C++项目——集群聊天服务器项目(十三）客户端登录、注册、退出业务

截止到上节，我们已将服务器端主要代码介绍完毕，由于不可能一直手动输入信息，所以我们还需编写客户端代码，进行双向通信。

客户端不要求高并发，因此我们这里不使用muduo网络库的TcpClient类编写，仅采用C++自带的Thread类实现读写多线程啦。

一、CMakeLists.txt

在src目录下的CMakeLists.txt添加客户端的子目录

add_subdirectory(server)
add_subdirectory(client)

在src/client下创建CMakeLists.txt，指定可执行文件、所用源文件、依赖的库文件

# 定义了一个SRC_LIST变量，包含了该目录下所有的源文件
aux_source_directory(. SRC_LIST)# 指定生成可执行文件
add_executable(ChatClient ${SRC_LIST})
# 指定可执行文件链接时需要依赖的库文件
target_link_libraries(ChatClient pthread)

二、客户端主程序

首先定义全局变量、对象等，分别用于标识当前登录用户信息、好友列表、群组列表信息

// 全局变量、对象
User g_currentUser;                   // 记录当前系统登录的用户信息
vector<User> g_currentUserFriendList; // 记录当前登录用户的好友列表信息
vector<Group> g_currentUserGroupList; // 记录当前登录用户的群组列表信息// 信号量
sem_t rwsem;                         // 用于读写线程之间的通信/*atomic原子变量是一种多线程编程中常用的同步机制，它能够确保对共享变量的操作在执行时不会被其他线程的操作干扰
原子变量它具有类似于普通变量的操作，但是这些操作都是原子级别的，即要么全部完成，要么全部未完成。*/atomic_bool g_isLoginSuccess{false}; // 记录登录状态

信号量用于主线程与子线程，即读写线程间通信

bool类型的原子变量标识用户登录撞他，是多线程下常用同步机制

2.1 显示登录成功用户的基本信息

将登录成功用户的基本信息、好友信息、群组信息打印显示，以便用户可以与好友、群组聊天通信

// 显示当前登录成功用户的基本信息
void showCurrentUserData()
{cout << "======================login user======================" << endl;cout << "current login user -> id:" << g_currentUser.getId() << " name:" << g_currentUser.getName() << endl;cout << "----------------------friend list---------------------" << endl;if (!g_currentUserFriendList.empty()){for (User &user : g_currentUserFriendList){cout << user.getId() << " " << user.getName() << " " << user.getState() << endl;}}cout << endl;cout << "----------------------group list----------------------" << endl;if (!g_currentUserGroupList.empty()){for (Group &group : g_currentUserGroupList){cout << group.getId() << " " << group.getName() << " " << group.getDesc() << endl;for (GroupUser &user : group.getUsers()){cout << user.getId() << " " << user.getName() << " " << user.getState()<< " " << user.getRole() << endl;}cout << endl;}}cout << "======================================================" << endl;
}

2.2 获取系统时间

用户发送的消息会带有时间信息，因此我们记录发送信息的时间

// 获取系统时间（聊天信息需要添加时间信息）
string getCurrentTime()
{auto tt = std::chrono::system_clock::to_time_t(std::chrono::system_clock::now());struct tm *ptm = localtime(&tt);char date[60] = {0};sprintf(date, "%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d",(int)ptm->tm_year + 1900, (int)ptm->tm_mon + 1, (int)ptm->tm_mday,(int)ptm->tm_hour, (int)ptm->tm_min, (int)ptm->tm_sec);return std::string(date);
}

2.3 主线程main

主线程负责聊天客户端的实现，用作多线程中的发送线程，其中创建子线程用于接收服务端带来的响应

主线程流程如下：

（1）解析命令行参数获取ip和port

（2）创建客户端的socket，填写客户端需要连接的服务器的ip和port

（3）将客户端与服务器进行连接

（4）连接成功后，初始化读写线程信号量，启动接收子线程，分离子线程

（5）定义死循环函数，显示首页主菜单，即登录、注册、退出业务，并读取输入客户端输入选项

<1>登录功能

读取客户端输入id和密码，使用json序列化发送给服务器端后等待线程同步信号量，子线程完成登录业务后会通知主线程

子线程接收到服务器端响应信息后，反序列化为json对象，获取msgid，如果为登录响应信息，调用处理登录响应的业务逻辑

登录业务逻辑函数：登录成功后，从服务器端返回的响应中获取当前登录的用户信息、好友列表信息、群组列表信息，并插入全局变量中用于登录页面显示。同时将用户个人聊天、群组聊天离线信息进行显示。登录业务逻辑执行完成后，记录当前登录状态为true。

登录业务逻辑函数如下：

// 处理登录的响应逻辑
void doLoginResponse(json &responsejs)
{if (0 != responsejs["errno"].get<int>()) // 登录失败{cerr << responsejs["errmsg"] << endl;g_isLoginSuccess = false;}else // 登录成功{// 记录当前用户的id和nameg_currentUser.setId(responsejs["id"].get<int>());g_currentUser.setName(responsejs["name"]);// 记录当前用户的好友列表信息if (responsejs.contains("friends")){// 初始化g_currentUserFriendList.clear();vector<string> vec = responsejs["friends"];for (string &str : vec){json js = json::parse(str); // 反序列化User user;user.setId(js["id"].get<int>());user.setName(js["name"]);user.setState(js["state"]);g_currentUserFriendList.push_back(user);}}// 记录当前用户的群组列表信息if (responsejs.contains("groups")){// 初始化g_currentUserGroupList.clear();vector<string> vec1 = responsejs["groups"];for (string &groupstr : vec1){json grpjs = json::parse(groupstr); // 反序列化Group group;group.setId(grpjs["id"].get<int>());group.setName(grpjs["groupname"]);group.setDesc(grpjs["groupdesc"]);vector<string> vec2 = grpjs["users"]; // 群组内成员信息for (string &userstr : vec2){GroupUser user;json js = json::parse(userstr);user.setId(js["id"].get<int>());user.setName(js["name"]);user.setState(js["state"]);user.setRole(js["role"]);group.getUsers().push_back(user);}g_currentUserGroupList.push_back(group);}}// 显示登录用户的基本信息showCurrentUserData();// 显示当前用户的离线消息  个人聊天信息或者群组消息if (responsejs.contains("offlinemsg")){vector<string> vec = responsejs["offlinemsg"];for (string &str : vec){json js = json::parse(str);                 // 反序列化if (ONE_CHAT_MSG == js["msgid"].get<int>()) // 点对点聊天{cout << js["time"].get<string>() << " [" << js["id"] << "]" << js["name"].get<string>()<< " said: " << js["msg"].get<string>() << endl;}else // 群聊{cout << "群消息[" << js["groupid"] << "]:" << js["time"].get<string>() << " [" << js["id"] << "]" << js["name"].get<string>()<< " said: " << js["msg"].get<string>() << endl;}}}g_isLoginSuccess = true;}
}

<2>注册功能

读取客户端输入姓名和密码，使用json序列化发送给服务器端后等待线程同步信号量，子线程完成注册业务后会通知主线程

子线程接收到服务器端响应信息后，反序列化为json对象，获取msgid，如果为注册响应信息，调用处理注册响应的业务逻辑

注册业务逻辑函数：依据服务器返回的errno字段判断是否注册成功，进行相应显示

// 处理注册的响应逻辑
void doRegResponse(json &responsejs)
{if (0 != responsejs["errno"].get<int>()) // 注册失败{cerr << "name is already exist, register error!" << endl;}else // 注册成功{cout << "name register success, userid is " << responsejs["id"]<< ", do not forget it!" << endl;}
}

<3>退出功能

关闭客户端连接套接字、销毁信号量、关闭程序即可

main函数如下：

// 聊天客户端程序实现，main线程用作发送线程，子线程用作接收线程
int main(int argc, char **argv) // argc 参数个数    argv 参数序列或指针
{if (argc < 3){cerr << "command invalid! example: ./ChatClient 127.0.0.1 6000" << endl; // cerr:程序错误信息exit(-1);}// 解析通过命令行参数传递的ip和portchar *ip = argv[1];uint16_t port = atoi(argv[2]);// 创建client端的socketint clientfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // AF_INET:IPv4  SOCK_STREAM:可靠的、双向的通信数据流 0:调用者不指定协议if (-1 == clientfd){cerr << "socket create error" << endl;exit(-1);}// 填写client需要连接的server信息ip+portsockaddr_in server;memset(&server, 0, sizeof(sockaddr_in)); // memset清0server.sin_family = AF_INET;            // IPv4server.sin_port = htons(port);          // 端口server.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip); // ip地址// client和server进行连接if (-1 == connect(clientfd, (sockaddr *)&server, sizeof(sockaddr_in))){cerr << "connect server error" << endl;close(clientfd);exit(-1);}// 初始化读写线程通信用的信号量sem_init(&rwsem, 0, 0);// 连接服务器成功，启动接收子线程std::thread readTask(readTaskHandler, clientfd); // pthread_createreadTask.detach();                               // pthread_detach// main线程用于接收用户输入，负责发送数据for (;;){// 显示首页面菜单 登录、注册、退出cout << "========================" << endl;cout << "======  1. login  ======" << endl;cout << "======  2. register  ===" << endl;cout << "======  3. quit  =======" << endl;cout << "========================" << endl;cout << "Please input your choice:";int choice = 0;cin >> choice; // 读取功能选项cin.get();     // 读掉缓冲区残留的回车switch (choice){case 1: // 登录业务{int id = 0;char pwd[50] = {0};cout << "user id:";cin >> id;cin.get(); // 读掉缓冲区残留的回车cout << "user password:";cin.getline(pwd, 50);json js;js["msgid"] = LOGIN_MSG;js["id"] = id;js["password"] = pwd;string request = js.dump();g_isLoginSuccess = false;int len = send(clientfd, request.c_str(), strlen(request.c_str()) + 1, 0); // 通过网络send给服务器端if (len == -1){cerr << "send login msg error:" << request << endl;}sem_wait(&rwsem); // 等待信号量，由子线程处理完登录的响应消息后，通知这里if (g_isLoginSuccess){// 进入聊天主菜单页面isMainMenuRunning = true;// mainMenu(clientfd);}}break;case 2: // 注册业务{char name[50] = {0};char pwd[50] = {0};cout << "user name:";cin.getline(name, 50);cout << "user password:";cin.getline(pwd, 50);json js;js["msgid"] = REG_MSG;js["name"] = name;js["password"] = pwd;string request = js.dump();int len = send(clientfd, request.c_str(), strlen(request.c_str()) + 1, 0); // 通过网络send给服务器端if (len == -1){cerr << "send reg msg error:" << request << endl;}sem_wait(&rwsem); // 等待信号量，子线程处理完注册消息会通知}break;case 3: // 退出业务close(clientfd);sem_destroy(&rwsem);exit(0);default:cerr << "invalid input!" << endl;break;}}return 0;
}

2.4 接收子线程

// 子线程 - 接收线程
void readTaskHandler(int clientfd)
{for (;;){char buffer[1024] = {0};int len = recv(clientfd, buffer, 1024, 0); // 阻塞if (-1 == len || 0 == len){close(clientfd);exit(-1);}// 接收服务器转发的数据，反序列化生成json数据对象json js = json::parse(buffer);int msgtype = js["msgid"].get<int>(); // 获取处理业务msgidif (ONE_CHAT_MSG == msgtype)          // 点对点聊天{cout << js["time"].get<string>() << " [" << js["id"] << "]" << js["name"].get<string>()<< " said: " << js["msg"].get<string>() << endl;continue;}if (GROUP_CHAT_MSG == msgtype) // 群聊{cout << "群消息[" << js["groupid"] << "]:" << js["time"].get<string>() << " [" << js["id"] << "]" << js["name"].get<string>()<< " said: " << js["msg"].get<string>() << endl;continue;}if (LOGIN_MSG_ACK == msgtype) // 登录业务{doLoginResponse(js); // 处理登录响应的业务逻辑sem_post(&rwsem);    // 通知主线程，登录结果处理完成continue;}if (REG_MSG_ACK == msgtype) // 注册业务{doRegResponse(js); // 处理注册响应的业务逻辑sem_post(&rwsem);  // 通知主线程，注册结果处理完成continue;}}
}

2.5 整体代码

// 自定义头文件
#include "json.hpp"
#include "group.hpp"
#include "user.hpp"
#include "public.hpp"
using json = nlohmann::json;// 标准库头文件
#include <iostream>
#include <thread>
#include <string>
#include <vector>
#include <chrono>
#include <ctime>
#include <unordered_map>
#include <functional>
using namespace std;#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <semaphore.h>
#include <atomic>// 全局变量、对象、函数
User g_currentUser;                   // 记录当前系统登录的用户信息
vector<User> g_currentUserFriendList; // 记录当前登录用户的好友列表信息
vector<Group> g_currentUserGroupList; // 记录当前登录用户的群组列表信息
bool isMainMenuRunning = false;       // 控制主菜单页面程序// 信号量
sem_t rwsem;                         // 用于读写线程之间的通信/*atomic原子变量是一种多线程编程中常用的同步机制，它能够确保对共享变量的操作在执行时不会被其他线程的操作干扰
原子变量它具有类似于普通变量的操作，但是这些操作都是原子级别的，即要么全部完成，要么全部未完成。*/atomic_bool g_isLoginSuccess{false}; // 记录登录状态            // 获取系统时间（聊天信息需要添加时间信息）
string getCurrentTime();// 显示当前登录成功用户的基本信息
void showCurrentUserData();// 主聊天页面程序
// void mainMenu(int);// 接收线程
void readTaskHandler(int clientfd);// 聊天客户端程序实现，main线程用作发送线程，子线程用作接收线程
int main(int argc, char **argv) // argc 参数个数    argv 参数序列或指针
{if (argc < 3){cerr << "command invalid! example: ./ChatClient 127.0.0.1 6000" << endl; // cerr:程序错误信息exit(-1);}// 解析通过命令行参数传递的ip和portchar *ip = argv[1];uint16_t port = atoi(argv[2]);// 创建client端的socketint clientfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // AF_INET:IPv4  SOCK_STREAM:可靠的、双向的通信数据流 0:调用者不指定协议if (-1 == clientfd){cerr << "socket create error" << endl;exit(-1);}// 填写client需要连接的server信息ip+portsockaddr_in server;memset(&server, 0, sizeof(sockaddr_in)); // memset清0server.sin_family = AF_INET;            // IPv4server.sin_port = htons(port);          // 端口server.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip); // ip地址// client和server进行连接if (-1 == connect(clientfd, (sockaddr *)&server, sizeof(sockaddr_in))){cerr << "connect server error" << endl;close(clientfd);exit(-1);}// 初始化读写线程通信用的信号量sem_init(&rwsem, 0, 0);// 连接服务器成功，启动接收子线程std::thread readTask(readTaskHandler, clientfd); // pthread_createreadTask.detach();                               // pthread_detach// main线程用于接收用户输入，负责发送数据for (;;){// 显示首页面菜单 登录、注册、退出cout << "========================" << endl;cout << "======  1. login  ======" << endl;cout << "======  2. register  ===" << endl;cout << "======  3. quit  =======" << endl;cout << "========================" << endl;cout << "Please input your choice:";int choice = 0;cin >> choice; // 读取功能选项cin.get();     // 读掉缓冲区残留的回车switch (choice){case 1: // 登录业务{int id = 0;char pwd[50] = {0};cout << "user id:";cin >> id;cin.get(); // 读掉缓冲区残留的回车cout << "user password:";cin.getline(pwd, 50);json js;js["msgid"] = LOGIN_MSG;js["id"] = id;js["password"] = pwd;string request = js.dump();g_isLoginSuccess = false;int len = send(clientfd, request.c_str(), strlen(request.c_str()) + 1, 0); // 通过网络send给服务器端if (len == -1){cerr << "send login msg error:" << request << endl;}sem_wait(&rwsem); // 等待信号量，由子线程处理完登录的响应消息后，通知这里if (g_isLoginSuccess){// 进入聊天主菜单页面isMainMenuRunning = true;// mainMenu(clientfd);}}break;case 2: // 注册业务{char name[50] = {0};char pwd[50] = {0};cout << "user name:";cin.getline(name, 50);cout << "user password:";cin.getline(pwd, 50);json js;js["msgid"] = REG_MSG;js["name"] = name;js["password"] = pwd;string request = js.dump();int len = send(clientfd, request.c_str(), strlen(request.c_str()) + 1, 0); // 通过网络send给服务器端if (len == -1){cerr << "send reg msg error:" << request << endl;}sem_wait(&rwsem); // 等待信号量，子线程处理完注册消息会通知}break;case 3: // 退出业务close(clientfd);sem_destroy(&rwsem);exit(0);default:cerr << "invalid input!" << endl;break;}}return 0;
}// 显示当前登录成功用户的基本信息
void showCurrentUserData()
{cout << "======================login user======================" << endl;cout << "current login user -> id:" << g_currentUser.getId() << " name:" << g_currentUser.getName() << endl;cout << "----------------------friend list---------------------" << endl;if (!g_currentUserFriendList.empty()){for (User &user : g_currentUserFriendList){cout << user.getId() << " " << user.getName() << " " << user.getState() << endl;}}cout << endl;cout << "----------------------group list----------------------" << endl;if (!g_currentUserGroupList.empty()){for (Group &group : g_currentUserGroupList){cout << group.getId() << " " << group.getName() << " " << group.getDesc() << endl;for (GroupUser &user : group.getUsers()){cout << user.getId() << " " << user.getName() << " " << user.getState()<< " " << user.getRole() << endl;}cout << endl;}}cout << "======================================================" << endl;
}// 获取系统时间（聊天信息需要添加时间信息）
string getCurrentTime()
{auto tt = std::chrono::system_clock::to_time_t(std::chrono::system_clock::now());struct tm *ptm = localtime(&tt);char date[60] = {0};sprintf(date, "%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d",(int)ptm->tm_year + 1900, (int)ptm->tm_mon + 1, (int)ptm->tm_mday,(int)ptm->tm_hour, (int)ptm->tm_min, (int)ptm->tm_sec);return std::string(date);
}// 处理注册的响应逻辑
void doRegResponse(json &responsejs)
{if (0 != responsejs["errno"].get<int>()) // 注册失败{cerr << "name is already exist, register error!" << endl;}else // 注册成功{cout << "name register success, userid is " << responsejs["id"]<< ", do not forget it!" << endl;}
}// 处理登录的响应逻辑
void doLoginResponse(json &responsejs)
{if (0 != responsejs["errno"].get<int>()) // 登录失败{cerr << responsejs["errmsg"] << endl;g_isLoginSuccess = false;}else // 登录成功{// 记录当前用户的id和nameg_currentUser.setId(responsejs["id"].get<int>());g_currentUser.setName(responsejs["name"]);// 记录当前用户的好友列表信息if (responsejs.contains("friends")){// 初始化g_currentUserFriendList.clear();vector<string> vec = responsejs["friends"];for (string &str : vec){json js = json::parse(str); // 反序列化User user;user.setId(js["id"].get<int>());user.setName(js["name"]);user.setState(js["state"]);g_currentUserFriendList.push_back(user);}}// 记录当前用户的群组列表信息if (responsejs.contains("groups")){// 初始化g_currentUserGroupList.clear();vector<string> vec1 = responsejs["groups"];for (string &groupstr : vec1){json grpjs = json::parse(groupstr); // 反序列化Group group;group.setId(grpjs["id"].get<int>());group.setName(grpjs["groupname"]);group.setDesc(grpjs["groupdesc"]);vector<string> vec2 = grpjs["users"]; // 群组内成员信息for (string &userstr : vec2){GroupUser user;json js = json::parse(userstr);user.setId(js["id"].get<int>());user.setName(js["name"]);user.setState(js["state"]);user.setRole(js["role"]);group.getUsers().push_back(user);}g_currentUserGroupList.push_back(group);}}// 显示登录用户的基本信息showCurrentUserData();// 显示当前用户的离线消息  个人聊天信息或者群组消息if (responsejs.contains("offlinemsg")){vector<string> vec = responsejs["offlinemsg"];for (string &str : vec){json js = json::parse(str);                 // 反序列化if (ONE_CHAT_MSG == js["msgid"].get<int>()) // 点对点聊天{cout << js["time"].get<string>() << " [" << js["id"] << "]" << js["name"].get<string>()<< " said: " << js["msg"].get<string>() << endl;}else // 群聊{cout << "群消息[" << js["groupid"] << "]:" << js["time"].get<string>() << " [" << js["id"] << "]" << js["name"].get<string>()<< " said: " << js["msg"].get<string>() << endl;}}}g_isLoginSuccess = true;}
}// 子线程 - 接收线程
void readTaskHandler(int clientfd)
{for (;;){char buffer[1024] = {0};int len = recv(clientfd, buffer, 1024, 0); // 阻塞if (-1 == len || 0 == len){close(clientfd);exit(-1);}// 接收服务器转发的数据，反序列化生成json数据对象json js = json::parse(buffer);int msgtype = js["msgid"].get<int>(); // 获取处理业务msgidif (ONE_CHAT_MSG == msgtype)          // 点对点聊天{cout << js["time"].get<string>() << " [" << js["id"] << "]" << js["name"].get<string>()<< " said: " << js["msg"].get<string>() << endl;continue;}if (GROUP_CHAT_MSG == msgtype) // 群聊{cout << "群消息[" << js["groupid"] << "]:" << js["time"].get<string>() << " [" << js["id"] << "]" << js["name"].get<string>()<< " said: " << js["msg"].get<string>() << endl;continue;}if (LOGIN_MSG_ACK == msgtype) // 登录业务{doLoginResponse(js); // 处理登录响应的业务逻辑sem_post(&rwsem);    // 通知主线程，登录结果处理完成continue;}if (REG_MSG_ACK == msgtype) // 注册业务{doRegResponse(js); // 处理注册响应的业务逻辑sem_post(&rwsem);  // 通知主线程，注册结果处理完成continue;}}
}