基于UDP协议的聊天工具的设计研究生课程论文.docx
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基于UDP协议的聊天工具的设计研究生课程论文
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1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
图1-1
第2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
输入消息
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
消息转换
接受消息
实现线程函数
创建接收线程
图2-3
第3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：
structRECVPARAM
{
SOCKETsock;//已创建的套接字
HWNDhwnd;//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
returnFALSE;//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。
BOOLCChatDlg:
:
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！
"）;
returnFALSE;
}
SOCKADDR_INaddrSock;/*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。
intretval;
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！
"）;
returnFALSE;
}
else
{
MessageBox（"套接字与本地机地址绑定成功！
"）;
}
returnTRUE;
}
建立1个结构体RECVPARAM，并用指针pRecvParam指向它。
RECVPARAM*pRecvParam=newRECVPARAM;/*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。
HANDLEhThread=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（）
DWORDWINAPICChatDlg:
:
RecvProc（LPVOIDlpParameter）
{
//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。
SOCKETsock=（（RECVPARAM*）lpParameter）->sock;
HWNDhwnd=（（RECVPARAM*）lpParameter）->hwnd;
SOCKADDR_INaddrFrom;/*定义1个套接字地址结构变量，接收发送端的地址信息。
*/
intlen=sizeof（SOCKADDR）;//接收返回地址结构体的长度。
charrecvBuf[100];//字符数组，用来接收到来的数据。
chartempBuf[100];//用来存放格式化后的数据。
intretval;
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）;
}
return0;
}
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。
voidCChatDlg:
:
OnRecvData（WPARAMwParam,LPARAMlParam）
{
CStringstr=（char*）lParam;//把lParam转换成字符型指针，然后赋给str。
CStringstrTemp;//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
voidCChatDlg:
:
OnBtnSend（）
{
//TODO:
Addyourcontrolnotificationhandlercodehere
DWORDdwIP;//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_INaddrTo;//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）;
CStringstrSend;
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！
"）;
returnFALSE;
}
else
{
AfxMessageBox（"加载套接字库成功！
"）;
}
以下是ChatDlg.cpp中实现的代码：
//ChatDlg.cpp:
implementationfile
//
#include"stdafx.h"
#include"Chat.h"
#include"ChatDlg.h"
#ifdef_DEBUG
#definenewDEBUG_NEW
#undefTHIS_FILE
staticcharTHIS_FILE[]=__FILE__;
#endif
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//CAboutDlgdialogusedforAppAbout
classCAboutDlg:
publicCDialog
{
public:
CAboutDlg（）;
//DialogData
//{{AFX_DATA（CAboutDlg）
enum{IDD=IDD_ABOUTBOX};
//}}AFX_DATA
//ClassWizardgeneratedvirtualfunctionoverrides
//{{AFX_VIRTUAL（CAboutDlg）
protected:
virtualvoidDoDataExchange（CDataExchange*pDX）;//DDX/DDVsupport
//}}AFX_VIRTUAL
//Implementation
protected:
//{{AFX_MSG（CAboutDlg）
//}}AFX_MSG
DECLARE_MESSAGE_MAP（）
};
CAboutDlg:
:
CAboutDlg（）:
CDialog（CAboutDlg:
:
IDD）
{
//{{AFX_DATA_INIT（CAboutDlg）
//}}AFX_DATA_INIT
}
voidCAboutDlg:
:
DoDataExchange（CDataExchange*pDX）
{
CDialog:
:
DoDataExchange（pDX）;
//{{AFX_DATA_MAP（CAboutDlg）
//}}AFX_DATA_MAP
}
BEGIN_MESSAGE_MAP（CAboutDlg,CDialog）
//{{AFX_MSG_MAP（CAboutDlg）
//Nomessagehandlers
//}}AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP（）
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//CChatDlgdialog
CChatDlg:
:
CChatDlg（CWnd*pParent/*=NULL*/）
:
CDialog（CChatDlg:
:
IDD,pParent）
{
//{{AFX_DATA_INIT（CChatDlg）
//NOTE:
theClassWizardwilladdmemberinitializationhere
//}}AFX_DATA_INIT
//NotethatLoadIcondoesnotrequireasubsequentDestroyIconinWin32
m_hIcon=AfxGetApp（）->LoadIcon（IDR_MAINFRAME）;
}
voidCChatDlg:
:
DoDataExchange（CDataExchange*pDX）
{
CDialog:
:
DoDataExchange（pDX）;
//{{AFX_DATA_MAP（CChatDlg）
//NOTE:
theClassWizardwilladdDDXandDDVcallshere
//}}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（）
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//CChatDlgmessagehandlers
BOOLCChatDlg:
:
OnInitDialog（）
{
CDialog:
:
OnInitDialog（）;
//Add"About..."menuitemtosystemmenu.
//IDM_ABOUTBOXmustbeinthesystemcommandrange.
ASSERT（（IDM_ABOUTBOX&0xFFF0）==IDM_ABOUTBOX）;
ASSERT（IDM_ABOUTBOX<0xF000）;
CMenu*pSysMenu=GetSystemMenu（FALSE）;
if（pSysMenu!
=NULL）
{
CStringstrAboutMenu;
strAboutMenu.LoadString（IDS_ABOUTBOX）;
if（!
strAboutMenu.IsEmpty（））
{
pSysMenu->AppendMenu（MF_SEPARATOR）;
pSysMenu->AppendMenu（MF_STRING,IDM_ABOUTBOX,strAboutMenu）;
}
}
//Settheiconforthisdialog.Theframeworkdoesthisautomatically
//whentheapplication'smainwindowisnotadialog
SetIcon（m_hIcon,TRUE）;//Setbigicon
SetIcon（m_hIcon,FALSE）;//Setsmallicon
//TODO:
Addextrainitializationhere
InitSocket（）;
RECVPARAM*pRecvParam=newRECVPARAM;
pRecvParam->hwnd=m_hWnd;
pRecvParam->sock=m_socket;
HANDLEhThread=CreateThread（NULL,0,RecvProc,（LPVOID）pRecvParam,0,NULL）;
CloseHandle（hThread）;
this->SetWindowText（"ChatWindow"）;
returnTRUE;//returnTRUEunlessyousetthefocustoacontrol
}
voidCChatDlg:
:
OnSysCommand（UINTnID,LPARAMlParam）
{
if（（nID&0xFFF0）==IDM_ABOUTBOX）
{
CAboutDlgdlgAbout;
dlgAbout.DoModal（）;
}
else
{
CDialog:
:
OnSysCommand（nID,lParam）;
}
}
//Ifyouaddaminimizebuttontoyourdialog,youwillneedthecodebelow
//todrawtheicon.ForMFCapplicationsusingthedocument/viewmodel,
//thisisautomaticallydoneforyoubytheframework.
voidCChatDlg:
:
OnPaint（）
{
if（IsIconic（））
{
CPaintDCdc（this）;//devicecontextforpainting
SendMessage（WM_ICONERASEBKGND,（WPARAM）dc.GetSafeHdc（）,0）;
//Centericoninclientrectangle
intcxIcon=GetSystemMetrics（SM_CXICON）;
intcyIcon=GetSystemMetrics（SM_CYICON）;
CRectrect;
GetClientRect（&rect）;
intx=（rect.Width（）-cxIcon+1）/2;
inty=（rect.Height（）-cyIcon+1）/2;
//Drawtheicon
dc.DrawIcon（x,y,m_hIcon）;
}
else
{
CDialog:
:
OnPaint（）;
}
}
//Thesystemcallsthistoobtainthecursortodisplaywhiletheuserdrags
//theminimizedwindow.
HCURSORCChatDlg:
:
OnQueryDragIcon（）
{
return（HCURSOR）m_hIcon;
}
BOOLCChatDlg:
:
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！
"）;
returnFALSE;
}
//初始化套接字
SOCKADDR_INaddrSock;
addrSock.sin_family=AF_INET;
addrSock.sin_port=htons（5000）;
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