Laner's·流水帐吧

前言：尽管迟到了N久，历尽艰辛还是终于把网络实验2和3做完了。受berry的启发，决定以后把实验报告发上来，为这个空间增加那么点点技术含量。

实验二 多线程多人聊天程序
完成日期：2006-12-7，Thur

一．实验目的：用_BeginThreadEx/CreateThread和Socket编写一个多人聊天的客户/服务器程序。
二．实验内容：服务器将接收任何客户发送的信息并回传给所有客户。
(1) 采用VC++的MFC应用程序方式编程, 用对话框形式进行输入和显示;
(2) 客户和服务器采用线程以防止阻塞。
(3) 用用户名以区别不同用户的发言。
(4) 服务器和客户进程可以显示出所有人的聊天信息。
(5) (选做)如果具有全局变量，可以采用信号量或互斥量来处理。
(6) (选做)除上述基本功能之外，可以自行设计新功能。
三．实验要求：根据程序简要说明客户端和服务器端的主要步骤(函数)。
（一）服务器端：
界面：（暂时尚未添加图片）

主要函数：
1、  开/关服务器消息响应函数
对应按钮：开/关（动态显示），IDC_ONSERVER
函数名称：OnBnClickedOnServer
功能：
If（未开启）
初始化ssocket[]，创建监听套接字，创建等待请求的线程
Else
清除用户列表，关闭套接字
2、等待请求的线程函数ServerAccept
函数原型：unsigned __stdcall ServerAccept(void *p);
功能：分配套接字ssocket给每个请求连接的客户端，建立连接，创建接收线程
If（ssocket已分配完）
 “人数已满”；返回
Else
 Accept——————为每个客户端请求建立连接
 创建线程接收服务器端消息
3、接收线程函数RecvThreadFunc
函数原型：unsigned __stdcall RecvThreadFunc(void *p);
功能：为每个连接的客户端建立的线程的函数,用于验证用户和传送数据
Recv（用户名）；
判断连接是否错误，是则退出，否则继续；
If（重名）
Send（”R”）；return；———要求客户端重发用户名
Else
Send（”OK”）；更新用户列表；Send（userlist）；
While（1）
 Recv（消息）；判断错误则退出，否则继续
 For（全部ssocket）
  Send（用户列表）；
  Send（服务器时间+消息）；
 在控件中显示记录
4、清除聊天记录响应函数
对应按钮：清除聊天记录，IDC_CLEAR
函数名称：OnBnClickedClear
功能：SetDlgItemText（空白）
5、退出按钮响应函数
对应按钮：退出，IDCANCEL
函数名称：OnCancel
功能：清除用户列表，SetDlgItemText（空白），关闭socket，WSAClearup；
6、其他自定义函数
/ *------------------------------------------------------------------------
 * SWITCH - 把CString类型的字符串转为char*类型//版权所有：berry
 * void SWITCH(CString in,char* out);
 *------------------------------------------------------------------------ */
/*------------------------------------------------------------------------
 * Update_UserList - 更新用户列表并显示
* void Update_UserList()
 *------------------------------------------------------------------------ */
/*------------------------------------------------------------------------
 * passivesock - allocate & bind a server socket using TCP or UDP
 *------------------------------------------------------------------------ */
/*------------------------------------------------------------------------
 * passiveTCP - create a passive socket for use in a TCP server
 *------------------------------------------------------------------------ */

（二）客户端：
界面：（暂时尚未添加图片）

主要函数：
1、验证按钮消息响应函数
对应按钮：验证，IDC_CONFIRM
函数名称：OnBnClickedConfirm
功能：连接；发送IP、端口、用户名给服务器，处理收到的验证信息
If（已连接）
关闭原来的连接套接字
Else
 Connect；判断连接是否失败；判断用户名是否合法；
 If（连接成功&&用户名合法）
  Send（用户名），Recv（验证信息）
  If（重名） closesocket
  Else 创建接收用户列表和消息的线程
 Else 提示连接失败
2、接收线程函数MessageThreadFunc
函数原型：unsigned __stdcall MessageThreadFunc(void *p);
功能：先收一次用户列表（验证成功时）；以后循环依次接收用户列表和消息（即每收一次消息就更新一次用户列表）
3、发送消息按钮响应函数
对应按钮：发送消息，IDC_SEND
函数名称：OnBnClickedSend
功能：获得输入框输入，判断其合法性，合法则发送
4、退出按钮响应函数

四．实验体会：说明实验过程所遇到的问题，并简要说明完成该实验的体会。
本学期第一个用MFC写的程序，在VS2005下遇到很多琐碎的问题，花了很多时间，如下：
（1）”#include”的位置：
写好服务器端的时候编译出现四个错误，查看错误信息，曰“模板类型不匹配，无法构造”云云，错误地方指向Afx头文件。百思不得其解，遂逐句注释掉认为有问题的语句，问题依旧存在。逐个注释掉自己写的函数，只保留函数原型，问题仍然存在。不得已，新建一个项目，逐行把程序复制过去，复制一次运行一次，几经艰辛，终于发现#include头文件的位置放置错误，在.cpp中，#include头文件的位置应放在语句
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#endif
之前，先前放在#endif之后故引起错误
（2）send与recv函数的第三个参数——缓冲区长度问题
在客户端发送的用户信息验证成功后，服务器端会返回一个“OK”信息，然后客户端就会收到第一次的用户列表。起初用语句 
服务器端：(void) send(*s, "OK", 3, 0);
客户端：recvcount = recv(connect_s, buf, 2, 0);
在验证成功后第一次收到的用户列表总是为空，调试之下发现客户端确实收到了用户列表，但是接收用户列表的缓冲区之前被多赋值了一个0，苦思无果，后来在学习委员berry的帮助下发现是服务器端send“OK”的时候send了3个字节，所以把字符串“OK”的结束符0也一并send过来了，接收的时候却只接收了2个字节，所以剩下的一个字节被顺延到下一次接收，导致上述结果。这个经验让我以后要注意send的缓冲区长度，最好使用strlen(“OK”)作为参数，避免出错。
（3）对话框类外的SetDlgItemText函数的第一个句柄，传的是对话框的句柄而非要SetText的控件的句柄。
（4）收数据的时候，每收一次就要先判断连接是否出错，再进行其他操作。否则会造成接收混乱。
（5）存在问题/需要改进的地方：
•使用了文本框而非列表框来显示用户列表
•每当有新用户加入，客户端并不能立即更新用户列表，需等到收到新消息时候才更新列表。这是由于发送线程中服务器固定先发用户列表再发消息，接收线程中客户端固定先收用户列表再发消息。若有新用户加入的时候服务器端向全部客户端发送额外的消息，则会造成接收混乱（send三次recv两次）
•使用了若干全局变量，没有使用信号量实现互斥

五.  致谢：    感谢在完成本实验的过程中帮助过你的同学。
Sugar：本实验是参考该同学的程序写出来的，基本相当于边阅读程序边写注释给自己看，惭愧。
Berry：在实验中帮助我解决了很多细节问题的人。
  

实验三 用Select函数实现多人聊天程序

 完成日期：2006-12-11，Mon

一．实验目的：用CreateThread和Select函数编写一个多人聊天的客户/服务器程序。
二．实验内容：服务器将接收任何客户发送的信息并回传给所有客户。
(1) 采用VC++(6.0-8.0)的MFC应用程序方式编程, 用对话框形式进行输入和显示;
(2) 客户和服务器采用线程以防止阻塞。
(3) 用用户名以区别不同用户的发言。
(4) 服务器和客户进程显示出所有人的聊天信息。
(5) (选做)如果具有全局变量，可以采用信号量或互斥量来处理。
(6) (选做)除上述基本功能之外，可以自行设计新功能。
三．实验要求：根据程序简要说明客户端和服务器端的主要步骤(函数)。
（一）服务器端：
界面：（暂时尚未添加图片）

主要函数：
1、  开/关服务器消息响应函数
对应按钮：开/关（动态显示），IDC_ONSERVER
函数名称：OnBnClickedOnServer
功能：
If（未开启）
设置服务器端界面，创建Select线程
Else
向afds集合中的套接字发送服务器关闭信息，关闭套接字；清除用户列表等
2、Select线程函数SelectThread
函数原型：unsigned __stdcall SelectThread(void *p);
功能：执行Select检查afds集合中的套接字，对符合条件的套接字进行accept或recv
建立msock
While（1）
初始化afds集合，创建afds的副本rfds，保存select函数带入带出套接字的套接字集合
Select（…&rfds…）;
If（msock在rfds中）
执行accept
执行ConfirmName函数：从已经建立连接的套接字中接收用户名与验证
用ConfirmName的参数获得的客户端名字建立该名字与该客户端的ssock的映射
For（所有在afds中的套接字）
If（它在rfds中且不为msock）
执行RecvFunc函数：从该套接字接收消息并转发给afds中全部套接字
3、ConfirmName函数
函数原型：int ConfirmName(SOCKET* s, CString &nameCString);
功能：接收客户端用户名与发送验证信息，nameCString保存返回的用户名，用以建立跟该客户端的ssock的映射
Recv（*s…）
If（重名）
Send（”R”）；return；———要求客户端重发用户名
Else
Send（”OK”）；更新用户列表；Send（userlist）；
4、RecvFunc函数
函数原型：int RecvFunc(SOCKET fd, fd_set* fds);
功能：从fd中接收客户端消息与转发给fds中全部套接字
While（1）
 Recv（消息）；判断错误则退出，否则继续
 For（fds中全部套接字）
  Send（用户列表）；
  Send（服务器时间+消息）；
 在控件中显示记录
5、清除聊天记录响应函数
对应按钮：清除聊天记录，IDC_CLEAR
函数名称：OnBnClickedClear
功能：SetDlgItemText（空白）
6、退出按钮响应函数
对应按钮：退出，IDCANCEL
函数名称：OnCancel
功能：向afds中全部套接字发送服务器关闭信息， SetDlgItemText（空白），关闭socket，WSAClearup；
7、其他自定义函数
/ *------------------------------------------------------------------------
 * SWITCH - 把CString类型的字符串转为char*类型//版权所有：berry
 * void SWITCH(CString in,char* out);
 *------------------------------------------------------------------------ */
/*------------------------------------------------------------------------
 * Update_UserList - 更新用户列表并显示
* void Update_UserList()
 *------------------------------------------------------------------------ */
/*------------------------------------------------------------------------
 * passivesock - allocate & bind a server socket using TCP or UDP
 *------------------------------------------------------------------------ */
/*------------------------------------------------------------------------
 * passiveTCP - create a passive socket for use in a TCP server
 *------------------------------------------------------------------------ */

（二）客户端：
界面：（暂时尚未添加图片）

注：实验3没有修改客户端，与实验2中保持一致。

四．实验体会：说明实验过程所遇到的问题，并简要说明完成该实验的体会。
（1）关于Select函数
阅读Select函数的时候，对其第一个参数int nfds的说明“已过时，未用”理解有误，因为是Select函数的标志，故对例子中的传进去的FD_SETSIZE不解，baidu之后才明白该参数在windows环境下是无意义的，在linux环境下被描述为“用以指定测试的描述符（socket）最大值，从0到nfds的描述符都会被测试”，而FD_SETSIZE是一个宏，其值决定了一个fd_set中能够存放多少个文件描述符，故例子中把FD_SETSIZE传进去。
阅读完Select函数后，兴冲冲地修改实验2服务器端的程序，在“开/关按钮消息响应函数”中添加Select，错误地以为因为执行Select函数后不会发生阻塞，居然没有为Select创建一个线程，只是用在while（1）循环里面，所导致的后果是运行exe，一按下“开/关”按钮就出现死机状况。无奈之下，喊室友Sugar帮忙分析，方明白错误之处，被其取笑一番，改之。
（2）alen初始化事件
解决了Select线程问题之后，发现用户端一按“验证”按钮就出现死机状况，几经调试发现服务器端总是在这个时候收到乱码，由于没更改过客户端，从服务器端入手，在SugarMM细心的观察下，发现变量alen缺少初始化，在Select函数开始部分加入语句alen = sizeof(struct sockaddr)，问题解决。
（3）rfds的成员fd_count怪现象与传参数rfds和afds的问题
测试过程中，发现一个现象：多个客户端能够正确连接（说明ConfirmName函数执行正确），但是只要有一个用户说话，其它用户就再也不能发送消息，也收不到服务器端的消息，重新验证也会发生死机现象。进入调试，发现在RecvFunc(SOCKET fd, fd_set* fds)函数中，语句for(unsigned int i=0; i<fds->fd_count; i++)本来是向fds集合中所有元素send的，但是无论连接了多少个客户端，fds->fd_count居然为1，导致send语句只send向第一个发送消息的用户。由于对RecvFunc的调用是传了rfds进去：int flag = RecvFunc(fd, &rfds);，继续跟踪调试，发现afds的fd_count是正确的，而rfds在语句memcpy(&rfds, &afds, sizeof(afds));中被初始化时候也是正确的，但是在SelectThread函数中执行到以下语句：
for(unsigned int i=0; i<afds.fd_count; ++i){
 SOCKET fd = afds.fd_array[i];
…}
的时候，rfds.fd_count的值突然变成0，奇怪的是rfds.fd_array仍然是正确的，有若干个元素。百思不得其解。把传给RecvFunc的参数改为afds而不是rfds，上述问题基本解决，所有客户端都能收到消息了，（但发送消息仍有问题，下面再阐述）。不过仍然对rfds的fd_count的值变为零感到不解。
（4）RecvFunc函数的循环接收问题
由于本次实验是在实验2的基础上改进的，故沿用了实验2的函数。具体思路是把实验2的接收线程函数MessageThreadFunc中所做的两个工作：1）先收一次用户列表（验证成功时），2）以后循环依次接收用户列表和消息（即每收一次消息就更新一次用户列表）拆分为两个函数ConfirmName和RecvFunc，前者做工作1），后者做工作2）。
由于在实验2中MessageThreadFunc是一个线程函数，可以独立地处理事情，故接收用户列表和消息的时候用的是while循环。代码移植到实验3中的RecvFunc以后，由于它不是一个独立的线程函数，因此不能用while。开始时犯了这个错误，导致客户端发送与接收消息出现混乱，时而能收到时而不能，或者出现只有用户端轮流说话才能被服务器接收等等的现象。
（5）FD_CLR(fd, &afds)语句问题
刚开始时候该语句不小心写成FD_CLR(fd, &rfds)，只把fd从rfds中移除而没有从afds中移除，同样出现了客户端发送/接收消息混乱的问题，而且在客户端关闭后关闭服务器的话会出现中断。
（6）其他问题：XP操作系统重启
在以上问题没有全部解决之前，某种情况下退出服务器端或客户端时候会系统会突然自动重启，不确定是由于哪个原因引起的，也不确定是满足哪些条件才会引起自动重启，因为差不多调试10次中会有2次出现这种情况。在解决了1）～5）的问题以后，系统自动重启的问题似乎解决了（没有出现过，不敢保证100％正常）。
（7）有关string操作的安全性改进
由于用的编程环境为VS2005，故使用strcat、strcpy、ctime等等关于字符串处理函数的时候会出现安全警告，查阅资料发现在VS2005中它们分别被strcat_s、strcpy_s、ctime_s代替，前两个函数参数和返回值没有改变，ctime_s稍微改变了一点，参数从一个变成三个，返回的字符串保存在参数里而不是跟原来一样返回一个指针，因此开始替代的时候忘了给那个参数分配空间（因为原来为指针），导致了危险的内存分配，幸好及时发现问题，改之。

五. 致谢：感谢在完成本实验的过程中给与你帮助的同学。
还是要感谢sugar同学，跟我一起跟踪调试、分析了很多问题（具体见第四点），常常提出中肯的意见^_^。