网络编程_基于TCP的简易聊天室_实验报告

1、 网络编程课程设计说明书 题目名称： 基于TCP/IP的网络文字聊天程序设计 专 业： 网络工程 班 级： 1201班 学 号： 1220140105 姓 名： 蒋星 指导老师： 陈利平 完成日期： 2014年12月13日 目录一、实验基本信息概要31. 题目要求32. 题目内容33. 开发环境3二、流程图4三、系统简介51.界面52. 软件功能53. 系统设计94. 优点与缺点9四、系统详细设计11 1. ChatServer类11 2. ChatClient 类13 3. SocketException类155. 命令协议156. 消息格式16五、 系统测试161. 服务器使用错误162.

2、 客户端使用错误173. 启动服务器174. 启动客户端175. 关闭客户端176. 启动服务器错误提示187. 公开聊天188. 私聊189. 错误的私聊1910. 更名2011. 帮助2012. 非法指令2013. 非法的指令参数2014. 连接服务器失败21六、心得体会21七、完整代码21Charserverd.cpp 服务器main函数文件21ChatServer.h 服务器类头文件22ChatServer.cpp 服务器类23ClientInfo.h 客户信息类33Charclientd.cpp 客户端main函数34ChatClient.h 客户端头文件34ChatClient.c

3、pp 客户端类35InitSock.cpp 初始化WINSOCK类41SockException.h 异常类41八、参考文献 42 一、实验基本信息概要1. 题目要求 1、开发平台Visual C+ 6.0。 2、对设计方法的要求使用Visual C+ 6.0开发出在Windows控制台或图形界面下运行的程序。 3、对设计内容的要求 实现网络文字聊天程序的服务器端。 实现网络文字聊天程序的客户端。 主程序的结构和流程。 程序运行过程的截图。 网络文字聊天程序的实现原理。 网络文字聊天程序实现代码的分析。 4、对课程设计说明书的要求 设计思路与开发过程。 对主要代码段要有较详细的注释。 对本次设

4、计的评价、设计的收获与建议。 5、说明书为打印件2. 题目内容 内容概要：实现网络文字聊天程序的基本功能。 3. 开发环境 操作系统：Windows 7 开发语言：C+ 集成开发环境：Microsoft Visual Studio 2010 二、流程图 三、系统简介1.界面本软件使用DOS控制台界面，界面风格较为朴素。服务器： 客户端： 2. 软件功能 本软件实现了聊天室基本的功能，包括公开聊天，私聊，获取在线用户，更改昵称，获得帮助等。1） 公开聊天在光标处直接输入消息后按回车即为发送公开聊天，如下图所示。 2） 私聊 使用命令【 /m 对方UID 消息 】即可发送私聊，私聊只有对方可以看到

5、，如下图所示：客户端1，密聊UID为132的用户。 发送后 客户端2，UID为132的用户收到私聊消息。 3） 获取在线用户列表 使用命令【/list】即可获得在线用户列表，用户列表会议系统消息的方式返回，如下图所示。 命令 发送后 4） 更改昵称 使用命令【/name 你的新昵称】即可立即更改昵称，成功修改后服务器会以系统消息的方式返回成功修改的提示。命令 命令发送后 5） 帮助信息 使用命令【/help】即可查看服务器的欢迎信息，里面包含了该聊天室的使用帮助，如下图所示。命令 命令发送后 3. 系统设计 开发本软件时，我使用了面向对象的思想，把服务器和客户端封装成对应的类，类设计将会在下一

6、节做详细介绍。通行方面我在服务器接受客户端消息，和客户端接受服务器消息时使用了select模型，发送信息我使用的是普通的socket原语。基本原理为服务器与客户端建立TCP连接，然后服务器负责路由消息到各个客户端。 4. 优点与缺点本软件对流程复杂的SELECT模型进行了细致的拆分与抽象，做到了逻辑流程清晰，每个函数简洁易懂，层次分明。例如服务器启动函数：void ChatServer:Start() InitListenSocket(); Bind(); Listen(); InitFDSocket(); while (true) DoSelect(); try charServer.Sta

7、rt(); catch(SockException e) cout e.GetErrorInfo () endl; cout System Error Error Code: e.GetErrorCode () 0) for(int i = 0;i m_fdRead.fd_count; i+) DoFDRead(m_fdRead.fd_arrayi); 它也只完成一个简单的流程，调用select，然后循环处理有读事件的socket。void ChatServer:DoRead (SOCKET sRead) if (sRead = m_sListen) RecvNewConnect(); els

8、e m_sNowClient = sRead; RecvNewConnect(); 接下来的DoFDRead（）函数完成的事情也非常直接，如果有事件的socket是监听socket的话，那么就是接收到了一个新的连接，否则是接收到了新的小。 从上面这个简单的例子中可以看到，本软件最大的优点就是精心设计的类和函数。避免了使用select模型常见的反复嵌套的循环和判断，每个函数清晰明了。 本系统还存在以下不足，首先是没有对界面做更深入的优化，只是做了最基本的调整，让输入输出更加雅观，其次是底层原语的封装并没有考虑到泛用性。四、系统详细设计这部分的文档在编码之前已经基本完成，由于时间较为仓促，部分内容

9、可能和实际有所出入。1. ChatServer类该类负责完成服务器所有操作。1） 类图2) 成员变量Map m_clients 聊天者的SOCKET与昵称的映射fd_set m_fdSocket 可用套接字集合fd_set m_fdRead 有事件发生的套接字集合SOCKET m_sListen 监听SocketSOCKET m_sNowClient 当前处理的客户套接字int m_nPort 监听端口 3) 方法设计void Bind()void Listen() void Select()int Recv()SOCKET Accept()封装底层原语，并加入异常机制，使得外部调用简约明了。

10、构造函数传入监听端口，初始化m_nPortStart()1）初始化监听套接字：void InitListenSocket() 2）绑定套接字至本地机器：void Bind()3）进入监听模式（设置为非阻塞）：void Listen() 4）初始化可用套接字集合 void InitFDSocket()5）死循环，调用select方法 DoSelect()6）结束DoSelect()1）令m_fdRead = m_fdSocket2）调用Select()3）循环处理Select的结果 DoFdRead(Socket sRead)4）结束DoFdRead(int iReadIndex)1）判断是否为

11、m_sListen2）是m_sListen RecvNewConnect()3）否则 令m_sNowClient = m_fdReadiReadIndex，调用RecvNewMessage()RecvNewConnect()1）判断是否达到套接字上线2）调用Accept()，接收连接sClient3）添加sCilent 至 m_fdSocket4）添加套接字至m_clients AddClientToInfoMap(string name)AddClientToInfoMap(string name)1）以SOKCET为键，name为值加入MAPRecvNewMessage()1）调用Recv

12、函数2）是否为命令 IsCommand(string str)3）是，则DoCommand(string cmd)4）否，则DoMessage(string msg)5）结束IsCommand(string str)1）判断是否以 / 开头DoCommand(string cmd)1）判断指令，并解析命令与参数（argc, argv）2）调用指令处理函数3）假设只有SetName命令，那么则将对应的套接字的名称设置DoMessage(string msg)1）拼接消息与名字 BuildMsg(string msg)2）在服务器上输出3）消息路由DispatchMessage(string ms

13、g)BuildMsg(string msg)1）从m_clients 中取出用户昵称2）拼接字符串，形成格式如下超人君(127.0.0.1) 23:49:48 说:大家好! 即为：昵称（IP地址）时间 说：消息正文3）返回DispatchMessage(string msg)1）构造迭代器2） 遍历m_clients,若不是自身，则派送消息Send()2. ChatClient 类该类负责处理客户端的所有操作。1） 类图2） 字段设计SOCKET m_sClient客户端自身的socketSOCKET m_sServer服务器socketstring m_name昵称sockaddr_in m

14、_ServerAddr;服务器地址3） 方法设计构造函数根据端口号和服务器IP初始化m_serverConnect()void Select()int Recv()void Send()int Select()封装底层原语，加入异常处理，使得外部调用节约优雅void Start()1）初始化套接字 InitClientSocket()2）连接服务器 Connect() 设置为非阻塞模式3）获取名字并发送至服务器 InitName()4）创建新线程并显示替他用户发言 线程函数RecvMsgThread()5）循环 SendMsg()6）关闭客户端 CloseClient() InitName()

15、1）提示输入昵称2）获取昵称3）合法性判断 判断重复4）添加命令格式5）发送至服务器 SendMsg()1）读取一行消息2）判断是否为命令 IsCommand(string str)3）命令：处理命令 DoCommand(string cmd)4）消息：处理消息 DoMessage(string msg) DoMessage(string msg)1）发送消息 Send()2）本地回显 RecvMsgThread()1） 初始化fdSocket,将m_sClient加入2）创建fdRead3）死循环,将m_sClient拷贝至fdRead4）调用Select5）循环，并输出收到的消息 Recv

16、() 3. SocketException类该类负责记录SOKCET错误的代码以及错误信息。5. 命令协议命令格式为 /命令 参数1 参数2 1. 退出: /exit2. 获取在线用户列表：/getuser 3. 私聊： /m UID 信息4. 清屏：/clear5. 帮助：/help 处理方式IsCommand(string str) 负责解析是否为命令判断首字母是否为斜杠/ str.at(0) = / ResoveCommand(string cmd, int& argc, string argv) 若是命令将命令解析为argc,argv DoCommand(string cmd) 处理命

17、令，调用具体的XXX命令处理函数DoCmdXXXX()。6. 消息格式1） 公共消息超人君(127.0.0.1) UID:100 说:大家好!李四(127.0.0.1) UID:101 说：你好！ 2） 私聊你悄悄地对 ABC UID：100 说： 你好CDF UID:101 悄悄地对你说： 你好 3） 服务器消息【系统消息】XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX。 4） 程序内部提示System Infoxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx五、 系统测试1. 服务器使用错误 2. 客户端使用错误 3. 启动服务器 4. 启动客户端客户端出现欢迎信息以及昵称

18、输入提示。 服务器出现连接提示 5. 关闭客户端服务器出现断开连接提示 6. 启动服务器错误提示给出错误提示信息和提示代码 7. 公开聊天所有客户端以及服务器都会显示。 8. 私聊只有私聊的二人才能看到聊天信息，其他用户和服务器无法看到。9. 错误的私聊私聊自己会得到一个错误提示 私聊不存在的用户也会得到一个错误提示 10. 更名 11. 帮助 12. 非法指令非法指令会给出错误提示。 13. 非法的指令参数 14. 连接服务器失败 六、心得体会这次实现我深入研究了select模型的使用，完成了一个简易的聊天室。这次试验也使我在编程技巧方面也有了很大的提高。 七、完整代码Charserverd

19、.cpp 服务器main函数文件#include ChatServer.h#include SockException.h#include InitSock.h#include using namespace std; InitSock initSock; int main(int argc, char* argv)if (argc 2)cout Usage: argv0 Port endl;return 1;ChatServer charServer(atoi(argv1);trycharServer.Start();catch (SockException& e)cout e.GetErr

20、orInfo() endl;cout System ErrorError Code: e.GetErrorCode() endl;ChatServer.h 服务器类头文件#ifndef CHAT_SERVER_H#define CHAT_SERVER_H #include #include #include #include ClientInfo.husing namespace std; class ChatServerpublic:void Start();void End(); ChatServer(int nPort);ChatServer(void); private:void In

21、itFDSocket(); void DoSelect();void DoFDRead(SOCKET sRead); void RecvNewConnect();string IPAddrToString(sockaddr_in sin);void AddClientToInfoMap(ClientInfo info); void RecvNewMessage(); bool IsCommand(string str);void DoCommand(string cmd);void ResoveCommand(string cmd, int& argc, string argv);void D

22、oCmdName(int argc, string argv);void DoCmdGetUsers(int argc, string argv);void DoMessage(string msg);void DoCmdPrivateMsg(int argc, string argv);string BuildMessage(string str, bool bIsPublic);string BuildSystemMsg(string str);void DispatchMessage(string msg); void CloseConnect(); string IntToString

23、(int nNum);/=简单封装底层原语= void InitListenSocket();void Bind();void Listen() ;int Select();int Recv(char msgBuff);void Send(string msg, SOCKET client);SOCKET Accept(sockaddr_in& sin); /= private:map m_clients; fd_set m_fdSocket; fd_set m_fdRead;SOCKET m_sListen; SOCKET m_sNowClient; int m_nPort; ; #endi

24、f CHAT_SERVER_H ChatServer.cpp 服务器类#include #include #include ChatServer.h#include SockException.h #pragma comment(lib, ws2_32.lib)using namespace std; #define MAX_BUFF_SIZE 500typedef map:iterator map_it; ChatServer:ChatServer(int nPort)this-m_nPort = nPort; void ChatServer:Start()InitListenSocket(

25、);Bind();Listen();InitFDSocket();while (true)DoSelect();void ChatServer:DoSelect()m_fdRead = m_fdSocket;int nRet = Select();if (nRet 0)for (int i = 0; i = FD_SETSIZE)cout System Info接受连接达到上限，拒绝连接 endl;return;sockaddr_in clientAddr;m_sNowClient = Accept(clientAddr);ClientInfo clientInfo(clientAddr);c

26、out System Info接受来自 clientInfo.GetIp() 的连接 endl; FD_SET(m_sNowClient, &m_fdSocket);AddClientToInfoMap(clientInfo); string ChatServer:IPAddrToString(sockaddr_in sin)string str = inet_ntoa(sin.sin_addr);str.append(:);char szFormat20; str.append(ltoa( ntohs(sin.sin_port),szFormat,10);return str; void C

27、hatServer:AddClientToInfoMap(ClientInfo info)m_clientsm_sNowClient = info; void ChatServer:RecvNewMessage()char msgBuffMAX_BUFF_SIZE;int nRet = Recv(msgBuff);string msg(msgBuff);if (nRet = 0) return; if (IsCommand(msg)DoCommand(msg);elseDoMessage(msg); void ChatServer:DoCommand(string cmd)int argc;s

28、tring argv100;ResoveCommand(cmd, argc, argv);if (argv0 = name)DoCmdName(argc, argv);else if (argv0 = list)DoCmdGetUsers(argc, argv);else if(argv0 = m)DoCmdPrivateMsg(argc, argv);elseSend(【系统消息】命令不存在，请使用 /help 命令查看命令帮助, m_sNowClient); void ChatServer:ResoveCommand(string cmd, int& argc, string argv)i

29、nt count = 0;for(int i = 1; i second.GetName() + + begin-second.GetIp();msg.append( UID: + IntToString(int)begin-first);msg.append(nr);Send(msg, m_sNowClient); void ChatServer:DoCmdName(int argc, string argv)if (argc != 2)Send(【系统消息】命令格式错误 USAGE: /name 你的昵称, m_sNowClient);return;string name = argv1;

30、m_clientsm_sNowClient.SetName(name);Send(【系统消息】昵称已修改为: + name, m_sNowClient); void ChatServer:DoMessage(string str)string msg = BuildMessage(str, true);cout msg endl;DispatchMessage(msg);/*string ChatServer:BuildMssage(string str)ClientInfo info = m_clientsm_sNowClient;string name = info.GetName();s

31、tring ip = info.GetIp();string msg = name;if (name != ip)msg.append( + ip + );char buff10;string id(itoa(int)m_sNowClient, buff, 10);msg.append( UID: + id);msg.append( 说：);msg.append(nr );msg.append(str);return msg;*/string ChatServer:BuildSystemMsg(string str)string msg(【系统消息】);msg.append(str);retu

32、rn msg;string ChatServer:BuildMessage(string str, bool bIsPublic)ClientInfo info = m_clientsm_sNowClient;string name = info.GetName();string ip = info.GetIp();string uid = IntToString(int)m_sNowClient);string msg(name);if (ip != name & bIsPublic = true)msg.append( + ip + );msg.append( );msg.append(U

33、ID: + uid);msg.append( );bIsPublic ? msg.append(说：) : msg.append(悄悄地对你说：);msg.append(nr);msg.append( );msg.append(str);return msg; void ChatServer:DoCmdPrivateMsg(int argc, string argv)if (argc first = m_sNowClient)Send(【系统消息】您不能和自己私聊, m_sNowClient);return;string name = it-second.GetName();string ui

34、d = IntToString(s);string toDest = BuildMessage(, false);string toSrc = string(你悄悄地对 + name + UID: + uid + 说:nr );string other;for (int i = 2; i first);bool ChatServer:IsCommand(string str)if (str.at(0) = /)return true;elsereturn false; void ChatServer:CloseConnect()cout System Info来自 m_clientsm_sNo

35、wClient.GetIp() 的连接已断开 endl;closesocket(m_sNowClient);FD_CLR(m_sNowClient,&m_fdSocket); void ChatServer:InitFDSocket()FD_ZERO(&m_fdSocket);FD_SET(m_sListen, &m_fdSocket); void ChatServer:InitListenSocket()m_sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);if (m_sListen = INVALID_SOCKET)throw Sock

36、Exception(System Error创建套接字失败:); void ChatServer:Bind()sockaddr_in sin;sin.sin_family = AF_INET;sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;sin.sin_port = htons(m_nPort); if (bind(m_sListen, (sockaddr*)&sin, sizeof(sin) )= SOCKET_ERROR)throw SockException(System Error无法绑定端口);elsecout System Info成功绑定端口: m_

37、nPort endl; void ChatServer:Listen()if (listen(m_sListen, 10) = SOCKET_ERROR)throw SockException(System Error服务器监听端口失败);elsecout System Info服务器在 m_nPort 端口开始监听 endl; u_long value = 1;if (ioctlsocket(m_sListen, FIONBIO, &value)throw SockException(System Error设置服务器为非阻塞模式失败); int ChatServer:Select()int

38、 nRet = select(0, &m_fdRead, NULL, NULL, NULL);if (nRet = SOCKET_ERROR)throw SockException(System Error调用SELECT原语失败);elsereturn nRet; SOCKET ChatServer:Accept(sockaddr_in& sin)int nLen = sizeof(sin);SOCKET sNew = accept(m_sListen, (sockaddr*)&sin, &nLen);if (sNew = INVALID_SOCKET)throw SockException

39、(System Error调用ACCEPT原语接受连接失败);return sNew; int ChatServer:Recv(char msgBuff)int nRet = recv(m_sNowClient, msgBuff, MAX_BUFF_SIZE, 0);if (nRet = SOCKET_ERROR)CloseConnect();return 0;elsemsgBuffnRet = 0;return nRet; void ChatServer:Send(string msg, SOCKET client)if (send(client, msg.c_str(), msg.size

40、(), 0) = SOCKET_ERROR)string errorIp = m_clientsclient.GetIp();throw SockException(System Error发送信息 + msg + 至 + errorIp + 失败); string ChatServer:IntToString(int nNum)char buff10;string str(itoa(nNum, buff, 10);return str; ChatServer:ChatServer(void) ClientInfo.h 客户信息类#include using namespace std; cl

41、ass ClientInfopublic:ClientInfo()ClientInfo(string ip, int port, string name)this-ip = ip;this-port = port;this-name = name;ClientInfo(sockaddr_in sin)ip = inet_ntoa(sin.sin_addr);/port = ntohs(sin.sin_port);name = ip;/name.append(:);/char szFormat20; /name.append(ltoa( ntohs(sin.sin_port),szFormat,

42、10); string GetIp()return ip;string GetName()return name;int GetPort()return port;void SetName(string name)this-name = name;private:string name;string ip;int port; Charclientd.cpp 客户端main函数#include SockException.h#include InitSock.h#include #include ChatClient.husing namespace std; InitSock initSock; int main(int argc, char* argv)tryif (argc 3)cout Usage: argv0 Ip Port endl;return 1;ChatClient client(argv1,atoi(argv2);client.Start();catch (SockException& e)cout e.GetErrorInfo() endl;c