UDP通信库 v1.0.0

📖 概述

UDP通信库是一个现代化的C++网络编程库，提供了完整的UDP通信解决方案。它封装了底层的socket操作，提供了高级的API接口，使开发者能够快速构建可靠的UDP通信应用。

核心组件

• UDPSender - 高性能UDP发送端，支持多目标发送
• UDPReceiver - 灵活UDP接收端，支持消息过滤和异步处理
• 消息协议 - 标准化的消息格式，支持自定义扩展
• 统计系统 - 实时统计信息，便于监控和调试

✨ 特性

🚀 快速开始

1. 创建接收端

#include "udp_receiver.h"

using namespace udp_comm;

int main() {
    // 配置接收端
    UDPReceiver::Config config;
    config.port = 8888;
    config.bindAddr = "0.0.0.0";
    
    UDPReceiver receiver(config);
    
    // 设置回调
    receiver.setCallback([](const Message& msg, const NetAddress& addr) {
        std::cout << "收到消息 from " << addr.toString() << std::endl;
        std::cout << "类型: " << (int)msg.header.type << std::endl;
    });
    
    // 启动
    receiver.start();
    
    // 等待
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(60));
    receiver.stop();
    
    return 0;
}

2. 创建发送端

#include "udp_sender.h"

using namespace udp_comm;

int main() {
    // 配置发送端
    UDPSender::Config config;
    config.destAddr = "127.0.0.1";
    config.destPort = 8888;
    
    UDPSender sender(config);
    
    // 发送时间戳
    auto ts = TimestampData::now();
    sender.sendStruct(MSG_TIMESTAMP, 1, ts);
    
    return 0;
}

📦 安装

从源码编译

# 克隆仓库
git clone https://github.com/your-repo/udp-comm.git
cd udp-comm

# 创建构建目录
mkdir build && cd build

# 配置CMake
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

# 编译
make -j4

# 安装
sudo make install

CMake集成

# 在项目的CMakeLists.txt中
find_package(udp_comm REQUIRED)

target_link_libraries(your_target 
    udp_comm::udp_receiver 
    udp_comm::udp_sender
)

依赖项

• C++17兼容的编译器 (GCC 7+, Clang 5+, MSVC 2017+)
• CMake 3.16+
• POSIX线程库 (pthread)

📡 协议规范

消息格式

// 消息头 (12字节)
struct MessageHeader {
    unsigned char header[2];   // 帧头: 0xAA 0xBB
    unsigned char type;         // 消息类型
    unsigned char reserved;     // 保留字段
    uint32_t requestID;         // 请求ID (网络字节序)
    uint32_t dataLength;        // 数据长度 (网络字节序)
};

// 完整消息 = 消息头 + 数据

字节序

预定义数据类型

// 时间戳消息
struct TimestampData {
    uint16_t year;      // 网络字节序
    uint8_t month;
    uint8_t day;
    uint8_t hour;
    uint8_t minute;
    uint8_t second;
    uint16_t millisecond; // 网络字节序
};

// 传感器数据
struct SensorData {
    float temperature;   // 网络字节序
    float humidity;      // 网络字节序
    float pressure;      // 网络字节序
    uint16_t deviceId;   // 网络字节序
    uint32_t timestamp;  // 网络字节序
};

🔧 API参考

UDPSender 类

构造函数

创建UDP发送端实例。

主要方法

UDPReceiver 类

构造函数

创建UDP接收端实例。

主要方法

NetAddress 类

Message 类

⚙️ 配置选项

UDPSender::Config

UDPReceiver::Config

📨 消息类型

💡 示例代码

完整接收端示例

#include "udp_receiver.h"
#include <signal.h>

using namespace udp_comm;

std::atomic<bool> running{true};

void signalHandler(int) {
    running = false;
}

int main() {
    signal(SIGINT, signalHandler);
    
    UDPReceiver::Config config;
    config.port = 8888;
    config.queueSize = 1000;
    
    UDPReceiver receiver(config);
    
    // 时间戳处理器
    receiver.addFilter(MSG_TIMESTAMP, [](const Message& msg, const NetAddress& addr) {
        if (msg.data.size() >= sizeof(TimestampData)) {
            const auto* ts = reinterpret_cast<const TimestampData*>(msg.data.data());
            std::cout << "[" << addr.toString() << "] 时间戳: " 
                      << ntohs(ts->year) << "-" 
                      << (int)ts->month << "-" << (int)ts->day << " "
                      << (int)ts->hour << ":" << (int)ts->minute << ":"
                      << (int)ts->second << "." << ntohs(ts->millisecond)
                      << std::endl;
        }
    });
    
    // 传感器数据处理器
    receiver.addFilter(MSG_SENSOR_DATA, [](const Message& msg, const NetAddress& addr) {
        if (msg.data.size() >= sizeof(SensorData)) {
            const auto* sensor = reinterpret_cast<const SensorData*>(msg.data.data());
            std::cout << "[" << addr.toString() << "] 传感器: "
                      << "温度=" << sensor->temperature << "°C, "
                      << "湿度=" << sensor->humidity << "%, "
                      << "气压=" << sensor->pressure << "hPa"
                      << std::endl;
        }
    });
    
    // 默认处理器
    receiver.setCallback([](const Message& msg, const NetAddress& addr) {
        std::cout << "[" << addr.toString() << "] 未知类型: " 
                  << (int)msg.header.type << ", 大小: " 
                  << msg.data.size() << "字节" << std::endl;
    });
    
    receiver.start();
    std::cout << "接收端已启动，监听端口: " << config.port << std::endl;
    
    while (running) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
        
        // 每10秒显示统计信息
        static int counter = 0;
        if (++counter % 10 == 0) {
            auto stats = receiver.getStatistics();
            std::cout << "\n--- 统计信息 ---\n" << stats.toString() << "\n";
        }
    }
    
    receiver.stop();
    std::cout << "接收端已停止" << std::endl;
    
    return 0;
}

完整发送端示例

#include "udp_sender.h"
#include <random>

using namespace udp_comm;

int main() {
    UDPSender::Config config;
    config.destAddr = "192.168.1.100";
    config.destPort = 8888;
    config.enableStats = true;
    
    UDPSender sender(config);
    
    std::random_device rd;
    std::mt19937 gen(rd());
    std::uniform_real_distribution<> tempDist(15.0, 35.0);
    std::uniform_real_distribution<> humidDist(30.0, 80.0);
    
    uint32_t requestId = 1;
    
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        // 发送时间戳
        auto ts = TimestampData::now();
        sender.sendStruct(MSG_TIMESTAMP, requestId++, ts);
        
        // 发送传感器数据
        SensorData sensor;
        sensor.temperature = tempDist(gen);
        sensor.humidity = humidDist(gen);
        sensor.pressure = 1013.25;
        sensor.deviceId = htons(0x1234);
        sensor.timestamp = htonl(time(nullptr));
        
        sender.sendStruct(MSG_SENSOR_DATA, requestId++, sensor);
        
        std::cout << "已发送 " << (i*2 + 2) << " 条消息" << std::endl;
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
    }
    
    auto stats = sender.getStatistics();
    std::cout << "\n发送完成！\n" << stats.toString() << std::endl;
    
    return 0;
}

🔬 高级用法

请求-响应模式

// 客户端
UDPSender sender(config);
Message request = Message::create(MSG_COMMAND, 1234, commandData);
Message response;

if (sender.sendAndReceive(request, response, 2000)) {
    std::cout << "收到响应，类型: " << (int)response.header.type << std::endl;
} else {
    std::cout << "请求超时" << std::endl;
}

广播模式

UDPSender::Config config;
config.destAddr = "255.255.255.255";
config.destPort = 8888;
config.enableBroadcast = true;

UDPSender sender(config);
sender.send(Message::create(MSG_HEARTBEAT, 1));

多目标发送

UDPSender sender(config);
NetAddress addr1("192.168.1.10", 8888);
NetAddress addr2("192.168.1.20", 8888);

auto msg = Message::create(MSG_TIMESTAMP, 1, data);
sender.sendTo(msg, addr1);
sender.sendTo(msg, addr2);

自定义消息类型

#pragma pack(push, 1)
struct MyCustomData {
    uint32_t id;
    float value;
    char name[32];
};
#pragma pack(pop)

// 发送
MyCustomData data{htonl(100), 3.14f, "sensor1"};
sender.sendStruct(0x10, requestId++, data);

// 接收
receiver.addFilter(0x10, [](const Message& msg, const NetAddress& addr) {
    auto* data = reinterpret_cast<const MyCustomData*>(msg.data.data());
    std::cout << "ID: " << ntohl(data->id) << ", Value: " << data->value << std::endl;
});

🔍 故障排除

// 接收端监听所有接口
config.bindAddr = "0.0.0.0";

// 发送端使用正确的IP
config.destAddr = "192.168.1.100";  // 接收端实际IP

// 发送端
uint32_t value = htonl(original_value);

// 接收端
uint32_t value = ntohl(received_value);

// 增加缓冲区
config.bufferSize = 1024 * 1024;  // 1MB

// 启用队列异步处理
config.queueSize = 1000;

📊 性能优化

缓冲区调优

队列大小优化

// 高并发场景
config.queueSize = 10000;

// 实时性要求高
config.queueSize = 100;  // 较小队列减少延迟

系统级优化

# 增加系统UDP缓冲区
sudo sysctl -w net.core.rmem_max=26214400
sudo sysctl -w net.core.rmem_default=26214400
sudo sysctl -w net.core.wmem_max=26214400
sudo sysctl -w net.core.wmem_default=26214400

📝 更新日志

版本 1.0.0 (2026-03-17)

• ✨ 初始发布
• 📦 完整的UDP收发功能
• 🔧 支持消息过滤和回调
• 📊 实时统计信息
• ⚡ 多线程异步处理
• 🛡️ 错误处理和重试机制

版本 0.9.0 (2026-02-15) - Beta

• 🔨 基础UDP通信功能
• 🐛 Bug修复和性能优化

🤝 贡献指南

欢迎贡献代码、报告问题或提出新功能建议！

开发流程

1. Fork 仓库
2. 创建特性分支 (git checkout -b feature/amazing-feature)
3. 提交更改 (git commit -m 'Add amazing feature')
4. 推送到分支 (git push origin feature/amazing-feature)
5. 创建 Pull Request

代码规范

• 使用C++17标准
• 遵循Google C++风格指南
• 添加单元测试
• 更新文档

报告问题

使用GitHub Issues报告问题，请包含：

• 问题描述
• 复现步骤
• 环境信息（操作系统、编译器版本）
• 相关日志

⚖️ 许可证