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[rust.git] / src / libstd / net / udp.rs
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4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 use fmt;
12 use io::{self, Error, ErrorKind};
13 use net::{ToSocketAddrs, SocketAddr, Ipv4Addr, Ipv6Addr};
14 use sys_common::net as net_imp;
15 use sys_common::{AsInner, FromInner, IntoInner};
16 use time::Duration;
17
18 /// A User Datagram Protocol socket.
19 ///
20 /// This is an implementation of a bound UDP socket. This supports both IPv4 and
21 /// IPv6 addresses, and there is no corresponding notion of a server because UDP
22 /// is a datagram protocol.
23 ///
24 /// # Examples
25 ///
26 /// ```no_run
27 /// use std::net::UdpSocket;
28 ///
29 /// # fn foo() -> std::io::Result<()> {
30 /// {
31 ///     let mut socket = try!(UdpSocket::bind("127.0.0.1:34254"));
32 ///
33 ///     // read from the socket
34 ///     let mut buf = [0; 10];
35 ///     let (amt, src) = try!(socket.recv_from(&mut buf));
36 ///
37 ///     // send a reply to the socket we received data from
38 ///     let buf = &mut buf[..amt];
39 ///     buf.reverse();
40 ///     try!(socket.send_to(buf, &src));
41 ///     # Ok(())
42 /// } // the socket is closed here
43 /// # }
44 /// ```
45 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
46 pub struct UdpSocket(net_imp::UdpSocket);
47
48 impl UdpSocket {
49     /// Creates a UDP socket from the given address.
50     ///
51     /// The address type can be any implementor of `ToSocketAddr` trait. See
52     /// its documentation for concrete examples.
53     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
54     pub fn bind<A: ToSocketAddrs>(addr: A) -> io::Result<UdpSocket> {
55         super::each_addr(addr, net_imp::UdpSocket::bind).map(UdpSocket)
56     }
57
58     /// Receives data from the socket. On success, returns the number of bytes
59     /// read and the address from whence the data came.
60     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
61     pub fn recv_from(&self, buf: &mut [u8]) -> io::Result<(usize, SocketAddr)> {
62         self.0.recv_from(buf)
63     }
64
65     /// Sends data on the socket to the given address. On success, returns the
66     /// number of bytes written.
67     ///
68     /// Address type can be any implementor of `ToSocketAddrs` trait. See its
69     /// documentation for concrete examples.
70     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
71     pub fn send_to<A: ToSocketAddrs>(&self, buf: &[u8], addr: A)
72                                      -> io::Result<usize> {
73         match addr.to_socket_addrs()?.next() {
74             Some(addr) => self.0.send_to(buf, &addr),
75             None => Err(Error::new(ErrorKind::InvalidInput,
76                                    "no addresses to send data to")),
77         }
78     }
79
80     /// Returns the socket address that this socket was created from.
81     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
82     pub fn local_addr(&self) -> io::Result<SocketAddr> {
83         self.0.socket_addr()
84     }
85
86     /// Creates a new independently owned handle to the underlying socket.
87     ///
88     /// The returned `UdpSocket` is a reference to the same socket that this
89     /// object references. Both handles will read and write the same port, and
90     /// options set on one socket will be propagated to the other.
91     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
92     pub fn try_clone(&self) -> io::Result<UdpSocket> {
93         self.0.duplicate().map(UdpSocket)
94     }
95
96     /// Sets the read timeout to the timeout specified.
97     ///
98     /// If the value specified is `None`, then `read` calls will block
99     /// indefinitely. It is an error to pass the zero `Duration` to this
100     /// method.
101     ///
102     /// # Note
103     ///
104     /// Platforms may return a different error code whenever a read times out as
105     /// a result of setting this option. For example Unix typically returns an
106     /// error of the kind `WouldBlock`, but Windows may return `TimedOut`.
107     #[stable(feature = "socket_timeout", since = "1.4.0")]
108     pub fn set_read_timeout(&self, dur: Option<Duration>) -> io::Result<()> {
109         self.0.set_read_timeout(dur)
110     }
111
112     /// Sets the write timeout to the timeout specified.
113     ///
114     /// If the value specified is `None`, then `write` calls will block
115     /// indefinitely. It is an error to pass the zero `Duration` to this
116     /// method.
117     ///
118     /// # Note
119     ///
120     /// Platforms may return a different error code whenever a write times out
121     /// as a result of setting this option. For example Unix typically returns
122     /// an error of the kind `WouldBlock`, but Windows may return `TimedOut`.
123     #[stable(feature = "socket_timeout", since = "1.4.0")]
124     pub fn set_write_timeout(&self, dur: Option<Duration>) -> io::Result<()> {
125         self.0.set_write_timeout(dur)
126     }
127
128     /// Returns the read timeout of this socket.
129     ///
130     /// If the timeout is `None`, then `read` calls will block indefinitely.
131     #[stable(feature = "socket_timeout", since = "1.4.0")]
132     pub fn read_timeout(&self) -> io::Result<Option<Duration>> {
133         self.0.read_timeout()
134     }
135
136     /// Returns the write timeout of this socket.
137     ///
138     /// If the timeout is `None`, then `write` calls will block indefinitely.
139     #[stable(feature = "socket_timeout", since = "1.4.0")]
140     pub fn write_timeout(&self) -> io::Result<Option<Duration>> {
141         self.0.write_timeout()
142     }
143
144     /// Sets the value of the `SO_BROADCAST` option for this socket.
145     ///
146     /// When enabled, this socket is allowed to send packets to a broadcast
147     /// address.
148     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
149     pub fn set_broadcast(&self, broadcast: bool) -> io::Result<()> {
150         self.0.set_broadcast(broadcast)
151     }
152
153     /// Gets the value of the `SO_BROADCAST` option for this socket.
154     ///
155     /// For more information about this option, see
156     /// [`set_broadcast`][link].
157     ///
158     /// [link]: #method.set_broadcast
159     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
160     pub fn broadcast(&self) -> io::Result<bool> {
161         self.0.broadcast()
162     }
163
164     /// Sets the value of the `IP_MULTICAST_LOOP` option for this socket.
165     ///
166     /// If enabled, multicast packets will be looped back to the local socket.
167     /// Note that this may not have any affect on IPv6 sockets.
168     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
169     pub fn set_multicast_loop_v4(&self, multicast_loop_v4: bool) -> io::Result<()> {
170         self.0.set_multicast_loop_v4(multicast_loop_v4)
171     }
172
173     /// Gets the value of the `IP_MULTICAST_LOOP` option for this socket.
174     ///
175     /// For more information about this option, see
176     /// [`set_multicast_loop_v4`][link].
177     ///
178     /// [link]: #method.set_multicast_loop_v4
179     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
180     pub fn multicast_loop_v4(&self) -> io::Result<bool> {
181         self.0.multicast_loop_v4()
182     }
183
184     /// Sets the value of the `IP_MULTICAST_TTL` option for this socket.
185     ///
186     /// Indicates the time-to-live value of outgoing multicast packets for
187     /// this socket. The default value is 1 which means that multicast packets
188     /// don't leave the local network unless explicitly requested.
189     ///
190     /// Note that this may not have any affect on IPv6 sockets.
191     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
192     pub fn set_multicast_ttl_v4(&self, multicast_ttl_v4: u32) -> io::Result<()> {
193         self.0.set_multicast_ttl_v4(multicast_ttl_v4)
194     }
195
196     /// Gets the value of the `IP_MULTICAST_TTL` option for this socket.
197     ///
198     /// For more information about this option, see
199     /// [`set_multicast_ttl_v4`][link].
200     ///
201     /// [link]: #method.set_multicast_ttl_v4
202     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
203     pub fn multicast_ttl_v4(&self) -> io::Result<u32> {
204         self.0.multicast_ttl_v4()
205     }
206
207     /// Sets the value of the `IPV6_MULTICAST_LOOP` option for this socket.
208     ///
209     /// Controls whether this socket sees the multicast packets it sends itself.
210     /// Note that this may not have any affect on IPv4 sockets.
211     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
212     pub fn set_multicast_loop_v6(&self, multicast_loop_v6: bool) -> io::Result<()> {
213         self.0.set_multicast_loop_v6(multicast_loop_v6)
214     }
215
216     /// Gets the value of the `IPV6_MULTICAST_LOOP` option for this socket.
217     ///
218     /// For more information about this option, see
219     /// [`set_multicast_loop_v6`][link].
220     ///
221     /// [link]: #method.set_multicast_loop_v6
222     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
223     pub fn multicast_loop_v6(&self) -> io::Result<bool> {
224         self.0.multicast_loop_v6()
225     }
226
227     /// Sets the value for the `IP_TTL` option on this socket.
228     ///
229     /// This value sets the time-to-live field that is used in every packet sent
230     /// from this socket.
231     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
232     pub fn set_ttl(&self, ttl: u32) -> io::Result<()> {
233         self.0.set_ttl(ttl)
234     }
235
236     /// Gets the value of the `IP_TTL` option for this socket.
237     ///
238     /// For more information about this option, see [`set_ttl`][link].
239     ///
240     /// [link]: #method.set_ttl
241     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
242     pub fn ttl(&self) -> io::Result<u32> {
243         self.0.ttl()
244     }
245
246     /// Executes an operation of the `IP_ADD_MEMBERSHIP` type.
247     ///
248     /// This function specifies a new multicast group for this socket to join.
249     /// The address must be a valid multicast address, and `interface` is the
250     /// address of the local interface with which the system should join the
251     /// multicast group. If it's equal to `INADDR_ANY` then an appropriate
252     /// interface is chosen by the system.
253     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
254     pub fn join_multicast_v4(&self, multiaddr: &Ipv4Addr, interface: &Ipv4Addr) -> io::Result<()> {
255         self.0.join_multicast_v4(multiaddr, interface)
256     }
257
258     /// Executes an operation of the `IPV6_ADD_MEMBERSHIP` type.
259     ///
260     /// This function specifies a new multicast group for this socket to join.
261     /// The address must be a valid multicast address, and `interface` is the
262     /// index of the interface to join/leave (or 0 to indicate any interface).
263     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
264     pub fn join_multicast_v6(&self, multiaddr: &Ipv6Addr, interface: u32) -> io::Result<()> {
265         self.0.join_multicast_v6(multiaddr, interface)
266     }
267
268     /// Executes an operation of the `IP_DROP_MEMBERSHIP` type.
269     ///
270     /// For more information about this option, see
271     /// [`join_multicast_v4`][link].
272     ///
273     /// [link]: #method.join_multicast_v4
274     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
275     pub fn leave_multicast_v4(&self, multiaddr: &Ipv4Addr, interface: &Ipv4Addr) -> io::Result<()> {
276         self.0.leave_multicast_v4(multiaddr, interface)
277     }
278
279     /// Executes an operation of the `IPV6_DROP_MEMBERSHIP` type.
280     ///
281     /// For more information about this option, see
282     /// [`join_multicast_v6`][link].
283     ///
284     /// [link]: #method.join_multicast_v6
285     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
286     pub fn leave_multicast_v6(&self, multiaddr: &Ipv6Addr, interface: u32) -> io::Result<()> {
287         self.0.leave_multicast_v6(multiaddr, interface)
288     }
289
290     /// Get the value of the `SO_ERROR` option on this socket.
291     ///
292     /// This will retrieve the stored error in the underlying socket, clearing
293     /// the field in the process. This can be useful for checking errors between
294     /// calls.
295     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
296     pub fn take_error(&self) -> io::Result<Option<io::Error>> {
297         self.0.take_error()
298     }
299
300     /// Connects this UDP socket to a remote address, allowing the `send` and
301     /// `recv` syscalls to be used to send data and also applies filters to only
302     /// receive data from the specified address.
303     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
304     pub fn connect<A: ToSocketAddrs>(&self, addr: A) -> io::Result<()> {
305         super::each_addr(addr, |addr| self.0.connect(addr))
306     }
307
308     /// Sends data on the socket to the remote address to which it is connected.
309     ///
310     /// The `connect` method will connect this socket to a remote address. This
311     /// method will fail if the socket is not connected.
312     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
313     pub fn send(&self, buf: &[u8]) -> io::Result<usize> {
314         self.0.send(buf)
315     }
316
317     /// Receives data on the socket from the remote address to which it is
318     /// connected.
319     ///
320     /// The `connect` method will connect this socket to a remote address. This
321     /// method will fail if the socket is not connected.
322     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
323     pub fn recv(&self, buf: &mut [u8]) -> io::Result<usize> {
324         self.0.recv(buf)
325     }
326
327     /// Moves this UDP socket into or out of nonblocking mode.
328     ///
329     /// On Unix this corresponds to calling fcntl, and on Windows this
330     /// corresponds to calling ioctlsocket.
331     #[stable(feature = "net2_mutators", since = "1.9.0")]
332     pub fn set_nonblocking(&self, nonblocking: bool) -> io::Result<()> {
333         self.0.set_nonblocking(nonblocking)
334     }
335 }
336
337 impl AsInner<net_imp::UdpSocket> for UdpSocket {
338     fn as_inner(&self) -> &net_imp::UdpSocket { &self.0 }
339 }
340
341 impl FromInner<net_imp::UdpSocket> for UdpSocket {
342     fn from_inner(inner: net_imp::UdpSocket) -> UdpSocket { UdpSocket(inner) }
343 }
344
345 impl IntoInner<net_imp::UdpSocket> for UdpSocket {
346     fn into_inner(self) -> net_imp::UdpSocket { self.0 }
347 }
348
349 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
350 impl fmt::Debug for UdpSocket {
351     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
352         self.0.fmt(f)
353     }
354 }
355
356 #[cfg(test)]
357 mod tests {
358     use prelude::v1::*;
359
360     use io::ErrorKind;
361     use net::*;
362     use net::test::{next_test_ip4, next_test_ip6};
363     use sync::mpsc::channel;
364     use sys_common::AsInner;
365     use time::{Instant, Duration};
366     use thread;
367
368     fn each_ip(f: &mut FnMut(SocketAddr, SocketAddr)) {
369         f(next_test_ip4(), next_test_ip4());
370         f(next_test_ip6(), next_test_ip6());
371     }
372
373     macro_rules! t {
374         ($e:expr) => {
375             match $e {
376                 Ok(t) => t,
377                 Err(e) => panic!("received error for `{}`: {}", stringify!($e), e),
378             }
379         }
380     }
381
382     #[test]
383     fn bind_error() {
384         match UdpSocket::bind("1.1.1.1:9999") {
385             Ok(..) => panic!(),
386             Err(e) => {
387                 assert_eq!(e.kind(), ErrorKind::AddrNotAvailable)
388             }
389         }
390     }
391
392     #[test]
393     fn socket_smoke_test_ip4() {
394         each_ip(&mut |server_ip, client_ip| {
395             let (tx1, rx1) = channel();
396             let (tx2, rx2) = channel();
397
398             let _t = thread::spawn(move|| {
399                 let client = t!(UdpSocket::bind(&client_ip));
400                 rx1.recv().unwrap();
401                 t!(client.send_to(&[99], &server_ip));
402                 tx2.send(()).unwrap();
403             });
404
405             let server = t!(UdpSocket::bind(&server_ip));
406             tx1.send(()).unwrap();
407             let mut buf = [0];
408             let (nread, src) = t!(server.recv_from(&mut buf));
409             assert_eq!(nread, 1);
410             assert_eq!(buf[0], 99);
411             assert_eq!(src, client_ip);
412             rx2.recv().unwrap();
413         })
414     }
415
416     #[test]
417     fn socket_name_ip4() {
418         each_ip(&mut |addr, _| {
419             let server = t!(UdpSocket::bind(&addr));
420             assert_eq!(addr, t!(server.local_addr()));
421         })
422     }
423
424     #[test]
425     fn udp_clone_smoke() {
426         each_ip(&mut |addr1, addr2| {
427             let sock1 = t!(UdpSocket::bind(&addr1));
428             let sock2 = t!(UdpSocket::bind(&addr2));
429
430             let _t = thread::spawn(move|| {
431                 let mut buf = [0, 0];
432                 assert_eq!(sock2.recv_from(&mut buf).unwrap(), (1, addr1));
433                 assert_eq!(buf[0], 1);
434                 t!(sock2.send_to(&[2], &addr1));
435             });
436
437             let sock3 = t!(sock1.try_clone());
438
439             let (tx1, rx1) = channel();
440             let (tx2, rx2) = channel();
441             let _t = thread::spawn(move|| {
442                 rx1.recv().unwrap();
443                 t!(sock3.send_to(&[1], &addr2));
444                 tx2.send(()).unwrap();
445             });
446             tx1.send(()).unwrap();
447             let mut buf = [0, 0];
448             assert_eq!(sock1.recv_from(&mut buf).unwrap(), (1, addr2));
449             rx2.recv().unwrap();
450         })
451     }
452
453     #[test]
454     fn udp_clone_two_read() {
455         each_ip(&mut |addr1, addr2| {
456             let sock1 = t!(UdpSocket::bind(&addr1));
457             let sock2 = t!(UdpSocket::bind(&addr2));
458             let (tx1, rx) = channel();
459             let tx2 = tx1.clone();
460
461             let _t = thread::spawn(move|| {
462                 t!(sock2.send_to(&[1], &addr1));
463                 rx.recv().unwrap();
464                 t!(sock2.send_to(&[2], &addr1));
465                 rx.recv().unwrap();
466             });
467
468             let sock3 = t!(sock1.try_clone());
469
470             let (done, rx) = channel();
471             let _t = thread::spawn(move|| {
472                 let mut buf = [0, 0];
473                 t!(sock3.recv_from(&mut buf));
474                 tx2.send(()).unwrap();
475                 done.send(()).unwrap();
476             });
477             let mut buf = [0, 0];
478             t!(sock1.recv_from(&mut buf));
479             tx1.send(()).unwrap();
480
481             rx.recv().unwrap();
482         })
483     }
484
485     #[test]
486     fn udp_clone_two_write() {
487         each_ip(&mut |addr1, addr2| {
488             let sock1 = t!(UdpSocket::bind(&addr1));
489             let sock2 = t!(UdpSocket::bind(&addr2));
490
491             let (tx, rx) = channel();
492             let (serv_tx, serv_rx) = channel();
493
494             let _t = thread::spawn(move|| {
495                 let mut buf = [0, 1];
496                 rx.recv().unwrap();
497                 t!(sock2.recv_from(&mut buf));
498                 serv_tx.send(()).unwrap();
499             });
500
501             let sock3 = t!(sock1.try_clone());
502
503             let (done, rx) = channel();
504             let tx2 = tx.clone();
505             let _t = thread::spawn(move|| {
506                 match sock3.send_to(&[1], &addr2) {
507                     Ok(..) => { let _ = tx2.send(()); }
508                     Err(..) => {}
509                 }
510                 done.send(()).unwrap();
511             });
512             match sock1.send_to(&[2], &addr2) {
513                 Ok(..) => { let _ = tx.send(()); }
514                 Err(..) => {}
515             }
516             drop(tx);
517
518             rx.recv().unwrap();
519             serv_rx.recv().unwrap();
520         })
521     }
522
523     #[test]
524     fn debug() {
525         let name = if cfg!(windows) {"socket"} else {"fd"};
526         let socket_addr = next_test_ip4();
527
528         let udpsock = t!(UdpSocket::bind(&socket_addr));
529         let udpsock_inner = udpsock.0.socket().as_inner();
530         let compare = format!("UdpSocket {{ addr: {:?}, {}: {:?} }}",
531                               socket_addr, name, udpsock_inner);
532         assert_eq!(format!("{:?}", udpsock), compare);
533     }
534
535     // FIXME: re-enabled bitrig/openbsd/netbsd tests once their socket timeout code
536     //        no longer has rounding errors.
537     #[cfg_attr(any(target_os = "bitrig", target_os = "netbsd", target_os = "openbsd"), ignore)]
538     #[test]
539     fn timeouts() {
540         let addr = next_test_ip4();
541
542         let stream = t!(UdpSocket::bind(&addr));
543         let dur = Duration::new(15410, 0);
544
545         assert_eq!(None, t!(stream.read_timeout()));
546
547         t!(stream.set_read_timeout(Some(dur)));
548         assert_eq!(Some(dur), t!(stream.read_timeout()));
549
550         assert_eq!(None, t!(stream.write_timeout()));
551
552         t!(stream.set_write_timeout(Some(dur)));
553         assert_eq!(Some(dur), t!(stream.write_timeout()));
554
555         t!(stream.set_read_timeout(None));
556         assert_eq!(None, t!(stream.read_timeout()));
557
558         t!(stream.set_write_timeout(None));
559         assert_eq!(None, t!(stream.write_timeout()));
560     }
561
562     #[test]
563     fn test_read_timeout() {
564         let addr = next_test_ip4();
565
566         let stream = t!(UdpSocket::bind(&addr));
567         t!(stream.set_read_timeout(Some(Duration::from_millis(1000))));
568
569         let mut buf = [0; 10];
570
571         let start = Instant::now();
572         let kind = stream.recv_from(&mut buf).err().expect("expected error").kind();
573         assert!(kind == ErrorKind::WouldBlock || kind == ErrorKind::TimedOut);
574         assert!(start.elapsed() > Duration::from_millis(400));
575     }
576
577     #[test]
578     fn test_read_with_timeout() {
579         let addr = next_test_ip4();
580
581         let stream = t!(UdpSocket::bind(&addr));
582         t!(stream.set_read_timeout(Some(Duration::from_millis(1000))));
583
584         t!(stream.send_to(b"hello world", &addr));
585
586         let mut buf = [0; 11];
587         t!(stream.recv_from(&mut buf));
588         assert_eq!(b"hello world", &buf[..]);
589
590         let start = Instant::now();
591         let kind = stream.recv_from(&mut buf).err().expect("expected error").kind();
592         assert!(kind == ErrorKind::WouldBlock || kind == ErrorKind::TimedOut);
593         assert!(start.elapsed() > Duration::from_millis(400));
594     }
595
596     #[test]
597     fn connect_send_recv() {
598         let addr = next_test_ip4();
599
600         let socket = t!(UdpSocket::bind(&addr));
601         t!(socket.connect(addr));
602
603         t!(socket.send(b"hello world"));
604
605         let mut buf = [0; 11];
606         t!(socket.recv(&mut buf));
607         assert_eq!(b"hello world", &buf[..]);
608     }
609
610     #[test]
611     fn ttl() {
612         let ttl = 100;
613
614         let addr = next_test_ip4();
615
616         let stream = t!(UdpSocket::bind(&addr));
617
618         t!(stream.set_ttl(ttl));
619         assert_eq!(ttl, t!(stream.ttl()));
620     }
621
622     #[test]
623     fn set_nonblocking() {
624         let addr = next_test_ip4();
625
626         let stream = t!(UdpSocket::bind(&addr));
627
628         t!(stream.set_nonblocking(true));
629         t!(stream.set_nonblocking(false));
630     }
631 }