C++实现简易聊天室

用 C++ 从零实现一个命令行 TCP 聊天室

基于 POSIX 套接字与 C++11 多线程的命令行聊天室。服务端负责连接管理与消息广播，客户端将发送与接收拆成独立线程，在终端里实现「边打字边收消息」的体验。

项目源码： https://github.com/xcj-fighting/chatroom-cpp

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一、效果演示

上图：先启动 server，再开两个 client 分别登录并发消息，可见彩色昵称、进出提示与实时广播。

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二、为什么要做这个项目

网络编程入门时，我们常会写「客户端发一句、服务端回一句」的 echo 程序。但真正贴近日常体验的，是多人同时在线、消息实时可见的聊天场景。

chatroom-cpp 刻意保持精简：不引入 Boost.Asio、不碰 WebSocket，只用 Linux 自带的 socket / bind / listen / accept / send / recv，配合 <thread> 和 <mutex>，把「一个服务端 + 多个客户端 + 广播」这条链路走通。适合用来巩固：

• TCP 面向字节流时的粘包 / 半包问题
• 多线程共享客户端列表时的互斥
• 终端 ANSI 颜色与多线程 cout 的协调

项目地址：https://github.com/xcj-fighting/chatroom-cpp

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三、功能一览

能力	说明
多人在线	多个客户端同时连接同一服务端
实时广播	任一用户发言，其他人立即收到
彩色昵称	按用户 ID 分配 6 种 ANSI 终端色
进出提示	加入 / 离开聊天室时有系统消息
双线程客户端	发送与接收分离，输入时仍可收消息
优雅退出	输入 #exit 后通知全员并断开

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四、整体架构

                    ┌─────────────────┐
                    │     server      │
                    │  accept 主循环   │
                    │  每连接一线程    │
                    │  broadcast 广播  │
                    └────────┬────────┘
                             │ TCP :10000
           ┌─────────────────┼─────────────────┐
           │                 │                 │
    ┌──────▼──────┐   ┌──────▼──────┐   ┌──────▼──────┐
    │   client    │   │   client    │   │   client    │
    │ t_send 发送 │   │             │   │             │
    │ t_recv 接收 │   │             │   │             │
    └─────────────┘   └─────────────┘   └─────────────┘

• 服务端：主线程 accept 新连接；为每个连接 detach 一个 handle_client 线程；收到消息后向除发送者外的所有存活客户端转发。
• 客户端：连接成功后发送定长昵称；send_message 线程读 stdin 并 send；recv_message 线程循环 recv 并打印。

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五、应用层协议设计

TCP 是字节流，一次 send 的数据可能被拆成多次 recv 到达，因此项目采用定长字段 + recv_all 循环读满的方式，避免解析错位。

5.1 常量

• 单字段最大长度：MAX_LEN = 200 字节（用户名、消息体各占一块 200 字节缓冲区）
• 默认端口：10000
• 客户端默认连接：127.0.0.1（可在 client.cpp 中改为局域网 IP）

5.2 客户端 → 服务端

时机	载荷
连接后	200 字节昵称（不足部分由 memset / 缓冲区约定处理）
聊天中	200 字节消息体；内容为 #exit 时表示退出

5.3 服务端 → 其他客户端（每条聊天 / 系统通知分三帧）

每次广播依次发送（共 404 字节）：

1. 200 字节 name：发言者昵称；系统消息时固定为 "#NULL"
2. 4 字节 int：color_code（发送者 ID，客户端用 id % 6 取色）
3. 200 字节 str：消息正文（如 Alice: hello 中的 hello，或 Alice has joined）

接收端必须用 recv_all 读满 200 + 4 + 200，再解析下一则消息。

5.4 系统消息约定

当 name 为 "#NULL" 时，客户端不打印 name: 前缀，只显示彩色正文，用于「xxx has joined / has left」类提示。

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