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第 3 节聊天室客户端程序

发布于 2025-02-25 23:29:30 字数 9426 浏览 0 评论 0 收藏 0

一、实验简介

《聊天室客户端程序》实验利用套接字编程模型实现一个聊天室客户端软件。通过该实验，可以学习 Linux 网络编程，Linux 多进程编程等知识。

1.1 知识点

客户机服务器模型
套接字编程相关函数

1.2 效果截图

聊天室客户端效果展示：

此处输入图片的描述

源码可以在 https://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/602/chatroom.zip 下载

1.3 设计流程

整个流程大概步骤：首先与服务器取得连接，此时 TCP 层以下的连接已建立。然后调用 joinagroup 函数发送加入聊天室请求信息，此时完成了应用层的连接。最后不停地循环读写消息。详细的流程如下：

此处输入图片的描述

二、 main 函数

2.1 首先创建客户端套接字并与服务器取得 TCP 层面的连接

在主函数声明套接字描述符，然后调用 hooktoserver 函数:

int sock;
sock = hooktoserver();

2.2 hooktoserver 函数实现与服务器端的 TCP 层面的连接

其中 hooktoserver 的主要功能是通过 connect(sd, (struct sockaddr *) &address, sizeof(address) 与服务器取得连接，返回连接成功的套接字，定义在 "chatlinker.c"。它主要完成客户端和服务器端的连接，程序的框架如下：

此处输入图片的描述

声明字符串，用于保存服务器进程的主机名和端口号的信息：

int sd;         
char linkname[MAXNAMELEN];
char linktrgt[MAXNAMELEN];
char *servhost;
char *servport;
int bytecnt;

获取服务器地址：

sprintf(linkname, "%s/%s", getenv("HOME"), PORTLINK);
bytecnt = readlink(linkname, linktrgt, MAXNAMELEN);

获得服务器 IP 地址和端口号：

  servport = index(linktrgt, ':');
  *servport = '\0';
  servport++;
  servhost = linktrgt;
  unsigned short number = (unsigned short) strtoul(servport, NULL, 0);

调用函数 socket 创建 TCP 套接字：

sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

获取服务器协议地址：

  struct hostent *hostinfo;
  struct sockaddr_in address;

  hostinfo = gethostbyname(servhost); /* 得到服务器主机名 */
  address.sin_addr = *(struct in_addr *) *hostinfo->h_addr_list;
  address.sin_family = AF_INET;
  address.sin_port = htons(number);

与服务器取得连接：

  if (connect(sd, (struct sockaddr *) &amp;address, sizeof(address)) < 0)
  {
    perror("connecting");
    exit(1);
  }
  printf("admin: connected to server on '%s' at '%s'\n",
    servhost, servport);

2.2 发送加入聊天室的请求

在 TCP 层面连接成功以后，应该发送加入某个聊天室的请求（取得应用层面的连接）。

在主函数中:

if (!joinagroup(sock))
  continue;

2.3 IO 复用

通过 select(FD_SETSIZE, &tempfds, NULL, NULL, NULL) 语句完成标准输入（描述符为 0，客户键盘输入）和客户套接字 sock 的读状态条件。

注意，这里只用监督两个描述符的读状态就可以，所以只有如下两个描述符置位：

FD_SET(sock, &amp;clientfds); /* 设置服务器套接字在 clientfds 中的比特位 */
FD_SET(0, &amp;clientfds); /* 设置标准输入在 clientfds 中的比特位 */

三、函数 joinagroup 完成应用层层面的连接

自定义函数 joinagroup(sock) 应该做什么呢？

首先向服务器发送请求聊天室列表信息的消息，标志位为 LIST_GROUPS ,即完整调用语句为： sendpkt(sock, LIST_GROUPS, 0, NULL)
在客户端打印接收到的聊天室的信息供用户选择，并让用户选择所要加入的组、聊天室：

  showgroups(pkt->lent, pkt->text);
  printf("which group? ");
  fgets(bufr, MAXPKTLEN, stdin);

发送加入聊天室的信息到服务器：

sendpkt(sock, JOIN_GROUP, bufrlen, bufr)

接收服务器的消息，分析加入是否成功：

pkt = recvpkt(sock);
if (!pkt) 
{
  fprintf(stderr, "error: server died\n");
  exit(1);
}
if (pkt->type != JOIN_ACCEPTED &amp;&amp; pkt->type != JOIN_REJECTED) 
{
  fprintf(stderr, "error: unexpected reply from server\n");
  exit(1);
}

如果拒绝显示其原因:

if (pkt->type == JOIN_REJECTED)
{
  printf("admin: %s\n", pkt->text);
  free(gname);
  free(mname);
  return (0);
}

加入成功通知用户：

printf("admin: joined '%s' as '%s'\n", gname, mname);
free(gname);
free(mname);
return (1);

四、实验总结

本实验用 C 语言实现了一个简单的聊天室客户端程序，通过该程序，进一步强化客户机服务器模型。另外在套接字编程的方面，使用了 connect 函数与服务器连接。

本实验的完整代码

/* 聊天室客户端程序 */
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
#include <time.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>

#include "common.h"

#define QUIT_STRING "/end"

/* 打印聊天室名单 */
void showgroups(long lent, char *text) 
{
  char *tptr;

  tptr = text;
  printf("%15s %15s %15s\n", "group", "capacity", "occupancy");
  while (tptr < text + lent) 
  {
    char *name, *capa, *occu;

    name = tptr;
    tptr = name + strlen(name) + 1;
    capa = tptr;
    tptr = capa + strlen(capa) + 1;
    occu = tptr;
    tptr = occu + strlen(occu) + 1;

    printf("%15s %15s %15s\n", name, capa, occu);
  }
}

/* 加入聊天室 */
int joinagroup(int sock) {

  Packet * pkt;
  char bufr[MAXPKTLEN];
  char * bufrptr;
  int bufrlen;
  char * gname;
  char * mname;

  /* 请求聊天室信息 */
  sendpkt(sock, LIST_GROUPS, 0, NULL);

  /* 接收聊天室信息回复 */
  pkt = recvpkt(sock);
  if (!pkt) 
  {
    fprintf(stderr, "error: server died\n");
    exit(1);
  }

  if (pkt->type != LIST_GROUPS) 
  {
    fprintf(stderr, "error: unexpected reply from server\n");
    exit(1);
  }

  /* 显示聊天室 */
  showgroups(pkt->lent, pkt->text);

  /* 从标准输入读入聊天室名 */
  printf("which group? ");
  fgets(bufr, MAXPKTLEN, stdin);
  bufr[strlen(bufr) - 1] = '\0';

  /* 此时可能用户想退出 */
  if (strcmp(bufr, "") == 0
      || strncmp(bufr, QUIT_STRING, strlen(QUIT_STRING)) == 0)
  {
    close(sock);
    exit(0);
  }
  gname = strdup(bufr);

  /* 读入成员名字 */
  printf("what nickname? ");
  fgets(bufr, MAXPKTLEN, stdin);
  bufr[strlen(bufr) - 1] = '\0';

  /* 此时可能用户想退出 */
  if (strcmp(bufr, "") == 0
      || strncmp(bufr, QUIT_STRING, strlen(QUIT_STRING)) == 0) 
  {
    close(sock);
    exit(0);
  }
  mname = strdup(bufr);

  /* 发送加入聊天室的信息 */
  bufrptr = bufr;
  strcpy(bufrptr, gname);
  bufrptr += strlen(bufrptr) + 1;
  strcpy(bufrptr, mname);
  bufrptr += strlen(bufrptr) + 1;
  bufrlen = bufrptr - bufr;
  sendpkt(sock, JOIN_GROUP, bufrlen, bufr);

  /* 读取来自服务器的回复 */
  pkt = recvpkt(sock);
  if (!pkt) 
  {
    fprintf(stderr, "error: server died\n");
    exit(1);
  }
  if (pkt->type != JOIN_ACCEPTED &amp;&amp; pkt->type != JOIN_REJECTED) 
  {
    fprintf(stderr, "error: unexpected reply from server\n");
    exit(1);
  }

  /* 如果拒绝显示其原因 */
  if (pkt->type == JOIN_REJECTED)
  {
    printf("admin: %s\n", pkt->text);
    free(gname);
    free(mname);
    return (0);
  }
  else /* 成功加入 */
  {
    printf("admin: joined '%s' as '%s'\n", gname, mname);
    free(gname);
    free(mname);
    return (1);
  }
}

/* 主函数入口 */
main(int argc, char *argv[]) 
{
  int sock;

  /* 用户输入合法性检测 */
  if (argc != 1) 
  {
    fprintf(stderr, "usage : %s\n", argv[0]);
    exit(1);
  }

  /* 与服务器连接 */
  sock = hooktoserver();
  if (sock == -1)
    exit(1);

  fflush(stdout); /* 清除标准输出缓冲区 */


  /* 初始化描述符集 */
  fd_set clientfds, tempfds;
  FD_ZERO(&amp;clientfds);
  FD_ZERO(&amp;tempfds);
  FD_SET(sock, &amp;clientfds); /* 设置服务器套接字在 clientfds 中的比特位 */
  FD_SET(0, &amp;clientfds); /* 设置标准输入在 clientfds 中的比特位 */

  /* 循环 */
  while (1) 
  {
    /* 加入聊天室 */
    if (!joinagroup(sock))
      continue;

    /* 保持聊天状态 */
    while (1) 
    {
      /* 调用 select 函数同时监测键盘和服务器信息 */
      tempfds = clientfds;

      if (select(FD_SETSIZE, &amp;tempfds, NULL, NULL, NULL) == -1) 
      {
        perror("select");
        exit(4);
      }

      /* 对于所有在 tempfds 中被置位的文件描述符，检测它是否是套接字描述符，
      如果是，意味服务器传来消息。如果它文件描述符是 0，则意味有来自用户
      键盘的输入要发送给服务器 */

      /* 处理服务器传来信息 */
      if (FD_ISSET(sock,&amp;tempfds)) 
      {
        Packet *pkt;
        pkt = recvpkt(sock);
        if (!pkt) 
        {
          /* 服务器宕机 */
          fprintf(stderr, "error: server died\n");
          exit(1);
        }

        /* 显示消息文本 */
        if (pkt->type != USER_TEXT) 
        {
          fprintf(stderr, "error: unexpected reply from server\n");
          exit(1);
        }

        printf("%s: %s", pkt->text, pkt->text + strlen(pkt->text) + 1);
        freepkt(pkt);
      }

      /* 处理键盘输入 */
      if (FD_ISSET(0,&amp;tempfds)) 
      {
        char bufr[MAXPKTLEN];

        fgets(bufr, MAXPKTLEN, stdin);
        if (strncmp(bufr, QUIT_STRING, strlen(QUIT_STRING)) == 0) 
        {
          /* 退出聊天室 */
          sendpkt(sock, LEAVE_GROUP, 0, NULL);
          break;
        }

        /* 发送消息文本到服务器 */
        sendpkt(sock, USER_TEXT, strlen(bufr) + 1, bufr);
      }

    }

  }
}