一步一步创建聊天程序1-利用进程和共享内存来创建简易聊天程序
最近学习了linux关于进程间通信的相关知识，所以决定借助进程和共享内存，并按照生产者消费者模型来创建一个简易聊天程序。下面简单的说一下程序的思路。
首先是服务端程序，服务端会创建两个进程，进程1负责接收客户端传送过来的消息，并存储起来。进程2负责读取进程1存取的消息。这里使用到了生产者和消费者编程模型，并声明了如下的消息存放结构体。
struct message { int target_id; char buf[100]; }; //消息仓库 struct canku { struct message recv_message[10]; int read_pos,write_pos; }messages;
可以看到，我在这里强制消息仓库最多只能存放10条消息（其实只能存放9条，和生产者消费者模型有关）。
生产者和消费者模型：利用read_pos和write_pos来分别标记读取和写入的位置，每次读取和写入后，read_pos或write_pos都会递增1，当read_pos或write_pos到达数组末尾时，就将其重置为0，类似于一个环形链表，可这会出现一个问题：如何判断链表是否为空，或链表是否已经被写满了？
利用read_pos(消息读取的位置）和write_pos(消息写入的位置)来判断消息仓库是否为空和已满。消息仓库在空和满两种状态时，read_pos与write_pos都相等，这样明显不满足我们的要求。所以，空出一个消息位，来利用如下条件判断消息是否空或满。
- 消息为空时
即当read_pos和write_pos值相等时，则表示消息仓库为空状态。if((messages_ptr->read_pos)%10==messages_ptr->write_pos) { //printf("buff is empty\n"); shmdt(messages_ptr); continue; }
- 消息仓库已满时
即当write_pos下一个位置为read_pos时，此时仓库已满。可以看到，该消息空间无法存储数据，被浪费了。这样的方法就解决了如何判断消息仓库空状态和满状态的问题，但是却浪费了一个消息空间。if((messages_ptr->write_pos+1)%10==messages_ptr->read_pos) { shmdt(messages_ptr); continue; }
同时，我们还借助于共享内存，将消息仓库映射到共享内存上，这样，进程1和进程2都可以访问消息仓库。
客户端比服务端简单，我创建了一个子进程用来读取服务端转发的其他客户端发来的消息。父进程则用来读取客户输入，将消息发送到服务器。
代码如下：
服务端：
#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <errno.h> #define MAX_LISTEN 10 struct message { int target_id; char buf[100]; }; //消息仓库 struct canku { struct message recv_message[10]; int read_pos,write_pos; }messages; //messages初始化 void init() { messages.read_pos=0; messages.write_pos=0; } //messages销毁 void finish() { messages.read_pos=0; messages.write_pos=0; } int sd; int main() { init(); struct sockaddr_in server_ip,customer_ip; int err; sd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(sd==-1) { printf("socket failed\n"); close(sd); return -1; } //server_ip初始化 server_ip.sin_family=AF_INET; server_ip.sin_port=htons(5678); server_ip.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); memset(server_ip.sin_zero,0,8); err=bind(sd,(struct sockaddr *)(&server_ip),sizeof(struct sockaddr)); if(err==-1) { printf("bind failed\n"); close(sd); return -1; } err=listen(sd,MAX_LISTEN); if(err==-1) { printf("listen failed\n"); close(sd); return -1; } int length=sizeof(customer_ip); //初始化共享变量,大小等于canku by luke int shmid=shmget(IPC_PRIVATE,sizeof(struct canku),IPC_CREAT|0777); if(shmid<0) { printf("shmget failed\n"); return -1;; } struct canku * messages_ptr=&messages; while(1) { int temp_cd=accept(sd,(struct sockaddr *)(&customer_ip),&length); if(temp_cd==-1) { printf("accept failed,ereno: %d\n",temp_cd); close(sd); return -1; } printf("user %d online\n",temp_cd); pid_t pid=fork(); if(pid==0)//子进程 by luke { while(1) { messages_ptr=shmat(shmid,NULL,0); if((messages_ptr->write_pos+1)%10==messages_ptr->read_pos) { shmdt(messages_ptr); continue; } struct message temp_message; err=recv(temp_cd,&temp_message,sizeof(struct message),0); //err=read(temp_cd,&(recv_message[count-1]),sizeof(struct message)); if(err!=-1) { messages_ptr->recv_message[messages_ptr->write_pos].target_id=temp_message.target_id; strcpy(messages_ptr->recv_message[messages_ptr->write_pos].buf,temp_message.buf); printf("recv: read_pos: %d, write_pos: %d, target_id: %d, buf: %s\n",messages_ptr->read_pos,messages_ptr->write_pos+1,messages_ptr->recv_message[messages_ptr->write_pos].target_id,messages_ptr->recv_message[messages_ptr->write_pos].buf); messages_ptr->write_pos++; if(messages_ptr->write_pos==9) messages_ptr->write_pos=0; } shmdt(messages_ptr); } } //防止主线程被while住，无法接受新的连接请求。 pid_t pid1=fork(); if(pid1==0) { while(1) { messages_ptr=shmat(shmid,NULL,0); if((messages_ptr->read_pos)%10==messages_ptr->write_pos) { //printf("buff is empty\n"); shmdt(messages_ptr); continue; } //strcpy(messages_ptr->recv_message[messages_ptr->read_pos].buf,"hello"); err=send(messages_ptr->recv_message[messages_ptr->read_pos].target_id,messages_ptr->recv_message[messages_ptr->read_pos].buf,100,0); if(err==-1) { //printf("send failed\n"); } else { printf("send: read_pos: %d, write_pos: %d ,message.target_id: %d, message.buf: %s\n",messages_ptr->read_pos+1,messages_ptr->write_pos,messages_ptr->recv_message[messages_ptr->read_pos].target_id,messages_ptr->recv_message[messages_ptr->read_pos].buf); messages_ptr->read_pos++; if(messages_ptr->read_pos==9) messages_ptr->read_pos=0; } shmdt(messages_ptr); } } } close(sd); shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); finish(); return 0; }
客户端：
#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> struct message { int target_id; char buf[100]; }; int sd; struct message send_message; void * read_message(void * argv) { while(1) { //读服务器发来的消息 char revBuf[100]; read(sd,revBuf,100); printf("recevice from server: %s",revBuf); } } void * write_message(void * argv) { while(1) { printf("input message: \n"); memset(send_message.buf,0,128); send_message.target_id=-1; scanf("%d %s",&send_message.target_id,send_message.buf); write(sd,&send_message,sizeof(send_message)); sleep(3); } } int main() { struct sockaddr_in server_ip,customer_ip; int err; sd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); if(sd==-1) { printf("socket failed\n"); close(sd); return -1; } //server_ip初始化 server_ip.sin_family=AF_INET; server_ip.sin_port=htons(5678); server_ip.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); //err=inet_aton("115.157.201.179",&server_ip.sin_addr.s_addr); memset(server_ip.sin_zero,0,8); err=connect(sd,(struct sockaddr *)(&server_ip),sizeof(server_ip)); if(err==-1) { printf("connect failed\n"); close(sd); return -1; } pid_t pid=fork(); if(pid==0) { while(1) { //读服务器发来的消息 //printf("read message: \n"); char revBuf[100]; recv(sd,revBuf,100,0); //read(sd,revBuf,100); printf("recevice from server: %s\n",revBuf); } } while(1) { printf("input message: \n"); memset(send_message.buf,0,128); send_message.target_id=-1; scanf("%d %s",&send_message.target_id,send_message.buf); if(send_message.target_id!=-1&&(strcmp(send_message.buf,"")!=0)) { err=send(sd,&send_message,sizeof(send_message),0); if(err==-1) { printf("send failed\n"); } //write(sd,&send_message,sizeof(send_message)); send_message.target_id=-1; memset(send_message.buf,0,sizeof(send_message.buf)); } sleep(3); } close(sd); return 0; }
