面试题：C语言UDP通信中的数据可靠性保障

1. 重传机制

在Linux C语言UDP通信中实现重传机制，一般步骤如下：

设置定时器：使用setitimer函数设置定时器，在指定时间后触发信号。例如：

#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>

void timeout_handler(int signum) {
    // 重传逻辑
    printf("Timeout, retransmit data...\n");
}

int main() {
    struct itimerval timer;
    struct sigaction sa;

    // 初始化信号处理函数
    sa.sa_handler = timeout_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGALRM, &sa, NULL);

    // 设置定时器
    timer.it_value.tv_sec = 1;  // 首次触发时间1秒
    timer.it_value.tv_usec = 0;
    timer.it_interval.tv_sec = 0; // 不重复触发
    timer.it_interval.tv_usec = 0;
    setitimer(ITIMER_REAL, &timer, NULL);

    // 其他UDP通信代码
    //...

    return 0;
}

记录发送时间：在发送数据时记录当前时间戳。可以定义一个结构体来存储数据和发送时间：

typedef struct {
    char data[1024];
    struct timeval send_time;
} Packet;

重传逻辑：在定时器触发的信号处理函数中，检查是否有未确认的数据，并进行重传。例如：

Packet packets[10];
int packet_count = 0;

void timeout_handler(int signum) {
    for (int i = 0; i < packet_count; i++) {
        struct timeval now;
        gettimeofday(&now, NULL);
        long elapsed_time = (now.tv_sec - packets[i].send_time.tv_sec) * 1000000 + (now.tv_usec - packets[i].send_time.tv_usec);
        if (elapsed_time > 1000000) {  // 假设1秒未确认则重传
            // 重传packets[i].data
            printf("Retransmitting packet: %s\n", packets[i].data);
        }
    }
}

2. 处理数据包顺序

给数据包编号：在发送端，为每个数据包分配一个唯一的编号。可以在数据包结构体中添加一个编号字段：

typedef struct {
    int seq_num;
    char data[1024];
    struct timeval send_time;
} Packet;

发送时递增编号：

int seq_num = 0;
Packet packet;
packet.seq_num = seq_num++;
// 填充数据并发送

接收端处理：接收端维护一个缓冲区，根据数据包编号将数据包按顺序排列。例如：

#define MAX_SEQ 100
Packet received_packets[MAX_SEQ];
int received_flags[MAX_SEQ] = {0};

void process_packet(Packet packet) {
    if (packet.seq_num >= 0 && packet.seq_num < MAX_SEQ) {
        received_packets[packet.seq_num] = packet;
        received_flags[packet.seq_num] = 1;
        // 检查是否有连续的数据包可以处理
        for (int i = 0; i < MAX_SEQ; i++) {
            if (!received_flags[i]) {
                break;
            }
            // 处理received_packets[i].data
            printf("Processing packet: %s\n", received_packets[i].data);
            received_flags[i] = 0;
            // 移动后续数据包
            for (int j = i + 1; j < MAX_SEQ; j++) {
                received_packets[j - 1] = received_packets[j];
                received_flags[j - 1] = received_flags[j];
            }
        }
    }
}

3. 确认机制

发送确认包：接收端接收到数据包后，向发送端发送确认包（ACK）。确认包可以只包含被确认数据包的编号。
发送端处理确认包：发送端接收到确认包后，标记对应的数据包已被确认，不再进行重传。例如，可以在发送端维护一个确认标志数组：

int ack_flags[MAX_SEQ] = {0};
// 接收到ACK包处理函数
void handle_ack(int seq_num) {
    if (seq_num >= 0 && seq_num < MAX_SEQ) {
        ack_flags[seq_num] = 1;
    }
}

在重传逻辑中，只重传未被确认的数据包：

void timeout_handler(int signum) {
    for (int i = 0; i < packet_count; i++) {
        if (!ack_flags[packets[i].seq_num]) {
            // 重传packets[i].data
            printf("Retransmitting packet: %s\n", packets[i].data);
        }
    }
}

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面试题：C语言UDP通信中的数据可靠性保障

知识考点

面试题答案

1. 重传机制

2. 处理数据包顺序

3. 确认机制