Linux —— udp实现群聊代码

news2024/11/17 10:33:55

一、介绍

前面我们一步步模拟实现了一个简单的udp服务器和客户端，通过这个服务器，我们简单实现一个群聊的功能，本篇是专门用来记录代码的，详细的实现思路可以去参考我其他两篇，Socket编程（一）和Socket编程（二）

二、代码

udp_server.cc

#include"udp_server.hpp"
#include<string>
#include<memory>
#include<cstdio>
#include<ctype.h>

using namespace std;
using namespace chk;



// 我们最终希望以 ./udp_server port 的形式去启动
static void usage(string proc)//使用手册
{
    std::cout << "Usage:\n\t" << proc << " port\n" << std::endl;
}

int main(int argc,char* argv[])
{
    if(argc != 2)
    {
        usage(argv[0]);
        exit(USAGE_ERR);
    }
    uint16_t port = atoi(argv[1]);
    unique_ptr<UdpServer> usvr(new UdpServer(port));
    usvr->start();

    return 0;
}

udp_server.hpp

#pragma once

#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>
#include "errno.hpp"
#include <cstring>
#include <functional>
#include <unordered_map>
#include "RingQueue.hpp"
#include "Thread.hpp"
#include <vector>
#include "mylock.hpp"

namespace chk
{
    const static uint16_t default_port = 8080;
    using func_t = std::function<std::string(std::string)>;//定义函数指针

    class UdpServer
    {
    public:
        // 对成员变量完成初始化
        UdpServer(uint16_t port = default_port) : _port(port)
        {
            std::cout << "server port: " << _port << std::endl;
            pthread_mutex_init(&lock,nullptr);
            p = new Thread(1,std::bind(&UdpServer::Rev,this));
            c = new Thread(2,std::bind(&UdpServer::Broadcast,this));
        }

        void start() // 创建出套接字，并绑定端口号和ip
        {
            // 1. 创建套接字
            _sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
            if (_sock < 0)
            {
                std::cerr << "create socket error: " << strerror(errno) << std::endl;
                exit(SOCKET_ERR);
            }
            std::cout << "bind socket success: " << _sock << std::endl; // 3

            // 2. 构建struct sockaddr_in结构体
            struct sockaddr_in local;
            bzero(&local, sizeof(local));       // 初始化
            local.sin_family = AF_INET;         // IPv4
            local.sin_port = htons(_port);      // 端口号
            local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 服务器下的ip

            // 3. 绑定套接字和sockaddr_in
            int n = bind(_sock, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));
            if (n < 0)
            {
                std::cerr << "bind error: " << strerror(errno) << std::endl;
                exit(BIND_ERR);
            }
            std::cout << "bind socket success: " << _sock << std::endl;

            p->run();
            c->run();
        }

        void AddUser(const std::string &name, const struct sockaddr_in &peer)
        {
            LockGuard lockgurad(&lock);
            auto iter = onlineuser.find(name);
            if(iter != onlineuser.end())
                return;//找到了则不需要作为新用户添加
            
            onlineuser.insert(std::pair<const std::string,const struct sockaddr_in>(name,peer));
        }

        void Rev() // 接受信息，并且创建和添加在线用户信息
        {
            char buffer[1024];
            while(true)
            {
                //1. 收数据
                struct sockaddr_in peer; // 客户端信息
                socklen_t len = sizeof(peer);
                int n = recvfrom(_sock,buffer,sizeof(buffer)-1,0,(struct sockaddr*)&peer,&len);
                if(n>0) buffer[n] = '\0';
                else continue;

                //2. 收到信息后打印出来:对方ip+端口号+内容
                std::cout << inet_ntoa(peer.sin_addr) << " - " << ntohs(peer.sin_port) << " : " << buffer << std::endl;

                //3. 对用户的个人信息构建和添加到在线列表中
                std::string name = inet_ntoa(peer.sin_addr);
                name += " - ";
                name += std::to_string(ntohs(peer.sin_port));
                AddUser(name,peer);

                std::string msg = name + " >> " + buffer;
                rq.push(msg);

                //sendto(_sock,msg.c_str(),msg.size(),0,(struct sockaddr*)&peer,sizeof(peer));
            }
        }
        void Broadcast()
        {
            while(true)
            {
                std::string msg;
                rq.pop(&msg);

                std::vector<struct sockaddr_in> v;//每次广播先将要发送的用户列表进行导出
                {
                    LockGuard lockgurad(&lock);
                    for(auto user: onlineuser)
                    {
                        v.push_back(user.second);
                    }
                }
                for(auto user:v) // 将信息广播
                {
                    sendto(_sock,msg.c_str(),msg.size(),0,(struct sockaddr*)&user,sizeof(user));
                }
            }
        }

        ~UdpServer() // 析构
        {
            pthread_mutex_destroy(&lock);
            c->join();
            p->join();

            delete c;
            delete p;
        }

    private:
        int _sock;
        uint16_t _port;
        func_t _service; // 信息处理方法
        std::unordered_map<std::string,struct sockaddr_in> onlineuser;//在线用户信息
        RingQueue<std::string> rq;//消息队列
        pthread_mutex_t lock; // 保护用户在线列表的互斥锁

        Thread* c;
        Thread* p;
    };
}

udp_cilent.hpp

#pragma once

#include<iostream>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<cstring>
#include<string>
#include"errno.hpp"

udp_cilent.cc

#include"udp_client.hpp"//基本要用到的头文件
using namespace std;
#include<pthread.h>

static void usage(std::string proc)
{
    std::cout << "Usage:\n\t" << proc << " serverip serverport\n" << std::endl; 
}

void* recver(void *args)
{
    int sock = *(static_cast<int*>(args));
    while(true)
    {
        // 接受返回的信息
        char buffer[1024];
        struct sockaddr_in temp;
        socklen_t len = sizeof(temp);
        int n = recvfrom(sock,buffer,sizeof(buffer)-1,0,(struct sockaddr*)&temp,&len);
        if(n > 0)
        {
            buffer[n] = 0;
            cout << buffer << endl;
        }
    }
}


// ./udp_client server_ip server_port
int main(int argc,char* argv[])
{
    if(argc != 3)
    {
        usage(argv[0]);
        exit(USAGE_ERR);
    }
    string server_ip = argv[1];
    uint16_t server_port = atoi(argv[2]);

    //1. 创建套接字
    int sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sock < 0)
    {
        cerr << "client : create socket error" << endl;
        exit(SOCKET_ERR);
    }

    //2. 创建server端的struct sockaddr
    struct sockaddr_in server;
    memset(&server,0,sizeof(server));//初始化方案2
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(server_ip.c_str());
    server.sin_port = htons(server_port);

    //3. 客户端测试
    // 这里需要多线程进行，一个线程发消息，一个线程进行实时的收广播消息
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid,nullptr,recver,&sock);

    while(true)
    {
        // 用户发送消息
        string messages;
        cerr << "client : " ;
        getline(cin,messages);
        // 发送到sock
        sendto(sock,messages.c_str(),messages.size(),0,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server));
    }
    return 0;
}#include"udp_client.hpp"//基本要用到的头文件
using namespace std;
#include<pthread.h>

static void usage(std::string proc)
{
    std::cout << "Usage:\n\t" << proc << " serverip serverport\n" << std::endl; 
}

void* recver(void *args)
{
    int sock = *(static_cast<int*>(args));
    while(true)
    {
        // 接受返回的信息
        char buffer[1024];
        struct sockaddr_in temp;
        socklen_t len = sizeof(temp);
        int n = recvfrom(sock,buffer,sizeof(buffer)-1,0,(struct sockaddr*)&temp,&len);
        if(n > 0)
        {
            buffer[n] = 0;
            cout << buffer << endl;
        }
    }
}


// ./udp_client server_ip server_port
int main(int argc,char* argv[])
{
    if(argc != 3)
    {
        usage(argv[0]);
        exit(USAGE_ERR);
    }
    string server_ip = argv[1];
    uint16_t server_port = atoi(argv[2]);

    //1. 创建套接字
    int sock = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sock < 0)
    {
        cerr << "client : create socket error" << endl;
        exit(SOCKET_ERR);
    }

    //2. 创建server端的struct sockaddr
    struct sockaddr_in server;
    memset(&server,0,sizeof(server));//初始化方案2
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_addr.s_addr = inet_addr(server_ip.c_str());
    server.sin_port = htons(server_port);

    //3. 客户端测试
    // 这里需要多线程进行，一个线程发消息，一个线程进行实时的收广播消息
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid,nullptr,recver,&sock);

    while(true)
    {
        // 用户发送消息
        string messages;
        cerr << "client : " ;
        getline(cin,messages);
        // 发送到sock
        sendto(sock,messages.c_str(),messages.size(),0,(struct sockaddr*)&server,sizeof(server));
    }
    return 0;
}

errno.hpp

#pragma once

enum
{
    USAGE_ERR = 1,
    SOCKET_ERR,
    BIND_ERR
};

mylock.hpp

#pragma once

#include<pthread.h>
#include<iostream>


class Mutex
{
public:
    Mutex(pthread_mutex_t* pm):_pm(pm)
    {}

    void lock()
    {
        pthread_mutex_lock(_pm);
    }
    void unlock()
    {
        pthread_mutex_unlock(_pm);
    }

    ~Mutex()
    {}
private:
    pthread_mutex_t* _pm;
};

class LockGuard
{
public:
    LockGuard(pthread_mutex_t* pm):_mutex(pm)
    {
        _mutex.lock();
    }
    ~LockGuard()
    {
        _mutex.unlock();
    }

private:
    Mutex _mutex;
};

RingQueue.hpp

#pragma once

#include<iostream>

#include<vector>
#include<semaphore.h>
#include<pthread.h>

static int N = 5;

template<class T>
class RingQueue
{
private:
    //封装一下PV操作
    void P(sem_t& sem)
    {
        sem_wait(&sem);
    }
    void V(sem_t& sem)
    {
        sem_post(&sem);
    }
    void Lock(pthread_mutex_t& m)
    {
        pthread_mutex_lock(&m);
    }
    void Unlock(pthread_mutex_t& m)
    {
        pthread_mutex_unlock(&m);
    }

public:
    RingQueue(int num = N):_cap(num),_ring(num)
    {
        sem_init(&_sem_consumer,0,0);
        sem_init(&_sem_producer,0,num);
        pthread_mutex_init(&_mutex_consumer,nullptr);
        pthread_mutex_init(&_mutex_producer,nullptr);
        _p_step = _c_step = 0;
    }
    void push(const T& in)
    {
        //生产
        P(_sem_producer);
        //先申请再锁，能够更好的提高效率
        Lock(_mutex_producer);
        //一定有对应的空间资源给我
        _ring[_p_step++] = in;
        _p_step %= _cap;
        V(_sem_consumer);
        Unlock(_mutex_producer);
    }
    void pop(T* out)
    {
        //消费
        P(_sem_consumer);
        Lock(_mutex_consumer);
        *out = _ring[_c_step++];
        _c_step %= _cap;
        V(_sem_producer);
        Unlock(_mutex_consumer);
    }

    ~RingQueue()
    {
        sem_destroy(&_sem_consumer);
        sem_destroy(&_sem_producer);
        pthread_mutex_destroy(&_mutex_consumer);
        pthread_mutex_destroy(&_mutex_producer);
    }

private:
    std::vector<T> _ring;
    int _cap;
    sem_t _sem_consumer;
    sem_t _sem_producer;
    int _c_step;
    int _p_step;//生产者下标

    //维护多生产者多消费者的互斥关系，生产和生产的互斥，消费和消费的互斥
    pthread_mutex_t _mutex_consumer;
    pthread_mutex_t _mutex_producer;
};

makefile

.PHONY:all
all: udp_client udp_server

udp_client:udp_client.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
udp_server:udp_server.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread

.PHONY:clean
clean:
	rm -f udp_client udp_server.PHONY:all
all: udp_client udp_server

udp_client:udp_client.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
udp_server:udp_server.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread

.PHONY:clean
clean:
	rm -f udp_client udp_server

Thread.hpp

#pragma once

#include<iostream>
#include<pthread.h>
#include<string>
#include<stdlib.h>
using namespace std;

class Thread
{
public:
    typedef enum//线程状态
    {
        NEW = 0,
        RUNNING,
        EXITED
    }ThreadStatu;
    
    //typedef void (*func_t)(void*);//函数指针
    using func_t = std::function<void ()>;

public:
    Thread(int num,func_t func):_tid(0),_status(NEW),_func(func)
    {
        char name[128];
        snprintf(name,sizeof(name),"thread-%d",num);
        _name = name;
    }

    int status() { return _status; }
    string threadname() { return _name; } 
    pthread_t threadid()
    {
        if(_status == RUNNING)
        {
            return _tid;
        }
        else
        {
            return 0;
        }
    }

    void operator()()// 仿函数，让线程执行任务的
    {
        if(_func != nullptr) _func();
    }
    static void* runHelper(void* args)//注意，这里的args和用户传入的args不一样，这里是this指针，用于调用函数的
    {
        Thread* pt = (Thread*)args;
        (*pt)();
        return nullptr;
    }

    void run()//启动线程
    {
        int n = pthread_create(&_tid,nullptr,runHelper,this);
        if(n != 0) exit(1);
        _status = RUNNING;
    }

    void join()//这里设计简单一点，默认不需要获取函数的返回值
    {
        int n = pthread_join(_tid,nullptr);
        if(n!=0)
        {
            cerr << "join error" << endl;
            return;
        }
        _status = EXITED;
    }
    ~Thread()
    {}
private:
    pthread_t _tid;//线程id
    string _name;
    func_t _func; //线程未来要执行的回调
    ThreadStatu _status;
    void* _args;
};

三、测试效果

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以下是一些电脑使用的安全技巧&#xff1a; 1. 定期更新系统和软件&#xff1a; 操作步骤&#xff1a;打开系统设置中的“更新和安全”选项&#xff0c;启用自动更新。对于软件&#xff0c;在其设置中查找更新选项并定期检查。 2. 设置强密码&#xff1a; 操作步骤&#xf…
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yakit使用教程（二，配置证书并进行抓包改包操作）

yakit使用教程（二，配置证书并进行抓包改包操作）

前文链接&#xff1a;yakit下载安装教程。 一&#xff0c;下载并配置证书。 点击mitm&#xff0c;在跳转后的页面点击高级配置。 点击证书下载。 点击下载到本地并打开&#xff08;建议下载到桌面&#xff09;。 在火狐浏览器下载并安装FoxyProxy&#xff0c;具体参数配置如上…
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TIM--定时器

TIM--定时器

TIM–基本定时器 大纲 定时器分类时基基本定时器高级控制定时器高级控制定时器功能框图输入捕获应用输出比较应用定时器初始化结构体详解 具体案例 定时器分类 STM32F1 系列中&#xff0c;除了互联型的产品&#xff0c;共有 8 个定时器&#xff0c;分为基本定时器&#xf…
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深入探讨在线教育系统源码：搭建知识付费平台实战方案详解

深入探讨在线教育系统源码：搭建知识付费平台实战方案详解

知识付费平台是软件开发行业内炙手可热的项目&#xff0c;其受众群体非常广&#xff0c;也是很多小伙伴提问比较多的&#xff0c;今天小编将从在线教育系统源码开始&#xff0c;为大家讲解一个知识付费平台的搭建开发实战方案。 一、系统架构设计 搭建在线教育系统需考虑以下几…
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linux没有权限安装zip应该如何解压压缩包

linux没有权限安装zip应该如何解压压缩包

linux没有权限安装zip应该如何解压压缩包 &#xff08;1&#xff09;尝试使用unzip命令直接解压 &#xff08;2&#xff09;发现没有安装先安装&#xff0c;发现没有权限安装 &#xff08;3&#xff09;再试试tar命令&#xff0c;好像安装了&#xff0c;但是不能用&#x…
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罕见 P0 故障！上交所崩了 ~

罕见 P0 故障！上交所崩了 ~

大家好啊&#xff0c;我是董董灿。 昨天&#xff08;9月27号&#xff09;很多朋友可能都刷到一个消息&#xff1a;上交所崩了。 原因是在近期经济政策的刺激下&#xff0c;我大A股市场出现反弹&#xff0c;很多投资者纷纷涌入大A进行交易。 A 股反弹本来是件好事&#xff0c…
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USB 3.1 标准 B 型连接器的接口定义与引脚分配

USB 3.1 标准 B 型连接器的接口定义与引脚分配

连接器 USB 3.1 规范定义了以下连接器&#xff1a; 超速标准 A 插头和插座&#xff1b;超速标准 B 插头和插座&#xff1b;超速 Micro B 插头和插座&#xff1b;超速 Micro A 插头&#xff1b;超速 Micro-AB 插座。 所有超速连接器具有相同的配合接口并且彼此兼容。 下表列…
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detectron2是怎么建立模型的？以SparseInst代码为例【结论版】

detectron2是怎么建立模型的？以SparseInst代码为例【结论版】

看SparseInst论文发现论文里有些地方没讲清楚&#xff1b;遂找SparseInst源码来看模型结构 我选择从推理代码来找模型结构&#xff1a; 经探索&#xff0c;在SparseInst代码里&#xff0c;推理需要执行代码 python demo.py --config-file configs/sparse_inst_r50_base.yaml …
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windows系统使用代码编辑器远程连接linux主机的项目并直接进行修改和命令行操作的方法

windows系统使用代码编辑器远程连接linux主机的项目并直接进行修改和命令行操作的方法

一、使用wsl连接linux主机 1.启用hyper-V&#xff0c;按照截图选中这几项 2.windows11安装使用Ubuntu的shell-bash的说明 如何安装 Windows 11 - Shell-Bash (1) - 芒果文档 dism.exe /online /enable-feature /featurename:Microsoft-Windows-Subsystem-Linux /all /norest…
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科技赋能，蔡司智锐渐进镜片为老花初体验者带来视觉革命

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随着年龄的增长&#xff0c;许多人都会面临老花眼的问题。接受自己老花并不容易。不少人非常排斥这个感念&#xff0c;感觉自己瞬间变老了了十几岁。 老花眼不仅影响视力&#xff0c;更给日常生活带来诸多不便。然而&#xff0c;随着科技的进步&#xff0c;现在有了专为老花初体…
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对小白友好的与易我同级别四款剪辑工具推荐：

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2024年四款视频剪辑工具推荐&#xff01;让你的创意尽情展现&#xff01; 在数字化时代&#xff0c;软件工具的多样性为我们的创作提供了无限可能&#xff1b;今天这四款是和易我数据恢复软件同级别的推荐&#xff0c;他们在编辑过程中具有至关重要的地位&#xff1b;下面我们将…
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