用C实现网络并发群聊私聊

<think>我们使用C语言实现一个支持并发的网络聊天程序，包括群聊和私聊功能。为了实现并发，我们可以使用多线程或者I/O多路复用技术（如select、poll、epoll）。这里我们选择使用多线程，因为实现相对简单，适合初学者理解。 程序分为服务端和客户端两部分： 服务端： 1. 监听指定端口，等待客户端连接。 2. 为每个连接的客户端创建一个线程，用于接收该客户端发送的消息。 3. 维护一个客户端列表，记录每个客户端的socket、用户名等信息。 4. 实现消息转发功能：当收到一个客户端的消息时，根据消息类型（群聊或私聊）将消息转发给相应的客户端。 客户端： 1. 连接服务端。 2. 启动两个线程：一个用于接收服务端转发的消息并显示，另一个用于读取用户输入并发送给服务端。 功能设计： - 群聊：客户端发送的消息默认是群聊消息，服务端会转发给所有客户端（除了发送者自己）。 - 私聊：客户端可以指定接收消息的用户名，格式如：@username message。服务端解析后，将消息只发送给指定用户。 数据结构： 服务端需要维护一个客户端列表，我们可以用链表或数组来存储。每个客户端信息包括： - socket描述符 - 用户名 - 其他信息（如IP地址等） 步骤： 服务端代码框架： 1. 创建监听socket，绑定端口，监听。 2. 创建客户端列表（链表）并初始化。 3. 循环接受客户端连接。 4. 为每个客户端连接创建一个线程，处理该客户端的消息。 在客户端处理线程中： - 接收客户端发来的用户名（或第一个消息作为用户名）。 - 将该客户端加入客户端列表。 - 循环接收该客户端的消息，并根据消息类型进行转发。 注意：在操作客户端列表（如添加、删除、遍历）时，需要使用互斥锁来保证线程安全。 客户端代码框架： 1. 连接服务端。 2. 发送用户名（第一个消息发送用户名）。 3. 创建两个线程：一个用于接收服务端消息并打印，另一个用于读取用户输入并发送。 下面我们分别给出服务端和客户端的关键代码。 服务端代码（server.c）：</think>### C语言实现并发网络聊天程序（支持群聊和私聊） 下面我将分步骤实现一个支持并发、群聊和私聊功能的网络聊天程序。程序使用多线程技术处理并发连接，采用TCP协议进行通信。 #### 1. 服务端实现 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <arpa/inet.h> #include <pthread.h> #include <sys/socket.h> #define MAX_CLIENTS 100 #define BUFFER_SIZE 1024 #define PORT 8080 typedef struct { int sockfd; char username[32]; int active; } Client; Client clients[MAX_CLIENTS]; pthread_mutex_t clients_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; void send_message(char *message, int sender_sock) { pthread_mutex_lock(&clients_mutex); for (int i = 0; i < MAX_CLIENTS; i++) { if (clients[i].active && clients[i].sockfd != sender_sock) { if (send(clients[i].sockfd, message, strlen(message), 0) < 0) { perror("Send failed"); clients[i].active = 0; } } } pthread_mutex_unlock(&clients_mutex); } void send_private(char *recipient, char *message, int sender_sock) { pthread_mutex_lock(&clients_mutex); for (int i = 0; i < MAX_CLIENTS; i++) { if (clients[i].active && strcmp(clients[i].username, recipient) == 0) { if (send(clients[i].sockfd, message, strlen(message), 0) < 0) { perror("Private send failed"); } return; } } // 通知发送者接收者不存在 char error_msg[BUFFER_SIZE]; snprintf(error_msg, BUFFER_SIZE, "ERROR: User '%s' not found\n", recipient); send(sender_sock, error_msg, strlen(error_msg), 0); pthread_mutex_unlock(&clients_mutex); } void *handle_client(void *arg) { int sockfd = *((int *)arg); char buffer[BUFFER_SIZE]; char username[32]; // 获取用户名 if (recv(sockfd, username, sizeof(username), 0) <= 0) { perror("Username recv failed"); close(sockfd); return NULL; } // 添加到客户端列表 pthread_mutex_lock(&clients_mutex); for (int i = 0; i < MAX_CLIENTS; i++) { if (!clients[i].active) { clients[i].sockfd = sockfd; strcpy(clients[i].username, username); clients[i].active = 1; break; } } pthread_mutex_unlock(&clients_mutex); // 通知所有用户新成员加入 char welcome_msg[BUFFER_SIZE]; snprintf(welcome_msg, BUFFER_SIZE, "SYSTEM: %s joined the chat\n", username); send_message(welcome_msg, sockfd); // 消息处理循环 while (1) { memset(buffer, 0, BUFFER_SIZE); int recv_size = recv(sockfd, buffer, BUFFER_SIZE, 0); if (recv_size <= 0) { // 客户端断开连接 pthread_mutex_lock(&clients_mutex); for (int i = 0; i < MAX_CLIENTS; i++) { if (clients[i].sockfd == sockfd) { clients[i].active = 0; break; } } pthread_mutex_unlock(&clients_mutex); char leave_msg[BUFFER_SIZE]; snprintf(leave_msg, BUFFER_SIZE, "SYSTEM: %s left the chat\n", username); send_message(leave_msg, sockfd); close(sockfd); return NULL; } // 处理私聊消息（格式：@username message） if (buffer[0] == '@') { char *space = strchr(buffer, ' '); if (space) { *space = '\0'; char *recipient = buffer + 1; char *msg = space + 1; char private_msg[BUFFER_SIZE]; snprintf(private_msg, BUFFER_SIZE, "[PRIVATE from %s]: %s", username, msg); send_private(recipient, private_msg, sockfd); } } // 处理群聊消息 else { char public_msg[BUFFER_SIZE]; snprintf(public_msg, BUFFER_SIZE, "[PUBLIC %s]: %s", username, buffer); send_message(public_msg, sockfd); } } return NULL; } int main() { int server_fd, new_socket; struct sockaddr_in address; int addrlen = sizeof(address); // 创建socket if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) { perror("Socket creation failed"); exit(EXIT_FAILURE); } address.sin_family = AF_INET; address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; address.sin_port = htons(PORT); // 绑定端口 if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) { perror("Bind failed"); exit(EXIT_FAILURE); } // 监听 if (listen(server_fd, 10) < 0) { perror("Listen failed"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Server listening on port %d...\n", PORT); // 初始化客户端列表 for (int i = 0; i < MAX_CLIENTS; i++) { clients[i].active = 0; } // 接受连接 while (1) { if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) { perror("Accept failed"); continue; } pthread_t thread_id; int *client_sock = malloc(sizeof(int)); *client_sock = new_socket; if (pthread_create(&thread_id, NULL, handle_client, (void*)client_sock) < 0) { perror("Thread creation failed"); close(new_socket); free(client_sock); } pthread_detach(thread_id); } return 0; } ``` #### 2. 客户端实现 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <arpa/inet.h> #include <pthread.h> #include <sys/socket.h> #define BUFFER_SIZE 1024 #define SERVER_IP "127.0.0.1" #define PORT 8080 void *receive_handler(void *sock_ptr) { int sockfd = *((int *)sock_ptr); char buffer[BUFFER_SIZE]; while (1) { memset(buffer, 0, BUFFER_SIZE); int recv_size = recv(sockfd, buffer, BUFFER_SIZE, 0); if (recv_size <= 0) { printf("\nDisconnected from server\n"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("%s", buffer); } return NULL; } int main() { int sockfd; struct sockaddr_in server_addr; char buffer[BUFFER_SIZE]; char username[32]; // 创建socket if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) { perror("Socket creation failed"); exit(EXIT_FAILURE); } server_addr.sin_family = AF_INET; server_addr.sin_port = htons(PORT); // 转换IP地址 if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &server_addr.sin_addr) <= 0) { perror("Invalid address"); exit(EXIT_FAILURE); } // 连接服务器 if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) { perror("Connection failed"); exit(EXIT_FAILURE); } // 输入用户名 printf("Enter username: "); fgets(username, sizeof(username), stdin); username[strcspn(username, "\n")] = '\0'; // 移除换行符 // 发送用户名到服务器 send(sockfd, username, strlen(username), 0); printf("Connected to server. Commands:\n"); printf("- Type message for group chat\n"); printf("- Type @username message for private chat\n"); printf("----------------------------------------\n"); // 创建接收线程 pthread_t recv_thread; if (pthread_create(&recv_thread, NULL, receive_handler, (void *)&sockfd) < 0) { perror("Thread creation failed"); exit(EXIT_FAILURE); } // 消息输入循环 while (1) { memset(buffer, 0, BUFFER_SIZE); fgets(buffer, BUFFER_SIZE, stdin); buffer[strcspn(buffer, "\n")] = '\0'; // 移除换行符 if (send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0) < 0) { perror("Send failed"); break; } } close(sockfd); return 0; } ``` #### 3. 功能说明 1. **群聊功能**： - 默认发送的消息会广播给所有在线用户 - 格式：`普通消息内容` 2. **私聊功能**： - 使用`@用户名 消息内容`格式发送私聊 - 示例：`@john Hello!` 只发送给用户john 3. **系统消息**： - 用户加入/离开时自动通知所有用户 - 错误处理（如私聊用户不存在） 4. **并发处理**： - 使用多线程处理每个客户端连接 - 互斥锁保护共享资源（客户端列表） #### 4. 编译与运行 1. **编译服务端**： ```bash gcc server.c -o server -lpthread ``` 2. **编译客户端**： ```bash gcc client.c -o client -lpthread ``` 3. **运行服务端**： ```bash ./server ``` 4. **运行客户端**（多开终端）： ```bash ./client ``` #### 5. 使用示例 1. 用户A输入：`Hello everyone!` - 所有在线用户收到：`[PUBLIC userA]: Hello everyone!` 2. 用户B输入：`@userA How are you?` - 只有userA收到：`[PRIVATE from userB]: How are you?` 3. 用户C加入/离开： - 所有用户收到：`SYSTEM: userC joined/left the chat` #### 6. 技术要点 1. **并发模型**：每个客户端连接使用独立线程处理 2. **线程安全**：使用互斥锁保护共享数据结构 3. **消息协议**： - 第一条消息作为用户名 - `@`前缀标识私聊消息 4. **错误处理**： - 无效用户名检测 - 连接异常处理 - 私聊目标不存在提示 此实现支持基本的群聊和私聊功能，可通过扩展实现更多功能如用户列表查询、文件传输等[^1][^2][^3]。 ---