diǎn)我們?cè)O(shè)計(jì)成員函數(shù):

  • int  _socketfd:網(wǎng)絡(luò)文件描述符。
  • uint16_t  _port:端口號(hào)。對(duì)于IP地址我們不期望從外部傳入,所以暫且不用設(shè)。
  • 數(shù)據(jù)處理函數(shù):這個(gè)成員到后文數(shù)據(jù)處理再設(shè)計(jì)。

對(duì)于成員函數(shù)

  • void Init():完成打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)文件,綁定端口。
  • void Start():?jiǎn)?dòng)服務(wù),完成收數(shù)據(jù)_處理數(shù)據(jù)_發(fā)數(shù)據(jù),其中處理數(shù)據(jù)以回調(diào)的方式完成(為了讓模塊解耦,方便模塊之間的拼接和替換)。

如下:

class UdpServer
{
public:
    UdpServer(uint16_t port)
        : _socketfd(-1), _port(port)
    {
    }
    void Init();
    void Start();
private:
    int _socketfd;
    uint16_t _port;
    //......
};

void Init ()

1.打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)文件

socket的使用

socket函數(shù)的聲明:

int socket(int domain, int type, int protocol);

功能:打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)文件(套接字)。

參數(shù)domain:確定IP地址類型,如IPv4還是IPv6。

  • AF_INET: IPv4。
  • AF_INET6:IPv6。

參數(shù)type:確定數(shù)據(jù)的傳輸方式。

  • SOCK_STREAM: 流式套接字(TCP)。
  • SOCK_DGRAM: 數(shù)據(jù)報(bào)套接字(UDP)。

參數(shù)protocol:確定協(xié)議類型,如果前面type已經(jīng)能確定了,這里傳入0即可。

返回值:

  • 成功:文件描述符。
  • 失敗:一個(gè)小于0的數(shù)。

代碼示例:

// 打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)文件 IPv4 數(shù)據(jù)包 udp
_socketfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (_socketfd < 0)
{
    LOG(Level::ERROR) << "socket() fail";
    exit(1);
}
else
{
    LOG(Level::INFO) << "socket() succee _socketfd:" << _socketfd;
}

說(shuō)明:LOG是我寫(xiě)的一個(gè)打印日志的接口, 大家把它當(dāng)作cout理解就行,當(dāng)然需要日志源碼的可以私信我。

2.綁定ip地址與端口號(hào)

sockaddr_in結(jié)構(gòu)

首先我們需要了解sockaddr_in結(jié)構(gòu),IP地址和端口號(hào)等信息要包裝在這個(gè)結(jié)構(gòu)里面,然后使用bind函數(shù)綁定。

sockaddr_in是用于 IPv4 網(wǎng)絡(luò)編程 的一個(gè)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),用于存儲(chǔ)套接字地址信息(IP地址和端口號(hào)),除此之外還有sockaddr_in6(IPv6),sockaddr_un(本地通信),sockaddr(用來(lái)屏蔽包括但不止于以上三種結(jié)構(gòu)的底層實(shí)現(xiàn))。

sockaddr_in結(jié)構(gòu)如下:

#include <netinet/in.h>

struct sockaddr_in {
    sa_family_t    sin_family;   // 地址族(Address Family)
    in_port_t      sin_port;     // 端口號(hào)(Port Number)
    struct in_addr sin_addr;     // IPv4 地址(IP Address)
    char           sin_zero[8];  // 填充字段(Padding)
};

// IPv4 地址結(jié)構(gòu)(嵌套在 sockaddr_in 中)
struct in_addr {
    in_addr_t s_addr;  // 32位IPv4地址(網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序)
};

創(chuàng)建 sockaddr_in 對(duì)成員進(jìn)行設(shè)定:

  • sin_family:我們?cè)O(shè)為AF_INET,即IPv4。
  • sin_port:使用成員變量_port,但需要使用函數(shù)htons轉(zhuǎn)為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序(即大端)。
  • sin_addr:IP地址通常都是點(diǎn)分十進(jìn)制的字符串,所以需要把IP轉(zhuǎn)成4字節(jié),然后4字節(jié)轉(zhuǎn)成網(wǎng)絡(luò)序列,庫(kù)提供了inet_addr函數(shù),可以完成這個(gè)功能。不過(guò)這里我們把它直接設(shè)為INADDR_ANY,表示本主機(jī)上的所有IP都綁定到服務(wù)器,這樣的話外部客戶端連接任意IP都能連接到該主機(jī)。
  • 最后一個(gè)成員暫且用不著,不用管。

bind函數(shù)的使用

bind聲明

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);

功能:用來(lái)綁定端口。

參數(shù)sockfd:要綁定的套接字描述符(由 socket() 函數(shù)創(chuàng)建)。

參數(shù)sockaddr:指向地址結(jié)構(gòu)體的指針,包含綁定的IP地址和端口號(hào)。

參數(shù)addrlen:地址結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度(單位:字節(jié))。

返回值:

  • 0:成功。
  • 非0:失敗。

代碼示例:

sockaddr_in sd;
bzero(&sd, sizeof(sd));//初始化為0
sd.sin_family = AF_INET;
sd.sin_port = htons(_port);
// sd.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str());
sd.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
//  綁定ip地址與端口號(hào)
int n = bind(_socketfd, (const sockaddr *)&sd, sizeof(sd));
if (n != 0)
{
    LOG(Level::FATAL) << "bind fial";
    exit(1);
}
else
{
    LOG(Level::INFO) << "bind success";
}

由于后面會(huì)對(duì)sockaddr_in頻繁操作,所以在這里封裝一個(gè)InetAddr類放在InetAddr文件里,這里就不講解具體的細(xì)節(jié)了,如下:

class InetAddr
{
public:
    InetAddr(){}
    InetAddr(sockaddr_in &peer)
        : _addr(peer)
    {
        _port = ntohs(peer.sin_port);//網(wǎng)絡(luò)序列轉(zhuǎn)為主機(jī)序列
        _ip = inet_ntoa(peer.sin_addr);//4字節(jié)轉(zhuǎn)為點(diǎn)分十進(jìn)制
    }
    InetAddr(uint16_t port, string ip)
        : _port(port), _ip(ip)
    {
        _addr.sin_family = AF_INET;
        _addr.sin_port = htons(_port);
        _addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str());
    }
    string tostring_port()
    {
        return to_string(_port);
    }
    string tostring_ip()
    {
        return _ip;
    }
    bool operator==(InetAddr addr)
    {
        return _port == addr._port && _ip == addr._ip;
    }
    sockaddr_in &getaddr()
    {
        return _addr;
    }
private:
    uint16_t _port;
    string _ip;
    sockaddr_in _addr;
};

void start ()

3.接收信息

UDP協(xié)議數(shù)據(jù)的接收使用的是recvfrom函數(shù),recvfrom函數(shù)的使用:

recvfrom函數(shù)聲明:

ssize_t recvfrom(
    int sockfd,          // 套接字描述符
    void *buf,           // 接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)
    size_t len,          // 緩沖區(qū)最大長(zhǎng)度
    int flags,           // 標(biāo)志位(通常設(shè)為0)
    struct sockaddr *src_addr, // 發(fā)送方的地址信息(可選)
    socklen_t *addrlen   // 地址結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度(輸入輸出參數(shù))
);
sockfdUDP套接字的網(wǎng)絡(luò)文件描述符(需已綁定端口)。
buf指向接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū),用于存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)。
len緩沖區(qū)的最大容量(單位:字節(jié)),防止數(shù)據(jù)溢出。
flags控制接收行為的標(biāo)志位,常用值:
0(默認(rèn)阻塞)、MSG_DONTWAIT(非阻塞)。
src_addr指向 struct sockaddr 的指針,用于存儲(chǔ)發(fā)送方的地址信息(IP和端口)。若不需要可設(shè)為 NULL。
addrlen輸入時(shí)為 src_addr 結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度,輸出時(shí)為實(shí)際地址長(zhǎng)度。需初始化為 sizeof(struct sockaddr)。
返回值含義
>0成功接收的字節(jié)數(shù)。
0(僅TCP有意義,UDP一般不會(huì)返回0)。
-1發(fā)生錯(cuò)誤,檢查 errno 獲取具體原因

注:千萬(wàn)不要把時(shí)間花在記函數(shù)參數(shù)列表上,這么多函數(shù)你是記不了的,只需要看懂就行,函數(shù)的參數(shù)列表在編譯器上通常都會(huì)有提示的。只需要把鼠標(biāo)指針停留在對(duì)應(yīng)的函數(shù)名上,如下:

代碼示例: 

while (true)
{
    // 收各個(gè)客戶端發(fā)來(lái)的消息
    sockaddr_in client;
    socklen_t len = sizeof(client);
    char buffer[1024];
    int n = recvfrom(_socketfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (sockaddr *)&client, &len);
    buffer[n] = '\0';
    //回調(diào)函數(shù)處理數(shù)據(jù)
    //......
}

到這里為止通信問(wèn)題就解決了,只需要靜等客戶端發(fā)數(shù)據(jù)就行。接下來(lái)就是數(shù)據(jù)處理。 

二、數(shù)據(jù)處理

別忘了我們要做的是群聊服務(wù)器,剛才我們不管三七二十一先把通信問(wèn)題解決,這個(gè)的做法是很正確的,因?yàn)橥ㄐ疟緛?lái)就是一個(gè)模板化的問(wèn)題,其次它和其他模塊是解耦的,在編寫(xiě)過(guò)程中并不用考慮數(shù)據(jù)怎么處理。

群聊服務(wù)器如何實(shí)現(xiàn)?

原理很簡(jiǎn)單,把一個(gè)客戶發(fā)來(lái)的消息再發(fā)送給與它連接的所有客戶。

我們需要做什么呢?

把與它連接的所有客戶的IP和端口號(hào)(InetAddr)都存儲(chǔ)起來(lái),當(dāng)有客戶給它服務(wù)器發(fā)信息,服務(wù)器再把信息轉(zhuǎn)發(fā)給所有客戶。

這個(gè)功能我們單獨(dú)做一個(gè)類Route,用來(lái)做消息路由,放在新建頭文件Route.hpp里。

Route的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單,只需要一個(gè)成員函數(shù)用來(lái)收發(fā)數(shù)據(jù),一個(gè)成員變量用來(lái)存儲(chǔ)與它連接的客戶端信息。如下:

class Route
{
public:
    Route(){}
    void Handler(int socketfd,string message,InetAddr client);
private:
    vector<InetAddr> _data;
};

因?yàn)槭諗?shù)據(jù)的功能在通信模塊已經(jīng)做了,直接讓它把網(wǎng)絡(luò)文件描述符,數(shù)據(jù)和客戶端信息傳給Handler就行。其次做兩個(gè)小函數(shù),Push:把客戶端信息插入數(shù)組,Pop:把客戶端信息移除數(shù)組。

代碼示例:

class Route
{
private:
    void Push(InetAddr peer)
    {
        for (auto val : _data)
        {
            //如果已經(jīng)有了,就直接退出
            if (val == peer) return;
        }
        _data.push_back(peer);
        LOG(Level::INFO)<<peer.tostring_ip()<<'|'<<peer.tostring_port()<<" online";
    }
    bool Pop(InetAddr peer)
    {
        //用戶退出連接后,把它移除數(shù)組
        _data.erase(peer);
        return true;
    }

public:
    Route(){}
    void Handler(int socketfd,string message,InetAddr client)
    {
        Push(client);
        // 誰(shuí)發(fā)的信息要知道吧?所以添加客戶的信息
        string send_message = client.tostring_ip() + " | " + client.tostring_port() + ": ";
        send_message += message;
        // 發(fā)給所有在線的客戶端
        for (auto val : _data)
        {
            if(val == client) continue;
            sendto(socketfd, send_message.c_str(), send_message.size(), 0, (sockaddr *)&val.getaddr(), sizeof(val.getaddr()));
        }
    }
private:
    vector<InetAddr> _data;
};

sendto接口和recvfrom很類似,如下:

sendto的聲明:

ssize_t sendto(
    int sockfd,                // 套接字描述符
    const void *buf,           // 待發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)
    size_t len,                // 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(字節(jié))
    int flags,                 // 控制標(biāo)志(通常設(shè)為0)
    const struct sockaddr *dest_addr, // 目標(biāo)地址(IP和端口)
    socklen_t addrlen          // 目標(biāo)地址結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度
);
參數(shù)詳解
sockfdUDP 套接字的描述符(無(wú)需提前連接)。
buf指向待發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)(如字符串、二進(jìn)制數(shù)據(jù))。
len數(shù)據(jù)的實(shí)際長(zhǎng)度(單位:字節(jié))。
flags控制發(fā)送行為的標(biāo)志位,常用值:
0(默認(rèn)阻塞)、MSG_DONTWAIT(非阻塞)。
dest_addr指向目標(biāo)地址的結(jié)構(gòu)體(如 sockaddr_in),需強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為 sockaddr*。
addrlen目標(biāo)地址結(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度(如 sizeof(struct sockaddr_in))。

返回值

返回值含義
>0成功發(fā)送的字節(jié)數(shù)(可能與 len 不同,需檢查是否完全發(fā)送)。
-1發(fā)送失敗,檢查 errno 獲取具體錯(cuò)誤原因。

這里有個(gè)很尷尬的事,服務(wù)器并不知道客戶端什么時(shí)候退出,可以說(shuō)是UDP協(xié)議的特點(diǎn)吧,所以Pop函數(shù)什么時(shí)候調(diào)用并不知道,除非客戶在退出時(shí)給服務(wù)器發(fā)一條特殊信息表明客戶要退出。這里先這樣。

現(xiàn)在為止服務(wù)器相關(guān)的通信接口和數(shù)據(jù)處理方法已經(jīng)準(zhǔn)備好了,接下來(lái)實(shí)現(xiàn)UdpClient.cc文件,即main函數(shù),把服務(wù)器調(diào)用起來(lái)。

主要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn):

  • 要給服務(wù)器設(shè)定端口號(hào),需要從程序外部傳入,即命令行參數(shù)。
  • 創(chuàng)建數(shù)據(jù)處理的類(Route)。
  • 創(chuàng)建服務(wù)器,把端口號(hào)和數(shù)據(jù)處理方法(即回調(diào)方法)傳入,啟動(dòng)服務(wù)器。

1,2比較簡(jiǎn)單,接下來(lái)講解第3點(diǎn)。

還記得開(kāi)頭在UdpServer里我們?nèi)鄙俚某蓡T變量數(shù)據(jù)處理函數(shù)嗎?現(xiàn)在我們知道它是誰(shuí)了,即:

  • void Handler(int socketfd,string message,InetAddr client)

這里我們寫(xiě)規(guī)范一點(diǎn),聲明一個(gè)類型:

  • using funcType = function<void(int, string, InetAddr)>;

然后添加成員變量funcType _func,并在構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)列表進(jìn)行初始化

最后在Start中調(diào)用_func函數(shù)(即回調(diào)),如下:

void Start()
{
    while (true)
    {
        // 收各個(gè)客戶端發(fā)來(lái)的消息
        sockaddr_in client;
        socklen_t len = sizeof(client);
        char buffer[1024];
        int n = recvfrom(_socketfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (sockaddr *)&client, &len);
        buffer[n] = '\0';
        _func(_socketfd,string(buffer),InetAddr(client));

    }
}

可優(yōu)化點(diǎn):把_func當(dāng)作任務(wù),推入線程池。

現(xiàn)在創(chuàng)建UdpServer兩個(gè)參數(shù),一個(gè)是port(端口號(hào)),另一個(gè)是func(數(shù)據(jù)處理方法),對(duì)于func我們可以以lambda表達(dá)式的方式傳入。如下:

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        std::cerr << "Usage" << argv[0] << "port" << std::endl;
        return 1;
    }
    std::string port = argv[1];
    // 路由
    Route rt;
    // 通信
    unique_ptr<UdpServer> us = make_unique<UdpServer>(stoi(port), [&](int socketfd, string meassge, InetAddr client)
                                                      { rt.Handler(socketfd, meassge, client); });
    us->Init();
    us->Start();
    return 0;
}

 客戶端 

框架設(shè)計(jì)

客戶端將來(lái)是要連接服務(wù)器的,所以需要傳入服務(wù)器IP和端口,而且是從程序外部出入。即給main函數(shù)傳入命令行參數(shù)。注意判斷參數(shù)是否合法。

然后和服務(wù)器一樣需要打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)文件。如下:

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 3)
    {
        std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " server_op server_port" << std::endl;
        return 1;
    }
    int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (socketfd < 0)
    {
        LOG(Level::ERROR) << "socket() fail";
        exit(1);
    }
    else
    {
        LOG(Level::INFO) << "socket() succee _socketfd:" << socketfd;
    }
    //包裝客戶端信息
    InetAddr addr(std::stoi(argv[2]), argv[1]);
    //信息收發(fā)
    //......
    return 0;
}

三、端口綁定

客戶端的實(shí)現(xiàn)可比服務(wù)器簡(jiǎn)單多了,因?yàn)樗?strong>不需要我們手動(dòng)綁定IP和端口號(hào),系統(tǒng)幫我們做了。但要清楚我們是可以自己綁定的,不過(guò)會(huì)有很多問(wèn)題,比如主機(jī)里有很多進(jìn)程,可能端口號(hào)會(huì)綁重,讓系統(tǒng)自動(dòng)分配比較安全。

那服務(wù)器的端口號(hào)為什么不也讓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分配呢?我們自己綁多麻煩。其實(shí)是這樣的,服務(wù)器是需要供給很多客戶去使用,需要客戶端填寫(xiě)服務(wù)器端口。所以服務(wù)器端口一定要明確,系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分配的話,在程序外部就無(wú)法知道服務(wù)器端口號(hào)了。

四、收發(fā)信息

收發(fā)信息是一個(gè)不斷重復(fù)的操作,所以寫(xiě)成一個(gè)死循環(huán),但要注意不要把收信息和發(fā)信息寫(xiě)在一起,要不然發(fā)信息阻塞時(shí)就收不到信息,收信息阻塞時(shí)也發(fā)不了信息。

所以它們應(yīng)該并發(fā)地進(jìn)行,即使用兩個(gè)子線程。

代碼示例:

void Write(int socketfd, InetAddr &addr)
{
    //提前發(fā)一條信息告訴服務(wù)器我已經(jīng)上線
    string str="online";
    sendto(socketfd, str.c_str(), sizeof(str), 0, (const sockaddr *)&addr.getaddr(), sizeof(addr.getaddr()));
    while (true)
    {
        std::string message;
        cout<<"Please Enter# ";
        std::getline(std::cin, message);
        sendto(socketfd, message.c_str(), sizeof(message), 0, (const sockaddr *)&addr.getaddr(), sizeof(addr.getaddr()));
    }
}
void Read(int socketfd)
{
    while (true)
    {
        sockaddr_in sd;
        char buffer[1024];
        socklen_t len = sizeof(sd);
        int n = recvfrom(socketfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (sockaddr *)&sd, &len);
        buffer[n] = '\0';
        std::cout << buffer << std::endl;
    }
}

main函數(shù)中

thread td_read([&](){
    Write(socketfd,addr);
});
thread td_write([&](){
    Read(socketfd);
});
td_read.join();
td_read.join();

到這里這個(gè)工程就完成了,下面是運(yùn)行結(jié)果。

效果展示:

五、源碼

UdpServer.hpp

// 用條件編譯,防止頭文件重復(fù)包含
#ifndef UDP_SERVER
#define UDP_SERVER
#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <strings.h>
#include <string>
#include <assert.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <functional>
#include "InetAddr.hpp"
#include "Log.hpp"
using namespace std;
using namespace my_log;
using funcType = function<void(int, string, InetAddr)>;
class task
{
public:
    task() {}
    task(funcType func, int socketfd, string message, InetAddr client)
        : _func(func), _socketfd(socketfd), _message(message), _client(client)
    {
    }
    void operator()()
    {
        assert(_socketfd != -1);
        _func(_socketfd, _message, _client);
    }

private:
    funcType _func;
    int _socketfd;
    string _message;
    InetAddr _client;
};
class UdpServer
{
public:
    UdpServer(uint16_t port, const funcType &func)
        : _socketfd(-1), _port(port), _func(func)
    {
    }
    void Init()
    {
        // 打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)文件 IPv4 數(shù)據(jù)包 udp
        _socketfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
        if (_socketfd < 0)
        {
            LOG(Level::ERROR) << "socket() fail";
            exit(1);
        }
        else
        {
            LOG(Level::INFO) << "socket() succee _socketfd:" << _socketfd;
        }
        sockaddr_in sd;
        bzero(&sd, sizeof(sd));
        sd.sin_family = AF_INET;
        sd.sin_port = htons(_port);
        // sd.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str());
        sd.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

        //  綁定ip地址與端口號(hào)
        int n = bind(_socketfd, (const sockaddr *)&sd, sizeof(sd));
        if (n < 0)
        {
            LOG(Level::FATAL) << "bind fial";
            exit(1);
        }
        else
        {
            LOG(Level::INFO) << "bind success";
        }

    }
    void Start()
    {
        while (true)
        {
            // 收各個(gè)客戶端發(fā)來(lái)的消息
            sockaddr_in client;
            socklen_t len = sizeof(client);
            char buffer[1024];
            int n = recvfrom(_socketfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (sockaddr *)&client, &len);
            buffer[n] = '\0';

            _func(_socketfd,string(buffer),InetAddr(client));

        }
    }
    ~UdpServer()
    {
    }

private:
    int _socketfd;
    uint16_t _port;
    funcType _func;
};
#endif

UdpServer.cc

#include <iostream>
#include <memory>
#include "UdpServer.hpp"
#include "InetAddr.hpp"
#include "Route.hpp"
int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 2)
    {
        // LOG(Level::FATAL)<<"input error";
        std::cerr << "Usage" << argv[0] << "port" << std::endl;
        return 1;
    }
    std::string port = argv[1];
    // 路由
    Route rt;
    // 通信
    unique_ptr<UdpServer> us = make_unique<UdpServer>(stoi(port), [&](int socketfd, string meassge, InetAddr client)
                                                      { rt.Handler(socketfd, meassge, client); });
    us->Init();
    us->Start();
    return 0;
}

UdpClient.cc

#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <strings.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <thread>
#include "InetAddr.hpp"
#include "Log.hpp"
using namespace my_log;
void Write(int socketfd, InetAddr &addr)
{
    string str="online";
    sendto(socketfd, str.c_str(), sizeof(str), 0, (const sockaddr *)&addr.getaddr(), sizeof(addr.getaddr()));
    while (true)
    {
        std::string message;
        cout<<"Please Enter# ";
        std::getline(std::cin, message);
        sendto(socketfd, message.c_str(), sizeof(message), 0, (const sockaddr *)&addr.getaddr(), sizeof(addr.getaddr()));
    }
}
void Read(int socketfd)
{
    while (true)
    {
        sockaddr_in sd;
        char buffer[1024];
        socklen_t len = sizeof(sd);
        int n = recvfrom(socketfd, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0, (sockaddr *)&sd, &len);
        buffer[n] = '\0';
        std::cout << buffer << std::endl;
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 3)
    {
        std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " server_op server_port" << std::endl;
        return 1;
    }
    int socketfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (socketfd < 0)
    {
        LOG(Level::ERROR) << "socket() fail";
        exit(1);
    }
    else
    {
        LOG(Level::INFO) << "socket() succee _socketfd:" << socketfd;
    }
    InetAddr addr((uint16_t)std::stoi(argv[2]), argv[1]);
    thread td_read([&](){
        Write(socketfd,addr);
    });
    thread td_write([&](){
        Read(socketfd);
    });
    td_read.join();
    td_read.join();
    return 0;
}

InteAddr.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
using namespace std;
class InetAddr
{
public:
    InetAddr(){}
    InetAddr(sockaddr_in &peer)
        : _addr(peer)
    {
        _port = ntohs(peer.sin_port);
        _ip = inet_ntoa(peer.sin_addr);
    }
    InetAddr(uint16_t port, string ip)
        : _port(port), _ip(ip)
    {
        _addr.sin_family = AF_INET;
        _addr.sin_port = htons(_port);
        _addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(_ip.c_str());
    }
    string tostring_port()
    {
        return to_string(_port);
    }
    string tostring_ip()
    {
        return _ip;
    }
    bool operator==(InetAddr addr)
    {
        return _port == addr._port && _ip == addr._ip;
    }
    sockaddr_in &getaddr()
    {
        return _addr;
    }

private:
    uint16_t _port;
    string _ip;
    sockaddr_in _addr;
};

Route.hpp

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include "Log.hpp"
#include "InetAddr.hpp"
using namespace std;
using namespace my_log;
class Route
{
private:
    void Push(InetAddr peer)
    {
        for (auto val : _data)
        {
            if (val == peer) return;
        }
        _data.push_back(peer);
        LOG(Level::INFO)<<peer.tostring_ip()<<'|'<<peer.tostring_port()<<" online";
    }
    bool Pop()
    {
        return true;
    }

public:
    Route(){}
    void Handler(int socketfd,string message,InetAddr client)
    {
        Push(client);
        // 處理信息
        string send_message = client.tostring_ip() + " | " + client.tostring_port() + ": ";
        send_message += message;
        // 發(fā)給所有在線的客戶端
        for (auto val : _data)
        {
            if(val == client) continue;
            sendto(socketfd, send_message.c_str(), send_message.size(), 0, (sockaddr *)&val.getaddr(), sizeof(val.getaddr()));
        }
    }
private:
    vector<InetAddr> _data;
};

到此這篇關(guān)于C++基于UDP協(xié)議的群聊服務(wù)器開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ UDP 群聊內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家! 

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