C语言实现四窗口聊天

2024-04-02 19:04:59 253人浏览薄情痞子

摘要

C语言实现四窗口聊天，供大家参考，具体内容如下为了练习前段时间学习的共享内存、管道、消息队列等进程同步机制，做了一个聊天小项目。项目描述：有4个进程，A进程和B进程负责通信，从

C语言实现四窗口聊天，供大家参考，具体内容如下

为了练习前段时间学习的共享内存、管道、消息队列等进程同步机制，做了一个聊天小项目。

项目描述：

有4个进程，A进程和B进程负责通信，从标准输入读到的字符串通过管道发给对方，A1和B1进程负责显示，其中：

A进程和B进程通过管道通信，A进程和A1进程通过共享内存通信，B进程和B1进程通过消息队列通信；
A进程从标准输入读到的字符串后，放到管道和共享内存里，从管道中读到的字符串放到共享内存里，B进程从管道中拿到A放的字符串，A1进程到共享内存中拿到字符串，打印到屏幕上；
B进程从标准输入读到的字符串发给A进程，同时通过消息队列发给B1进程，B1进程从消息队列中读出消息，打印到屏幕上；
退出时，在A和B任意一个进程中输入 Crtl+c 或者 Ctrl+\ ，四个进程会删除所有管道、共享内存、消息队列等资源，然后有序退出。

操作系统：ubuntu20.4

语言：c

编译器：GCc

func.h


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>
#include <sys/msg.h>
#include <signal.h>

#define ARGS_CHECK(argc, num){if(argc!=num){fprintf(stderr,"args error!\n"); return -1;}}

#define ERROR_CHECK(ret,num,msg){if(ret == num){perror(msg); return -1;}}

a.c


//========= A窗口 ===========
//1.从标准输入读取数据，通过有名管道发送给B窗口
//2.接收从B窗口发送过来的数据
//3.通过共享内存和信号量，将从B来的数据发送给A1
//===========================

#include <func.h>

int chatA(int shmid, int semid, char *p);
int sndToA1(int semid, int shmid, char *p, char *msg);//把要打印的消息发送给A1
void closeAll();//把关闭消息发送出去，关闭共享内存和信号量集
void sigFunc(int signum);//新的2号和3号信号处理函数，如果在A窗口发生2号和3号信号就调用close函数

//全局变量，后面捕获到退出信号回收资源时使用
int semid;
int shmid;//共享内存
char *p;

int fdWrite;
int fdRead;

int main()
{
    //1.创建信号量集，如果有新消息就往共享内存中写，类似生产者
    semid = semget(2000, 1, IPC_CREAT|0666);
    ERROR_CHECK(semid, -1, "A semget");
    shmid = shmget(1000, 4096, IPC_CREAT|0666);//创建一个共享内存
    ERROR_CHECK(shmid, -1, "shmget");
    p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);

    signal(SIGINT, sigFunc);
    signal(SIGQUIT, sigFunc);

    int ret = chatA(shmid, semid, p);
    ERROR_CHECK(ret, -1, "run A");//检查是否成功打开通信窗口
    return 0;
}

int chatA(int shmid, int semid, char *p){
    //成功运行返回1，否则返回-1
    fdRead = open("1.pipe", O_RDONLY);//以只读模式打开管道1
    ERROR_CHECK(fdRead, -1, "open fdRead");//检查是否成功打开
    fdWrite = open("2.pipe", O_WRONLY);//以只写模式打开管道2
    ERROR_CHECK(fdWrite, -1, "open fdWrite");//检查
    setbuf(stdin, NULL);
    puts("=========== A ===========");
    char buf[512] = {0};
    fd_set rdset;//设置一个信箱，用来监控有没有读取到信息
    while(1){
        struct timeval timeout;//设置超时
        timeout.tv_sec = 5;
        timeout.tv_usec = 15000000;//超过5秒没有接收到信息就是超时
        FD_ZERO(&rdset);//初始化集合，清空信箱
        FD_SET(fdRead, &rdset);//将要监听的管道1注册到集合中
        FD_SET(STDIN_FILENO, &rdset);//将要监听的标准输入注册到集合中
        int tret = select(fdRead + 1,&rdset,NULL,NULL,&timeout);//调用select进行监听
        if(tret == 0){
            puts("time out!");
        }
        //select阻塞进程，任意一个FD就绪，解除阻塞
        //解除阻塞，检查是谁就绪
        if(FD_ISSET(fdRead, &rdset)){
            //如果是管道就绪，读取管道中的内容，发送给A1
            memset(buf, 0, sizeof(buf));//清空buf中的内容，用来接收管道中的信息
            int ret = read(fdRead, buf, 1024);//将管道中的信息读取出来
            if(ret == 0){
                //如果另一端对管道的写先关闭了，退出聊天
                sigFunc(2);
                break;
            }
            //获取从B来的消息的类型
            int type = 0;
            sscanf(buf, "%*d %d", &type);//读取消息的类别，1类为正常，2类为关闭所有窗口
            int snd_ret = 0;
            
            switch (type){
            case 1:
                //如果是1号信息，通过共享内存直接把消息发送给A1
                snd_ret = sndToA1(shmid, semid, p, buf);
                ERROR_CHECK(snd_ret, -1, "sndToA1");
                break;
            case 2:
                //=====如果是从B发过来的2号信息，关闭所有窗口=====
                //向A1发送一个空的2号信号，让A1自己退出，然后自己再退出
                sigFunc(2);
                exit(0);
            }
        }
        if(FD_ISSET(STDIN_FILENO, &rdset)){
            //如果标准输入准备就绪，读取标准输入区的数据，标记为3号信号，发送给A1和B
            time_t localtm;
            time(&localtm);//获取当前时间
            localtm += 8*3600;
            memset(buf, 0, sizeof(buf));//清空buf
            int ret = read(STDIN_FILENO, buf, 1024);//读取数据
            if(ret == 0){
                //如果在标准输入中读到了终止符，退出聊天窗口
                puts("I quite.");
                break;
            }
            char sstoA1[1024] = {0};//用来拼接数据,发送给A1的数据
            char sstoB[1024] = {0};//用来拼接数据，发送给B的数据
            sprintf(sstoA1, "%ld %d %s", localtm, 3, buf); //标注为三号信号发送给A1
            sprintf(sstoB, "%ld %d %s", localtm, 1, buf); //标注为1号信号发送给B
            sndToA1(shmid, semid, p, sstoA1);//发送给A1
            write(fdWrite, sstoB, sizeof(sstoB));//通过管道发送给B
        }
    }
    close(fdRead);
    close(fdWrite);
    return 1;//程序成功运行结束，返回1
}

int sndToA1(int shmid, int semid, char *p, char *msg){
    //使用共享内存和信号量给A1传递信息
    //信号量集的操作，如果有新消息就往共享内存中写，类似生产者
    struct sembuf V;
    V.sem_num = 0;
    V.sem_op = +1;
    V.sem_flg = SEM_UNDO;
    semop(semid, &V, 1);
    
    ERROR_CHECK(shmid, -1, "shmget");
    
    memcpy(p, msg, strlen(msg));//向共享内存中写信息
    return 1;
}

void closeAll(){
    //根据共享内存和信号量级的标识符，关闭并删除它们
    write(fdWrite, "0 2 0", 5);//通过管道发送给B
    shmdt(p);
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    semctl(semid, IPC_RMID, 0);
    close(fdWrite);
    close(fdRead);
    exit(0);
}

void sigFunc(int signum){
    printf("Bye Bye.\n");
    //捕捉2号和3号信号，发送关闭信息给A1，然后调用closeAll
    sndToA1(shmid, semid, p, "0 2 0");//发送给A1
    usleep(500);
    closeAll();
}

b.c


//========= B窗口 ===========
//1.从标准输入读取数据，通过有名管道发送给A窗口
//2.接收从A窗口发送过来的数据
//3.通过共享内存和信号量，将从A来的数据发送给B1
//===========================

#include <func.h>

//自定义一个消息结构体，用来和B1传递数据
typedef struct myMsg{
    long mtype;
    char mtext[512];
}myMsg_t;

int chatB(char *pipe1, char *pipe2);
int sndToB1(int msqid, char *msg);//把从A来的消息发送给B1
void closeAll();
void sigFunc(int signum);

//全局变量，后面回收资源时要用到
int msqid;
int fdWrite;
int fdRead;

int main()
{
    msqid = msgget(3000, IPC_CREAT|0666);
    ERROR_CHECK(msqid, -1, "B msgget");

    //注册新的信号处理函数
    signal(SIGINT, sigFunc);
    signal(SIGQUIT, sigFunc);

    int ret = chatB("./1.pipe", "./2.pipe");
    ERROR_CHECK(ret, -1, "run B");
    return 0;
}

int chatB(char *pipe1, char *pipe2){
    //通信窗口2，读管道2中的信息，向管道1写信息
    fdWrite = open(pipe1, O_WRONLY);
    ERROR_CHECK(fdWrite, -1, "open pipe1");
    fdRead = open(pipe2, O_RDONLY);
    ERROR_CHECK(fdRead, -1, "open pipe2");
    setbuf(stdin, NULL);
    puts("============ B ============");
    char buf[512] = {0};
    fd_set rdset;//设置集合，用来监听
    while(1){
        //利用集合设置阻塞
        struct timeval timeout;
        timeout.tv_sec = 5;
        timeout.tv_usec = 15000000;
        FD_ZERO(&rdset);//初始化集合
        FD_SET(fdRead, &rdset);
        FD_SET(STDIN_FILENO, &rdset);
        int tret = select(fdRead+1,&rdset,NULL,NULL,&timeout);
        if(tret == 0){
            puts("time out!");
        }

        //集合中有就绪的，检查是谁就绪，并进行相应的操作
        if(FD_ISSET(fdRead, &rdset)){
            //如果是管道就绪，读取数据并发送给B1
            memset(buf, 0, sizeof(buf));
            int ret = read(fdRead, buf, 1024);
            if(ret == 0){
                sigFunc(2);
                break;
            }
            int type = 0;//用来存储消息的类型
            sscanf(buf, "%*d %d", &type);//从消息中获取类型信息

            //如果是2号信息，关闭所有窗口
            //向B1发送关闭信号，然后回收消息队列，再自己结束
            if(type == 2){
                sigFunc(2);
                exit(0);
            }

            //如果是其他有效信息，发送给B1
            int snd_ret = sndToB1(msqid, buf);
            ERROR_CHECK(snd_ret, -1, "B sndToB1");
        }
        if(FD_ISSET(STDIN_FILENO, &rdset)){
            //如果是标准输入区就绪，读取数据,分别发给A和B1
            time_t localtm;
            time(&localtm);//获取当前时间
            localtm += 8*3600;
            memset(buf, 0, sizeof(buf));
            int ret = read(STDIN_FILENO, buf, 1024);
            if(ret == 0){
                puts("I quite.");
                break;
            }
            //按照协议拼接数据并发送出去
            char sstoA[1024] = {0};//发送给A的数据
            sprintf(sstoA, "%ld %d %s", localtm, 1, buf); 
            write(fdWrite, sstoA, sizeof(sstoA));

            char sstoB1[1024] = {0};//发送给B1的数据标注为3号
            sprintf(sstoB1, "%ld %d %s", localtm, 3, buf); 
            sndToB1(msqid, sstoB1);
        }
    }
    close(fdRead);
    close(fdWrite);
    return 1;//程序成功运行结束，返回1
}

int sndToB1(int msqid, char *msg){
    //通过消息队列，把数据发送给B1
    myMsg_t msgtoB1;//创建一个消息结构体
    msgtoB1.mtype = 1;
    memset(msgtoB1.mtext, 0, sizeof(msgtoB1.mtext));
    memcpy(msgtoB1.mtext, msg, strlen(msg));
    msgsnd(msqid, &msgtoB1, strlen(msg), 0);
    return 1;
}

void closeAll(){
    msgctl(msqid, IPC_RMID, 0);//删除消息队列
    close(fdWrite);//关闭管道
    close(fdRead);
    exit(0);
}

void sigFunc(int signum){
    printf("Bye Bye.\n");
    //通过消息队列，把关闭信息发送给B1，然后删除消息队列，然后自己退出
    sndToB1(msqid, "0 2 0");//发送给B1关闭信号
    write(fdWrite, "0 2 0", 5);//发送给A关闭信号
    usleep(500);//睡一下，等B1先关闭
    //捕获2号和3号信号，调用closeAll函数
    closeAll();
}

a1.c


//========== A1 ==========
//1.从共享内存中读取消息
//2.打印

int display();

#include <func.h>

int main()
{
    int ret = display();
    ERROR_CHECK(ret, -1, "A1 display");
    return 0;
}

int display(){
    //1.从共享内存中读取数据
    //没有消息就等待，有消息就读取，使用信号量集，类似消费者
    //1.1 创建一个信号量集，如果共享内存中有数据就读取，如果共享内存中没有数据就阻塞
    int semid = semget(2000, 1, IPC_CREAT|0666);
    ERROR_CHECK(semid, -1, "A1 semget");
    semctl(semid, 0, SETVAL, 0);//信号量初始值设为0
    //设置信号量，测试并取资源，类似消费者操作
    struct sembuf P;
    P.sem_num = 0;
    P.sem_op = -1;
    P.sem_flg = SEM_UNDO;
    printf("=========== A1 ===========\n");
    while(1){
        semop(semid, &P, 1);//P操作，测试并取资源
        int shmid = shmget(1000, 4096, IPC_CREAT|0666);
        ERROR_CHECK(shmid, -1, "A1 shmget");
        char *p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);//连接共享内存

        int type = 0;
        sscanf(p, "%*d %d", &type);//获取消息的属性，然后根据协议执行相应的操作
        switch (type){
        case 1:
            //从B来的消息
            printf("<<<<<<<<< receive <<<<<<<<<<\n");
            struct tm *ptm = NULL;
            time_t tmp = 0;
            char ss[512] = {0};
            sscanf(p, "%ld", &tmp);//读取消息中的时间信息
            sscanf(p, "%*d %*d %[^\n]", ss);
            ptm = gmtime(&tmp);
            printf("%4d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
                   ptm->tm_year+1900,ptm->tm_mon+1,ptm->tm_mday,
                   ptm->tm_hour, ptm->tm_min, ptm->tm_sec);
            puts(ss);
            printf("\n");
            //清空共享内存中的数据
            memset(p, 0, 4096);
            break;
        case 2:
            printf("Bye Bye.\n");
            shmdt(p);
            shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
            exit(0);
            break;
        case 3:
            printf(">>>>>>>>>  send  >>>>>>>>>>>\n");
            struct tm *ptm3 = NULL;
            time_t tmp3 = 0;
            char ss3[512] = {0};
            sscanf(p, "%ld", &tmp3);//读取消息中的时间信息
            sscanf(p, "%*d %*d %[^\n]", ss3);
            ptm3 = gmtime(&tmp3);
            printf("%4d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
                   ptm3->tm_year+1900,ptm3->tm_mon+1,ptm3->tm_mday,
                   ptm3->tm_hour, ptm3->tm_min, ptm3->tm_sec);
            puts(ss3);
            printf("\n");
            //清空共享内存中的数据
            memset(p, 0, 4096);
            break;
        default:
            printf("sonething wrong!\n");
        }
    }
}

b1.c


//========== B1 ===========
//接收来自B的消息，并打印

#include <func.h>

typedef struct myMsg{
    long mtype;
    char mtext[512];
}myMsg_t;

int display();

int main()
{
    int ret = display();
    ERROR_CHECK(ret, -1, "B1 display");
    return 0;
}

int display(){
    printf("=========== B1 ===========\n");
    while(1){
        //接收来自B的消息
        int msqid = msgget(3000, IPC_CREAT|0666);
        ERROR_CHECK(msqid, -1, "B1 msgget");
        myMsg_t msgfromB;
        memset(&msgfromB, 0, sizeof(msgfromB));
        msgrcv(msqid, &msgfromB, sizeof(msgfromB.mtext), 1, 0);
        //1.如果是2类信号，退出
        int type = 0;
        sscanf(msgfromB.mtext, "%*d %d", &type);//读取消息的属性，根据不同属性，执行相应的操作

        switch (type){
        case 1:
            //从B来的消息
            printf("<<<<<<<<< receive <<<<<<<<<<\n");
            struct tm *ptm = NULL;
            time_t tmp = 0;
            char ss[512] = {0};
            sscanf(msgfromB.mtext, "%ld", &tmp);//读取消息中的时间信息
            sscanf(msgfromB.mtext, "%*d %*d %[^\n]", ss);
            ptm = gmtime(&tmp);
            printf("%4d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
                   ptm->tm_year+1900,ptm->tm_mon+1,ptm->tm_mday,
                   ptm->tm_hour, ptm->tm_min, ptm->tm_sec);
            puts(ss);
            printf("\n");
            //清空共享内存中的数据
            break;
        case 2:
            //删除消息队列并退出
            printf("Bye Bye.\n");
            msgctl(msqid, IPC_RMID, NULL);
            exit(0);
        case 3:
            printf(">>>>>>>>>  send  >>>>>>>>>>>\n");
            struct tm *ptm3 = NULL;
            time_t tmp3 = 0;
            char ss3[512] = {0};
            sscanf(msgfromB.mtext, "%ld", &tmp3);//读取消息中的时间信息
            sscanf(msgfromB.mtext, "%*d %*d %[^\n]", ss3);
            ptm3 = gmtime(&tmp3);
            printf("%4d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",
                   ptm3->tm_year+1900,ptm3->tm_mon+1,ptm3->tm_mday,
                   ptm3->tm_hour, ptm3->tm_min, ptm3->tm_sec);
            puts(ss3);
            printf("\n");
            break;
        default:
            printf("Something wrong!\n");
        }
    }
}

运行如下：