今天我们来看一下第三个项目，基于UDP的网络聊天室，我们来简单看一下下面的任务需求
- 如果有用户登录，其他用户可以收到这个人的登录信息
- 如果有人发送信息，其他用户可以收到这个人的群聊信息
- 如果有人下线，其他用户可以收到这个人的下线信息
- 服务器可以发送系统信息
我们来简单的分析一下要我们都做些什么事情,我们要设计的整体架构采用 UDP客户端 - 服务器Linux系统下的C语言 架构。服务器作为核心枢纽，负责接收、处理客户端的消息，并向各个客户端转发相应信息；客户端则用于用户交互，发送登录、聊天、下线等消息，以及接收服务器推送的各类信息。
关于数据结构设计我们要创造消息结构体（struct Msg）：包含 type（消息类型，如 'L' 表示登录、'C' 表示聊天、'Q' 表示下线、'S' 表示系统消息）、name（发送消息的用户名）、text（消息内容）等字段，用于统一封装各类消息，方便服务器和客户端进行数据传输与解析。
客户端信息存储：服务器需维护一个容器（如链表、数组、集合等），用于存放已登录客户端的地址信息（如套接字、网络地址等）以及对应的用户名等标识信息，以便服务器能准确地向各个客户端转发消息。
一、服务器逻辑：消息接收与分类处理：持续监听客户端的连接与消息。当接收到消息后，根据 Msg 结构体中的 type 字段进行分类处理。
若类型为 'L'（登录）：将该客户端的信息加入存储容器，并构造包含该用户登录信息的消息，向容器内所有其他客户端转发，让其他用户知晓有人登录。
若类型为 'C'（聊天）：直接构造包含该用户聊天内容的消息，转发给所有其他客户端，实现群聊消息共享。
若类型为 'Q'（下线）：从存储容器中移除该客户端的信息，构造包含该用户下线信息的消息，转发给所有其他客户端，告知其他用户有人下线。
系统消息发送：服务器可主动构造 type 为 'S' 的消息，向所有已登录的客户端（即存储容器内的客户端）发送系统通知，比如 “系统维护通知” 等。
二、客户端逻辑
消息发送：提供用户交互界面，让用户输入用户名、选择操作（登录、发送消息、下线等），并将相应信息封装成 struct Msg 格式的消息发送给服务器。
消息接收与展示：持续监听服务器推送的消息，接收到消息后，解析 struct Msg，并在客户端界面展示出来，让用户能看到其他用户的登录、聊天、下线信息以及系统消息。
网络通信实现：可选用套接字（Socket）编程来实现网络通信，在 UDP 协议下，能保证消息并发执行传递给个客户端，确保登录、聊天、下线等消息能准确到达服务器和客户端。
我们大致了解了要干什么，现在我们来明确一下思路，关于通信模型：采用 C/S 架构，服务器作为消息转发中心，使用 UDP 协议 (SOCK_DGRAM) 实现无连接通信，适合简单群聊场景；核心数据结构：定义Chatmsg结构体统一消息格式，通过type字段区分消息类型，服务器端用Client_data结构体维护客户端信息，包括网络地址、用户名和在线状态。
服务器核心逻辑：
1、绑定固定 IP 和端口，持续接收客户端消息
2、对不同类型消息 (type) 进行分类处理：
登录消息 ('L')：添加客户端到列表，广播登录通知
聊天消息 ('C')：直接广播给所有在线用户
退出消息 ('Q')：标记客户端离线，广播退出通知
3、通过broadcast_message函数实现消息群发，自动排除发送者
客户端核心逻辑：
1、使用多线程实现 "发送消息" 和 "接收消息" 并行处理
2、主线程负责获取用户输入并发送消息
3、子线程持续监听服务器发来的消息并格式化显示
4、处理特殊指令 "quit" 实现优雅退出，发送退出通知
为大家奉上我的源码及注释：
服务器：
#include <myhead.h>
#define PORT 6666 // 服务器端口号
#define IP "192.168.0.103" // 服务器IP地址
#define CLIENT_MAX 100 // 最大客户端连接数
// 消息结构体定义
typedef struct
{
char type; // 消息类型：L(登录)/C(聊天)/Q(退出)
char name[20]; // 发送者用户名
char text[100]; // 消息内容
} Chatmsg;
// 客户端信息结构体
typedef struct
{
struct sockaddr_in addr; // 客户端网络地址信息
char name[20]; // 客户端用户名
int is_online; // 在线状态标记(1:在线,0:离线)
} Client_data;
Client_data clients[CLIENT_MAX]; // 客户端列表
int client_count = 0; // 当前在线客户端数量
// 广播消息给所有在线客户(排除发送者)
void broadcast_message(int oldfd, Chatmsg *msg, struct sockaddr_in *sender)
{
for (int i = 0; i < client_count; i++)
{
// 判断客户端在线且不是消息发送者
if (clients[i].is_online &&
!(clients[i].addr.sin_addr.s_addr == sender->sin_addr.s_addr &&
clients[i].addr.sin_port == sender->sin_port))
{
sendto(oldfd, msg, sizeof(Chatmsg), 0,
(struct sockaddr *)&clients[i].addr, sizeof(clients[i].addr));
}
}
}
// 添加客户端到列表(已存在则更新状态)
void add_client(struct sockaddr_in *client_addr, char *name)
{
// 检查是否已存在该客户端
for (int i = 0; i < client_count; i++)
{
if (clients[i].addr.sin_addr.s_addr == client_addr->sin_addr.s_addr &&
clients[i].addr.sin_port == client_addr->sin_port)
{
clients[i].is_online = 1;
strncpy(clients[i].name, name, sizeof(clients[i].name)-1);
return;
}
}
// 添加新客户端
if (client_count < CLIENT_MAX)
{
clients[client_count].addr = *client_addr;
strncpy(clients[client_count].name, name, sizeof(clients[client_count].name)-1);
clients[client_count].is_online = 1;
client_count++;
}
}
// 移除客户端(标记为离线)
void remove_client(struct sockaddr_in *client_addr)
{
for (int i = 0; i < client_count; i++)
{
if (clients[i].addr.sin_addr.s_addr == client_addr->sin_addr.s_addr &&
clients[i].addr.sin_port == client_addr->sin_port)
{
clients[i].is_online = 0;
break;
}
}
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
// 创建UDP套接字
int oldfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (oldfd == -1)
{
perror("socket");
return -1;
}
// 配置服务器地址信息
struct sockaddr_in server = {
.sin_family = AF_INET,
.sin_port = htons(PORT),
.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP)
};
// 绑定套接字到指定IP和端口
if (bind(oldfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) == -1)
{
perror("bind");
close(oldfd);
return -1;
}
printf("服务器启动成功，监听端口: %d\n", PORT);
Chatmsg msg; // 接收消息缓冲区
struct sockaddr_in client; // 客户端地址信息
socklen_t client_len = sizeof(client);
// 初始化客户端列表
memset(clients, 0, sizeof(clients));
// 主循环：持续接收和处理消息
while (1)
{
recvfrom(oldfd, &msg, sizeof(Chatmsg), 0,
(struct sockaddr *)&client, &client_len);
// 根据消息类型处理
switch (msg.type)
{
case 'L': // 登录消息
add_client(&client, msg.name);
printf("[%s] 登录了聊天室\n", msg.name);
strcpy(msg.text, "加入了聊天室");
broadcast_message(oldfd, &msg, &client);
break;
case 'C': // 聊天消息
printf("[%s] 说: %s\n", msg.name, msg.text);
broadcast_message(oldfd, &msg, &client);
break;
case 'Q': // 退出消息
printf("[%s] 退出了聊天室\n", msg.name);
strcpy(msg.text, "离开了聊天室");
broadcast_message(oldfd, &msg, &client);
remove_client(&client);
break;
default:
printf("收到未知类型消息: %c\n", msg.type);
break;
}
}
close(oldfd);
return 0;
}客户端：
#include <myhead.h>
#define PORT 6666 // 服务器端口号
#define IP "192.168.0.103" // 服务器IP地址
// 消息结构体定义(与服务器保持一致)
typedef struct
{
char type; // 消息类型：L(登录)/C(聊天)/Q(退出)
char name[20]; // 发送者用户名
char text[100]; // 消息内容
} Chatmsg;
int oldfd; // 套接字描述符
char username[20]; // 本地用户名
int running = 1; // 控制接收线程运行状态
// 接收消息线程函数
void *recv_message(void *arg)
{
struct sockaddr_in server_addr;
socklen_t server_addr_len = sizeof(server_addr);
Chatmsg msg;
while (running)
{
// 接收服务器消息
ssize_t recv_len = recvfrom(oldfd, &msg, sizeof(Chatmsg), 0,
(struct sockaddr *)&server_addr, &server_addr_len);
if (recv_len < 0)
{
perror("recvfrom 失败（接收消息）");
sleep(1);
continue;
}
// 确保字符串结束符
msg.text[sizeof(msg.text)-1] = '\0';
msg.name[sizeof(msg.name)-1] = '\0';
printf("\r\033[K"); // 清空当前行(为了不影响输入提示)
// 根据消息类型显示不同格式
if (msg.type == 'L')
{
printf("[系统] %s %s\n", msg.name, msg.text);
}
else if (msg.type == 'C')
{
printf("[%s] 说: %s\n", msg.name, msg.text);
}
else if (msg.type == 'Q')
{
printf("[系统] %s %s\n", msg.name, msg.text);
}
printf("请输入消息（输入 quit 退出）: ");
fflush(stdout); // 刷新输出缓冲区
}
return NULL;
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
// 创建UDP套接字
oldfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (oldfd == -1)
{
perror("socket创建失败");
return -1;
}
// 配置服务器地址信息
struct sockaddr_in server = {
.sin_family = AF_INET,
.sin_port = htons(PORT),
.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP)
};
// 获取用户名
printf("请输入用户名: ");
fgets(username, sizeof(username), stdin);
username[strcspn(username, "\n")] = '\0'; // 去除换行符
// 发送登录消息
Chatmsg login_msg = {'L'};
strcpy(login_msg.name, username);
strcpy(login_msg.text, "加入了聊天室");
sendto(oldfd, &login_msg, sizeof(login_msg), 0,
(struct sockaddr *)&server, sizeof(server));
// 创建接收消息线程
pthread_t tid;
if (pthread_create(&tid, NULL, recv_message, NULL) != 0)
{
perror("创建线程失败");
return -1;
}
// 处理用户输入
char input[100];
while (1)
{
printf("请输入消息（输入 quit 退出）: ");
fgets(input, sizeof(input), stdin);
input[strcspn(input, "\n")] = '\0'; // 去除换行符
// 退出逻辑
if (strcmp(input, "quit") == 0)
{
Chatmsg quit_msg = {'Q'};
strcpy(quit_msg.name, username);
strcpy(quit_msg.text, "离开了聊天室");
sendto(oldfd, &quit_msg, sizeof(quit_msg), 0,
(struct sockaddr *)&server, sizeof(server));
running = 0; // 终止接收线程
sleep(1); // 等待线程结束
break;
}
// 发送聊天消息
Chatmsg chat_msg = {'C'};
strcpy(chat_msg.name, username);
strcpy(chat_msg.text, input);
sendto(oldfd, &chat_msg, sizeof(chat_msg),0,
(struct sockaddr *)&server, sizeof(server));
}
pthread_join(tid, NULL); // 等待接收线程结束
close(oldfd); // 关闭套接字
printf("已退出聊天室\n");
return 0;
}就这样，我们完成了一个简单的聊天室，在这里我们涉及了到了，UDP通信，多线程处理，数据结构等多个知识点
1. 网络编程基础UDP 协议：使用 SOCK_DGRAM 创建 UDP 套接字，实现无连接的数据包传输。UDP 适合简单通信场景，但不保证可靠性（代码中未处理丢包重传）。
socket()：创建套接字描述符，指定协议族（AF_INET 表示 IPv4）和传输类型。
bind()：将服务器套接字绑定到指定 IP 和端口，用于监听客户端消息。
sendto()/recvfrom()：UDP 专用的发送 / 接收函数，需指定目标地址和地址长度。
网络地址结构：使用 struct sockaddr_in 存储 IP 地址（sin_addr）、端口号（sin_port）和协议族（sin_family），通过 inet_addr() 转换 IP 字符串为网络字节序，htons() 转换端口号为网络字节序。
2. 多线程编程
客户端使用 pthread_create() 创建子线程，专门负责接收服务器消息（recv_message 函数），主线程负责处理用户输入和发送消息，实现 “发送” 与 “接收” 并行。
线程同步与控制：通过全局变量 running 控制子线程的运行状态，退出时使用 pthread_join() 等待子线程结束，避免资源泄露。
3. 数据结构与内存操作自定义结构体：Chatmsg：统一消息格式，包含消息类型（type）、用户名（name）和内容（text），确保客户端与服务器的消息解析一致。
Client_data：服务器用于存储客户端信息（网络地址、用户名、在线状态），通过数组 clients 管理多个客户端。
我们来简单的使用一下这个代码
gcc 文件名.c -o 程序名编译一下服务器
gcc 文件名.c -o 程序名 -lpthread 编译一下客户端，注意这里面的客户端包含多线程，编译的时候要加上-lpthread
然后我们分屏执行一下程序看看有什么效果
看得出来，服务器监听等待客户端加入响应。
来看一下我们的程序都实现了哪些效果
1. 多客户端登录与通知
当新客户端（如用户 “wubai”“张三”）登录时，服务器会向所有在线客户端广播该用户的登录信息。其他客户端能收到类似 “[系统] wubai 加入了聊天室”“[系统] 张三 加入了聊天室” 的提示，让所有用户知晓新成员的加入。
2. 群聊消息实时同步
客户端发送的聊天消息（如 “你好，我叫伍柏”“你好，我叫张三”“张三你好，你来自哪里”“你好，伍柏，我来自河南” 等），会通过服务器转发给所有在线的其他客户端。每个客户端都能实时看到其他用户发送的消息，实现群聊功能。
3. 客户端下线通知
当客户端（如用户 “wubai”）输入 “quit” 退出时，会向服务器发送下线消息。服务器收到后，会向所有在线客户端广播该用户的下线信息，其他客户端会收到 “[系统] wubai 离开了聊天室” 的提示，让大家知道有用户下线。
4. 服务器作为消息枢纽
服务器在整个过程中，负责接收客户端的登录、聊天、下线等消息，并将这些消息转发给对应的目标客户端（登录和下线消息是广播给所有客户端，聊天消息是转发给除发送者外的所有客户端），起到了消息中转站的作用，保障了多客户端之间的通信。
以上我们就把这个小项目完成了，这个项目涉及的知识点也是挺多的，大家可以互相借鉴学习。
