从一个例子开始

我们先从一个客户端例子开始，在这个例子中，客户端在 UDP 套接字上调用 connect 函数，之后将标准输入的字符串发送到服务器端，并从服务器端接收处理后的报文。当然，向服务器端发送和接收报文是通过调用函数 sendto 和 recvfrom 来完成的。

#include "lib/common.h"
# define    MAXLINE     4096
int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        error(1, 0, "usage: udpclient1 <IPaddress>");
    }
    int socket_fd;
    socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    inet_pton(AF_INET, argv[1], &server_addr.sin_addr);
    socklen_t server_len = sizeof(server_addr);
    if (connect(socket_fd, (struct sockaddr *) &server_addr, server_len)) {
        error(1, errno, "connect failed");
    }
    struct sockaddr *reply_addr;
    reply_addr = malloc(server_len);
    char send_line[MAXLINE], recv_line[MAXLINE + 1];
    socklen_t len;
    int n;
    while (fgets(send_line, MAXLINE, stdin) != NULL) {
        int i = strlen(send_line);
        if (send_line[i - 1] == '\n') {
            send_line[i - 1] = 0;
        }
        printf("now sending %s\n", send_line);
        size_t rt = sendto(socket_fd, send_line, strlen(send_line), 0, (struct sockaddr *) &server_addr, server_len);
        if (rt < 0) {
            error(1, errno, "sendto failed");
        }
        printf("send bytes: %zu \n", rt);
        len = 0;
        recv_line[0] = 0;
        n = recvfrom(socket_fd, recv_line, MAXLINE, 0, reply_addr, &len);
        if (n < 0)
            error(1, errno, "recvfrom failed");
        recv_line[n] = 0;
        fputs(recv_line, stdout);
        fputs("\n", stdout);
    }
    exit(0);
}

不开启服务端程序的情况下, 直接启动客户端程序:

$ ./udpconnectclient 127.0.0.1
g1
now sending g1
send bytes: 2
recvfrom failed: Connection refused (111)

怎么这里冒出一个“Connection refused”的错误呢？

UDP connect 的作用

这主要是为了让应用程序能够接收“异步错误”的信息。

如果我们回想一下第 6 篇不调用 connect 操作的客户端程序，在服务器端不开启的情况下，客户端程序是不会报错的，程序只会阻塞在 recvfrom 上，等待返回（或者超时）。
**

第6篇中的例子, UDP 客户端是不用 connect 函数的.

在这里，我们通过对 UDP 套接字进行 connect 操作，将 UDP 套接字建立了“上下文”，该套接字和服务器端的地址和端口产生了联系，正是这种绑定关系给了操作系统内核必要的信息，能够将操作系统内核收到的信息和对应的套接字进行关联。

事实上，当我们调用 sendto 或者 send 操作函数时，应用程序报文被发送，我们的应用程序返回，操作系统内核接管了该报文，之后操作系统开始尝试往对应的地址和端口发送，因为对应的地址和端口不可达，一个 ICMP 报文会返回给操作系统内核，该 ICMP 报文含有目的地址和端口等信息。

如果我们不进行 connect 操作，建立（UDP 套接字——目的地址 + 端口）之间的映射关系，操作系统内核就没有办法把 ICMP 不可达的信息和 UDP 套接字进行关联，也就没有办法将 ICMP 信息通知给应用程序。

如果我们进行了 connect 操作，帮助操作系统内核从容建立了（UDP 套接字——目的地址 + 端口）之间的映射关系，当收到一个 ICMP 不可达报文时，操作系统内核可以从映射表中找出是哪个 UDP 套接字拥有该目的地址和端口，别忘了套接字在操作系统内部是全局唯一的**，当我们在该套接字上再次调用 recvfrom 或 recv 方法时，就可以收到操作系统内核返回的“Connection Refused”的信息。

收发函数

服务器端 connect 的例子

#include "lib/common.h"
static int count;
static void recvfrom_int(int signo) {
    printf("\nreceived %d datagrams\n", count);
    exit(0);
}
int main(int argc, char **argv) {
    int socket_fd;
    socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    struct sockaddr_in server_addr;
    bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    server_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    bind(socket_fd, (struct sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr));
    socklen_t client_len;
    char message[MAXLINE];
    message[0] = 0;
    count = 0;
    signal(SIGINT, recvfrom_int);
    struct sockaddr_in client_addr;
    client_len = sizeof(client_addr);
    int n = recvfrom(socket_fd, message, MAXLINE, 0, (struct sockaddr *) &client_addr, &client_len);
    if (n < 0) {
        error(1, errno, "recvfrom failed");
    }
    message[n] = 0;
    printf("received %d bytes: %s\n", n, message);
    if (connect(socket_fd, (struct sockaddr *) &client_addr, client_len)) {
        error(1, errno, "connect failed");
    }
    while (strncmp(message, "goodbye", 7) != 0) {
        char send_line[MAXLINE];
        sprintf(send_line, "Hi, %s", message);
        size_t rt = send(socket_fd, send_line, strlen(send_line), 0);
        if (rt < 0) {
            error(1, errno, "send failed ");
        }
        printf("send bytes: %zu \n", rt);
        size_t rc = recv(socket_fd, message, MAXLINE, 0);
        if (rc < 0) {
            error(1, errno, "recv failed");
        }
        count++;
    }
    exit(0);
}

connect 的客户端程序：

#include "lib/common.h"
# define    MAXLINE     4096

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc != 2) {
        error(1, 0, "usage: udpclient3 <IPaddress>");
    }

    int socket_fd;
    socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

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

    socklen_t server_len = sizeof(server_addr);

    if (connect(socket_fd, (struct sockaddr *) &server_addr, server_len)) {
        error(1, errno, "connect failed");
    }

    char send_line[MAXLINE], recv_line[MAXLINE + 1];
    int n;

    while (fgets(send_line, MAXLINE, stdin) != NULL) {
        int i = strlen(send_line);
        if (send_line[i - 1] == '\n') {
            send_line[i - 1] = 0;
        }

        printf("now sending %s\n", send_line);
        size_t rt = send(socket_fd, send_line, strlen(send_line), 0);
        if (rt < 0) {
            error(1, errno, "send failed ");
        }
        printf("send bytes: %zu \n", rt);

        recv_line[0] = 0;
        n = recv(socket_fd, recv_line, MAXLINE, 0);
        if (n < 0)
            error(1, errno, "recv failed");
        recv_line[n] = 0;
        fputs(recv_line, stdout);
        fputs("\n", stdout);
    }

    exit(0);
}

先启动服务器端程序，然后依次开启两个客户端，分别是客户端 1、客户端 2，并且让客户端 1 先发送 UDP 报文。

服务端:

$ ./udpconnectserver
received 2 bytes: g1
send bytes: 6

客户端 1：

 ./udpconnectclient2 127.0.0.1
g1
now sending g1
send bytes: 2
Hi, g1

客户端 2：

./udpconnectclient2 127.0.0.1
g2
now sending g2
send bytes: 2
recv failed: Connection refused (111)

我们看到，客户端 1 先发送报文，服务端随之通过 connect 和客户端 1 进行了“绑定”，这样，客户端 2 从操作系统内核得到了 ICMP 的错误，该错误在 recv 函数中返回，显示了“Connection refused”的错误信息。

性能考虑

一般来说，客户端通过 connect 绑定服务端的地址和端口，对 UDP 而言，可以有一定程度的性能提升。

如果不使用 connect 方式，每次发送报文都会需要这样的过程：

连接套接字→发送报文→断开套接字→连接套接字→发送报文→断开套接字 →………

如果使用 connect 方式，就会变成下面这样：

连接套接字→发送报文→发送报文→……→最后断开套接字

精选留言

沉淀的梦想

还是不太理解为什么UDP的sendto方法会有一个”连接”过程的性能损耗，直接按照目标地址发过去不就可以了吗？我的理解是操作系统会先用ICMP协议探一探目标地址是否存在，然后再用UDP协议发送具体的数据，不知道理解的对不？

作者回复: 我不觉得会发ICMP来探一谈。ICMP是用的时候才触发的。

这里我想表达的是操作系统协议栈在每次sendto的时候都会需要一个地址初始化的过程，如果这个过程省略掉了，是可以得到一点点性能的提升的。当然，其实这个是没有那么大的。

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14丨UDP也可以是“已连接”？