网络编程-基于TCP的简易聊天室-实验报告

1、文档编码 : CC5H5M5S2G10 HN7K5T1B2W9 ZN3V4N5U2G1网络编程 课程设计说明书题目名称：基于 TCP/IP 的网络文字谈天程序设计专 业：网络工程班 级：1201 班学 号：1220220225 姓 名：蒋星指导老师：陈利平完成日期：2022 年 12 月 13 日目录一、试验基本信息概要313151. 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、系统具体设计111. ChatServer类 112. ChatClient 类3. SocketException类5. 命令

2、协议156. 消息格式16五、 系统测试161. 服务器使用错误162. 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. 公开谈天188. 私聊 189. 错误的私聊 1910. 更名 2011. 帮忙 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 33Charclie

3、ntd.cpp 客户端 main 函数 34ChatClient .h 客户端头文件 34ChatClient .cpp 客户端类 35InitSock .cpp 初始化 WINSOCK 类 41SockException .h 反常类 41八、 参考文献 42一、 试验基本信息概要 1. 题目要求 1、开发平台； 2Visual C+ 6.0、对设计方法的要求 3使用 Visual C+ 6.0 开发出在 Windows把握台或图形界面下运行的程序；、对设计内容的要求 实现网络文字谈天程序的服务器端； 实现网络文字谈天程序的客户端；主程序的结构和流程； 程序运行过程的截图； 网络文字谈天程序

4、的实现原理； 网络文字谈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具体的注释； 对本次设计的评判、设计的收成与建议； 5、说明书为打印件2. 题目内容内容概要： 实现网络文字谈天程序的基本功能；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 2022 二、流程图三、系统简介 1. 界面 本软件使用 DOS 把握台界面,界面风格较为淳朴；服务器：客户端：2. 软件功能 本软件实现了谈天室基本的功能,包括公开谈天,私聊,猎取在线用户,更换昵称,获 得帮忙等；1）公开谈天

5、在光标处直接输入消息后按回车即为发送公开谈天,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,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）猎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）更换昵称使用命令【 /name 你的新昵称】即可立刻更换昵称,胜利修改后服务器会以系统消息的方式返回胜利修改的提示；命令命令发送后5）帮忙信息使用命令【 /help】即可查看服务器的欢迎信息,里面包含了该谈天室的使用帮忙,

6、如下图所示；命令命令发送后3. 系统设计开发本软件时, 我使用了面对对象的思想,把服务器和客户端封装成对应的类,类设计将会在下一节做具体介绍；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一般的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,做到了规律流程清楚,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; Lis

7、ten; InitFDSocket; while true DoSelect; try charServer.Start; catchSockException e cout e.GetErrorInfo endl; cout System Error Error Code: e.GetErrorCode 0 forint i = 0;i m_fdRead.fd_count; i+ DoFDReadm_fdRead.fd_arrayi; 它也只完成一个简洁的流程,调用select,然后循环处理有读大事的socket；void ChatServer:DoRead SOCKET sRead if

8、sRead = m_sListen RecvNewConnect; else m_sNowClient = sRead; RecvNewConnect; 接下来的DoFDRead （）函数完成的事情也特别直接,假如有大事的socket 是监听socket的话,那么就是接收到了一个新的连接,否就是接收到了新的小；从上面这个简洁的例子中可以看到,本软件最大的优点就是细心设计的类和函数；防止了使用 select 模型常见的反复嵌套的循环和判定,每个函数清楚明白；本系统仍存在以下不足,第一是没有对界面做更深化的优化,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、

9、系统具体设计这部分的文档在编码之前已经基本完成,1. ChatServer 类 该类负责完成服务器全部操作；1） 类图 2 成员变量由于时间较为仓促, 部分内容可能和实际有所出入；Map m_clients 谈天者的 SOCKET 与昵称的映射 fd_set m_fdSocket 可用套接字集合 fd_set m_fdRead 有大事发生的套接字集合 SOCKET m_sListen 监听 Socket SOCKET 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

10、SOCKET Accept 封装底层原语,并加入反常机制,使得外部调用简约明白；构造函数 m_nPort 传入监听端口,初始化Start 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（设置为非堵塞）：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）终止DoSelect 1）令 m_fdRead = m_fdSocket 2）调用 Select 3）循环处理Select 的结果DoFdReadSocket sRead

11、 4）终止DoFdReadint iReadIndex 1）判定是否为 m_sListen 2）是 m_sListen RecvNewConnect 3）否就 令 m_sNowClient = m_fdReadiReadIndex,调用 RecvNewMessage RecvNewConnect 1）判定是否达到套接字上线2）调用 Accept ,接收连接 sClient 3）添加 sCilent 至 m_fdSocket 4）添加套接字至 m_clients AddClientToInfoMapstring name AddClientToInfoMapstring name 1）以 SOK

12、CET 为键, name 为值加入 MAPRecvNewMessage 1）调用 Recv 函数2）是否为命令 IsCommandstring str 3）是,就 DoCommandstring cmd 4）否,就 DoMessagestring msg 5）终止IsCommandstring str 1）判定是否以 / 开头DoCommandstring cmd 1）判定指令,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,那么就将对应的套接字的名称设置 DoMessagestring msg BuildMsgstring msg 1）拼接消

13、息与名字 2）在服务器上输出 3）消息路由 DispatchMessagestring msg BuildMsgstring 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 DispatchMessagestring msg 1）构造迭代器2） 遍历 m_clients, 如不是自身,就派送消息 Send 2. ChatClient 类该类负责处理客户端的全部操作；1） 类图 2） 字段设计SOCKET m_sClient客户端自身的sock

14、et SOCKET m_sServer服务器 socket string m_name昵称服务器地址sockaddr_in m_ServerAddr;3） 方法设计构造函数 依据端口号和服务器 IP 初始化 m_server Connect void Select int Recv void Send int Select 封装底层原语,加入反常处理,使得外部调用节省文雅void Start 1）初始化套接字 InitClientSocket 2）连接服务器 Connect 设置为非堵塞模式 3）猎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 5）循环 SendMs

15、g 6）关闭客户端 CloseClient InitName 1）提示输入昵称 2）猎取昵称 3）合法性判定 判定重复 4）添加命令格式 5）发送至服务器SendMsg 1）读取一行消息线程函数 RecvMsgThread 2）判定是否为命令 IsCommandstring str 3）命令：处理命令 DoCommandstring cmd 4）消息：处理消息 DoMessagestring msg DoMessagestring 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 fdRead 3）

16、死循环 ,将 m_sClient 拷贝至 fdRead 4）调用 Select 5）循环,并输出收到的消息 Recv 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 : /exit 2. 猎取在线用户列表：/getuser 3. 私聊：/m UID 信息 4. 清屏： /clear 5. 帮忙： /help 处理方式IsCommandstring str 负责解析是否为命令如是命令将命令解析为argc,argv 判定首字母是否为斜杠/ str.at0 = / ResoveCommand

17、string cmd, int& argc, string argvDoCommandstring cmd 处理命令,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 你静静地对 ABC UID ：100 说：你好 CDF UID:101 静静地对你说：你好3） 服务器消息【系统消息】 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX；4） 程序内部提示 System Infoxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx五

18、、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 客户端显现欢迎信息以及昵称输入提示；服务器显现连接提示5. 关闭客户端 服务器显现断开连接提示6. 启动服务器错误提示 给出错误提示信息和提示代码7. 公开谈天 全部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谈天信息,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. 帮忙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化争辩了 select 模型的使用,完成了

19、一个简易的谈天室；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.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 mainint argc, char* argv if argc 2 cout Usage: argv0 Port endl; return 1; ChatServer charServeratoiargv1; try ch

20、arServer.Start; catch SockException& e cout e.GetErrorInfo 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.h using namespace std; class ChatServer public: void Start; void End; Chat

21、Serverint nPort; ChatServervoid; private: void InitFDSocket; void DoSelect; void DoFDReadSOCKET sRead; void RecvNewConnect; string IPAddrToStringsockaddr_in sin; void AddClientToInfoMapClientInfo info; void RecvNewMessage; bool IsCommandstring str; void DoCommandstring cmd; void ResoveCommandstring

22、cmd, int& argc, string argv; void DoCmdNameint argc, string argv; void DoCmdGetUsersint argc, string argv; void DoMessagestring msg; void DoCmdPrivateMsgint argc, string argv; string BuildMessagestring str, bool bIsPublic; string BuildSystemMsgstring str; void DispatchMessagestring msg; void CloseCo

23、nnect; string IntToStringint nNum; /= 简洁封装底层原语 = void InitListenSocket; void Bind; void Listen ; int Select; int Recvchar msgBuff; void Sendstring msg, SOCKET client; SOCKET Acceptsockaddr_in& sin; /= private: map m_clients; fd_set m_fdSocket; fd_set m_fdRead; SOCKET m_sListen; SOCKET m_sNowClient;

24、int m_nPort; ; #endif CHAT_SERVER_H ChatServer.cpp 服务器类#include #include #include ChatServer.h #include SockException.h #pragma commentlib, ws2_32.lib using namespace std; #define MAX_BUFF_SIZE 500 typedef map:iterator map_it; ChatServer:ChatServerint nPort this-m_nPort = nPort; void ChatServer:Star

25、t InitListenSocket; 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 = AcceptclientAddr; ClientInfo clientInfocl

26、ientAddr; cout System Info接受来自 clientInfo.GetIp 的连接 endl; FD_SETm_sNowClient, &m_fdSocket; AddClientToInfoMapclientInfo; string ChatServer:IPAddrToStringsockaddr_in sin string str = inet_ntoasin.sin_addr; str.append:; char szFormat20; str.appendltoa ntohssin.sin_port,szFormat,10; return str; void Ch

27、atServer:AddClientToInfoMapClientInfo info m_clientsm_sNowClient = info; void ChatServer:RecvNewMessage char msgBuffMAX_BUFF_SIZE; int nRet = RecvmsgBuff; string msgmsgBuff; if nRet = 0 return; if IsCommandmsg DoCommandmsg; else DoMessagemsg; void ChatServer:DoCommandstring cmd int argc; string argv

28、100; ResoveCommandcmd, argc, argv; if argv0 = name DoCmdNameargc, argv; else if argv0 = list DoCmdGetUsersargc, argv; else ifargv0 = m DoCmdPrivateMsgargc, argv; else Send【系统消息】 命令不存在, 请使用/help 命令查看命令帮忙, m_sNowClient; void ChatServer:ResoveCommandstring cmd, int& argc, string argv int count = 0; for

29、int i = 1; i second.GetName + + begin-second.GetIp; msg.append UID: + IntToStringintbegin-first; msg.appendnr; Sendmsg, m_sNowClient; void ChatServer:DoCmdNameint 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; m_clientsm_sNowClient.Set

30、Namename; Send 【系统消息】昵称已修改为 : + name, m_sNowClient; void ChatServer:DoMessagestring str string msg = BuildMessagestr, true; cout msg endl; DispatchMessagemsg; /* string ChatServer:BuildMssagestring str ClientInfo info = m_clientsm_sNowClient; string name = info.GetName; string ip = info.GetIp; strin

31、g msg = name; if name .= ip msg.append + ip + ; char buff10; string iditoaintm_sNowClient, buff, 10; msg.append UID: + id; msg.append 说： ; msg.appendnr ; msg.appendstr; return msg; */ string ChatServer:BuildSystemMsgstring str string msg【系统消息】 ; msg.appendstr; return msg; string ChatServer:BuildMess

32、agestring str, bool bIsPublic ClientInfo info = m_clientsm_sNowClient; string name = info.GetName; string ip = info.GetIp; string uid = IntToStringintm_sNowClient; string msgname; if ip .= name & bIsPublic = true msg.append + ip + ; msg.append ; msg.appendUID: + uid; msg.append ; bIsPublic . msg.app

33、end说： : msg.append 静静地对你说：; msg.appendnr; msg.append ; msg.appendstr; return msg; void ChatServer:DoCmdPrivateMsgint 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 uid = IntToStrings; string toDest = BuildMessage, fa

34、lse; string toSrc = string你静静地对 + name + UID: + uid + 说:nr ; string other; for int i = 2; i first; bool ChatServer:IsCommandstring str if str.at0 = / return true; else return false; void ChatServer:CloseConnect cout System Info来自 m_clientsm_sNowClient.GetIp 的连接已断开 endl; closesocketm_sNowClient; FD_C

35、LRm_sNowClient,&m_fdSocket; void ChatServer:InitFDSocket FD_ZERO&m_fdSocket; FD_SETm_sListen, &m_fdSocket; void ChatServer:InitListenSocket m_sListen = socketAF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP; if m_sListen = INVALID_SOCKET throw SockExceptionSystem Error创建套接字失败:; void ChatServer:Bind sockaddr_in sin

36、; sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY; sin.sin_port = htonsm_nPort; if bindm_sListen, sockaddr*&sin, sizeofsin = SOCKET_ERROR throw SockExceptionSystem Error 无法绑定端口 ; else void ChatServer:Listen if listenm_sListen, 10 = SOCKET_ERROR throw SockExceptionSystem Error服务器监听端口失

37、败; else cout System Info 服务器在 m_nPort 端口开头监听 endl; u_long value = 1; if ioctlsocketm_sListen, FIONBIO, &value throw SockExceptionSystem Error设置服务器为非堵塞模式失败; int ChatServer:Select int nRet = select0, &m_fdRead, NULL, NULL, NULL; if nRet = SOCKET_ERROR throw SockExceptionSystem Error 调用 SELECT 原语失败 ; e

38、lse return nRet; SOCKET ChatServer:Acceptsockaddr_in& sin int nLen = sizeofsin; SOCKET sNew = acceptm_sListen, sockaddr*&sin, &nLen; if sNew = INVALID_SOCKET throw SockExceptionSystem Error调用 ACCEPT 原语接受连接失败; return sNew; int ChatServer:Recvchar msgBuff int nRet = recvm_sNowClient, msgBuff, MAX_BUFF

39、_SIZE, 0; if nRet = SOCKET_ERROR CloseConnect; return 0; else msgBuffnRet = 0; return nRet; void ChatServer:Sendstring msg, SOCKET client if sendclient, msg.c_str, msg.size, 0 = SOCKET_ERROR string errorIp = m_clientsclient.GetIp; throw SockExceptionSystem Error发送信息 + msg + 至 + errorIp + 失败 ; string

40、 ChatServer:IntToStringint nNum char buff10; string stritoanNum, buff, 10; return str; ChatServer:ChatServervoid ClientInfo.h 客户信息类#include using namespace std; class ClientInfo public: ClientInfo ClientInfostring ip, int port, string name this-ip = ip; this-port = port; this-name = name; ClientInfo

41、sockaddr_in sin ip = inet_ntoasin.sin_addr; /port = ntohssin.sin_port; name = ip; /name.append:; /char szFormat20; /name.appendltoa ntohssin.sin_port,szFormat,10; string GetIp return ip; string GetName return name; int GetPort return port; void SetNamestring name this-name = name; private: string na

42、me; string ip; int port; ; Charclientd.cpp 客户端 main 函数#include SockException.h #include InitSock.h #include #include ChatClient.h using namespace std; InitSock initSock; int mainint argc, char* argv try if argc 3 cout Usage: argv0 Ip Port endl; return 1; ChatClient clientargv1,atoiargv2; client.Star

43、t; catch SockException& e cout e.GetErrorInfo endl; cout System ErrorError Code: e.GetErrorCode endl; ChatClient.h 客户端头文件#ifndef CHAT_CLIENT_H #define CHAT_CLIENT_H #include #include using namespace std; class ChatClient public: ChatClientstring addr, int nPort; ChatClientvoid; void Start; void End;

44、 SOCKET GetClientSock; private: void Connect; int Recv; void Sendstring msg; int Select; void InitClientSocket; string IPAddrToStringsockaddr_in sin; void Welcome; void SendMsg; void InitName; bool IsCommandstring str; void DoMessagestring msg; void DoCommandstring cmd; void ResoveCommandstring cmd,

45、 int& argc, string argv; string GetLine; private: string m_name; SOCKET m_sClient; SOCKET m_sServer; sockaddr_in m_serverAddr; ; #endif CHAT_CLIENT_H ChatClient.cpp 客户端类#include #include #include #include #include ChatClient.h #include SockException.h #pragma commentlib, ws2_32.lib #define MAX_BUFF_

46、SIZE 500 using namespace std; void RecvMsgThreadvoid * param; ChatClient:ChatClientstring addr, int nPort m_serverAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addraddr.c_str; m_serverAddr.sin_port = htonsnPort; m_serverAddr.sin_family = AF_INET; ChatClient:ChatClientvoid void ChatClient:Start InitClientSocket;

47、Connect; Welcome; Sleep1000; InitName; _beginthreadRecvMsgThread,NULL,void*this; while true SendMsg; void ChatClient:Welcome cout = endl; cout *欢迎使用简易谈天室* endl; cout 操作指南： 1）在把握台中直接输入后,按回车即可发送公共谈天消息 endl; cout 2）以斜杠（/）开头的消息将会当做命令处理 endl; cout endl; cout 命令指南：1退出USAGE: /exit endl; cout 2猎取在线用户USAGE:

48、/list endl; cout 3更换昵称USAGE: /name 你的昵称 endl; cout 4私聊USAGE: /m 对方 UID 消息 endl; cout 5帮忙信息USAGE: /help endl; cout = endl; void ChatClient:InitName string name; cout 请输入昵称 :; name = GetLine; Send/name + name; void ChatClient:SendMsg string msg; msg = GetLine; if msg = return; if IsCommandmsg DoComman

49、dmsg; else DoMessagemsg; string ChatClient:GetLine string input; getlinecin, input; HANDLE hOut = GetStdHandleSTD_OUTPUT_HANDLE; CONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFO bInfo; GetConsoleScreenBufferInfohOut, &bInfo; COORD pos; pos.X = bInfo.dwCursorPosition.X; pos.Y = bInfo.dwCursorPosition.Y - 1; FillConsoleOut

50、putCharacterhOut, , input.size, pos, NULL; SetConsoleCursorPositionhOut, pos; return input; void ChatClient:DoCommandstring cmd int argc; string argv100; ResoveCommandcmd, argc, argv; if argv0 = exit /systemexit; else if argv0 = help Welcome; else DoMessagecmd; void ChatClient:DoMessagestring msg /TODO Sendmsg; void ChatClient:ResoveCommandstring cmd, int& argc, string argv int count = 0; forint i = 1; i cmd.size; i+ char c = cmd.ati; if c .= argvcount += c; else count +; argc = +count; bool ChatClient:IsCommandstring str if str.at0 = / return true; else return false; void ChatCl