C++ SOCKET多线程实现聊天小程序

本文实例为大家分享了c++ socket多线程实现聊天小程序的具体代码，供大家参考，具体内容如下

tcp/ip协议与socket

什么是网络协议？

计算机网络中，各个实体之间的数据交换必须遵守事先约定好的规则，这些规则就称为协议。

网络协议的组成要素有：

1.语法，数据与控制信息的结构或格式
2.语义：需要发出何种控制信息，完成哪些动作以及做出何种响应
3.时序：事件实现顺序的详细说明

在一个网络协议中，通信的实体的相同层次的结构必须执行相同的协议，这是协议的对等性原则。

tcp/ip体系结构与socket

关于tcp/ip体系结构的详细内容本文不做论述，如果你没有这方面的知识想要快速理解这个东西，可以把网络通信类比成两个人之间写信。你的信件就是通信过程中要传递的消息或者数据，而网络协议对你的“信件”进行了包装，比如给你贴了邮票、包了信封、投进了邮箱，然后你的“信件”就能通过邮局送到收信人那里。

socket（套接字）是tcp/ip网络操作系统为网络程序开发提供的典型网络编程界面，进程通过socket发送消息和接收消息。你可以把socket看作一道“门”，发送消息的进程从“门”把消息推出去；消息被推出之后利用下层的通信设施传递到接收进程所在的“门”；然后接收进程再从“门”把消息拉进去。套接字socket又分为数据报套接字和流式套接字，分别使用udp协议和tcp协议。

socket编程

我们尝试编写一个单播聊天室，这个聊天室可以让多个客户端与服务器端进行连接，而单播的意思是各个客户端只能与服务端进行单独通信，不同客户端之间无法通信。为了实现这个目标我们还需要用到多线程。整体实现思路如下图：

话不多说，上代码。

server端

#include "stdafx.h"
#include<winsock2.h>
#include<string.h>
#include<iostream>
#pragma comment (lib, "ws2_32.lib")
using namespace std;
const int port = 8000;
#define ip "127.0.0.1"
#define maxclient 10//最多能接受同时在线的客户端数量，可以随意修改
#define maxbufsize 1024
int num =0;//客户端数量计数器
#define _crt_secure_no_warings

//服务线程
dword winapi severthread(lpvoid lpparameter)
{
    //新建一个socket用于通信
 socket *clientsocket = (socket*)lpparameter;
 int recebyt = 0;
 char recvbuf[maxbufsize];
 char sendbuf[maxbufsize];
 char exitbuf[5];
 //开始接收
 while (1)
 {
  recebyt = recv(*clientsocket, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0);
  if (recebyt > 0)
  {
      //当客户端发来的消息是“exit”，就关闭连接
   if (strlen(recvbuf)==4)
   {
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
     exitbuf[i] = recvbuf[i];
    }
    int flag = strcmp(exitbuf, "exit");
    if (flag==0)//接收到exit消息
    {
     cout << "client " << *clientsocket << " exit!" << endl;
     num--;
     send(*clientsocket, "your server has been closed", sizeof(sendbuf), 0);
     closesocket(*clientsocket);
     return 0;
    }
   }
    cout << "receive message :" << recvbuf << " from client:" << *clientsocket << endl;
   
  }
  else
  {
      //下面说到的客户端关闭连接是指客户端掉线了
   if (wsagetlasterror() == 10054)//检测到客户端关闭连接
   {
    cout << "client " << *clientsocket << " exit!" << endl;
    closesocket(*clientsocket);
    num--;
    return 0;
   }
   else//接收失败显示错误信息
   {
    cout << "failed to receive,error:" << wsagetlasterror() << endl;
    break;
   }
   
  }
  memset(recvbuf, 0, 1024);
  cout << "input your message to client:" << endl;
  scanf_s("%s",sendbuf,maxbufsize);
  int k = 0;
  k = send(*clientsocket, sendbuf, sizeof(sendbuf), 0);
  if (k < 0)
  {
   if (wsagetlasterror()==10054)//检测到客户端主动关闭连接
   {
    cout << "client " << *clientsocket << " exit!" << endl;
    closesocket(*clientsocket);
    num--;
    return 0;
   }
   else//发送失败显示错误信息
   cout << "failed to send, error:" << wsagetlasterror()<<endl;
  }
  memset(sendbuf, 0, 1024);
 }
 if (*clientsocket != invalid_socket)
 {
  closesocket(*clientsocket);
 }
 return 0;
}

int _tmain(int argc, _tchar* argv[])
{
 wsadata wsd;
 wsastartup(makeword(2, 2), &wsd);
 socket listensocket = socket(af_inet, sock_stream, 0);
 sockaddr_in listenaddr;
 listenaddr.sin_family = af_inet;
 listenaddr.sin_addr.s_un.s_addr = inaddr_any;//本机ip
 listenaddr.sin_port = htons(port);
 //绑定监听端口
 int n;
 n = bind(listensocket, (lpsockaddr)&listenaddr, sizeof(listenaddr));
 if (n == socket_error)
 {
  cout << "failed to bind!" << endl;
  return -1;
 }
 else
 {
  cout << "bind success to:" << port << endl;
 }
 //开始监听
 int l = listen(listensocket, maxclient);
 if (l == 0)
 {
  cout << "server ready, wait to requirement..." << endl;
 }
 else
 {
  cout << "error:" << getlasterror() << "listen return" << l << endl;
 }
 while (1)
 {
  //循环接收客户端连接请求并创建服务线程
  if(num < maxclient)
  {
   socket *clientsocket=new socket;
   handle hthread;
   int sockaddrlen = sizeof(sockaddr);
   *clientsocket = accept(listensocket, 0, 0);
   cout << "client " << *clientsocket << " has connect to server" << endl;
   num++;
   hthread = createthread(null, null, &severthread, (lpvoid)clientsocket, 0, null);
   closehandle(hthread);
  }
  else
  {
   cout << "max client!please wait for accept..." << endl;
  }
 }
 closesocket(listensocket);
 wsacleanup();
 return 0;
}

在这个服务器端，每有一个新的客户端请求建立连接，服务器都会新开一个线程为一个客户端提供服务，并在这个线程中新建立一个socket用于与客户端进行通信，同时服务器也应该能够在不同阶段（接收或发送）检测客户端是否已经断开连接，以便及时释放资源。

client端

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<string>
#include<winsock2.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
using namespace std;
const int port = 8000;
#define maxbufsize 1024
#define _crt_secure_no_warings

int _tmain(int argc, _tchar* argv[])
{
 wsadata wsd;
 wsastartup(makeword(2, 2), &wsd);
 socket socketclient = socket(af_inet, sock_stream, 0);
 sockaddr_in clientaddr;
 clientaddr.sin_family = af_inet;
 clientaddr.sin_addr.s_un.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
 clientaddr.sin_port = htons(port);
 int n = 0;
 n = connect(socketclient, (struct sockaddr*)&clientaddr, sizeof(clientaddr));
 if (n == socket_error)
 {
  cout << "failed to connect" << endl;
  return -1;
 }
 cout << "success to connect to server" << endl;
 
 char info[1024];//数据输入缓冲区
 char sendbuff[maxbufsize];//发送数据缓冲区
 char recvbuff[maxbufsize];//接收数据缓冲区
 while (1)
 {
  cout << "input your message:" << endl;
  scanf_s("%s",&info,maxbufsize);
  
  if (info[0] == '\0')
   break;
  strcpy(sendbuff, info);
  memset(info, 0, sizeof(info));
  int k = 0;
  k = send(socketclient, sendbuff, sizeof(sendbuff), 0);
  memset(sendbuff, 0, sizeof(sendbuff));
  if (k < 0)
  {
   cout << wsagetlasterror() << endl;
   cout << "failed to send" << endl;
  }
  int n = 0;
  n = recv(socketclient, recvbuff, sizeof(recvbuff), 0);
  if (n>0)
  {
   cout << "receive message from server:" << recvbuff << endl;
   memset(recvbuff, 0, sizeof(recvbuff));
  }
 }
 closesocket(socketclient);
 wsacleanup();
 return 0;
}

在本例中，客户端与服务器建立连接后，必须由客户端先发送消息才能开启对话。支持中英文聊天，一次最多发送1024个字节的数据。你要建立多个客户端的话只需要再新建几个工程然后把client的代码复制进去运行即可。或者直接多复制几个编译生成的exe程序。

总结

本例中，当同时有多个客户端建立了连接时，他们可以先发送消息，服务器不一定要立即回复，而当服务器接收了来自多个客户端的消息然后再进行回复时，回复的顺序是按照接收顺序来的，谁的消息先送到就先回复谁，我们在服务端无法指定我接下来的这条消息发给谁。这是因为我并没有使用线程池，因此不同线程之间无法识别也无法建立连接，而操作系统默认当多个线程都在等待回复时（此时这个线程处于挂起状态），如果没有特殊规定且资源够用的话 就要遵循先来后到的顺序。想要彻底明白这一部分需要一些操作系统的相关知识。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。