Пишем чат для локальной сети, используя C++ Builder. Серверная часть

Несколько месяцев назад понадобилось разработать чат для локальной сети одного офиса, а также выступить с этой программой на научной конференции. Делать его я решил в среде разработки Builder C++ 2006. При написании статьи у меня возникла одна самая главная проблема — полное отсутствие опыта в работе с сетями в билдере, поэтому статью пишу для таких же «программистов», как я. Отмечу сразу, в интернете найдется множество программ, которые, несомненно, будут лучше моей, но задание было не найти программу, а разработать. Статья получится большая, поэтому разделю ее на 2 части — серверную и клиентскую.

Первым делом надо было решить, что это будет за приложение.

Идея

Первое, что пришло в голову — открывать сервер на каждом компьютере, объединяя все компьютеры в кольцо. Сообщение передавать тому клиенту, к которому мы сейчас подключены. Там проверять, нам ли это сообщение, или нет; если нет — то отправлять дальше до тех пор, пока оно не достигнет адресата. Идея не понравилась, главным образом из-за того, что не хотелось, чтобы сообщение проходило через промежуточных пользователей.

Вторая идея мне понравилась. Пусть это будет клиент-серверное приложение. Открываем на одном компьютере сервер, все клиенты подключаются к нему. С клиента отправляем сообщение на сервер, а он уже перенаправляет его адресату. Кстати говоря, второе преимущество этой сетевой архитектуры состоит в том, что каждому клиенту нужно знать только один IP адрес — IP-адрес сервера. Да и при выходе клиента из сети не придется искать того, к кому он был подключен.

Конечно же, должен присутствовать графический интерфейс, причем такой, чтобы работал по принципу «plug and play» — запустил программу и сразу можно приниматься за переписку. Поэтому в окне программы будет минимум компонентов, даже не будет меню бара.

Как будем пересыпать сообщения? Используя сокеты, а именно стандартные компоненты билдера ClientSocket и ServerSocket, которые будут использоваться в программах клиента и сервера соответственно.

Реализация

Сервер

Программа-сервер рассчитана на одноразовое использование. Т.е. при выходе из нее не сохраняется никакая информация о клиентах, в самой же программе все хранится в массиве. Вообще, сам интерфейс сокетов достаточно интересен. Для того, чтобы отправить сообщение клиенту, используется команда SendText, принимающая строку сообщения типа AnsiString (где-то я вычитал про длину в 4,3 миллиарда символов, что само собой впечатляет), но чтобы отправить его именно тому, кому нужно, следует указывать номер клиента, а не, например, его IP-адрес. При этом номера клиентам выдаются в том порядке, в каком они подключились. В .h файле объявлен массив m типа AnsiString, состоящий из 100 элементов. Честно говоря, я не проверил максимально возможное количество подключений к серверу, поэтому будем считать, что оно ограничивается только величиной этого массива. При подключении клиента первым делом отправляется его имя на сервер. Оно вносится в первую свободную ячейку массива, при этом номер элемента и будет являться номером клиента, по которому мы будем отправлять сообщения. Чтобы найти первую пустую ячейку, я написал функцию analog(), которая просто перебирает массив и возвращает номер пустой ячейки.

int TFormMain::analog()
{
int a;
for(int i=0;i<mass;i++)
{
if(m[i]=="")
{
a=i;
break;
}
}
return a;
}

В событии OnConnect сервера запускается таймер. Почему-то код исполняемый таймером у меня не получилось выполнять сразу в событии, поэтому таймер выполняет его и сразу же отключается. По таймеру сервер с помощью цикла отправляет всем клиентам сообщение, в котором в одной строке содержатся все имена подключенных в данный момент клиентов. Зачем это сделано — я расскажу в описании клиента. Список же клиентов формирует функция online() «склеивающая» имена клиентов из массива.

Подключение клиентов

void __fastcall TFormMain::ServerSocketClientConnect(TObject *Sender,
      TCustomWinSocket *Socket)
{
Timer1->Enabled=true;
}
//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TFormMain::Timer1Timer(TObject *Sender)
{

if(ServerSocket->Socket->ActiveConnections!=0)
for(int i=0;i<ServerSocket->Socket->ActiveConnections;i++)
ServerSocket->Socket->Connections[i]->SendText("8714"+online());
Timer1->Enabled=false;
}
//---------------------------------------------------------------------------

AnsiString TFormMain::online()
{
char str[500]="";
for(int i=0;i<analog();i++)
{
strcat(str,m[i].c_str());
strcat(str,",");
}
return str;
}

Однако, все самое интересное происходит в событии сервера OnRead. Структура каждого сообщения, посылаемого как клиентом, так и сервером, обязательно содержит в начале 4 цифры. Это случайная комбинация цифр, придуманная мной для того, чтобы сервер и клиент могли различать сообщения, необходимые для «авторизации», или же сообщения, содержащие в себе текст для пересылки. Всего клиент может посылать серверу 4 типа сообщений. Сообщения с кодом 6141 посылаются серверу при первом подключении, они также сообщают серверу имя нового клиента, а сервер вносит его в массив и выводит в Memo (декоративном элементе, созданном просто чтобы знать, кто в данный момент подключен). Сообщение с кодами 5280 и 5487 потеряли свою актуальность, но почему то не были убраны мной из кода сервера. Сообщения с кодом 3988 самые важные. Это и есть сообщения содержащие в себе всю информацию для обмена сообщениями между пользователями. Структура такого сообщения:

3988<Имя отправителя>%<Имя получателя>:<Текст сообщения>.

Вообще, из каждого полученного сообщения сервер первым делом выделяет код методом SubString, от этом в дальнейшем зависят его дальнейшие действия. Из этого же сообщения сервер также выделяет меня отправителя и получателя, а также текст сообщения. Затем формируется сообщение вида 7788<Имя отправителя>:<Текст сообщения>. Оно отправляется клиенту-получателю. Как, если известно только его номер а не имя? Для этого написана функция numer(AnsiString), принимающая имя, перебирающая массив и возвращающая номер ячейки в котором это имя находится.

Обработка входящих сообщений

void __fastcall TFormMain::ServerSocketClientRead(TObject *Sender,
      TCustomWinSocket *Socket)
{
message=Socket->ReceiveText();
time=Now().CurrentDateTime();
if(message.SubString(1,4).AnsiCompare("6141")==0)
{
m[analog()]=message.SubString(5,message.Length());
ListBox1->Clear();
for(int i=0;i<ServerSocket->Socket->ActiveConnections;i++)
{
ListBox1->Items->Add(m[i]);
}
}
else if(message.SubString(1,4).AnsiCompare("5487")==0)
{
for(int i=0;i<ServerSocket->Socket->ActiveConnections;i++)
ServerSocket->Socket->Connections[i]->SendText("8714"+online());
}
else if(message.SubString(1,4).AnsiCompare("3988")==0)
{
nametowho=message.SubString(message.AnsiPos('Й')+1,message.AnsiPos(':')-message.AnsiPos('Й')-1);
name=message.SubString(5,message.AnsiPos('Й')-5);
if(nametowho.IsEmpty()==false && (message.SubString(message.AnsiPos(':')+1,message.Length()).IsEmpty())==false)
{
ServerSocket->Socket->Connections[numer(nametowho)]->SendText("7788"+name+":"+message.SubString(message.AnsiPos(':')+1,message.Length()));
ofstream fout("chat.txt",ios::app);
fout<<time.c_str()<<"   "<<message.c_str()<<endl;
fout.close();
}
}
else if(message.SubString(1,4).AnsiCompare("5280")==0)
{

ServerSocket->Socket->Connections[numer(message.SubString(message.Pos('#')+1,message.Pos('%')-message.Pos('#')-1))]->SendText(
"6734"+message.SubString(message.Pos('%')+1,message.Length()-message.Pos('%')));
}
}

При отключении какого либо из клиента массив очищается, клиентам опять отправляется запрос на получение имени (при этом имена отправляются и принимаются в том порядке в каком подключены клиенты) и массив заново заполняется. Также клиентам сразу же отправляется новый список клиентов, находящихся в сети. Делается это также внутри таймера. Сообщения с запросом имени отправляются клиентам с помощью цикла:

void __fastcall TFormMain::ServerSocketClientDisconnect(TObject *Sender,
      TCustomWinSocket *Socket)
{
if(ServerSocket->Socket->ActiveConnections!=0)
{
for(int i=0;i<mass;i++)
{
m[i]="";
}
TestNames();

Timer1->Enabled=true;

}
}

Графическая часть

Внешний вид окна сервера:



Изначально у меня не было в планах выводить какую либо информацию в окне сервера, но в итоге решил выводить самое важное: IP-адрес сервера, количество активных подключений, порт сервера, имя компьютера ка котором он запущен (почему-то всегда «1», исправить я это пока не смог), и список имен подключенных клиентов. Сервер сворачивается в область уведомлений. Реализовано это несколькими функциями, подробно разбирать я их не буду. Также на сервере полностью отключен отлов ошибок (которых вообще за 2 недели непрерывной работы не возникало, но мало ли, все таки полностью парализуется работа сети).

Графическая часть

void __fastcall TFormMain::DrawItem(TMessage& Msg)
{
     IconDrawItem((LPDRAWITEMSTRUCT)Msg.LParam);
     TForm::Dispatch(&Msg);
}
//---------------------------------------------------------------------------
void __fastcall TFormMain::MyNotify(TMessage& Msg)
{
    POINT MousePos;

    switch(Msg.LParam)
    {
        case WM_RBUTTONUP:
            if (GetCursorPos(&MousePos))
            {
                PopupMenu1->PopupComponent = FormMain;
                SetForegroundWindow(Handle);
                PopupMenu1->Popup(MousePos.x, MousePos.y);
            }
            else
                Show();
            break;
        case WM_LBUTTONDBLCLK:
        Show();

        break;
        default:
            break;
    }
    TForm::Dispatch(&Msg);
}
//---------------------------------------------------------------------------

//---------------------------------------------------------------------------
bool __fastcall TFormMain::TrayMessage(DWORD dwMessage)
{
   NOTIFYICONDATA tnd;
   PSTR pszTip;

   pszTip = TipText();

   tnd.cbSize          = sizeof(NOTIFYICONDATA);
   tnd.hWnd            = Handle;
   tnd.uID             = IDC_MYICON;
   tnd.uFlags          = NIF_MESSAGE | NIF_ICON | NIF_TIP;
   tnd.uCallbackMessage	= MYWM_NOTIFY;

   if (dwMessage == NIM_MODIFY)
    {
        tnd.hIcon		= (HICON)IconHandle();
        if (pszTip)
           lstrcpyn(tnd.szTip, pszTip, sizeof(tnd.szTip));
	    else
        tnd.szTip[0] = '\0';
    }
   else
    {
        tnd.hIcon = NULL;
        tnd.szTip[0] = '\0';
    }

   return (Shell_NotifyIcon(dwMessage, &tnd));
}
//---------------------------------------------------------------------------
HICON __fastcall TFormMain::IconHandle(void)
{
return (Image2->Picture->Icon->Handle);
}

//---------------------------------------------------------------------------
PSTR __fastcall TFormMain::TipText(void)
{
        return ("Office Chat");

}
//---------------------------------------------------------------------------
LRESULT IconDrawItem(LPDRAWITEMSTRUCT lpdi)
{
return 0;
}
//---------------------------------------------------------------------------

//---------------------------------------------------------------------------


void __fastcall TFormMain::FormDestroy(TObject *Sender)
{
	TrayMessage(NIM_DELETE);
}
//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TFormMain::N1Click(TObject *Sender)
{
Show();
}
//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TFormMain::N2Click(TObject *Sender)
{
Application->Terminate();
}
//---------------------------------------------------------------------------

void __fastcall TFormMain::FormCloseQuery(TObject *Sender, bool &CanClose)
{
CanClose=false;
FormMain->Hide();
}
//---------------------------------------------------------------------------



void __fastcall TFormMain::FormCreate(TObject *Sender)
{
unsigned long Size = 256;
   char *Buffer = new char[Size];

Label5->Caption=GetUserName(Buffer, &Size);
delete [] Buffer;
}
//---------------------------------------------------------------------------

В заключение хочу сказать, что получилось достаточно примитивно написанный, однако стабильно работающий сервер, позволяющий одновременно переписываться 20 людям (больше я просто не проверял). Все исходники, exe-файлы и полный разбор кода клиента будут во второй статье.

Спасибо за внимание.