网络编程_基于TCP的简易聊天室_实验报告

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：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111. ChatServer类112. ChatClient 类133. 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. 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.cpp 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、对设计容的要求①实现网络文字聊天程序的服务器端。

②实现网络文字聊天程序的客户端。

③主程序的结构和流程。

④程序运行过程的截图。

⑤网络文字聊天程序的实现原理。

⑥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①设计思路与开发过程。

②对主要代码段要有较详细的注释。

③对本次设计的评价、设计的收获与建议。

5、说明书为打印件2. 题目容容概要：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，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.Start();}catch(SockException e){cout << e.GetErrorInfo () << endl;cout << "[System Error] Error Code:" << e.GetErrorCode () << endl;}它其实就完成了一个简单的流程，初始化socket，绑定，监听，初始化fd_socket集合，死循环调用select。

通过合理的封装底层原语和加入异常处理（异常交给顶层处理），使得代码专注于业务流程而不是繁杂的异常判断语句，在看下面这个函数DoSelect()。

void ChatServer::DoSelect (){m_fdRead = m_fdSocket;int nRet = Select();if(nRet > 0){for(int i = 0;i < m_fdRead.fd_count; i++){DoFDRead(m_fdRead.fd_array[i]);}}}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();}else{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，部分容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<SOCKET, string> 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。

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m_sListen2）是m_sListen RecvNewConnect()3）否则令m_sNowClient = m_fdRead[iReadIndex]，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 msg)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_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()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()3. SocketException类该类负责记录SOKCET错误的代码以及错误信息。