2025.8.31基于UDP的网络聊天室项目

1. 如果有用户登录，其他用户可以收到这个人的登录信息
2. 如果有人发送信息，其他用户可以收到这个人的群聊信息
3. 如果有人下线，其他用户可以收到这个人的下线信息
4. 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