零、效果展示
一个服务器作为中转站,多个客户端之间可以相互通信。至少需要启动两个客户端。
三个客户端互相通信
一、服务器代码
chatServer.cpp
函数:socket()、bind()、listen()、accept()、read()、write()
1.陈子青版本
#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/epoll.h> //epoll的头文件
#include <sys/socket.h> //socket的头文件
#include <unistd.h> //close()的头文件
#include <netinet/in.h> //包含结构体 sockaddr_in
#include <map> //保存客户端信息
#include <arpa/inet.h> //提供inet_ntoa函数
using namespace std;
const int MAX_CONNECT = 5; //全局静态变量,允许的最大连接数
struct Client{
int sockfd; //socket file descriptor 套接字文件描述符
string username;
};
int main(){
//创建监听的socket
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0){ //若socket创建失败,则返回-1
perror("socket error");
return -1;
}
//填充网络地址
struct sockaddr_in addr; //结构体声明,头文件是<netinet/in.h>
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
addr.sin_port = htons(9999);
//绑定本地ip和端口
int ret = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
if(ret < 0){
printf("bind error\n");
cout << "该端口号已被占用,请检查服务器是否已经启动。" << endl;
return -1;
}
cout << "服务器中转站已启动,请加入客户端。" << endl;
//监听客户端
ret = listen(sockfd,1024);
if(ret == -1){
perror("listen error");
return -1;
}
//创建一个epoll实例
int epfd = epoll_create1(0); //或老版本 epoll_create(1);
if(epfd == -1){
perror("epoll create");
return -1;
}
//将监听的socket加入epoll
struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN; //套接字可读
ev.data.fd = sockfd;
ret = epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,sockfd,&ev); //epoll_ctl():监控
if(ret == -1){
perror("epoll_ctl"); //防御性编程,方便出bug时快速定位问题
return -1;
}
//保存客户端信息
map<int,Client> clients;
int clientCount = 0; //添加一个客户端计数器
//循环监听
while(true){
struct epoll_event evs[MAX_CONNECT];
int n = epoll_wait(epfd,evs,MAX_CONNECT,-1);
if(n < 0){
perror("epoll_wait");
break;
}
for(int i = 0; i < n; i++){
int fd = evs[i].data.fd;
//如果是监听的fd收到消息,则表示有客户端进行连接了
if(fd == sockfd){
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
int client_sockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr*) & client_addr, &client_addr_len);
if(client_sockfd < 0){
printf("accept error,连接出错\n");
continue;
}
//将客户端的socket加入epoll
struct epoll_event ev_client;
ev_client.events = EPOLLIN; //检测客户端有没有消息过来
ev_client.data.fd = client_sockfd;
ret = epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD,client_sockfd,&ev_client);
if(ret < 0){
printf("epoll_ctl error\n");
break;
} //iner_ntoa() 将客户端的IP地址从网络字节顺序转换为点分十进制字符串
clientCount++; //有新的客户端加入时,增加计数器
printf("客户端%d已连接: IP地址为 %s\n", clientCount, inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
//保存该客户端信息
Client client;
client.sockfd = client_sockfd;
client.username = "";
clients[client_sockfd] = client;
}else{
char buffer[1024];
int n = read(fd, buffer, 1024); //>0:读取 ==0:读取结束 <0:错误
if(n < 0){
break; //处理错误
}else if(n == 0){
//客户端断开连接
close(fd);
epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_DEL, fd ,0);
clients.erase(fd);
}else{ // n > 0
string msg(buffer,n);
//如果该客户端username为空,说明该消息是这个客户端的用户名
if(clients[fd].username == ""){
clients[fd].username = msg;
}else{
string name = clients[fd].username;
//把消息发给其他所有客户端
for(auto &c:clients){
if(c.first != fd){
string full_message = '[' + name + ']' + ':' + msg;
write(c.first, full_message.c_str(), full_message.length());
//write(c.first,('[' + name + ']' + ":" + msg).c_str(),msg.size() + name.size() + 4);
}
}
}
}
}
}
}
//关闭epoll实例
close(epfd);
close(sockfd);
return 0;
}
2.Edward版本:重构for循环,分离出两个函数
陈子青原版最后的for循环过于冗长,有多个if、else。
我将其分离为两个函数,提高了代码的可读性(清晰度)和复用性。
#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/epoll.h> //epoll的头文件
#include <sys/socket.h> //socket的头文件
#include <unistd.h> //close()的头文件
#include <netinet/in.h> //包含结构体 sockaddr_in
#include <map> //保存客户端信息
#include <arpa/inet.h> //提供inet_ntoa函数
using namespace std;
const int MAX_CONNECT = 5; //全局静态变量,允许的最大连接数
struct Client{
int sockfd; //socket file descriptor 套接字文件描述符
string username;
};
//1.处理新的客户端连接请求
void handle_new_connection(int epoll_fd, int server_fd, map<int,Client> &clients, int &clientCount){
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
int client_sockfd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);
if(client_sockfd < 0) {
perror("accept error");
return;
}
//将客户端的socket加入epoll
struct epoll_event ev_client;
ev_client.events = EPOLLIN; //检测客户端有没有消息过来
ev_client.data.fd = client_sockfd;
if(epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_ADD, client_sockfd, &ev_client) < 0) {
perror("epoll_ctl error");
close(client_sockfd);
return;
}
clientCount++; //有新的客户端加入时,增加计数器
//iner_ntoa() 将客户端的IP地址从网络字节顺序转换为点分十进制字符串
printf("客户端%d已连接: IP地址为 %s\n", clientCount, inet_ntoa(client_addr.sin_addr));
//保存该客户端信息
Client client;
client.sockfd = client_sockfd;
clients[client_sockfd] = client;
}
//2.处理客户端消息
void handle_client_message(int epoll_fd, int client_fd, map<int,Client> &clients){
char buffer[1024];
int n = read(client_fd, buffer, sizeof(buffer));
//1.read()<0:错误
if(n < 0){
perror("read error");
return;
}
//2.read()==0:读取结束
else if(n == 0){
printf("客户端断开连接\n");
close(client_fd);
epoll_ctl(epoll_fd, EPOLL_CTL_DEL, client_fd, nullptr);
clients.erase(client_fd);
return;
}
//3.read()>0:处理消息
string msg(buffer, n);
if(clients[client_fd].username == "") {
clients[client_fd].username = msg; //如果该客户端username为空,说明该消息是这个客户端的用户名
}else{
for(auto & c: clients) {
string name = clients[client_fd].username;
if(c.first != client_fd){ //不为自己
write(c.first,('[' + name + ']' + ":" + msg).c_str(),msg.size()+name.size()+3);
}
}
}
}
int main(){
//创建一个epoll实例
int epfd = epoll_create1(0); //或老版本 epoll_create(1);
if(epfd < 0){
perror("epoll create error");
return -1;
}
//创建监听的socket
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(sockfd < 0){ //若socket创建失败,则返回-1
perror("socket error");
return -1;
}
//绑定本地ip和端口
struct sockaddr_in addr; //结构体声明,头文件是<netinet/in.h>
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
addr.sin_port = htons(9999);
int ret = bind(sockfd,(struct sockaddr*)&addr,sizeof(addr));
if(ret < 0){
printf("bind error\n");
cout << "该端口号已被占用,请检查服务器是否已经启动。" << endl;
return -1;
}
cout << "服务器中转站已启动,请加入客户端。" << endl;
//监听客户端
ret = listen(sockfd,1024);
if(ret < 0){
printf("listen error\n");
return -1;
}
//将监听的socket加入epoll
struct epoll_event ev;
ev.events = EPOLLIN; //套接字可读
ev.data.fd = sockfd;
ret = epoll_ctl(epfd,EPOLL_CTL_ADD,sockfd,&ev); //epoll_ctl():监控
if(ret < 0){ //防御性编程,方便出bug时快速定位问题
printf("epoll_ctl error\n");
return -1;
}
//保存客户端信息
map<int,Client> clients;
int clientCount = 0; //添加一个客户端计数器
//循环监听
while(true){
struct epoll_event evs[MAX_CONNECT];
int n = epoll_wait(epfd,evs,MAX_CONNECT,-1);
if(n < 0){
printf("epoll_wait error\n");
break;
}
for(int i = 0; i < n; i++) {
if(evs[i].data.fd == sockfd){ //1.处理:有新的客户端连接请求
handle_new_connection(epfd, sockfd, clients, clientCount);
}else{ //2.处理:已连接的客户端发送消息
handle_client_message(epfd, evs[i].data.fd, clients);
}
}
}
//关闭epoll实例
close(epfd);
close(sockfd);
return 0;
}
二、客户端代码
client.cpp (注意g++编译时要加 -pthread)
函数:socket()、connect()、send()、recv()
#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <cstring> //memset()的头文件
#include <sys/socket.h> //socket(),connect()等函数的头文件
#include <netinet/in.h> //sockaddr_in的头文件
#include <arpa/inet.h> //inet_pton()函数的头文件
#include <unistd.h> //close()函数的头文件
#include <pthread.h> //pthread创建线程和管理线程的头文件
using namespace std;
#define BUF_SIZE 1024
char szMsg[BUF_SIZE];
//发送消息
void* SendMsg(void *arg){
int sock = *((int*)arg);
while(1){
//scanf("%s",szMsg);
fgets(szMsg,BUF_SIZE,stdin); //使用fgets代替scanf
if(szMsg[strlen(szMsg) - 1] == '\n'){
szMsg[strlen(szMsg)- 1] = '\0'; //去除换行符
}
if(!strcmp(szMsg,"QUIT\n") || !strcmp(szMsg,"quit\n")){
close(sock);
exit(0);
}
send(sock, szMsg, strlen(szMsg), 0);
}
return nullptr;
}
//接收消息
void* RecvMsg(void * arg){
int sock = *((int*)arg);
char msg[BUF_SIZE];
while(1){
int len = recv(sock, msg, sizeof(msg)-1, 0);
if(len == -1){
cout << "系统挂了" << endl;
return (void*)-1;
}
msg[len] = '\0';
printf("%s\n",msg);
}
return nullptr;
}
int main()
{
//创建socket
int hSock;
hSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if(hSock < 0){
perror("socket creation failed");
return -1;
}
//绑定端口
sockaddr_in servAdr;
memset(&servAdr, 0, sizeof(servAdr));
servAdr.sin_family = AF_INET;
servAdr.sin_port = htons(9999);
if(inet_pton(AF_INET, "172.16.51.88", &servAdr.sin_addr) <= 0){
perror("Invalid address");
return -1;
}
//连接到服务器
if(connect(hSock, (struct sockaddr*)&servAdr, sizeof(servAdr)) < 0){
perror("连接服务器失败");
cout << "请检查是否已启动服务器。" << endl;
return -1;
}else{
printf("已连接到服务器,IP地址:%s,端口:%d\n", inet_ntoa(servAdr.sin_addr), ntohs(servAdr.sin_port));
printf("欢迎来到私人聊天室,请输入你的聊天用户名:");
}
//创建线程
pthread_t sendThread,recvThread;
if(pthread_create(&sendThread, NULL, SendMsg, (void*)&hSock)){
perror("创建发送消息线程失败");
return -1;
}
if(pthread_create(&recvThread, NULL, RecvMsg, (void*)&hSock)){
perror("创建接收消息线程失败");
return -1;
}
//等待线程结束
pthread_join(sendThread, NULL);
pthread_join(recvThread, NULL);
//关闭socket
close(hSock);
return 0;
}
三、注意事项
1.客户端代码,写死了IP。复制代码下来的时候,记得改成自己Xshell的IP
2.客户端是多线程,编译时要加 -pthread
四、知识点
跳转链接:https://blog.csdn.net/Edward1027/article/details/136688966
五、改进方向
1.做的Linux端,只能在相同的IP上启动几个客户端自己玩。
后续可以做成Windows的exe,买个云服务器,然后发给朋友,进行通信。