实现简易的基于TCP/IP 协议的聊天室

实现简易的基于TCP/IP 协议的聊天室

项目描述：运用 socket 编程,实现了服务端对客户端的广播和转发客户端信息实现客户端聊天操作,并使用 i/o 复用技术中的 epoll 模式解决了一个线程可以处理大量用户连接服务器的请求,提高了服务器并发连接的数量。同时利用线程池来管理各个线程的工作,避免了创建和销毁线程的开销,因此使服务器更加高效。

server服务器：

// 一服务器 ->  多客户端
// 三次握手主要是创建连接
// 四次挥手主要是释放资源
// I/O复用 epoll模式


#include 
#include 
#include 
#include    // bzero() 
#include 
#include   // remove()
#include 
#include   // max_element()
#include    // epoll()
#include    // OPEN_MAX
using namespace std;

void show_connect(int fd) {
    // 获取本地地址和端口
    struct sockaddr_in local_addr;
    socklen_t local_addr_len = sizeof(local_addr);
    bzero(&local_addr,local_addr_len);  //  清空   防止后面误用
    getsockname(fd,(struct sockaddr*)&local_addr,&local_addr_len);
    cout << "local " << inet_ntoa(local_addr.sin_addr) << ":" << ntohs(local_addr.sin_port) << endl;

    // 获取远程地址和端口
    struct sockaddr_in remote_addr;
    socklen_t remote_addr_len = sizeof(remote_addr);
    bzero(&remote_addr,remote_addr_len);
    getpeername(fd,(struct sockaddr*)&remote_addr,&remote_addr_len);
    cout << "remote " << inet_ntoa(remote_addr.sin_addr) << ":" << ntohs(remote_addr.sin_port) << endl;

}

// ./server ip port
int main(int argc,char* argv[]) {
    if(3!=argc) {
        cout << "Usage:" << argv[0] << " IP port" << endl;
        return 1;
    }

    // 1. 监听套接字
    int listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(-1 == listenfd) {
        cout << "listen socket error" << endl;
        return 1;
    }

    // 为了避免端口被占用，想要再次使用同一个端口
    // 设置端口重复利用（一般用在调试中）
    int flag = 1;
    setsockopt(listenfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&flag,sizeof(flag));

    // 2. 绑定
    struct sockaddr_in local_addr;
    local_addr.sin_family = AF_INET; // IPv4协议
    local_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); // IP地址
    local_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); // 端口号

    if(-1 == bind(listenfd,(struct sockaddr*)&local_addr,sizeof(local_addr))) {
        cout << "bind error" << endl;
        return 1;
    } else {
        cout << "bind success" << endl;
    }
    // 3. 监听设置
    if(-1==listen(listenfd,10)) {
        cout << "listen error" << endl;
        return 1;
    } else {
        cout << "listen success" << endl;
    }

    int epollfd = epoll_create(INR_OPEN_MAX);

    struct epoll_event evt;
    evt.data.fd = STDIN_FILENO;
    evt.events = EPOLLIN;
    epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,STDIN_FILENO,&evt);
    evt.data.fd = listenfd;
    epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,listenfd,&evt);

    int count = 2;
    list<int> fds;

    while(true) {
        struct epoll_event revt[count];
        int revt_cnt = epoll_wait(epollfd,revt,count,-1);
        for(int i=0; i<revt_cnt; ++i) {
            if(revt[i].data.fd == STDIN_FILENO && revt[i].events & EPOLLIN) {
                string message;
                getline(cin,message);
                cin.clear();  // 清空输入出错
                if(!message.empty()) { // 判断终端输入是否为空
                    message = "广告:" + message;
                    for(auto fd:fds) {
                        write(fd,message.c_str(),message.size()+1);
                    }
                }
            }else if(revt[i].data.fd == listenfd && revt[i].events & EPOLLIN) {
                struct sockaddr_in remote_addr;
                bzero(&remote_addr,sizeof(remote_addr));   // 清空
                socklen_t remote_addr_len = sizeof(remote_addr);
                int connfd = accept(listenfd,(struct sockaddr*)&remote_addr,&remote_addr_len);
                //int connfd = accept(listenfd,NULL,NULL);
                if(-1 == connfd) {
                    cout << "accept error" << endl;
                    return 1;
                } else {
                    cout << "accept success" << endl;
                    cout << inet_ntoa(remote_addr.sin_addr) << ":" << ntohs(remote_addr.sin_port) << endl;
                    show_connect(connfd);
                    //fds.push_back(connfd);
                    evt.data.fd = connfd;
                    evt.events = EPOLLIN;
                    epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&evt);
                    fds.push_back(connfd);
                    ++count;
                }
            } else {
                int connfd = revt[i].data.fd;
                char buffer[1024] = {0};
                int n = read(connfd,buffer,1024);  // 读取客户端发过来的信息
                if(n == 0) {
                    cout << "client exit" << endl;
                    close(connfd);   // 关掉推出的连接
                    epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,connfd,revt+i);
                    fds.remove(connfd);
                    --count;
                    break;
                } else {
                    for(auto fd:fds) { // 发送信息给所有的客户端
                        if(fd == connfd) continue;
                        write(fd,buffer,1024);
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    close(epollfd);
    // 7. 关闭套接字
    close(listenfd);
}

Client客户端：

// 三次握手主要是创建连接
// 四次挥手主要是释放资源
// I/O 复用  epoll模式


#include 
#include 
#include 
#include     // bzero()
#include 
//#include 
#include    // epoll()
#include    // OPEN_MAX
using namespace std;

string name;

void show_connect(int fd) {
    // 获取本地地址和端口
    struct sockaddr_in local_addr;
    socklen_t local_addr_len = sizeof(local_addr);
    bzero(&local_addr,local_addr_len);   //  清空   防止后面误用
    getsockname(fd,(struct sockaddr*)&local_addr,&local_addr_len);
    cout << "local " << inet_ntoa(local_addr.sin_addr) << ":" << ntohs(local_addr.sin_port) << endl;

    // 获取远程地址和端口
    struct sockaddr_in remote_addr;
    socklen_t remote_addr_len = sizeof(remote_addr);
    bzero(&remote_addr,remote_addr_len);
    getpeername(fd,(struct sockaddr*)&remote_addr,&remote_addr_len);
    cout << "remote " << inet_ntoa(remote_addr.sin_addr) << ":" << ntohs(remote_addr.sin_port) << endl;

}

//  ./clinet IP port name
int main(int argc,char* argv[]) {
    if(4!=argc) {
        cout << "Usage:" << argv[0] << " IP port name" << endl;
        return 1;
    }
    name = argv[3];
    // 1.创建连接套接字
    int connfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    if(-1 == connfd) {
        cout << "socket error" << endl;
        return 1;
    }

    // 2. 连接服务器
    struct sockaddr_in remote_addr;  // in是internet简写
    remote_addr.sin_family = AF_INET; // 协议  sin是sockaddr_in的缩写
    remote_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); // IP地址
    remote_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); // 端口号   小端转大端
    if(-1==connect(connfd,(struct sockaddr*)&remote_addr,sizeof(remote_addr))) {
        cout << "connect error" << endl;
        return 1;
    } else {
        cout << "connect success" << endl;
        cout << inet_ntoa(remote_addr.sin_addr) << ":" << ntohs(remote_addr.sin_port) << endl;
        show_connect(connfd);
    }
    
    // 创建epoll描述符
    int epollfd = epoll_create(2);
    
    // 注册事件
    struct epoll_event evt;
    evt.data.fd = STDIN_FILENO;
    evt.events = EPOLLIN;
    epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,STDIN_FILENO,&evt);
    evt.data.fd = connfd;
    evt.events = EPOLLIN;
    epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_ADD,connfd,&evt);

bool stop = false;
    while(!stop) {
        int count = 2;
        struct epoll_event revt[2];
        int revt_count = epoll_wait(epollfd,revt,count,-1);
        for(int i=0;i<revt_count;++i){
            if(revt[i].data.fd == STDIN_FILENO && revt[i].events & EPOLLIN){
                // 3.发送信息
                string message;
                getline(cin,message);
                message = name + ":" + message;
                write(connfd,message.c_str(),message.size()+1);
            }else if(revt[i].data.fd == connfd && revt[i].events & EPOLLIN){
                // 4.接收数据
                char buffer[1024] = {0};
                int len = read(connfd,buffer,sizeof(buffer));
                if(len == 0) {
                    cout << "server exit" << endl;
                    epoll_ctl(epollfd,EPOLL_CTL_DEL,connfd,revt+i);
                    --count;
                    stop  = true;
                    break;
                } else {
                    cout << buffer << endl;
                }
            }
        }
        
    }
    close(epollfd);
    // 5. 关闭套接字
    close(connfd);

    return 0;
}