于基udp协议的聊天工具的设计课程论文--毕业设计.doc

研究生课程论文

课程名称 面向对象程序设计VC++
学院 电子工程学院
专 业 电子与通信工程

基于UDP协议的聊天工具的设计
第一章 需求分析

1.1 功能需求
①　 用户之间能够通过输入IP地址建立连接
②　 用户能够输入所需发送的信息，并能够在界面上发看到输入的信息
③　 用户之间可以相互通信

1.2 应用平台需求
安装有VS2008的操作系统，能够正常运行EXE文件。

1.3 界面的设计需求
本程序利用UDP协议来进行通信，因此可以简单地将发送端和接收端集成在同一个对话框界面上，并可以通过利用多线程技术以保证接受信息功能的顺畅。

1.4 简单流程图
建立连接
聊天（发送、接受信息）
结 束

图1-1

第二章 概要设计
2.1 程序总体结构图

发送端 接收端
创建套接字
创建套接字

输入消息

Bind绑定

创建接收线程
显示消息

实现线程函数
发送消息

消息转换
接受消息

图2-1

2.2 发送端流程
发送消息
显示消息
输入消息
创建套接字

图2-2

2.3 接收端流程

Bind绑定
创建套接字
消息转换
接受消息
实现线程函数
创建接收线程

图2-3

第三章 详细设计
3.1 界面设计

图3-1

说明：界面由一个对话框，两个编辑框，一个按钮和一个IP地址编辑框组成。其中接收数据栏中的编辑框可以显示发送的信息和接收到的信息，发送数据栏中编辑框则可以编辑发送信息，按回车键后即可发送信息。IP地址栏中可以输入需要连接的主机的IP地址。为了美观和方便，在添加按钮后，选中按钮控件的DEFAULT和VISIALBE属性，将其设定为不可见，并通过回车能够实现按钮功能。

3.2 多线程
由于该聊天工具是将利用UDP协议实现聊天功能，并将发送端和接收端（某种意义上也可以算是服务器和客户端）集成在一起，为了将发送功能和接受功能同时实现，需要用到多线程技术。
因为在接收端接收数据时，如果数据没有来到，recvfrom函数会阻塞，从而导致程序暂停运行。所以，将接收数据的操作放置在一个单独的线程中完成。并给这个线程函数传递两个参数，一个是已创建的套接字，一个是对话框空间的句柄，这样，在该函数中，当接到数据后，可以将该数据传回给对话框，经过处理后显示在接受编辑框控件上。
传递的结构体的代码如下：
struct RECVPARAM
{
SOCKET sock ; //已创建的套接字
HWND hwnd; //对话框句柄
};
编写接受线程函数，并在一定情况下启动线程，具体代码请参阅附录。

3.3 套接字
因为本程序使用的是UDP协议，并将接收端和发送端集成在一个面上，所以从理论上说，该界面即是服务器，又是客户端，而且基于UDP协议的聊天工具的套接字中并不需要监听和接受的步骤，彼此是点对点式的平等，也正是因此，所以可以将服务器和客户端集成在一起。

第四章 测试结果

图4-1

第五章 总结
这次课程设计对我来说是一个重大的挑战，因为从前没有学过C++，并对网络编程、套接字、多线程一无所知，所以遇到的困难很大。不过好在老师的指导和自己通过网络，图书馆等途径的查询，终于搞明白了其中的大部分内容，这次课程设计对我的VC是一个检验，更加是是对我学习能力的一个检验。
在编写代码的过程中，所用到的技术基本上都能够从书上查到，并通过自己的揣摩能够编写，但是最后遇到了一个最大的问题，就是通过127.0.0.1的自网测试没有问题，但是在不同电脑相互通信的时候，往往套接字创建失败，这个问题一直困扰了我很长的时间，不管我怎么看代码都找不出其中的原因。后来通过网络相关论坛的帮助，我才明白，原来Windows系统的防火墙对端口6000有限制，所以如果将套接字绑定在端口6000上，无法实现创建套接字，因此总是会不断地失败。只需要改为其他的端口，即可在不同电脑之间的相互通信。这算是我通过这次的课程设计所收获到的一个很大的知识点，也算是我的一个小礼物。
这次课程设计是我和我的同学一起完成的，我们通过相互的讨论和研究，终于完成了这个聊天程序，我们的合作很愉快，也非常感谢老师的帮助，希望我们在以后的学习中能够迎接新的挑战。

第六章 关键源程序
AfxSocketInit()是一个BOOL型函数，作用是初始化套接字，成功返回非0，不成功返回0。
if(!AfxSocketInit()) //判断这个函数是否为0
{
AfxMessageBox("加载套接字库失败！"); //为0会有提示
return FALSE; //返回FALSE，关闭
}
else
{
AfxMessageBox("加载套接字库成功！");
}

InitSocket()函数用来初始化套接字,并和本地信息进行绑定。
BOOL CChatDlg::InitSocket()
{
m_socket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); /*用变量m_socket接收创建的套接字。Socket()是1个创建套接字的函数，如果创建不成功，返回INVALID_SOCKET。*/
if(m_socket==INVALID_SOCKET) /*如果创建套接字失败，则返回FALSE。*/
{
MessageBox("创建套接字失败！");
return FALSE;
}

SOCKADDR_IN addrSock; /*定义SOCKADDR_IN类型结构体addrSock*/
//给结构体里的各个变量进行赋值。
addrSock.sin_family=AF_INET; //用网际域
addrSock.sin_port=htons(5000); /*端口为5000，用htons函数转换成网络字节序*/
//获取主机IP地址，并赋值给结构体内变量。
addrSock.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);
//用bind函数将本地地址和建立的套接字进行绑定。
int retval;
retval=bind(m_socket,(SOCKADDR*)&addrSock,sizeof(SOCKADDR));
//进行判断，如果绑定失败，关闭套接字，进行消息提示，返回FALSE。
if(SOCKET_ERROR==retval)
{
closesocket(m_socket);
MessageBox("套接字与本地机地址绑定失败！");
return FALSE;
}
else
{
MessageBox("套接字与本地机地址绑定成功！");
}
return TRUE;
}

建立1个结构体RECVPARAM，并用指针pRecvParam指向它。
RECVPARAM *pRecvParam=new RECVPARAM; /*用new给指针分配1个动态空间*/
pRecvParam->hwnd=m_hWnd; //给结构体变量赋初值，传递对话框句柄
pRecvParam->sock=m_socket; //传递套接字

用CreateThread创建一个新的线程，然后创建线程句柄hThread，用来接收CreateThread返回的句柄值。
HANDLE hThread=CreateThread(NULL,0,RecvProc,(LPVOID)pRecvParam,0,NULL);
CloseHandle(hThread); /*关闭新线程的句柄，递减线程内核对象的使用计数。*/

新线程执行函数RecvProc()
DWORD WINAPI CChatDlg::RecvProc(LPVOID lpParameter)
{
//取出所传递的2个参数值，1个是套接字，1个是对话框句柄。
SOCKET sock=((RECVPARAM*)lpParameter)->sock;
HWND hwnd=((RECVPARAM*)lpParameter)->hwnd;

SOCKADDR_IN addrFrom;/*定义1个套接字地址结构变量，接收发送端的地址信息。*/
int len=sizeof(SOCKADDR); //接收返回地址结构体的长度。
char recvBuf[100]; //字符数组，用来接收到来的数据。
char tempBuf[100]; //用来存放格式化后的数据。
int retval;

while(TRUE) //做一个循环，让它不断接收数据
{
retval=recvfrom(sock,recvBuf,100,0, //retval接收recvfrom的返回值
(SOCKADDR*)&addrFrom,&len);
if(retval==SOCKET_ERROR) /*如果返回SOCKET_ERROR，调用break语句，终止循环。*/
{
break;
}
//如果无错误，格式化recvBuf，将格式化后的数据放入tempBuf中。
sprintf(tempBuf,"%s说:%s",inet_ntoa(addrFrom.sin_addr),
recvBuf); /*调用inet_ntoa，将发送端IP地址转换为点分十进制字符串*/
//将接收到的数据传递给对话框。
::PostMessage(hwnd,WM_RECVDATA,0,(LPARAM)tempBuf);
}
return 0;
}

对接收到的消息进行处理，使得能够按照一定格式输出。对于接收数据框来说，接收到的最新数据应该放到最顶端，以前的数据应该依次往下排列。
void CChatDlg::OnRecvData(WPARAM wParam,LPARAM lParam)
{
CString str=(char*)lParam; //把lParam转换成字符型指针，然后赋给str。
CString strTemp; //接收旧的数据。
GetDlgItemText(IDC_EDIT_RECV,strTemp);//从控件中得到文本。
str+="\r\n"; //让新的数据加1个换行。。
str+=strTemp; //再下一行加入先前的数据。
SetDlgItemText(IDC_EDIT_RECV,str);//将数据放回接收的编辑框。
}

发送函数
void CChatDlg::OnBtnSend()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
DWORD dwIP;//定义DWORD类型变量，用来接收控件的IP地址。
((CIPAddressCtrl*)GetDlgItem(IDC_IPADDRESS1))->GetAddress(dwIP);//通过GetDlgItem，得到控件的CWnd指针，再转换类型，得到dwIP。
SOCKADDR_IN addrTo; //定义地址结构体变量。
addrTo.sin_family=AF_INET;
addrTo.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(dwIP);
addrTo.sin_port=htons(5000);

CString strSend;
GetDlgItemText(IDC_EDIT_SEND,strSend);/*得到编辑框的文本，传递给strSend。*/
sendto(m_socket,strSend,strSend.GetLength()+1,0,
(SOCKADDR*)&addrTo,sizeof(SOCKADDR));//发送数据。
SetDlgItemText(IDC_EDIT_SEND,"");/*发送完后将编辑文本框设置为空。*/

}

附录
在ChatApp类中的IniInstance(void)函数中添加一段代码：
if(!AfxSocketInit())
{
AfxMessageBox("加载套接字库失败！");
return FALSE;
}
else
{
AfxMessageBox("加载套接字库成功！");
}

以下是ChatDlg.cpp中实现的代码：

// ChatDlg.cpp : implementation file
//

#include "stdafx.h"
#include "Chat.h"
#include "ChatDlg.h"

#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[] = __FILE__;
#endif

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// CAboutDlg dialog used for App About

class CAboutDlg public CDialog
{
public:
CAboutDlg();

// Dialog Data
//{{AFX_DATA(CAboutDlg)
enum { IDD = IDD_ABOUTBOX };
//}}AFX_DATA

// ClassWizard generated virtual function overrides
//{{AFX_VIRTUAL(CAboutDlg)
protected:
virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support
//}}AFX_VIRTUAL

// Implementation
protected:
//{{AFX_MSG(CAboutDlg)
//}}AFX_MSG
DECLARE_MESSAGE_MAP()
};

CAboutDlg::CAboutDlg() : CDialog(CAboutDlg::IDD)
{
//{{AFX_DATA_INIT(CAboutDlg)
//}}AFX_DATA_INIT
}

void CAboutDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX)
{
CDialog::DoDataExchange(pDX);
//{{AFX_DATA_MAP(CAboutDlg)
//}}AFX_DATA_MAP
}

BEGIN_MESSAGE_MAP(CAboutDlg, CDialog)
//{{AFX_MSG_MAP(CAboutDlg)
// No message handlers
//}}AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP()

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// CChatDlg dialog

CChatDlg::CChatDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/)
: CDialog(CChatDlg::IDD, pParent)
{
//{{AFX_DATA_INIT(CChatDlg)
// NOTE: the ClassWizard will add member initialization here
//}}AFX_DATA_INIT
// Note that LoadIcon does not require a subsequent DestroyIcon in Win32
m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME);
}

void CChatDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX)
{
CDialog::DoDataExchange(pDX);
//{{AFX_DATA_MAP(CChatDlg)
// NOTE: the ClassWizard will add DDX and DDV calls here
//}}AFX_DATA_MAP
}

BEGIN_MESSAGE_MAP(CChatDlg, CDialog)
//{{AFX_MSG_MAP(CChatDlg)
ON_WM_SYSCOMMAND()
ON_WM_PAINT()
ON_WM_QUERYDRAGICON()
ON_BN_CLICKED(IDC_BTN_SEND, OnBtnSend)
//}}AFX_MSG_MAP
ON_MESSAGE(WM_RECVDATA,OnRecvData)
END_MESSAGE_MAP()

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// CChatDlg message handlers

BOOL CChatDlg::OnInitDialog()
{
CDialog::OnInitDialog();

// Add "About..." menu item to system menu.

// IDM_ABOUTBOX must be in the system command range.
ASSERT((IDM_ABOUTBOX & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX);
ASSERT(IDM_ABOUTBOX < 0xF000);

CMenu* pSysMenu = GetSystemMenu(FALSE);
if (pSysMenu NULL)
{
CString strAboutMenu;
strAboutMenu.LoadString(IDS_ABOUTBOX);
if (!strAboutMenu.IsEmpty())
{
pSysMenu->AppendMenu(MF_SEPARATOR);
pSysMenu->AppendMenu(MF_STRING, IDM_ABOUTBOX, strAboutMenu);
}
}

// Set the icon for this dialog. The framework does this automatically
// when the application's main window is not a dialog
SetIcon(m_hIcon, TRUE); // Set big icon
SetIcon(m_hIcon, FALSE); // Set small icon

// TODO: Add extra initialization here
InitSocket();

RECVPARAM *pRecvParam=new RECVPARAM;
pRecvParam->hwnd=m_hWnd;
pRecvParam->sockm_socket;

HANDLE hThread=CreateThread(NULL,0,RecvProc,(LPVOID)pRecvParam,0,NULL);
CloseHandle(hThread);
this->SetWindowText("ChatWindow");
return TRUE; // return TRUE unless you set the focus to a control
}

void CChatDlg::OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam)
{
if ((nID & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX)
{
CAboutDlg dlgAbout;
dlgAbout.DoModal();
}
else
{
CDialog::OnSysCommand(nID, lParam);
}
}

// If you add a minimize button to your dialog, you will need the code below
// to draw the icon. For MFC applications using the document/view model,
// this is automatically done for you by the framework.

void CChatDlg::OnPaint()
{
if (IsIconic())
{
CPaintDC dc(this); // device context for painting

SendMessage(WM_ICONERASEBKGND, (WPARAM) dc.GetSafeHdc(), 0);

// Center icon in client rectangle
int cxIcon = GetSystemMetrics(SM_CXICON);
int cyIcon = GetSystemMetrics(SM_CYICON);
CRect rect;
GetClientRect(&rect);
int x = (rect.Width() - cxIcon + 1) / 2;
int y = (rect.Height() - cyIcon + 1) / 2;

// Draw the icon
dc.DrawIcon(x, y, m_hIcon);
}
else
{
CDialog::OnPaint();
}
}

// The system calls this to obtain the cursor to display while the user drags
// the minimized window.
HCURSOR CChatDlg::OnQueryDragIcon()
{
return (HCURSOR) m_hIcon;
}

BOOL CChatDlg::InitSocket()
{
m_socket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); //创建套接字

if(m_socket==INVALID_SOCKET)
{
MessageBox("创建套接字失败！");
return FALSE;
}

//初始化套接字
SOCKADDR_IN addrSock;
addrSock.sin_family=AF_INET;
addrSock.sin_port=htons(5000);
addrSock.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(INADDR_ANY);

int retval;
retval=bind(m_socket,(SOCKADDR*)&addrSock,sizeof(SOCKADDR));
if(SOCKET_ERROR==retval)
{
closesocket(m_socket);
MessageBox("套接字与本地机地址绑定失败！");
return FALSE;
}
else
{
MessageBox("套接字与本地机地址绑定成功！");
}
return TRUE;
}
//接收线程函数
DWORD WINAPI CChatDlg::RecvProc(LPVOID lpParameter)
{
SOCKET sock=((RECVPARAM*)lpParameter)->sock;
HWND hwnd=((RECVPARAM*)lpParameter)->hwnd;

SOCKADDR_IN addrFrom;
int len=sizeof(SOCKADDR);
char recvBuf[100];
char tempBuf[100];
int retval;

while(TRUE)
{
retval=recvfrom(sock,recvBuf,100,0,
(SOCKADDR*)&addrFrom,&len);
if(retval==SOCKET_ERROR)
{
break;
}
sprintf(tempBuf,"%s说:%s",inet_ntoa(addrFrom.sin_addr),
recvBuf);
::PostMessage(hwnd,WM_RECVDATA,0,(LPARAM)tempBuf);
}
return 0;
}

//对接收到的消息进行处理，使得能够按照一定格式输出
void CChatDlg::OnRecvData(WPARAM wParam,LPARAM lParam)
{
CString str=(char*)lParam;
CString strTemp;
GetDlgItemText(IDC_EDIT_RECV,strTemp);
str+="\r\n";
str+=strTemp;
SetDlgItemText(IDC_EDIT_RECV,str);
}
//发送函数
void CChatDlg::OnBtnSend()
{
// TODO: Add your control notification handler code here
DWORD dwIP;
((CIPAddressCtrl*)GetDlgItem(IDC_IPADDRESS1))->GetAddress(dwIP);
SOCKADDR_IN addrTo;
addrTo.sin_family=AF_INET;
addrTo.sin_addr.S_un.S_addr=htonl(dwIP);
addrTo.sin_port=htons(5000);

CString strSend;
GetDlgItemText(IDC_EDIT_SEND,strSend);
sendto(m_socket,strSend,strSend.GetLength()+1,0,
(SOCKADDR*)&addrTo,sizeof(SOCKADDR));
SetDlgItemText(IDC_EDIT_SEND,"");

}

19