Boost::Asio 点对点 udp 聊天

Question

我正在编写点对点（它不应该有服务器 - 这是一个任务）程序来交换文本消息。这是一个非常小的聊天。就是简单的消息，没有别的。这是我第一次练习 Boost::Asio，因此我有一些问题。

我的聊天应该是点对点的，正如我所说，并且应该使用 udp 协议。我认为，最好的方法是使用广播。第一个问题：我如何了解新的联系？

另一个问题是发送消息：我通过广播地址发送消息，然后它传播到本地网络中的所有计算机。是吗？

此代码发送消息并接收其返回。就像回声一样。是吗？

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/array.hpp>

int main()
{
    try 
    {
        namespace ip = boost::asio::ip;
        boost::asio::io_service io_service;

        ip::udp::socket socket(io_service,
            ip::udp::endpoint(ip::udp::v4(), 1555));
        socket.set_option(boost::asio::socket_base::broadcast(true));

        ip::udp::endpoint broadcast_endpoint(ip::address_v4::broadcast(), 1555);

        boost::array<char, 4> buffer1;
        socket.send_to(boost::asio::buffer(buffer1), broadcast_endpoint);

        ip::udp::endpoint sender_endpoint;

        boost::array<char, 4> buffer2;
        std::size_t bytes_transferred = 
            socket.receive_from(boost::asio::buffer(buffer2), sender_endpoint);

        std::cout << "got " << bytes_transferred << " bytes." << std::endl;
    }
    catch (std::exception &e)
    {
        std::cerr << e.what();
    }

    system("PAUSE");

    return 0;
}

Answer 1

在 Ubuntu 20.04.3 LTS 和 Boost.Asio 1.71 上测试。

通常这种任务是通过使用组播来完成的。广播会给网络带来太多负载。

基于 sender 和 receiver 示例，同时结合它们，您应该在多播地址上打开套接字，该地址代表“聊天室”，同时订阅该多播组以接收发送的消息来自其他聊天参与者。

#include <iostream>
#include <string>

#include <boost/asio.hpp>

constexpr std::uint16_t multicast_port = 30001;

class Peer {
public:
    Peer(boost::asio::io_context& io_context,
         const boost::asio::ip::address& chat_room,
         const std::string& nickname)
        : socket_(io_context)
        , multicast_endpoint_(chat_room, multicast_port)
        , nickname_(nickname)
{

    boost::asio::ip::udp::endpoint listen_endpoint(chat_room, multicast_port);
    socket_.open(listen_endpoint.protocol());
    socket_.set_option(boost::asio::ip::udp::socket::reuse_address(true));
    socket_.bind(listen_endpoint);

请注意，我们使用了reuse_address选项，因此您可以在本地测试此示例。

如果您想接收发送到多播组的消息，您必须订阅该多播组：

socket_.set_option(boost::asio::ip::multicast::join_group(chat_room));

当你问是否想了解新连接（虽然UDP是无连接协议）时，你可以发送多播欢迎消息：

auto welcome_message = std::string(nickname_ + " connected to the chat\n");

        socket_.async_send_to(boost::asio::buffer(welcome_message), multicast_endpoint_,
                              [this](const boost::system::error_code& error_code, std::size_t bytes_sent){
            if (!error_code.failed()){
                std::cout << "Entered chat room successfully" << std::endl;
            }
        });

因此，现在我们必须建立两个循环：第一个循环将等待本地用户的输入，将其发送到多播组，然后等待另一个用户输入，而另一个循环将侦听套接字上传入的 UDP 数据报，打印数据报的接收到的每个数据报上的内容，然后返回到套接字侦听：

void do_receive(){
        socket_.async_receive_from(boost::asio::buffer(receiving_buffer_), remote_endpoint_,
                              [this](const boost::system::error_code& error_code, std::size_t bytes_received){
            if (!error_code.failed() && bytes_received > 0){
                auto received_message_string = std::string(receiving_buffer_.begin(), receiving_buffer_.begin() + bytes_received);
                // We don't want to receive the messages we produce
                if (received_message_string.find(name_) != 0){
                    std::cout.write(receiving_buffer_.data(), bytes_received);
                    std::cout << std::flush;
                }
                do_receive();
            }
        });
    }
void do_send(){
    std::string nickname = nickname_;
    std::string message;
    std::getline(std::cin, message);
    std::string buffer = name.append(": " + message);
    socket_.async_send_to(boost::asio::buffer(buffer, maximum_message_size_), multicast_endpoint_,
                       [this, message](const boost::system::error_code& /*error_code*/, std::size_t bytes_sent){
        std::cout << "You: " << message << std::endl;
        do_send();
    });
}

我们还在每个完成处理程序中调用相同的 IO 函数来实现看起来仍然像递归的循环效果。

现在，我们要做的就是在单独的线程中发布每个函数调用，因为 io_context.run() 调用会阻塞，否则我们的一个循环将阻塞另一个循环，因此我们在每个线程：

int main(int argc, char* argv[])
{
    boost::asio::thread_pool thread_pool(2);
    if(argc != 3){
        std::cerr << "Usage: ./peer <your_nickname> <multicast_address>" << std::endl;
        std::exit(1);
    }

    boost::asio::io_context io_context;
    boost::asio::ip::address chat_room(boost::asio::ip::make_address(argv[2]));
    Peer peer(io_context, chat_room, argv[1]);

    boost::asio::post(thread_pool, [&]{
        peer.do_receive();
        io_context.run();
    });
    boost::asio::post(thread_pool, [&]{
        peer.do_send();
        io_context.run();
    });
    thread_pool.join();

    return 0;
}

现在，如果您运行两个 Linux 终端，在每个终端中运行此程序，提供相同的多播地址和不同的昵称，您将能够在实例之间进行通信。

完整源代码可在此处获得。