Day35 TCP实时聊天程序实现（多线程）
day35 TCP实时聊天程序实现（多线程）
程序功能说明
本作业实现了一个基于TCP协议的实时双向聊天程序，包含服务器端（ser.c）和客户端（cli.c）两个程序。核心功能特点：
- 实时双向通信：双方可同时发送和接收消息
- 优雅退出机制：输入
#quit命令可使双方立即退出 - 多线程架构：每个连接使用两个独立线程处理收发操作
- 本地回环测试：默认配置在本机（127.0.0.1）进行通信
注意：客户端代码中存在一个关键问题（
INADDR_ANY使用不当），实际运行需修改为具体服务器IP（如127.0.0.1），后文将详细说明
服务器端代码解析（ser.c）
#include <arpa/inet.h> // 网络字节序转换函数
#include <fcntl.h> // 文件控制操作
#include <netinet/in.h> // Internet地址族定义
#include <netinet/ip.h> // IP协议头定义
#include <pthread.h> // 多线程支持
#include <stdio.h> // 标准输入输出
#include <stdlib.h> // 标准库函数
#include <string.h> // 字符串操作
#include <sys/socket.h> // 套接字接口
#include <sys/types.h> // 基本系统数据类型
#include <time.h> // 时间函数（本程序未实际使用）
#include <unistd.h> // POSIX系统调用// 定义sockaddr指针的简写类型
typedef struct sockaddr* SA;// 发送线程：从标准输入读取消息并发送给客户端
void* th1(void* arg)
{int conn = *(int*)arg; // 获取通信套接字描述符while (1){char buf[512] = {0}; // 消息缓冲区printf("to cli:"); // 提示用户输入fgets(buf, sizeof(buf), stdin); // 读取用户输入// 发送消息到客户端int ret = send(conn, buf, strlen(buf), 0);if (ret < 0) // 发送失败处理{break;}// 检测退出命令（注意包含换行符）if (0 == strcmp(buf, "#quit\n")){exit(0); // 立即终止进程}}exit(0); // 线程退出
}// 接收线程：接收客户端消息并打印
void* th2(void* arg)
{int conn = *(int*)arg; // 获取通信套接字描述符while (1){char buf[512] = {0}; // 消息缓冲区// 从客户端接收数据int ret = recv(conn, buf, sizeof(buf), 0);if(ret <= 0) // 接收失败或连接关闭{break;}// 检测退出命令（注意无换行符）if (0 == strcmp(buf, "#quit")){exit(0); // 立即终止进程}// 打印客户端消息printf("from cli:%s", buf);fflush(stdout); // 确保立即输出}exit(0); // 线程退出
}int main(int argc, char** argv)
{// 创建监听套接字（IPv4 TCP）int listfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (-1 == listfd){perror("scoket error\n");return 1;}// 定义服务器和客户端地址结构struct sockaddr_in ser, cli, other;bzero(&ser, sizeof(ser)); // 清零服务器地址bzero(&cli, sizeof(cli)); // 清零客户端地址bzero(&other, sizeof(other)); // 清零备用地址// 配置服务器地址ser.sin_family = AF_INET; // IPv4协议ser.sin_port = htons(50000); // 端口50000（网络字节序）ser.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 绑定所有本地IP// 绑定地址到套接字int ret = bind(listfd, (SA)&ser, sizeof(ser));if (-1 == ret){perror("bind");return 1;}// 开始监听（排队队列长度=3）listen(listfd, 3);socklen_t len = sizeof(cli);// 接受客户端连接int conn = accept(listfd, (SA)&cli, &len);if (-1 == conn){perror("accept");return 1;}// 获取客户端连接信息getpeername(conn, (SA)&other, &len);printf("cli ip:%s port:%d\n", inet_ntoa(other.sin_addr), // 转换IP为点分十进制ntohs(other.sin_port)); // 转换端口为主机字节序// 创建双向通信线程pthread_t tid1, tid2;pthread_create(&tid1, NULL, th1, &conn); // 发送线程pthread_create(&tid2, NULL, th2, &conn); // 接收线程// 等待线程结束pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);// 关闭套接字close(listfd);close(conn);return 0;
}
客户端代码解析（cli.c）
#include <fcntl.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
// 定义sockaddr指针的简写类型
typedef struct sockaddr* SA;// 发送线程：从标准输入读取消息并发送给服务器
void* th1(void* arg)
{int conn = *(int*)arg; // 获取通信套接字while (1){char buf[512] = {0}; // 消息缓冲区printf("to ser:"); // 提示输入fgets(buf, sizeof(buf), stdin); // 读取用户输入// 发送消息到服务器int ret = send(conn, buf, strlen(buf), 0);if (ret < 0) // 发送失败{break;}// 检测退出命令if (0 == strcmp(buf, "#quit\n")){exit(0); // 立即终止进程}}exit(0); // 线程退出
}// 接收线程：接收服务器消息并打印
void* th2(void* arg)
{int conn = *(int*)arg; // 获取通信套接字while (1){char buf[512] = {0}; // 消息缓冲区// 从服务器接收数据int ret = recv(conn, buf, sizeof(buf), 0);if (ret <= 0) // 接收失败{break;}// 检测退出命令if (0 == strcmp(buf, "#quit")){exit(0); // 立即终止进程}// 打印服务器消息printf("from ser:%s", buf);fflush(stdout); // 确保立即输出}exit(0); // 线程退出
}int main(int argc, char** argv)
{// 创建客户端套接字int conn = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (-1 == conn){perror("socket");return 1;}// 配置服务器地址struct sockaddr_in ser;bzero(&ser, sizeof(ser));ser.sin_family = AF_INET; // IPv4协议ser.sin_port = htons(50000); // 服务器端口ser.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // ❗关键问题：此处应为服务器IP（如127.0.0.1）// 连接服务器int ret = connect(conn, (SA)&ser, sizeof(ser));if (-1 == ret){perror("connect error\n");return 1;}// 创建双向通信线程pthread_t tid1, tid2;pthread_create(&tid1, NULL, th1, &conn); // 发送线程pthread_create(&tid2, NULL, th2, &conn); // 接收线程// 等待线程结束pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);close(conn); // 关闭连接return 0;
}
重要提示：客户端代码中的
ser.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY是严重错误。
INADDR_ANY(0.0.0.0) 表示"任意本地地址"，不能用于客户端连接目标。
正确做法：应替换为服务器实际IP，如inet_addr("127.0.0.1")
若不修改，客户端将尝试连接到 0.0.0.0:50000，导致连接失败
程序执行流程
服务器端启动流程
客户端启动流程
理想运行结果
服务器端启动
$ gcc ser.c -o ser -lpthread
$ ./ser
cli ip:127.0.0.1 port:50001 # 显示客户端连接信息
客户端启动（需先修正IP问题）
# 先修改cli.c中的INADDR_ANY为inet_addr("127.0.0.1")
$ gcc cli.c -o cli -lpthread
$ ./cli
聊天交互示例
// 服务器终端
cli ip:127.0.0.1 port:50001
to cli:Hello from server!
to cli:#quit// 客户端终端
to ser:Hi server!
from ser:Hello from server!
from ser:#quit
退出机制说明
-
服务器发送退出：
- 服务器输入
#quit→ 服务器进程立即终止 → 客户端接收线程检测到#quit→ 客户端进程终止
- 服务器输入
-
客户端发送退出：
- 客户端输入
#quit→ 客户端进程立即终止 → 服务器接收线程检测到#quit→ 服务器进程终止
- 客户端输入
关键细节：
- 服务器检测退出命令时使用
strcmp(buf, "#quit\n")（含换行符）- 客户端检测退出命令时使用
strcmp(buf, "#quit")（无换行符）- 这种差异源于
fgets()会保留输入末尾的换行符，而recv()接收的数据不包含自动换行
核心知识点总结
| 知识点 | 说明 |
|---|---|
| TCP套接字创建 | socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) 创建可靠的字节流连接 |
| 地址绑定 | bind() 将套接字绑定到特定IP和端口（服务器必须） |
| 监听与接受连接 | listen() 设置等待队列长度，accept() 阻塞等待客户端连接 |
| 客户端连接 | connect() 主动发起连接请求（需指定服务器IP和端口） |
| 多线程通信 | 双线程架构：发送线程独立于接收线程，实现全双工通信 |
| 消息边界处理 | 通过字符串比较检测退出命令，注意fgets()保留换行符的特性 |
| 网络字节序转换 | htons()/ntohs() 处理端口字节序，inet_ntoa() 转换IP格式 |
| 连接信息获取 | getpeername() 获取对端连接信息（IP和端口） |
| 进程终止机制 | exit(0) 立即终止进程（简单但非优雅，实际应用应关闭资源后退出） |
程序局限性说明：
- 退出机制使用
exit(0)会导致资源未完全释放（如套接字未关闭）- 单客户端设计（服务器只接受一个连接）
- 未处理粘包问题（依赖应用层协议）
- 客户端地址配置错误需手动修正（实际部署必须修改）
此实现满足作业基础要求，展示了TCP网络编程的核心流程和多线程通信模型，是理解网络应用开发的良好起点。