UNIX网络编程——UDP 的connect函数（改进版）

上一篇我们提到，除非套接字已连接，否则异步错误是不会返回到UDP套接字的。我们确实可以给UDP套接字调用connect，然而这样做的结果却与TCP连接大相径庭：没有三次握手。内核只是检查是否存在立即可知的错误（例如一个显然不可达的目的地），记录对端的IP地址和端口号（取自传递给connect的套接字地址结构），然后立即返回到调用进程。

有了这个能力后，我们必须区分：

（1）未连接UDP套接字，新创建UDP套接字默认如此；

（2）已连接UDP套接字，对UDP套接字调用connect的结果。

对于已连接UDP套接字，与默认的未连接UDP套接字相比，发生了三个变化：

（1）我们再也不能给输出操作指定目的IP地址和端口号。也就是说，我们不使用sendto，而改用write或send。写到已连接UDP套接字上的任何内容都自动发送到由connect指定的协议地址（例如IP地址和端口号）。（其实我们可以给已连接UDP套接字调用sendto，但是不能指定目的地址。sendto的第五个参数必须为空，第六个参数应该为0）。

后面有在ubuntu 10.04系统下的验证。

（2）我们不必使用recvfrom以获悉数据报的发送者，而改用read，recv或recvmsg。在一个已连接UDP套接字上，由内核为输入操作返回的数据报只有那些来自connect所指定协议地址的数据报。（确切的说，一个已连接的UDP套接字仅仅与一个IP地址交换数据报，因为connect到多播或广播地址是可能的）。

（3）由已连接的UDP套接字引发的异步错误会返回给他们所在的进程，而未连接UDP套接字不接受任何异步错误。

应用进程首先调用connect指定对端的IP地址和端口号，然后使用read和write与对端进程交换数据。来自任何其他IP地址或端口的数据报（上中我们用“？？？”表示）不投递给这个已连接套接字，因为他们要么源IP地址要么源UDP端口不与该套接字connect到的协议地址相匹配。这些数据报可能投递给同一个主机上的其他某个UDP套接字。如果没有相匹配的其他套接字，UDP将丢弃他们并生成相应的ICMP端口不可达错误。

1.给一个UDP套接字多次调用connect

拥有一个已连接UDP套接字的进程可出于下列两个目的之一再次调用connect：

• 指定新的IP地址和端口号；
• 断开套接字。

第一个目的（即给一个已连接UDP套接字指定新的对端）不同于TCP套接字中的connect的使用：对于TCP套接字，connect只能调用一次。

为了断开一个已UDP套接字连接，我们再次调用connect时把套接字地址结构的地址族成员（sin_family）设置为AF_UNSPEC。使套接字断开连接的是在已连接UDP套接字上调用connect的进程。

2.性能

在一个未连接的UDP套接字上给两个数据报调用sendto函数于是涉及内核执行下列6个步骤：

（1）连接套接字；

（2）输出第一个数据报；

（3）断开套接字连接；

（4）连接套接字；

（5）输出第二个数据报；

（6）断开套接字连接。

调用connect后调用两次write涉及内核执行3个步骤：

（1）连接套接字；

（2）输出第一个数据报；

（3）输出第二个数据报。

客户端程序：

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

#define SERV_PORT 3333
#define MAXLINE 1024
#define ERR_EXIT(m) \
        do \
        { \
                perror(m); \
                exit(EXIT_FAILURE); \
        } while(0)

typedef struct sockaddr SA;
void dg_cli(FILE *fp, int sockfd, const SA *pservaddr, socklen_t servlen)
{
	int     n;
    char    sendline[MAXLINE], recvline[MAXLINE + 1];
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
	struct sockaddr_in	servaddr;
	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
	inet_pton(AF_INET, "192.168.2.103", &servaddr.sin_addr);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    connect(sockfd, (SA *) pservaddr, servlen);  

    while (fgets(sendline, MAXLINE, fp) != NULL) {  

        n = write(sockfd, sendline, strlen(sendline));
        //n = sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, pservaddr, servlen);
        //n = sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, &servaddr, sizeof(servaddr));
        //n = sendto(sockfd, sendline, strlen(sendline), 0, NULL, 0);
        if (n == -1)
        {
            if (errno == EISCONN)
                ERR_EXIT("sendto");
            else
                perror("sendto huangcheng");
        } 		

		//struct sockaddr_in preply_addr;
		//socklen_t addrlen;
        n = read(sockfd, recvline, MAXLINE);
        //n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, NULL, NULL);
        //n = recvfrom(sockfd, recvline, MAXLINE, 0, (SA*)&preply_addr, &addrlen);
        if (n == -1)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;
            ERR_EXIT("recvfrom");
        }
		//printf("reply from %s \n",inet_ntoa(preply_addr.sin_addr));
        recvline[n] = 0;    /* null terminate */
        fputs(recvline, stdout);
	}
}

int main(int argc, char **argv)
{
	int					sockfd;
	struct sockaddr_in	servaddr;

	if (argc != 2)
		ERR_EXIT("usage: udpcli <IPaddress>");

	bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
	servaddr.sin_family = AF_INET;
	servaddr.sin_port = htons(SERV_PORT);
	inet_pton(AF_INET, argv[1], &servaddr.sin_addr);

	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

	dg_cli(stdin, sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

	exit(0);
}

运行结果：

huangcheng@ubuntu:~$ ./cli 127.0.0.1
huangcheng
recvfrom: Connection refused

虚拟机：

huangcheng@ubuntu:~$ ifconfig
eth0      Link encap:以太网  硬件地址 00:0c:29:88:e0:1f
          inet 地址:192.168.2.103  广播:192.168.2.255  掩码:255.255.255.0
          inet6 地址: fe80::20c:29ff:fe88:e01f/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  跃点数:1
          接收数据包:43472 错误:0 丢弃:0 过载:0 帧数:0
          发送数据包:19785 错误:0 丢弃:0 过载:0 载波:0
          碰撞:0 发送队列长度:1000
          接收字节:52561935 (52.5 MB)  发送字节:1925585 (1.9 MB)
          中断:19 基本地址:0x2000

lo        Link encap:本地环回
          inet 地址:127.0.0.1  掩码:255.0.0.0
          inet6 地址: ::1/128 Scope:Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  跃点数:1
          接收数据包:396 错误:0 丢弃:0 过载:0 帧数:0
          发送数据包:396 错误:0 丢弃:0 过载:0 载波:0
          碰撞:0 发送队列长度:0
          接收字节:38912 (38.9 KB)  发送字节:38912 (38.9 KB)

huangcheng@ubuntu:~$

验证UDP套接字，已连接：

write或send：可以

不指定目的地址的sendto：可以

指定目的地址的send：

（1）connect指定的IP地址是：127.0.0.1，sendto指定的IP地址为：127.0.0.1或者192.168.2.103  均正常。

（2）connect指定的IP地址是：127.0.0.1，sendto指定的IP地址为：192.168.4.103 即不为虚拟机的IP地址时，运行结果sendto huangcheng：Invalid argument，即出错。

注意：在<<UNIX网络编程——基于UDP协议的网络程序>>中也有UDP connect的介绍。