基于TCP的网络聊天室实现（C语言）
- 一、网络聊天室的功能
- 二、网络聊天室的结果展示
- 三、实现思路及流程
- 四、代码及说明
- 1.LinkList.h
- 2.LinkList.c
- 3.client.c
- 4.server.c
一、网络聊天室的功能
有新用户登录，其他在线的用户可以收到登录信息
有用户发送群聊消息，其他在线的用户可以收到群聊信息
有用户退出，其他在线的用户可以收到退出信息
服务器可以发送系统信息
二、网络聊天室的结果展示
1.已经加入群聊的用户可以看到新加入群聊的用户
2.用户退出或者断线，其他用户也可以看到
3.server端可以发送系统消息给所有在聊天室的用户
三、实现思路及流程
客户端登录之后，为了实现一边发送数据一边接收数据，可以使用多进程或者多线程。
服务器既可以发送系统信息，又可以接收客户端信息并处理，可以使用多进程或者多线程。
服务器需要给多个用户发送数据，所以需要保存每一个用户的信息，使用链表来保存。
数据传输的时候要定义结构体，结构体中包含操作码、用户名以及数据。
四、代码及说明
对登录聊天室的用户，需要保存用户信息，本文用链式存储来存放用户信息，因此需要用到链队列，动态分配空间。链式队列的便利之处就在于往队列中插入用户信息的时候，不用想数组那样可能需要大量移动数据。
1.LinkList.h
代码如下：
#ifndef __LINKLIST_H__
#define __LINKLIST_H__#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>#define ERRLOG(msg) \do { \printf("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__); \perror(msg); \exit(-1); \} while (0)#define N 128#define LEN 128
#define NUM_USR 64#define datatype int//自定义结构体，用来保存所有连接的客户的IP地址、端口号以及acceptfd文件描述符这三个参数
typedef struct info {struct sockaddr_in clientaddr;int acceptfd;char name[16];char named;struct info* next;char sayHi;
} usr_info_t;usr_info_t* info_head;usr_info_t* LinkListNodeCreate(void);
int LinkListInsertHead(usr_info_t* head, usr_info_t* node);
usr_info_t* LinkListSearchUsrByAcceptfd(usr_info_t* h, int acceptfd);#endif
2.LinkList.c
代码如下：
#include "LinkList.h"
#include <string.h>
/**功能：创建单链表*参数：* @:无*返回值:成功返回单链表节点的首地址，失败返回NULL*注：创建链表节点，将指针域指向NULL，并将节点内容清零*/
usr_info_t* LinkListNodeCreate(void)
{usr_info_t* h;h = (usr_info_t*)malloc(sizeof(*h));if (h == NULL) {printf("alloc memory error\n");return NULL;}memset(h, 0, sizeof(*h));h->next = NULL;return h;
}/**功能：单链表按照头插法插入数据*参数：* @head: 用户信息链表头节点的首地址* @node: 要插入的节点的地址*返回值:成功返回0*/
int LinkListInsertHead(usr_info_t* head, usr_info_t* node)
{// 1.将node插入到head中即可node->next = head->next;head->next = node;// 2.成功返回0return 0;
}/**功能：通过Acceptfd查询用户数据*参数：* @h:用户信息链表头指针* @acceptfd:accept函数产生的文件描述符*返回值:成功返回0，失败返回-1*/
usr_info_t* LinkListSearchUsrByAcceptfd(usr_info_t* h, int acceptfd)
{while (h->next != NULL) {if (h->next->acceptfd == acceptfd) {return h->next;}h = h->next;}printf("用户不存在，查询失败\n");
}
3.client.c
代码如下：
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>#define ERRLOG(msg) \do { \printf("%s:%s:%d\n", __FILE__, __func__, __LINE__); \perror(msg); \exit(-1); \} while (0)void recycle()
{wait(NULL);
}void tuichu()
{exit(0);
}int main(int argc, const char* argv[])
{//参数合理性检查if (3 != argc) {printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);exit(-1);}//创建套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (-1 == sockfd) {ERRLOG("socket error");}//填充服务器网络信息结构体struct sockaddr_in serveraddr;serveraddr.sin_family = AF_INET;serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);socklen_t serveraddr_len = sizeof(serveraddr);//与服务器建立连接if (-1 == connect(sockfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, serveraddr_len)) {ERRLOG("connect error");}printf("与服务器连接成功..\n");char buff[128] = { 0 };int num = 0;//等待子进程退出信号SIGCHLD,回收子进程资源signal(SIGCHLD, recycle);//需要分出来一个子进程，专门用于接收消息，父进程用于发送消息pid_t pid = fork();int named = 0;while (1) {if (pid == 0) { //子进程,接收消息signal(SIGINT, tuichu); //子进程捕获到SIGINT信号就退出//接收应答消息memset(buff, 0, sizeof(buff));if (-1 == (num = recv(sockfd, buff, 128, 0))) {ERRLOG("recv ersockfdror");}printf("%s\n", buff);//如果收到自己的退出消息，就结束子进程} else { //父进程，发送消息if (named == 0) {printf("请输入群聊名称：\n");named = 1;} else if (named == 1) {printf("请再次输入群聊名称：\n");named = 2;}fgets(buff, 128, stdin);if (strlen(buff) != 0) {buff[strlen(buff) - 1] = '\0';}//如果用户输入quit就退出if (!strcmp(buff, "quit")) {//如果退出了，最后也要发送数据"quit"if (-1 == send(sockfd, buff, 128, 0)) {ERRLOG("send error");}char buf[22] = { 0 };sprintf(buf, "kill %d", pid);system(buf);wait(NULL);break;}//发送数据if (-1 == send(sockfd, buff, 128, 0)) {ERRLOG("send error");}}}//关闭套接字close(sockfd);return 0;
}
4.server.c
代码如下：
#include "LinkList.h"int max_fd = 0;
int acceptfd = 0;
int ret = 0;
int i = 0;
int nbytes = 0;
char buff[N] = { 0 };
int loop = 0;
char send_buf[128] = { 0 };
//创建要监视的文件描述集合
fd_set readfds; //母本
fd_set readfds_temp; //给select擦除用的void* sendThread(void* arg)
{char sys_send_buf[256] = { 0 };while (1) {memset(send_buf, 0, sizeof(send_buf));scanf("%s", send_buf);/*for (loop = 4; loop < max_fd + 1 && ret != 0; loop++)这样写是不对的，因为，和主线程共享ret，主线程中的ret每次结束都是会减到0的，所以如果这么写，一次循环也不会进入！！！！*/memset(sys_send_buf, 0, sizeof(sys_send_buf));sprintf(sys_send_buf, "[系统消息]:%s\n", send_buf);printf("%s\n", sys_send_buf);for (loop = 4; loop < max_fd + 1; loop++) {if (FD_ISSET(loop, &readfds)) {if (-1 == send(loop, sys_send_buf, N, 0)) {ERRLOG("send error");}}}}
}int main(int argc, const char* argv[])
{//参数合理性检查if (3 != argc) {printf("Usage : %s <IP> <port>\n", argv[0]);exit(-1);}//创建套接字 流式套接字int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (-1 == sockfd) {ERRLOG("socket error");}//填充网络信息结构体struct sockaddr_in serveraddr;memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));serveraddr.sin_family = AF_INET;serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));socklen_t serveraddr_len = sizeof(serveraddr);//绑定if (-1 == bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, serveraddr_len)) {ERRLOG("bind error");}//将套接字设置成被动监听状态if (-1 == listen(sockfd, 5)) {ERRLOG("listen error");}//清空集合FD_ZERO(&readfds);FD_ZERO(&readfds_temp);//将sockfd添加到集合中FD_SET(sockfd, &readfds);//更新最大文件描述符max_fd = max_fd > sockfd ? max_fd : sockfd;socklen_t clientaddr_len = sizeof(struct sockaddr_in);usr_info_t* usr_info_head = LinkListNodeCreate();usr_info_t* usr_info_node;usr_info_t* usr = NULL;pthread_t tid;int err_code;if (0 != (err_code = pthread_create(&tid, NULL, sendThread, NULL))) {printf("pthread_create error %s\n", strerror(err_code));exit(-1);}while (1) {readfds_temp = readfds;if (-1 == (ret = select(max_fd + 1, &readfds_temp, NULL, NULL, NULL))) {ERRLOG("select error");}//遍历集合 看哪个文件描述符就绪了for (i = 3; i < max_fd + 1 && ret != 0; i++) {if (FD_ISSET(i, &readfds_temp)) {if (sockfd == i) {//说明有新客户端连接了,创建一个新节点保存客户信息usr_info_node = LinkListNodeCreate();if (-1 == (acceptfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*)&usr_info_node->clientaddr, &clientaddr_len))) {ERRLOG("accept error");}usr_info_node->acceptfd = acceptfd;LinkListInsertHead(usr_info_head, usr_info_node); //用户信息入队printf("客户端[%d]号连接到服务器..\n", usr_info_node->acceptfd);printf("客户端[%d]已连接\n", ntohs(usr_info_node->clientaddr.sin_port));memset(send_buf, 0, sizeof(send_buf));//将新客户端的acceptfd加入到集合FD_SET(acceptfd, &readfds);//更新最大文件描述符max_fd = max_fd > acceptfd ? max_fd : acceptfd;} else {//说明有客户端发来数据了usr = LinkListSearchUsrByAcceptfd(usr_info_head, i); //先根据acceptfd找一下用户信息if (-1 == (nbytes = recv(i, buff, N, 0))) {ERRLOG("recv error");} else if (0 == nbytes) {printf("客户端[%d]断开连接..\n", i);memset(send_buf, 0, sizeof(send_buf));sprintf(send_buf, "用户[%s]断开连接..", usr->name);for (loop = 4; loop < max_fd + 1 && ret != 0; loop++) {if (FD_ISSET(loop, &readfds) && loop != i) {if (-1 == send(loop, send_buf, N, 0)) {ERRLOG("send error");}}}//将该客户端的文件描述符在集合中删除FD_CLR(i, &readfds);close(i);continue;}if (!strncmp(buff, "quit", 4)) {printf("客户端[%d]退出了..\n", i);memset(send_buf, 0, sizeof(send_buf));sprintf(send_buf, "用户[%s]退出了..", usr->name);for (loop = 4; loop < max_fd + 1 && ret != 0; loop++) {if (FD_ISSET(loop, &readfds) && loop != i) {if (-1 == send(loop, send_buf, N, 0)) {ERRLOG("send error");}}}//将该客户端的文件描述符在集合中删除FD_CLR(i, &readfds);close(i);continue;}//第一次发过来的是用户的名字，所以，应该保存一下if (usr->named != 9) {strcpy(usr->name, buff);usr->named = 9;continue;}printf("客户端[%d]发来数据[%s]..\n", i, buff);//组装应答if (usr->sayHi == 7) {memset(send_buf, 0, sizeof(send_buf));sprintf(send_buf, "用户[%s]:%s\n", usr->name, buff);} else { //只有第一次才会对所有已经加入群聊的用户显示**加入群聊memset(send_buf, 0, sizeof(send_buf));sprintf(send_buf, "用户[%s]加入群聊..\n", usr->name);usr->sayHi = 7;}//如果用户的acceptfd还在readfds里，就接收本次用户发送的消息.注意不能从3开始，3是sockfd，给sockfd发消息，会出错！！！！for (loop = 4; loop < max_fd + 1 && ret != 0; loop++) {if (FD_ISSET(loop, &readfds) && loop != i) {if (-1 == send(loop, send_buf, N, 0)) {ERRLOG("send error");}}}ret--;}}}}close(sockfd);return 0;
}
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