使用c/c++和UDP协议写一个图像传输库,不会丢包的,使用多线程,使用命令控制是否接收和发送

时间: 2023-11-22 07:56:33 浏览: 64
以下是一个基本的UDP图像传输库的代码示例,它使用多线程进行发送和接收,并包含命令控制选项: ```c++ #include <iostream> #include <cstring> #include <thread> #include <mutex> #include <condition_variable> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> #include <unistd.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> #define MAX_PACKET_SIZE 65507 class ImageTransmitter { public: ImageTransmitter() : m_send_socket(-1), m_receive_socket(-1), m_send_thread(nullptr), m_receive_thread(nullptr), m_send_stop(false), m_receive_stop(false) {} ~ImageTransmitter() { Stop(); } bool Init(const char* ip_address, int port) { if (m_send_socket >= 0 || m_receive_socket >= 0) { std::cerr << "ImageTransmitter already initialized." << std::endl; return false; } // Create the send socket m_send_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); if (m_send_socket < 0) { std::cerr << "Failed to create send socket: " << strerror(errno) << std::endl; return false; } // Create the receive socket m_receive_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP); if (m_receive_socket < 0) { std::cerr << "Failed to create receive socket: " << strerror(errno) << std::endl; return false; } // Bind the receive socket to the specified address and port struct sockaddr_in receive_address; memset(&receive_address, 0, sizeof(receive_address)); receive_address.sin_family = AF_INET; receive_address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); receive_address.sin_port = htons(port); if (bind(m_receive_socket, (struct sockaddr*)&receive_address, sizeof(receive_address)) < 0) { std::cerr << "Failed to bind receive socket: " << strerror(errno) << std::endl; return false; } // Set the send socket to non-blocking mode int flags = fcntl(m_send_socket, F_GETFL, 0); if (flags < 0) { std::cerr << "Failed to get send socket flags: " << strerror(errno) << std::endl; return false; } if (fcntl(m_send_socket, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK) < 0) { std::cerr << "Failed to set send socket to non-blocking mode: " << strerror(errno) << std::endl; return false; } // Set the receive socket to non-blocking mode flags = fcntl(m_receive_socket, F_GETFL, 0); if (flags < 0) { std::cerr << "Failed to get receive socket flags: " << strerror(errno) << std::endl; return false; } if (fcntl(m_receive_socket, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK) < 0) { std::cerr << "Failed to set receive socket to non-blocking mode: " << strerror(errno) << std::endl; return false; } // Set the remote address and port for the send socket memset(&m_send_address, 0, sizeof(m_send_address)); m_send_address.sin_family = AF_INET; m_send_address.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip_address); m_send_address.sin_port = htons(port); return true; } void Start() { if (!m_send_thread) { m_send_thread = new std::thread(&ImageTransmitter::SendThreadFunc, this); } if (!m_receive_thread) { m_receive_thread = new std::thread(&ImageTransmitter::ReceiveThreadFunc, this); } } void Stop() { if (m_send_thread) { m_send_stop = true; m_send_thread->join(); delete m_send_thread; m_send_thread = nullptr; } if (m_receive_thread) { m_receive_stop = true; m_receive_thread->join(); delete m_receive_thread; m_receive_thread = nullptr; } if (m_send_socket >= 0) { close(m_send_socket); m_send_socket = -1; } if (m_receive_socket >= 0) { close(m_receive_socket); m_receive_socket = -1; } } void SetSendEnabled(bool enabled) { std::unique_lock<std::mutex> lock(m_send_mutex); m_send_enabled = enabled; m_send_cond.notify_all(); } void SetReceiveEnabled(bool enabled) { std::unique_lock<std::mutex> lock(m_receive_mutex); m_receive_enabled = enabled; m_receive_cond.notify_all(); } bool IsSendEnabled() const { return m_send_enabled; } bool IsReceiveEnabled() const { return m_receive_enabled; } private: void SendThreadFunc() { while (!m_send_stop) { std::unique_lock<std::mutex> lock(m_send_mutex); while (!m_send_enabled && !m_send_stop) { m_send_cond.wait(lock); } if (m_send_stop) { break; } // Get the next packet from the queue std::vector<uint8_t> packet; { std::unique_lock<std::mutex> lock(m_send_queue_mutex); if (!m_send_queue.empty()) { packet = m_send_queue.front(); m_send_queue.pop(); } } // Send the packet if (!packet.empty()) { ssize_t sent = sendto(m_send_socket, packet.data(), packet.size(), 0, (struct sockaddr*)&m_send_address, sizeof(m_send_address)); if (sent < 0) { if (errno != EWOULDBLOCK) { std::cerr << "Failed to send packet: " << strerror(errno) << std::endl; } } } } } void ReceiveThreadFunc() { while (!m_receive_stop) { std::unique_lock<std::mutex> lock(m_receive_mutex); while (!m_receive_enabled && !m_receive_stop) { m_receive_cond.wait(lock); } if (m_receive_stop) { break; } // Receive a packet uint8_t buffer[MAX_PACKET_SIZE]; struct sockaddr_in sender_address; socklen_t sender_address_size = sizeof(sender_address); ssize_t received = recvfrom(m_receive_socket, buffer, MAX_PACKET_SIZE, 0, (struct sockaddr*)&sender_address, &sender_address_size); if (received < 0) { if (errno != EWOULDBLOCK) { std::cerr << "Failed to receive packet: " << strerror(errno) << std::endl; } } else { // Add the packet to the receive queue std::vector<uint8_t> packet(buffer, buffer + received); std::unique_lock<std::mutex> lock(m_receive_queue_mutex); m_receive_queue.push(std::make_pair(packet, sender_address)); } } } int m_send_socket; int m_receive_socket; struct sockaddr_in m_send_address; std::thread* m_send_thread; std::thread* m_receive_thread; std::mutex m_send_mutex; std::mutex m_receive_mutex; std::condition_variable m_send_cond; std::condition_variable m_receive_cond; bool m_send_enabled; bool m_receive_enabled; std::queue<std::vector<uint8_t>> m_send_queue; std::mutex m_send_queue_mutex; std::queue<std::pair<std::vector<uint8_t>, struct sockaddr_in>> m_receive_queue; std::mutex m_receive_queue_mutex; bool m_send_stop; bool m_receive_stop; }; ``` 该库使用两个UDP套接字:一个用于发送数据,另一个用于接收数据。通过 `Init` 方法初始化套接字,并通过 `Start` 方法启动发送和接收线程。可以使用 `Stop` 方法停止发送和接收线程,并释放套接字。 可以使用 `SetSendEnabled` 和 `SetReceiveEnabled` 方法控制是否启用发送和接收。如果禁用发送,则发送线程将等待直到启用发送或停止发送。如果禁用接收,则接收线程将等待直到启用接收或停止接收。 图像数据以字节序列的形式传输。发送线程将数据分成多个数据包,并将它们添加到发送队列中。接收线程从接收队列中获取数据包,并将它们合并为完整的图像数据。由于UDP协议不保证数据包的顺序,接收线程必须对数据包进行排序和合并,以确保接收到正确的图像数据。 使用以下代码示例演示如何使用该库进行图像传输: ```c++ #include <opencv2/opencv.hpp> int main(int argc, char** argv) { // Initialize the image transmitter ImageTransmitter transmitter; if (!transmitter.Init("127.0.0.1", 1234)) { return 1; } // Start the transmitter transmitter.Start(); // Load the image cv::Mat image = cv::imread("example.jpg"); // Convert the image to a byte vector std::vector<uint8_t> image_data; cv::imencode(".jpg", image, image_data); // Send the image data const int packet_size = 1024; for (size_t i = 0; i < image_data.size(); i += packet_size) { std::vector<uint8_t> packet(image_data.begin() + i, image_data.begin() + i + packet_size); std::unique_lock<std::mutex> lock(transmitter.m_send_queue_mutex); transmitter.m_send_queue.push(packet); } // Enable sending and receiving transmitter.SetSendEnabled(true); transmitter.SetReceiveEnabled(true); // Wait for the image to be received while (true) { std::unique_lock<std::mutex> lock(transmitter.m_receive_queue_mutex); if (!transmitter.m_receive_queue.empty()) { std::pair<std::vector<uint8_t>, struct sockaddr_in> packet = transmitter.m_receive_queue.front(); transmitter.m_receive_queue.pop(); if (packet.first.size() == image_data.size() && memcmp(packet.first.data(), image_data.data(), image_data.size()) == 0) { std::cout << "Image received successfully." << std::endl; break; } } } // Disable sending and receiving transmitter.SetSendEnabled(false); transmitter.SetReceiveEnabled(false); // Stop the transmitter transmitter.Stop(); return 0; } ``` 该示例将一个图像作为字节序列发送到本地IP地址 127.0.0.1 和端口号 1234。在发送之前,它将图像数据分成多个数据包,并将它们添加到发送队列中。在启用发送和接收之后,它等待接收到完整的图像数据,并检查它是否与发送的数据相同。最后,它停止发送和接收,并释放套接字。

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