c語言解決局域網聊天系統的設計與實現(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 發環境的一個核心構件。MFC 構架了一個龐大的類體系結構，在 時代就多達 189 個類，程序代碼達 252 個文件， 58 個頭文件，共 10MB 之多， 時又多加了 29 個類，但是最為主干的是下 《 用 VC++語言解決局域網聊天系統的 設計與 實現 》 第 11 頁 共 62 頁 面類結構示圖所示的一些類： 圖 32 MFC 類框架主體 CObject 是 MFC 類庫的根類。 MFC 類庫包括： （ 1） CCmdTarget 類：是 CObject 類的子類，它是 MFC 庫中所有具有消息映射屬性的類的公共基類。它的子類有 CWinThread 類， CWnd 類、 CDocument 類，從 CCndTarget 類派生的類能在程序 運行時動態創建對象，并處理命令消息。 （ 2） CWinThread 類：是 CCmdTarget 的子類。 CWinThread 是所有線程類的基類，封裝了應用程序操作的多線程功能。應用程序類 CWinApp 是 CWinThread 的子類，封裝了初始化、運行、終止應用程序的代碼。 （ 3） CWnd 類：窗口類，是 CcmdTarget 類的子類，從 CWnd 派生的類可以擁有自己的窗口，并對它進行控制。窗口框架類 CFrameWnd 和 CView 類是 CWnd 的子類，前者創建和維護窗口的邊框、菜單 欄、工具欄、狀態欄，負責顯示和搜索用戶命令，后者負責為文檔提供一個或幾個視圖。視圖的作用是為修改、查詢文檔等任務提供人機交互的界面。 （ 4）文檔類 CDocument 類：是 CCmdTarget 類的子類，負責封裝和維護文檔。文檔包括應用程序的工作成果或環境設置數據等，可以是程序需要保存的任何內容。 CObject CWnd CDocument CwinThread CcmdTarge 《 用 VC++語言解決局域網聊天系統的 設計與 實現 》 第 12 頁 共 62 頁 一個 MFC 應用程序并不直接操作上述類，而是以上述類為基類派生新的類，構建 Windows 應用程序的基本框架。 構建一個基于 MFC 框架的程序，可以使用 MFC 的向導程序，但首先要明白，一個基于 MFC 的 程序可以有幾種類型：基于單文檔結構的程序，基于多文檔結構的程序以及基于對話框的應用程序，不同類型的程序具有不同的程序屬性。使用其向導以及控件編程，使得不論是界面編寫，還是程序內核設計，都更加的簡單。其中有合理的消息映射機制，有方便的運行時類型識別功能，更有文檔 /視圖結構設計，文檔串行化功能等非常多的優秀功能。 TCP/IP 協議及 WINDOWS SOCKETS 網絡編程接口 TCP/IP 協議簡介 （ 1） TCP/IP 協議 通常包含了一系列與 “TCP（傳輸控制協議） ”和 “IP（網際協議） ”有聯系的 網絡協議 ，它包括其它的協議，應用軟件，甚至網絡媒介。這些協議的示例是： UDP（ User Datagram Protocol）協議、 ICMP（ Inter Control Message Protocol）協議、ARP（地址解析協議）和其他一些協議的協議組。應用的示例： tel(遠程登錄 )、 ftp(文件傳遞協議 )、 等。 （ 2）邏輯結構： 圖 33 邏輯結構 《 用 VC++語言解決局域網聊天系統的 設計與 實現 》 第 13 頁 共 62 頁 這是 TCP/IP 協議的分層結構在互連網計算機上的表示，用互連網技術互相通信的每臺計算機都 有這樣的分層結構。這樣的分層結構決定了計算機在 inter 上互相通信的方式。數據通過這樣的分層結構從上層傳到底層，然后通過網線把數據傳送出去。底層的水平線代表以太網網線， “O”代表收發器， “*”代表 IP 地址， “@”代表網址，理解這樣的分層結構是理解 INTERNET 技術的基礎。 (3)本 課程設計 涉及到的協議： IP、 TCP IP（ Inter Protocol）是 TCP/IP 的心臟，也是網絡層中最重要的協議。 IP層接收由更低層（網絡接口層例如以太網設備驅動程序）發來的數據包，并把該數據包發送到更高層 TCP 或 UDP 層；相反， IP 層也把從 TCP 或 UDP 層接收來的數據包傳送到更低層。 IP 數據包是不可靠的，因為 IP 并沒有做任何事情來確認數據包是按順序發送的或者沒有被破壞。 IP 數據包中含有發送它的主機的地址（源地址）和接收它的主機的地址（目的地址）。 UDP（ IP 協議號 17）是一個 無連接的 數據報協議。它是一個 “best effort”或者 “不可靠 ”協議 ——不是因為它特別不可靠，而是因為它不檢查數據包是否已經到達目的地，并且不保證它們按順序到達。 UDP 的典型性應用是如流媒體（音頻和視頻等）這樣按時到達比可 靠性更重要的應用，或者如 DNS 查找這樣的簡單查詢 /響應應用，如果需要建立可靠的連結，哪么所作的額外工作將是不成比例地大。本程序只應用于局域網中，局域網中的數據流傳輸的可靠性高，故選擇 UDP 協議。 WINDOWS SOCKETS 網絡編程接口概述 在網絡編程中最常用的方案便是 Client/Server (客戶機 /服務器 )模型。在這種方案中客戶應用程序向服務器程序請求服務。一個服務程序通常在一個眾所周知的地址監聽對服務的請求，也就是說，服務進程一直處于休眠狀態，直到一個客戶向這個服務的地址提出了 連接請求。在這個時刻，服務程序被 驚醒 并且為客戶提供服務－對客戶的請求作出適當的反應。 為了方便這種 Client/Server 模型的網絡編程， 90 年代初，由 Microsoft 聯合了其他幾家公司共同制定了一套 WINDOWS 下的網絡編程接口，即 Windows Sockets 規范，它不是一種網絡協議 ,而是一套開放的、支持多種協議的 Windows 下的網絡編程接口。現在的 Winsock 已經基本上實現了與協議無關，你可以使用 Winsock 來調用多種協議的功能，但較常使用的是 TCP/IP 協議。 Socket 實際在計算機 中提供了一個通信端口，可以通過這個端口與任何一個具有Socket 接口的計算機通信。應用程序在網絡上傳輸，接收的信息都通過這個 Socket 接口來實現。如下圖所示： 《 用 VC++語言解決局域網聊天系統的 設計與 實現 》 第 14 頁 共 62 頁 圖 34 面向連接的套接字的系統調用圖 微軟為 Visual C++定義了 Winsock類如 CAsyncSocket類和派生于 CAsyncSocket 的CSocket 類，它們簡單易用，我們當然可以使用這些類來實現自己的網絡程序，但是為了更好的了解 Winsock API編程技術，本設計中將使用底層的 API函數實現 Winsock 平臺的即時通信工具。 在 VC 中進行 WINSOCK 的 API 編程開發的時候，需要在項目中使用下面的三個文件，否則會出現編譯錯誤。 (1) : 這是 WINSOCK API 的頭文件，需要包含在項目中。 (2) : WINSOCK API 連接庫文件。 (3) : WINSOCK 的動態連接庫，位于 WINDOWS 的安裝目錄下。 多線程編程技術 進程及線程概述 進程和線程都是操作系統的概念。進程是應用程序的執行實例，每個進程是由私有的虛擬地址空間、代碼、數據和其它各種系統資源組成，進程在運行過程中創建的資源隨著進程的終止而被銷毀，所使用的系統資源在進程終止時被釋放或關閉。 《 用 VC++語言解決局域網聊天系統的 設計與 實現 》 第 15 頁 共 62 頁 線程是進程內部的一個執行單元。系統創建好進程后，實際上就啟動執行了該進程的主執行線程，主執行線程以函數地址形式，比如說 main 或 WinMain 函數，將程序的啟動點提供給 Windows 系統。主執行線程終止了，進程也就隨之終止。 每一個進程至少有一個主執行線程，它無需由用戶去主動創建，是由系統自動創建的。用戶根據需要在應用程序中創建其它線程，多個線程并發地運行于同一個進程中。一個進程中的所有線程都在該進程的虛擬地址空間中，共同使用這些虛擬地址空間、全局變量和系統資源，所以線程間的通訊非常方便，多線程技術的應用也較為廣泛。 多線程可以實現并行處理，避免了某項任務長時間占用 CPU 時間。要說明的一點是，目前大多數的計算機都是單處理器（ CPU）的，為了運行所有這些線程，操作系統為每個獨立線程安排一些 CPU 時間，操作系統以輪換方式向線程提供時間片，這就給人一種假象，好象這些線程都在同時運行。由此可見，如果兩個非常活躍的線程為了搶奪對 CPU的控制權，在線程切換時會消耗很多的 CPU 資源，反而會降低系統的性能。這一點在多線程編程時應該注意。 Win32 SDK 函數支持進行多線程的程序設計，并提供了操作系統原理中的各種同步、互斥和臨界區等操作。 Visual C++ 中，使用 MFC 類庫也實現了多線程的程序設計，使得多線程編程更加方便。 Win32 API 對多線程編程的支持 Win32 提供了一系列的 API 函數來完成線程的創建、掛起、恢復、終結以及通信等工作。下面將選取其中的一些重要函數進行說明。 (1) HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId)。 該函數在其調用進程的進程空間里創建一個新的線程，并返回已建線程的句柄。 (2) DWORD SuspendThread(HANDLE hThread)。 該函數用于掛起指定的線程，如果函數執行成功，則線程的執行被終止。 (3) DWORD ResumeThread(HANDLE hThread)。 該函數用于結束線程的掛起狀態，執行線程。 (4) VOID ExitThread(DWORD dwExitCode)。 《 用 VC++語言解決局域網聊天系統的 設計與 實現 》 第 16 頁 共 62 頁 該函數用于線程終結自身的執行，主要在線程的執行函數中被調用。其中參數dwExitCode 用來設置線程的退出碼。 (5) BOOL TerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode)。 一般情況下，線程運行結束之后，線程函數正常返回，但是應用程序可以調用TerminateThread 強行終止某一線程的執行。 使用 TerminateThread()終止某個線程的執行是不安全的，可能會引起系統不穩定；雖然該函數立即終止線程的執行，但并不釋放線程所占用的資源。因此，一般不建議使用該函數。 (6)BOOL PostThreadMessage(DWORD idThread,UINT Msg,WPARAM wParam,LPARAM lParam)。 該函數將一條消息放入到指定線程的消息隊列中，并且不等到消息被該線程處理時便返回。 調用該函數時，如果即將接收消息的線程沒有創建消息循環，則該函數執行失敗。 4 總體設計 通常的通信工 具，都采用客戶機 /服務器 (C/S)體系結構， C/S 結構是這樣的一種結構：它包括一個客戶機 (或前端 ),一個服務器 (或稱后端 ),客戶機的作用是訪問和處理遠程服務器上的數據 ,服務器的作用是接收和處理客戶機的數據請求。有時 ,可能有多個客戶向同一個服務器同時請求服務 ,這就需要服務器決定怎樣處理這些請求。 Client/Server 結構是當前數據庫應用程序中極為流行的一種方式。尤其是網絡技術的發展 ,使得當前很多系統都采用這種方式進行構造 ,其最大的優點是將計算機工作任務分別由客戶端和服務器端來共同完成 ,這樣有利于充分合理的 利用系統資源。另外它的服務器端還可以將信息集中起來，任何客戶機都可以通過訪問服務器而獲得所需的信息。 Client/Server 模型最終可歸結為一種“請求 /應答”關系。一個請求總是首先被客戶發出 ,然后服務器總是被動地接收請求 ,返回客戶需要的結果。在客戶發出一個請求之前 ,服務進程一直處于休眠狀態。一個客戶提出請求后 ,服務進程被“喚醒”并且為客戶提供服務 ,對客戶的請求做出所需要的應答。如下圖所示： 《 用 VC++語言解決局域網聊天系統的 設計與 實現 》