计算机网络课程设计-网络聊天程序的设计与实现

前言

1 实验题目

2 实验目的

3 实验内容

3.1 客户端

3.1.1 步骤

3.1.2 关键代码

3.2 服务器

3.2.1 步骤

3.2.2 关键代码

4 实验结果与分析

5 代码

5.1 客户端

5.2 服务器

前言

本实验为计算机网络课程设计内容，基本上所有代码都是根据指导书给的附录写出来的。有些实验需要实现图形界面，但是出于期末考试压力，我所有实验均是在控制台输入输出的，没有花额外时间去学习qt了，有精力的同学可以自学一下qt实现简单的图形界面。同时，该博客内容为部分报告内容，仅为大家提供参考，请勿直接抄袭。另外，本次实验所用平台是dev c++5.11

1 实验题目

实验一网络聊天程序的设计与实现

2 实验目的

使用 WinSock API 的编程，了解 Socket 通信的原理，在此基础上编写一个聊天程序。

3 实验内容

3.1 客户端

3.1.1 步骤

（1）客户端建立连接后接收服务器分配的通信套接字。

（2）开启线程处理从服务器发送过来的数据。

（3）不断循环，接收用户输入，发送数据到服务器。

3.1.2 关键代码

（1）接收服务器发送的数据的线程函数

void handleRecvData(SOCKET client) {
	while(1) {
		memset(recvBuf,'\0',strlen(recvBuf));
		recvCode= recv(client,recvBuf,sizeof(recvBuf),0);
		if(recvCode==-1) {
			cout<<"接收服务器数据异常！\n";
			closesocket(client);
			WSACleanup();
			break;
		}
		if(!flag)cout<<"\n";
		cout<<recvBuf<<"\n"<<"客户端"<<name<<">";
		flag=0;
	}
}

（2）main函数

int main() {
	// 接收服务器分配的通信套接字
	err = recv(sockClient, name, sizeof(name), 0);	
	// 开启线程处理从服务器发送过来的数据
	thread t(handleRecvData, sockClient);
	t.detach();
	// 不断循环，接收用户输入，发送数据到服务器
	while (1) {
		memset(sendBuf,'\0',strlen(sendBuf));
		cin>>sendBuf;
		flag=1;
		if(!strcmp(sendBuf,"quit")) {
			send(sockClient,"quit",strlen("quit")+1,0);
			cout<<"通知服务器客户端已关闭连接！\n";
			closesocket(sockClient);
			WSACleanup();
			break;
		}
		err = send(sockClient,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
		if(err == -1){
			cout<<"客户端发送数据失败！\n";
			break;
		} 
	}
}

3.2 服务器

3.2.1 步骤

（1）服务器端初始化，绑定地址并开始监听客户端连接请求。

（2）接受客户端连接请求，为每个客户端分配套接字，并加入客户端列表。

（3）开启线程处理客户端发来的数据，同时遍历客户端列表，将接收到的信息发送给其他客户端。

3.2.2 关键代码

（1）处理客户端主要功能代码

void handleClient(SOCKET client) {
	while(1) {
		memset(recvBuf,'\0',strlen(recvBuf));
		memset(sendBuf,'\0',strlen(sendBuf));
		recvCode= recv(client,recvBuf,sizeof(recvBuf),0);
		cout<<"recvCode ："<<recvCode<<"\n";
		if(recvCode==-1||!strcmp(recvBuf,"quit")) {
			//删除断开连接的客户端
			cout<<"客户端"<<client<<"已关闭连接！\n";
clientList.erase(remove(clientList.begin(),clientList.end(),client));
			closesocket(client);
			cout<<"删除断开连接的 client 后，clientList 包含 client 的个数："<<clientList.size()<<"\n";
			break;
		} else {
	cout<<"clientList 包含 client 的个数："<<clientList.size()<<"\n";
		}
		cout<<"接收到客户端"<<client<<"的数据："<<recvBuf<<"\n";
		for(int i=0; i<clientList.size(); i++) {
			sprintf(sendBuf,"群聊信息---客户端%d>%s",client,recvBuf);
			sendCode = send(clientList[i],sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
			cout<<"服务器发送数据：\""<<sendBuf<<"\"，给客户端"<<clientList[i]<<"，sendCode ："<<sendCode<<"\n";
		}
	}
}

（2）main函数

int main() {
// 循环接受客户端连接请求，为每个客户端分配套接字，加入客户端列表并单独处理
while(1) {
		memset(id,'\0',strlen(id));
		cout<<"等待新客户端连接\n";
		SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
		if(sockConn==-1) {
			cout<<"新客户端连接失败\n";
			closesocket(sockConn);
			closesocket(sockSrv);
			WSACleanup();
		} else {
			cout<<"新客户端连接成功\n";
			sprintf(id,"%d",sockConn);
			sendCode = send(sockConn,id,strlen(id)+1,0);
	cout<<"为新客户端分配套接字："<<id<<"， sendCode ："<<sendCode<<"\n";
			clientList.push_back(sockConn);
			thread t(handleClient,sockConn);
			t.detach();
		}
	}

4 实验结果与分析

（1）启动服务器等待客户端连接。

图1.1 启动服务器

（2）启动3个客户端加入聊天。

图1.2 启动客户端

（3）客户端280发送消息，可以在客户端252和260收到信息。

图1.3 客户端280发送信息

5 代码

5.1 客户端

#include <stdio.h>
#include <bits/stdc++.h>
#include<iostream>
#include<string>
#include<sstream>
#include<cstdio>
#include<vector>
#include<thread>
#include <Winsock2.h>

using namespace std;

typedef long long LL;
const int maxn = 100;
const int maxRecv = 128;
const int maxSend = maxRecv + 20;

char name[6]="\0";
int flag = 0;

void handleRecvData(SOCKET client) {
	char recvBuf[maxRecv];
	int recvCode;
	while(1) {
		memset(recvBuf,'\0',strlen(recvBuf));
		recvCode= recv(client,recvBuf,sizeof(recvBuf),0);
//		cout<<"recvCode ："<<recvCode<<"\n";
		if(recvCode==-1) {
			cout<<"接收服务器数据异常！\n";
			closesocket(client);
			//shutdown(client,2);
			WSACleanup();
			break;
		}
//		cout<<"接收的的数据："<<recvBuf;
		if(!flag)cout<<"\n";
		cout<<recvBuf;
		cout<<"\n";
		flag=0;
//		if(flag) {
//			flag=0;
//		}
//		if(!flag) {
		cout<<"客户端"<<name<<">";
//			cout<<"\n";
//		}
//		cout<<"\n请输入要发送数据：\n";
	}
}

int main() {
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;
	wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );

	err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
	if ( err != 0 ) {
		return 0;
	}
	if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
		WSACleanup();
		return 0;
	}

	SOCKET sockClient=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(sockClient==-1) {
		cout<<"创建客户端失败"<<"\n";
		closesocket(sockClient);
		WSACleanup();
		return 0;
	}
	cout<<"创建客户端成功"<<"\n";

	SOCKADDR_IN addrSrv;
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=inet_addr("127.0.0.1");
	addrSrv.sin_family=AF_INET;
	addrSrv.sin_port=htons(6000);

	err = connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
	if(err==-1) {
		closesocket(sockClient);
		WSACleanup();
		cout<<"连接服务器失败"<<"\n";
	}
	cout<<"连接服务器成功\n";

	err = recv(sockClient,name,sizeof(name),0);
	if(err==-1) {
		closesocket(sockClient);
		WSACleanup();
		cout<<"获取服务器分配的通信套接字失败"<<"\n";
	}
	cout<<"服务器分配的通信套接字："<<name<<"\n";
	cout<<"-------------------------------------------\n";

	//开启线程处理从服务器发送过来的数据
	thread t(handleRecvData,sockClient);
	t.detach();

	char sendBuf[maxSend]="\0";
	cout<<"客户端"<<name<<">";
	while(1) {
		memset(sendBuf,'\0',strlen(sendBuf));
//		cout<<"请输入要发送数据：\n";
//		cout<<"客户端"<<name<<">";
		cin>>sendBuf;
		flag=1;
		if(!strcmp(sendBuf,"quit")) {
			send(sockClient,"quit",strlen("quit")+1,0);
			cout<<"通知服务器客户端已关闭连接！\n";
			closesocket(sockClient);
			WSACleanup();
			break;
		}
		err = send(sockClient,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
//		cout<<"sendCode ："<<err<<"\n"; 
		if(err == -1){
			cout<<"客户端发送数据失败！\n";
//			closesocket(sockClient);
//			WSACleanup();
			break;
		} 
		//while(flag==1);
//		cout<<"客户端"<<name<<"发送数据："<<sendBuf<<"\n";
//		char recvBuf[50]="\0";
//		cout<<recv(sockClient,recvBuf,50,0)<<"\n";
//		cout<<"接收到服务器数据：";
//		printf("%s\n",recvBuf);
		//cout<<closesocket(sockClient)<<"\n";
		//WSACleanup();
		//cout<<connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR))<<"\n";
		//cout<<"服务器连接成功\n";
	}
	closesocket(sockClient);
	WSACleanup();
	return 0;
}

5.2 服务器

#include <stdio.h>
#include <bits/stdc++.h>
#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<thread>
#include <Winsock2.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32")
using namespace std;

typedef long long LL;
const int maxn = 100;
const int maxRecv = 128;
const int maxSend = maxRecv + 20;

//SOCKET clientList[maxn];
vector<SOCKET> clientList;

void handleClient(SOCKET client) {
	char recvBuf[maxRecv]="\0";
	char sendBuf[maxSend]="\0";
	int recvCode;
	int sendCode;
	while(1) {
		memset(recvBuf,'\0',strlen(recvBuf));
		memset(sendBuf,'\0',strlen(sendBuf));
		recvCode= recv(client,recvBuf,sizeof(recvBuf),0);
		cout<<"recvCode ："<<recvCode<<"\n";
		if(recvCode==-1||!strcmp(recvBuf,"quit")) {
			//删除断开连接的客户端
			cout<<"客户端"<<client<<"已关闭连接！\n";
			clientList.erase(remove(clientList.begin(),clientList.end(),client));
			closesocket(client);
			//shutdown(client,2);
			cout<<"删除断开连接的 client 后，clientList 包含 client 的个数："<<clientList.size()<<"\n";
			break;
		} else {
			cout<<"clientList 包含 client 的个数："<<clientList.size()<<"\n";
		}

		cout<<"接收到客户端"<<client<<"的数据："<<recvBuf<<"\n";
//		printf("%s\n",recvBuf);

		for(int i=0; i<clientList.size(); i++) {
//			if(clientList[i]==client) {
//				cout<<"跳过 client："<<client<<"\n";
//				continue;
//			}
			sprintf(sendBuf,"群聊信息---客户端%d>%s",client,recvBuf);
			sendCode = send(clientList[i],sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0);
//			sendCode = send(clientList[i],recvBuf,strlen(recvBuf)+1,0);
			cout<<"服务器发送数据：\""<<sendBuf<<"\"，给客户端"<<clientList[i]<<"，sendCode ："<<sendCode<<"\n";
//			cout<<"sendCode ："<<sendCode<<"\n";
		}
	}
}
int main() {
	WORD wVersionRequested;
	WSADATA wsaData;
	int err;
//	vector<SOCKET> clientList;

	wVersionRequested = MAKEWORD( 1, 1 );

	err = WSAStartup( wVersionRequested, &wsaData );
	if ( err != 0 ) {
		cout<<"初始化套接字库失败"<<"\n";
		return 0;
	}
	cout<<"初始化套接字库成功"<<"\n";
	if ( LOBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 || HIBYTE( wsaData.wVersion ) != 1 ) {
		WSACleanup();
		cout<<"确定协议失败"<<"\n";
		return 0;
	}
	cout<<"确定协议成功"<<"\n";
	SOCKET sockSrv=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
	if(sockSrv==-1) {
		closesocket(sockSrv);
		WSACleanup();
		cout<<"创建服务器失败"<<"\n";
		return 0;
	}
	cout<<"创建服务器成功"<<"\n";
	cout<<"sockSrv ："<<sockSrv<<"\n";
	SOCKADDR_IN addrSrv;
	//htonl函数把主机字节转化成网络字节的函数;u_long htonl(u_long hostlong);
	addrSrv.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
	addrSrv.sin_family=AF_INET;
	addrSrv.sin_port=htons(6000);

	//绑定
	err = bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));
	if(err==-1) {
		closesocket(sockSrv);
		WSACleanup();
		cout<<"服务器绑定失败"<<"\n";
		return 0;
	}
	cout<<"服务器绑定成功"<<"\n";

	err = listen(sockSrv,5);
	if(err==-1) {
		closesocket(sockSrv);
		WSACleanup();
		cout<<"监听失败"<<"\n";
		return 0;
	}
	cout<<"监听成功"<<"\n";
	cout<<"-------------------------------------------\n";
	
	SOCKADDR_IN addrClient;
	int len=sizeof(SOCKADDR);
	char id[6]="\0";
	int sendCode;
	while(1) {
		memset(id,'\0',strlen(id));
		cout<<"等待新客户端连接\n";
		SOCKET sockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);
		if(sockConn==-1) {
			cout<<"新客户端连接失败\n";
			closesocket(sockConn);
			closesocket(sockSrv);
			WSACleanup();
		} else {
			cout<<"新客户端连接成功\n";
//			cout<<"sockConn ："<<sockConn<<"\n";
			sprintf(id,"%d",sockConn);
//			cout<<"分配给新客户端的套接字："<<id<<"\n";
			sendCode = send(sockConn,id,strlen(id)+1,0);
			cout<<"为新客户端分配套接字："<<id<<"， sendCode ："<<sendCode<<"\n";
			clientList.push_back(sockConn);
			thread t(handleClient,sockConn);
			t.detach();
		}
//		char sendBuf[50];
		cout<<"请输入要发送数据：\n";
		cin>>sendBuf;
//		sprintf(sendBuf,"Welcome %s to here!",inet_ntoa(addrClient.sin_addr));
//		cout<<send(sockConn,sendBuf,strlen(sendBuf)+1,0)<<"\n";
//		cout<<"服务器发送数据："<<sendBuf<<"\n";
//		char recvBuf[50];
//		cout<<recv(sockConn,recvBuf,50,0)<<"\n";
//		if(!strcmp(recvBuf,"quit")) {
//			cout<<"客户端已关闭连接！";
//			break;
//		} else  {
//			cout<<"接收到客户端数据：";
//			printf("%s\n",recvBuf);
//		}
//		cout<<closesocket(sockConn)<<"\n";
		//cout<<"服务器关闭连接\n";
	}
	//closesocket(sockConn);
	WSACleanup();
	return 0;
}