C++实战-仿QQ项目终端版通信

先来分析下：

        客户端可能同时会有多个登录，通信实际上是两个客户端之间进行信息交流，服务器端只是起到了一个中间传递人的作用。(就像我们用QQ进行通信的时候一样)

接下来我们就需要考虑数据如何在客户端与服务器端进行传输了，当然这里不涉及网络编程。单纯的是练习系统编程。IPC通信的方式有很多种，我们选择一个相对简单的方式安吧。用有名管道吧

在通信之前呢，我们先来规划下数据如何组织或者说消息的组织方式【发送方、接收方、数据本身、协议】

这里的协议不是网络中的协议，只是单纯的为了区别：登录、交流、不在线、退出等状态【客户端可能会出现的状态】

我们进行封装，方便传输

qq_ipc.h

#ifndef QQ_IPC_H
#define QQ_IPC_H

/*
    protocal:
        1   登录
        2   数据传输
        3   不在线
        4   退出登录
*/

struct DATA_INFO{

    int  protocal;       //协议
    char srcname[20];    //发送方
    char destname[20];   //接收方
    char data[100];      //发送的数据
};

#endif

我们还需要考虑一个问题，同时会有多个客户端在线。这些客户端都需要与服务器端进行联系的，那么服务器端怎么管理这些客户端呢？

客户端会有在线、退出的状态，而且相对来说是很频繁的操作，那么根据链表方便插入和删除操作，所以我们用链表来管理在线的用户

mylink.h

#ifndef _MYLINK_H_
#define _MYLINK_H_

typedef struct node *mylink;
struct node{

    char item[20];    //客户端的名字
    int fifo_fd;      //该客户端使用的私有管道
    mylink next;    

};

//初始化链表
void mylink_init(mylink *head);
//创建节点
mylink make_node(char *name,int fd);
//插入
void mylink_insert(mylink *head,mylink p);
//查找
mylink mylink_search(mylink *head,const char *keyname);
//删除
void mylink_delete(mylink *head,mylink p);
void free_node(mylink p);
//遍历(服务器端有时候会向所有的客户端发送更新等消息)
void mylink_travel(mylink *head,void (*vist)(mylink));
//销毁链表
void mylink_destory(mylink *head);

#endif

mylink.c 

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "mylink.h"

//初始化链表
void mylink_init(mylink *head)
{
    *head = NULL;
}
//创建节点
mylink make_node(char *name,int fd)
{
    mylink p = (mylink)malloc(sizeof(struct node));
    strcpy(p->item,name);
    p->fifo_fd = fd;
    p->next = NULL;
}
//插入
void mylink_insert(mylink *head,mylink p)
{   
    //头插法
    p->next = *head;
    *head = p;
}
//查找
mylink mylink_search(mylink *head,const char *keyname)
{
    mylink p;
    for(p = *head;p != NULL;p = p->next)
    {
        if(strcmp(p->item,keyname) == 0)
        {
            return p;
        }
    }
    return NULL;
}
//删除
void mylink_delete(mylink *head,mylink p)
{
    mylink tmp;
    //如果在头节点
    if(*head == p)
    {
        *head = (*head)->next;
        return;
    }
    //如果不在头节点
    for(tmp = *head;tmp != NULL;tmp = tmp->next)
    {
        if(tmp != NULL && tmp->next == p)
        {
            tmp->next = p->next;
            return;
        }
    }
}
void free_node(mylink p)
{
    free(p);
}
//遍历(服务器端有时候会向所有的客户端发送更新等消息)
void mylink_travel(mylink *head,void (*vist)(mylink))
{
    mylink p;
    for(p = *head;p != NULL;p = p->next)
    {
        vist(p);
    }
}
//销毁链表
void mylink_destory(mylink *head)
{
    mylink p= *head, q;
    while (p != NULL) {
        q = p->next;
        free(p);
        p = q;
    }
    *head = NULL;
}

管道设计：管道是半双工通信的，所以我们向两端相互通信的情况下，最好是设计两个管道，由于客户端向服务器端发送数据的时候，服务器端是统一个的，而且管道是队列结构的，所以所以客户端可以向同一个管道中写数据，服务器从这个管道中依次读数据就行。但是服务器向客户端端发送数据的时候，可能把数据发给A或者发给B,所以每一个客户端都有一个中间的管道。

client:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <error.h>
#include <errno.h>
#include "qq_ipc.h"
#include "mylink.h"

//服务器端统一的管道
#define SERVER_FIFO  "SEV_FIFO"

void sys_error(const char *str)
{
    perror(str);
}


int main(int argc,char *argv[])
{

    if(argc < 2)
    {
        printf("./client name\n");
    }

    int server_fd,client_fd,flag,len;
    char cmdbuf[256];

    //打开文件向服务器中写数据的管道
    server_fd = open(SERVER_FIFO,O_NONBLOCK);
    if(server_fd == -1)
    {
        sys_error("open");
    }
    //创建一个专属自己管道
    mkfifo(argv[1],0777);

    //通知服务器我现在要登录了
    struct DATA_INFO cbuf,tmpbuf,talkbuf;
    cbuf.protocal = 1;
    //把管道的标识传给服务器端,服务器才能向里面写数据
    strcpy(cbuf.srcname,argv[1]);
    client_fd = open(argv[1],O_RDONLY|O_NOBLACK);
    //将管道设置为非阻塞方式
    flag = fcntl(STDIN_FILENO,F_GETFL);
    flag |= O_NONBLOCK;
    fcntl(STDIN_FILENO,F_SETFL,flag);
    //将登录信息传给服务器
    write(server_fd,&cbuf,sizeof(cbuf));

    //信息交互
    while(1)
    {
        //判断要交互的客户端
        len = read(client_fd,&tmpbuf,sizeof(tmpbuf));
        if(len > 0)
        {
            if(tmpbuf.protocal == 3)
            {
                printf("%s id not online\n",tmpbuf.destname);
            }
            else if(tmpbuf.protocal == 2)
            {
                printf("%s : %s\n",tmpbuf.srcname,tmpbuf.destname);
            }
        }
        else if(len < 0)
        {
            if(errno != EAGAIN)//不是管道中没有数据
            {
                sys_err("client read\n");
            }
        }

        len = read(STDIN_FILENO,&cmdbuf,sizeof(cmdbuf)); //从键盘输入
        if(len >0)
        {
            char *dname,*databuf;
            memset(&talkbuf,0,sizeof(talkbuf));
            cmdbuf[len] = '\0';

            dname = strtok(cmdbuf, "#\n");                  /*按既定格式拆分字符串*/
            
            if (strcmp("exit", dname) == 0) {               /*退出登录:指定包号,退出者名字*/
                talkbuf.protocal = 4;
                strcpy(talkbuf.srcname, argv[1]);
                write(server_fd, &talkbuf, sizeof(talkbuf));/*将退出登录包通过公共管道写给服务器*/
                break;
            } else {
                talkbuf.protocal = 2;                       /*聊天*/
                strcpy(talkbuf.destname, dname);            /*填充聊天目标客户名*/
                strcpy(talkbuf.srcname, argv[1]);           /*填充发送聊天内容的用户名*/

                databuf = strtok(NULL, "\0");               
                strcpy(talkbuf.data, databuf);
            }
            write(server_fd, &talkbuf, sizeof(talkbuf));    /*将聊天包写入公共管道*/
        }
    }

    unlink(argv[1]);            /*删除私有管道*/
    close(client_fd);           /*关闭私有管道的读端(客户端只掌握读端)*/
    close(server_fd);           /*关闭公共管道的写端(客户端值掌握写端)*/
    return 0;
}

server.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "qq_ipc.h"
#include "mylink.h"

#define SERVER_PROT "SEV_FIFO"              /*定义众所周知的共有管道*/

mylink head = NULL;                         /*定义用户描述客户端信息的结构体*/

void sys_err(char *str)
{
    perror(str);
    exit(-1);
}

/*有新用户登录,将该用户插入链表*/
int login_qq(struct DATA_INFO *buf, mylink *head)
{
    int fd;

    fd = open(buf->srcname, O_WRONLY);          /*获取登录者名字,以只写方式打开以其名字命名的私有管道*/
    mylink node = make_node(buf->srcname, fd);  /*利用用户名和文件描述符创建一个节点*/
    mylink_insert(head, node);                  /*将新创建的节点插入链表*/

    return 0;
}

/*客户端发送聊天,服务器负责转发聊天内容*/
void transfer_qq(struct DATA_INFO *buf, mylink *head)
{
    mylink p = mylink_search(head, buf->destname);      /*遍历链表查询目标用户是否在线*/
    if (p == NULL) {
        struct DATA_INFO lineout = {3};              /*目标用户不在, 封装3号数据包*/
        strcpy(lineout.destname, buf->destname);        /*将目标用户名写入3号包*/
        mylink q = mylink_search(head, buf->srcname);   /*获取源用户节点,得到对应私有管道文件描述符*/
        
        write(q->fifo_fd, &lineout, sizeof(lineout));   /*通过私有管道写给数据来源客户端*/
    } else
        write(p->fifo_fd, buf, sizeof(*buf));           /*目标用户在线,将数据包写给目标用户*/
}

/*客户端退出*/
int logout_qq(struct DATA_INFO *buf, mylink *head)
{
    mylink p = mylink_search(head, buf->srcname);       /*从链表找到该客户节点*/

    close(p->fifo_fd);                                  /*关闭其对应的私有管道文件描述符*/
    mylink_delete(head, p);                             /*将对应节点从链表摘下*/
    free_node(p);                                       /*释放节点*/
}

void err_qq(struct DATA_INFO *buf)
{
    fprintf(stderr, "bad client %s connect \n", buf->srcname);
}

int main(void)
{
    int server_fd;                                      /*公共管道文件描述符(读端)*/
    struct DATA_INFO dbuf;                           /*定义数据包结构体对象*/
    
    if (access(SERVER_PROT, F_OK) != 0) {               /*判断公有管道是否存在, 不存在则创建*/
        mkfifo(SERVER_PROT, 0664);
    }

    if ((server_fd = open(SERVER_PROT, O_RDONLY)) < 0)  /*服务器以只读方式打开公有管道一端*/
        sys_err("open");

    mylink_init(&head);                                 /*初始化链表*/

    while (1) {
        read(server_fd, &dbuf, sizeof(dbuf));           /*读取公共管道,分析数据包,处理数据*/
        switch (dbuf.protocal) {
            case 1: login_qq(&dbuf, &head); break;      
            case 2: transfer_qq(&dbuf, &head); break;   
            case 4: logout_qq(&dbuf, &head); break;
            default: err_qq(&dbuf);
        }
    }

    close(server_fd);
}