网络编程项目之UDP聊天室

-Turbo2024-11-02 9:55

项目要求

利用UDP协议，实现一套聊天室软件。服务器端记录客户端的地址，客户端发送消息后，服务器群发给各个客户端软件。

问题思考

  • 客户端会不会知道其它客户端地址？

UDP客户端不会直接互连，所以不会获知其它客户端地址，所有客户端地址存储在服务器端。

  • 有几种消息类型？

登录 ：服务器存储新的客户端的地址。把某个客户端登录的消息发给其它客户端。

聊天 ：服务器只需要把某个客户端的聊天消息转发给所有其它客户端。

退出 ：服务器删除退出客户端的地址，并把退出消息发送给其它客户端。

  • 服务器如何存储客户端的地址？

链表

链表节点结构体：
struct node{
	struct sockaddr_in addr;
	struct node *next;
}；

消息对应的结构体(同一个协议)
typedef struct msg_t
{
    int type;//L  M  Q  
    char name[32];//用户名
    char text[128];//消息正文
}MSG_t;

int memcmp(void *s1,void *s2,int size)
功能：比较两个空间内的值是否完全相同
  • 客户端如何同时处理发送和接收？

客户端不仅需要读取服务器消息，而且需要发送消息。读取需要调用recvfrom，发送需要先调用gets，两个都是阻塞函数。所以必须使用多任务来同时处理，可以使用多进程或者多线程来处理。

程序流程图


客户端

伪代码：

服务器端：

//1.创建服务器流程

//2.创建空链表

//3.循环接受消息

//根据消息类型调用函数

login:

1.将登录信息发送给所有已经登录的客户端（链表，sockfd,msg）

2.将新登录的客户端插入链表（caddr）

quit：

1.将谁退出的信息发送给所有登录的客户端（遍历链表）

2.将退出的客户端信息删除

chat:

将聊天的内容转发给已经登录的客户端

客户端：

1.客户端创建流程

2.登录（输入名字，发送给服务器）login

3.创建子进程（循环接收服务器的信息并打印）chat

4.父进程

终端输入信息并发送给服务器（注意发送的是否为quit,区分正常消息和退出消息）

代码

head.h 头文件

#ifndef _SEQSTACK_H_
#define _SEQSTACK_H_
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#define N 128
//链表节点结构体,用来存储用户信息
struct node
{
    struct sockaddr_in addr;
    struct node *next;
};

//消息对应的结构体(同一个协议)
typedef struct msg_t
{
    char type;       //L  M  Q
    char name[32];  //用户名
    char text[128]; //消息正文
} MSG_t;
// 消息类型
enum msgtype
{
    L, //登录
    M, //消息
    Q  //退出
};
#endif

UDP聊天室客户端

int main(int argc, char const *argv[])
{
    MSG_t msg;
    // 1.创建数据报套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }
    printf("sockfd: %d\n", sockfd);
    // 2.指定网络信息
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    int len = sizeof(saddr);
    msg.type = L;
    fgets(msg.name, sizeof(msg.name), stdin);
    if (msg.name[strlen(msg.name) - 1] == '\n')
    {
        msg.name[strlen(msg.name) - 1] = '\0';
    }
    sendto(sockfd, &msg, N, 0, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        perror("fork err");
        return -1;
    }
    else if (pid == 0)
    {
        //循环接收消息
        while (1)
        {
            //最后两个参数存放:发送消息的人的信息
            int ret = recvfrom(sockfd, &msg, N, 0, (struct sockaddr *)&saddr, &len);
            if (ret < 0)
            {
                perror("recvfrom err");
                return -1;
            }
            else
            {
                if (msg.type == M)
                {
                    printf("%s: %s\n", msg.name, msg.text);
                }
                else if (msg.type == L)
                {
                    printf("%s\n", msg.text);
                }
                else if (msg.type == Q)
                {
                    printf("%s\n", msg.text);
                }
            }
        }
    }
    else
    {
        printf("------你已登录,开始聊天------\n");
        while (1)
        {
            msg.type = M;
            fgets(msg.text, N, stdin);
            if (msg.text[strlen(msg.text) - 1] == '\n')
            {
                msg.text[strlen(msg.text) - 1] = '\0';
            }
            if (strcmp(msg.text, "quit") == 0)
            {
                msg.type = Q;
                sendto(sockfd, &msg, N, 0, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
                kill(pid, SIGKILL);
                wait(NULL);
                exit(0);
            }
            sendto(sockfd, &msg, N, 0, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));
        }
        kill(pid, SIGKILL); 
        wait(NULL);
    }
    //5.关闭套接字
    close(sockfd);
    return 0;
}

UDP聊天室服务端

#include "head.h"
void login(struct node *p, MSG_t msg, struct sockaddr_in caddr, int sockfd);
void chat(struct node *p, MSG_t msg, struct sockaddr_in caddr, int sockfd);
void quit(struct node *p, MSG_t msg, struct sockaddr_in caddr, int sockfd);
struct node *linklist_create();

int main(int argc, char const *argv[])
{
    MSG_t msg;
    // 1.创建数据报套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket err");
        return -1;
    }
    printf("sockfd: %d\n", sockfd);
    // 2.指定网络信息
    struct sockaddr_in saddr, caddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));
    saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    int len = sizeof(caddr);
    //3.绑定套接字
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr)) < 0)
    {
        perror("bind err");
        return -1;
    }
    printf("bind ok\n");
    //创建空的有头单向链表
    struct node *p = linklist_create();
    //循环接收消息
    while (1)
    {
        int ret = recvfrom(sockfd, &msg, N, 0, (struct sockaddr *)&caddr, &len);
        if (ret < 0)
        {
            perror("recvfrom err");
            return -1;
        }
        else
        {
            if (msg.type == L)
            {
                login(p, msg, caddr, sockfd);
                printf("%s信息保存成功\n", msg.name);
            }
            else if (msg.type == M)
            {
                chat(p, msg, caddr, sockfd);
            }
            else if (msg.type == Q)
            {
                quit(p, msg, caddr, sockfd);
                printf("%s信息已删除\n", msg.name);
            }
        }
    }
    //5.关闭套接字
    close(sockfd);
    return 0;
}
//创建头结点函数
struct node *linklist_create()
{
    struct node *p = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
    if (NULL == p)
    {
        perror("p malloc lost\n");
        return NULL;
    }
    p->next = NULL;
    return p;
}

//登录函数
void login(struct node *p, MSG_t msg, struct sockaddr_in caddr, int sockfd)
{
    给其他用户发送该用户已登录信息
    sprintf(msg.text, "%s login", msg.name);
    while (p->next != NULL)
    {
        p = p->next;
        sendto(sockfd, &msg, N, 0, (struct sockaddr *)&p->addr, sizeof(p->addr));
    }
    //创建新节点用来保存用户信息
    struct node *ptail = NULL;
    ptail = p;
    struct node *pnew = (struct node *)malloc(sizeof(struct node));
    if (NULL == pnew)
    {
        perror("pnew malloc err\n");
        return;
    }
    pnew->addr = caddr;
    pnew->next = NULL;
    ptail->next = pnew;
    ptail = pnew;
    return;
}
聊天函数
void chat(struct node *p, MSG_t msg, struct sockaddr_in caddr, int sockfd)
{
    while (p->next != NULL)
    {
        p = p->next;
        if (memcmp(&p->addr, &caddr, sizeof(caddr)) != 0)
        {
            sendto(sockfd, &msg, N, 0, (struct sockaddr *)&p->addr, sizeof(p->addr));
        }
    }
    return;
}
退出函数
void quit(struct node *p, MSG_t msg, struct sockaddr_in caddr, int sockfd)
{
    sprintf(msg.text, "%s: 退出", msg.name);
    while (p->next != NULL)
    {
        p = p->next;
        if (memcmp(&p->addr, &caddr, sizeof(caddr)) != 0)
        {
            sendto(sockfd, &msg, N, 0, (struct sockaddr *)&p->addr, sizeof(p->addr));
        }
    }
    struct node *q = p->next;
    while (q != NULL)
    {
        if (memcmp(&p->addr, &caddr, sizeof(caddr)) == 0)
        {
            p->next = q->next;
            free(q);
            q = NULL;
            break;
        }
        else
        {
            p = p->next;
            q = q->next;
        }
    }
    return;
}

问题

一:第一个问题就是在用sendto,recvfrom函数在进行收发时我传的参数是结构体里的成员变量,在输入名字时我传的是sendto(sockfd,&msg.name....),在传消息时我传的参数sendto(sockfd,&msg.text.)

导致服务器接收不到已经改变了的msg.type消息类型了，所以会出现一些问题。我们应该传入&msg整个结构体,里面包含着消息类型,消息正文,名字,我就像一个协议一样在服务器与客户端之间收发。

二:第二个问题就是我在服务器写到判断消息类型的逻辑错误，我把先判断写在前面了，然后再接收，导致出现2次登录。正确的逻辑应该是先接收客户端发来的协议以及数据，然后再判断。

三:第三个问题就是我在客户端判断客户端退出了，然后没有在while循环外加wait(NULL)回收子进程资源，会导致子进程变成僵尸进程，然后我又在子进程while循环外加入了exit(0)，然后父进程写了wait(NULL)，虽然会回收，但是也把其他客户端也给退出回收了,因为其他客户端在子进程会收到Q类型的消息类型,也会退出while循环然后退出被父进程回收。最后我又被老师指导下只在父进程加了个kill(pid,SIGKILL)和wait(NULL)。只要我父进程收到quit退出消息直接向子进程发起终止信号强制终止进程。

至此呢，在我解决了这三个问题之后呢，我的项目就完成了，也对整个项目有了更深入的认识。

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