C++语言实现网络聊天程序的设计与实现（基于TCP/IP协议的SOCKET编程）超详细（代码+解析）

Posted 2022-02-03 爱编程的小云

一、实验目的

1、熟悉VisualC++的基本操作；掌握最基本的Client/Server(客户机/服务器)模

式的网络编程技术，并在此基础上实现更为复杂的网络编程。

2、基本了解基于对话框的windows应用程序的编写过程。

3、对于Windows Socket编程建立初步概念。

二、编程工具

Visual Studio 2022

三、实验方法

程序分为服务端和客户端两个

用户需要创建两个C++项目，分别命名为

①聊天程序服务端

②聊天程序客户端

        如图所示

同时为了避免编译软件出现c4996错误，导致编译不通过，应该鼠标右击项目列表的.CPP文件，将SDL检查，调成否。

 

并且点击目录最上方的“解决方案“XXXX””设置属性，将两个项目设置为同时启动

 

四、实验代码（附加超详细注释）：

服务端：

#include"pch.h"//预编译头
#include<iostream>
#include<Winsock2.h>//socket头文件
#include<cstring>

using namespace std;

//载入系统提供的socket动态链接库

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")   //socket库

//==============================全局变量区===================================
const int BUFFER_SIZE = 1024;//缓冲区大小
int RECV_TIMEOUT = 10;//接收消息超时
int SEND_TIMEOUT = 10;//发送消息超时
const int WAIT_TIME = 10;//每个客户端等待事件的时间，单位毫秒
const int MAX_LINK_NUM = 10;//服务端最大链接数
SOCKET cliSock[MAX_LINK_NUM];//客户端套接字 0号为服务端
SOCKADDR_IN cliAddr[MAX_LINK_NUM];//客户端地址
WSAEVENT cliEvent[MAX_LINK_NUM];//客户端事件 0号为服务端,它用于让程序的一部分等待来自另一部分的信号。例如，当数据从套接字变为可用时，winsock 库会将事件设置为信号状态
int total = 0;//当前已经链接的客服端服务数


//==============================函数声明===================================
DWORD WINAPI servEventThread(LPVOID IpParameter);//服务器端处理线程





int main() 

	//1、初始化socket库
	WSADATA wsaData;//获取版本信息，说明要使用的版本
	WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);//MAKEWORD(主版本号, 副版本号)

	//2、创建socket
	SOCKET servSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//面向网路的流式套接字

	//3、将服务器地址打包在一个结构体里面
	SOCKADDR_IN servAddr; //sockaddr_in 是internet环境下套接字的地址形式
	servAddr.sin_family = AF_INET;//和服务器的socket一样，sin_family表示协议簇，一般用AF_INET表示TCP/IP协议。
	servAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");//服务端地址设置为本地回环地址
	servAddr.sin_port = htons(12345);//host to net short 端口号设置为12345


	//4、绑定服务端的socket和打包好的地址
	bind(servSock, (SOCKADDR*)&servAddr, sizeof(servAddr));

	//4.5给服务端sokect绑定一个事件对象，用来接收客户端链接的事件
	WSAEVENT servEvent = WSACreateEvent();//创建一个人工重设为传信的事件对象
	WSAEventSelect(servSock, servEvent, FD_ALL_EVENTS);//绑定事件对象，并且监听所有事件

	cliSock[0] = servSock;
	cliEvent[0] = servEvent;

	//5、开启监听
	listen(servSock, 10);//监听队列长度为10

	//6、创建接受链接的线程
	//不需要句柄所以直接关闭
	CloseHandle(CreateThread(NULL, 0, servEventThread, (LPVOID)&servSock, 0, 0));

	cout << "聊天室服务器已开启" << endl;
	connect test
	//int addrLen = sizeof(SOCKADDR);//用于接收客户端的地址包结构体长度
	//SOCKET cliSOCK = accept(servSock, (SOCKADDR*)&servAddr,&addrLen);
	//if (cliSOCK != INVALID_SOCKET) 
	//
	//	cout << "链接成功" << endl;
	//
	//while (1)
	//
	//	char buf[100] =  0 ;//测试缓冲区
	//	int nrecv = recv(cliSOCK, buf, sizeof(buf), 0);
	//	if (nrecv > 0)//如果接收到客户端的信息就输出到屏幕
	//	
	//		cout << buf << endl;
	//	
	//
	//需要让主线程一直运行下去
	//发送消息给全部客户端
	while (1)
	

		char contentBuf[BUFFER_SIZE] =  0 ;
		char sendBuf[BUFFER_SIZE] =  0 ;
		cin.getline(contentBuf, sizeof(contentBuf));
		sprintf(sendBuf, "[智能小易]%s", contentBuf);
		for (int j =1 ; j <= total; j++)
		
			send(cliSock[j], sendBuf, sizeof(sendBuf), 0);
		

	
	//1-关闭socket库的收尾工作
	WSACleanup();
	return 0;


DWORD WINAPI servEventThread(LPVOID IpParameter) //服务器端线程

	//该线程负责处理服务端和各个客户端发生的事件
	//将传入的参数初始化
	SOCKET servSock = *(SOCKET*)IpParameter;//LPVOID为空指针类型，需要先转成SOCKET类型再引用，即可使用传入的SOCKET
	while (1) //不停执行
	
		for (int i = 0; i < total+1; i++)//i代表现在正在监听事件的终端
		
			//若有一个客户端链接，total==1，循环两次，包含客户端和服务端
			//对每一个终端（客户端和服务端），查看是否发生事件，等待WAIT_TIME毫秒
			int index = WSAWaitForMultipleEvents(1, &cliEvent[i], false, WAIT_TIME, 0);

			index -= WSA_WAIT_EVENT_0;//此时index为发生事件的终端下标

			if (index==WSA_WAIT_TIMEOUT||index==WSA_WAIT_FAILED)
			
				continue;//如果出错或者超时，即跳过此终端
			

			else if (index==0)
			
				WSANETWORKEVENTS networkEvents;
				WSAEnumNetworkEvents(cliSock[i], cliEvent[i], &networkEvents);//查看是什么事件

				//事件选择
				if (networkEvents.lNetworkEvents & FD_ACCEPT)//若产生accept事件（此处与位掩码相与）
				
					if (networkEvents.iErrorCode[FD_ACCEPT_BIT] != 0)
					
						cout <<"连接时产生错误，错误代码" << networkEvents.iErrorCode[FD_ACCEPT_BIT] << endl;
						continue;
					
					//接受链接
					if (total + 1 < MAX_LINK_NUM)//若增加一个客户端仍然小于最大连接数，则接受该链接
					
						//total为已连接客户端数量
						int nextIndex = total + 1;//分配给新客户端的下标
						int addrLen = sizeof(SOCKADDR);
						SOCKET newSock = accept(servSock, (SOCKADDR*)&cliAddr[nextIndex], &addrLen);
						if (newSock != INVALID_SOCKET)
						
							//设置发送和接收时限
							/*setsockopt(newSock, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, (const char*) & SEND_TIMEOUT, sizeof(SEND_TIMEOUT));
							setsockopt(newSock, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, (const char*) &RECV_TIMEOUT, sizeof(RECV_TIMEOUT));*/
							//给新客户端分配socket
							cliSock[nextIndex] = newSock;
							//新客户端的地址已经存在cliAddr[nextIndex]中了
							//为新客户端绑定事件对象,同时设置监听，close，read，write
							WSAEVENT newEvent = WSACreateEvent();
							WSAEventSelect(cliSock[nextIndex], newEvent, FD_CLOSE | FD_READ | FD_WRITE);
							cliEvent[nextIndex] = newEvent;
							total++;//客户端连接数增加
							cout <<"#" << nextIndex<< "游客（IP：" << inet_ntoa(cliAddr[nextIndex].sin_addr) << ")进入了聊天室，当前连接数：" << total << endl;

							//给所有客户端发送欢迎消息
							char buf[BUFFER_SIZE] = "[智能小易]欢迎游客（IP：";
							strcat(buf, inet_ntoa(cliAddr[nextIndex].sin_addr));
							strcat(buf, ")进入聊天室");
							for (int j = i; j <=total; j++)
							
								
								send(cliSock[j], buf, sizeof(buf),0);
								
							
						
					
					
				
				else if (networkEvents.lNetworkEvents & FD_CLOSE)//客户端被关闭，即断开连接
				
					
					//i表示已关闭的客户端下标
					total--;
					 cout << "#" << i << "游客（IP：" << inet_ntoa(cliAddr[i].sin_addr) << ")退出了聊天室,当前连接数："<<total << endl;
					//释放这个客户端的资源
					closesocket(cliSock[i]);
					WSACloseEvent(cliEvent[i]);

					//数组调整,用顺序表删除元素
					for (int j = i; j < total; j++)
					
						cliSock[j] = cliSock[j + 1];
						cliEvent[j] = cliEvent[j + 1];
						cliAddr[j] = cliAddr[j + 1];
					
					//给所有客户端发送退出聊天室的消息
					char buf[BUFFER_SIZE] = "[智能小易]（IP：";
					strcat(buf, inet_ntoa(cliAddr[i].sin_addr));
					strcat(buf, ")退出聊天室");
					for (int j = 1; j <=total; j++)
					
						send(cliSock[j], buf, sizeof(buf), 0);

					
					
					
				
				else if (networkEvents.lNetworkEvents & FD_READ)//接收到消息
				

					char buffer[BUFFER_SIZE] =  0 ;//字符缓冲区，用于接收和发送消息
					char buffer2[BUFFER_SIZE] =  0 ;

					for (int j = 1; j <= total; j++)
					
						int nrecv = recv(cliSock[j], buffer, sizeof(buffer), 0);//nrecv是接收到的字节数
						if (nrecv > 0)//如果接收到的字符数大于0
							
							sprintf(buffer2,"[#%d]%s",j,buffer);
							//在服务端显示
							cout << buffer2 << endl;
							//在其他客户端显示（广播给其他客户端）
							for (int k = 1; k <= total; k++)
							
								send(cliSock[k], buffer2, sizeof(buffer),0);
							
						
						
					

					
					
				
			
		

	
	
	return 0;

客户端：

// 聊天程序客户端

#include"pch.h"//预编译头
#include<iostream>
#include<Winsock2.h>//socket头文件
#include<cstring>

using namespace std;


//载入系统提供的socket动态链接库

#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")   //socket库

const int BUFFER_SIZE = 1024;//缓冲区大小

DWORD WINAPI recvMsgThread(LPVOID IpParameter);

int main() 
	//1、初始化socket库
	WSADATA wsaData;//获取版本信息，说明要使用的版本
	WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);//MAKEWORD(主版本号, 副版本号)

	//2、创建socket
	SOCKET cliSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);//面向网路的流式套接字,第三个参数代表自动选择协议

	//3、打包地址
	//客户端
	SOCKADDR_IN cliAddr =  0 ;
	cliAddr.sin_family = AF_INET;
	cliAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");//IP地址
	cliAddr.sin_port = htons(12345);//端口号
	//服务端
	SOCKADDR_IN servAddr =  0 ;
	servAddr.sin_family = AF_INET;//和服务器的socket一样，sin_family表示协议簇，一般用AF_INET表示TCP/IP协议。
	servAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");//服务端地址设置为本地回环地址
	servAddr.sin_port = htons(12345);//host to net short 端口号设置为12345

	if (connect(cliSock, (SOCKADDR*)&servAddr, sizeof(SOCKADDR)) == SOCKET_ERROR) 
	
		cout << "链接出现错误，错误代码" << WSAGetLastError() << endl;
	

	//创建接受消息线程
	CloseHandle(CreateThread(NULL, 0, recvMsgThread, (LPVOID)&cliSock, 0, 0));
	//主线程用于输入要发送的消息
	while (1) 
	
		char buf[BUFFER_SIZE] =  0 ;
		cin.getline(buf,sizeof(buf));
		if (strcmp(buf, "quit") == 0)//若输入“quit”，则退出聊天室
		
			break;
		
		send(cliSock, buf, sizeof(buf), 0);
	
	closesocket(cliSock);
	WSACleanup();
	return 0;


DWORD WINAPI recvMsgThread(LPVOID IpParameter)//接收消息的线程

	SOCKET cliSock = *(SOCKET*)IpParameter;//获取客户端的SOCKET参数

	while (1)
	
		char buffer[BUFFER_SIZE] =  0 ;//字符缓冲区，用于接收和发送消息
		int nrecv = recv(cliSock, buffer, sizeof(buffer), 0);//nrecv是接收到的字节数
		if (nrecv > 0)//如果接收到的字符数大于0
		
			cout << buffer << endl;
		
		else if (nrecv<0)//如果接收到的字符数小于0就说明断开连接
		
			cout << "与服务器断开连接" << endl;
			break;
		
	
	return 0;

五、实验效果：

这里需要注意，如果想要多开客户端，需要到你的代码文件目录列表中去找到exe文件启动，开客户端就可以了

 

That's all.

谢谢友友们的观看，如果对你有帮助，就留个赞吧。