LinuxChat

LinuxChat 是一个 Linux 程序设计课程实践项目，也是一个基于 Linux 平台的 C 语言网络即时通信工具。项目采用 Client/Server 架构实现，包含 TCP Socket 通信、多线程服务端、MySQL 数据持久化和 GTK3 图形客户端。

功能特性

• 用户注册与登录
• 好友添加与好友列表查询
• 一对一实时文本聊天
• 群聊创建、群列表、群成员查看和群聊文本消息
• 好友上线/离线通知、用户拉黑和解除拉黑
• 离线私聊/群聊未读提示
• 聊天记录持久化存储
• GTK3 图形客户端
• 多线程 TCP 服务端

技术栈

模块	技术
服务端	C, POSIX Socket, pthread
客户端	C, GTK3
数据库	MySQL, MySQL C API
通信方式	TCP 文本协议
默认端口	8888

目录结构

.
├── README.md
├── client/
│   └── client.c
├── database/
│   └── init.sql
├── docs/
│   ├── 操作文档.md
│   └── 课程设计报告.md
├── scripts/
│   └── build_macos.sh
├── server/
│   └── server.c
├── tests/
│   ├── run_all_tests.sh
│   ├── run_p0_tests.sh
│   ├── run_p1_tests.sh
│   └── test_*.c
└── .gitignore

环境依赖

Ubuntu/Debian:

sudo apt update
sudo apt install gcc make mysql-server libmysqlclient-dev libgtk-3-dev pkg-config

macOS:

brew install mysql gtk+3 pkg-config
brew services start mysql

数据库初始化

创建数据库和用户：

mysql -u root -p

CREATE DATABASE chat_db CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_unicode_ci;
CREATE USER 'chat_user'@'localhost' IDENTIFIED BY 'chat_password';
GRANT ALL PRIVILEGES ON chat_db.* TO 'chat_user'@'localhost';
FLUSH PRIVILEGES;

导入初始化脚本：

mysql -u chat_user -p chat_db < database/init.sql

然后根据本机数据库配置，修改 server/server.c 中的 MySQL 连接参数：

mysql_real_connect(db_conn, "localhost", "chat_user", "chat_password", "chat_db", 0, NULL, 0)

macOS 使用 Homebrew 安装 MySQL 后，也可以通过同样的 mysql 命令初始化数据库。如果本地 MySQL root 账号未设置密码，可先直接运行 mysql -u root，再按上面的 SQL 创建项目数据库和用户。

编译运行

macOS 推荐使用脚本完成客户端和服务端全量编译：

./scripts/build_macos.sh

脚本会自动探测 mysql_config、Homebrew openssl@3 和 GTK 编译参数，生成 client/client 与 server/server，并为服务端写入 MySQL/OpenSSL 的 rpath。如果 mysql_config 不在默认路径，可以显式指定：

MYSQL_CONFIG=/usr/local/mysql/bin/mysql_config ./scripts/build_macos.sh

编译服务端：

cd server
gcc server.c -o server -lmysqlclient -lpthread

macOS 如果找不到 MySQL 头文件或链接库，可以改用：

cd server
MYSQL_LIBDIR="$(mysql_config --variable=pkglibdir)"
OPENSSL_LIBDIR="$(brew --prefix openssl@3)/lib"
gcc server.c -o server \
  $(mysql_config --cflags) \
  -L"$MYSQL_LIBDIR" -L"$OPENSSL_LIBDIR" \
  -lmysqlclient -lssl -lcrypto -lresolv \
  -Wl,-rpath,"$MYSQL_LIBDIR" \
  -Wl,-rpath,"$OPENSSL_LIBDIR" \
  -Wl,-headerpad_max_install_names \
  -lpthread
install_name_tool -change libssl.3.dylib @rpath/libssl.3.dylib server
install_name_tool -change libcrypto.3.dylib @rpath/libcrypto.3.dylib server

如果使用 MySQL 官网安装包且 mysql_config 不在 PATH 中，可以使用完整路径：

cd server
MYSQL_CONFIG_BIN=/usr/local/mysql/bin/mysql_config
MYSQL_LIBDIR="$($MYSQL_CONFIG_BIN --variable=pkglibdir)"
OPENSSL_LIBDIR="$(brew --prefix openssl@3)/lib"
gcc server.c -o server \
  $($MYSQL_CONFIG_BIN --cflags) \
  -L"$MYSQL_LIBDIR" -L"$OPENSSL_LIBDIR" \
  -lmysqlclient -lssl -lcrypto -lresolv \
  -Wl,-rpath,"$MYSQL_LIBDIR" \
  -Wl,-rpath,"$OPENSSL_LIBDIR" \
  -Wl,-headerpad_max_install_names \
  -lpthread
install_name_tool -change libssl.3.dylib @rpath/libssl.3.dylib server
install_name_tool -change libcrypto.3.dylib @rpath/libcrypto.3.dylib server

如果已经按旧命令编译，运行时提示找不到 @rpath/libmysqlclient.24.dylib、libssl.3.dylib 或 libcrypto.3.dylib，可以不重新编译，直接为本地生成的 server 修正动态库路径：

cd server
MYSQL_LIBDIR="$(mysql_config --variable=pkglibdir)"
OPENSSL_LIBDIR="$(brew --prefix openssl@3)/lib"
install_name_tool -add_rpath "$MYSQL_LIBDIR" server
install_name_tool -add_rpath "$OPENSSL_LIBDIR" server
install_name_tool -change libssl.3.dylib @rpath/libssl.3.dylib server
install_name_tool -change libcrypto.3.dylib @rpath/libcrypto.3.dylib server

如果 install_name_tool 提示 larger updated load commands do not fit，说明旧二进制没有预留足够的 Mach-O load command 空间，需要按上面的完整 macOS 命令重新编译，关键是包含 -Wl,-headerpad_max_install_names、MySQL rpath 和 OpenSSL rpath。

编译客户端：

cd client
gcc client.c -o client `pkg-config --cflags --libs gtk+-3.0` -lpthread

启动服务端：

cd server
./server

服务端运行后会在终端持续监听连接；需要停止时，在该终端按 Ctrl+C。

启动客户端：

cd client
./client

测试验证

项目提供了完整测试入口，用于验证客户端和服务端可以编译，并覆盖服务端状态、协议边界、源码检查项和可选的真实数据库一致性检查：

./tests/run_all_tests.sh

默认测试不要求运行 MySQL 服务。它覆盖：

• 客户端和服务端在当前依赖下通过 -Wall -Wextra -Wpedantic 编译
• 服务端在线会话状态同步和定向发送
• 协议记录拼接的边界和截断行为
• TCP 文本协议按换行帧边界处理粘包和拆包
• 客户端 GTK idle 回调、页面切换和限长解析检查
• 服务端数据库互斥、事务、级联外键、唯一约束、预处理语句和会话授权检查
• 安全加固检查，包括协议分隔符拒绝、密码哈希、SQL 注入防护和客户端 snprintf 构造
• 用户名解析路径，包括 username 查找、找不到用户、自我添加拒绝和群成员权限仍以登录会话用户为准
• init.sql 的关键约束和可重复导入特性

如果需要运行真实 MySQL 集成测试，需要准备一个可被测试销毁的数据库，数据库名必须包含 test：

LINUXCHAT_RUN_DB_TESTS=1 \
LINUXCHAT_TEST_DB_HOST=localhost \
LINUXCHAT_TEST_DB_USER=chat_test_user \
LINUXCHAT_TEST_DB_PASSWORD=chat_test_password \
LINUXCHAT_TEST_DB_NAME=linuxchat_test \
./tests/run_all_tests.sh --with-db

数据库集成测试会删除并重建测试库中的 users、messages、friends、friend_blocks、chat_groups、group_members、group_messages 和 group_message_deliveries 等表，用于检查：

• 重复用户名被拒绝
• 密码以 SHA2(..., 256) 哈希形式写入，不再明文落库
• 注入型用户名/密码不能绕过登录，带单引号的合法字段通过预处理语句安全处理
• 无效外键不会写入好友或消息
• 好友关系双向插入具备事务一致性
• 半边好友关系不会在失败重试时变成不一致的双边状态
• 历史消息按时间排序，且时间戳不会破坏协议分隔
• 含协议分隔符的消息内容会被拒绝，不会写入数据库
• 删除用户会级联清理相关好友和消息
• 群聊创建、重复群成员处理、非成员访问拒绝和群消息持久化
• 屏蔽关系会阻止私聊发送判定
• 私聊和群聊离线消息统计会在查看历史后清除

脚本会自动探测 mysql_config。如果本机 MySQL 安装路径不在常见位置，可以显式指定：

MYSQL_CONFIG=/path/to/mysql_config ./tests/run_all_tests.sh

另外还保留了两个旧专项测试脚本，分别用于快速验证登录后聊天链路和聊天稳定性相关修复。

通信协议

客户端与服务端使用简单文本协议通信。客户端发送的每条命令以换行符 \n 作为帧边界，服务端维护连接级接收缓冲区并按完整行解析，因此可以处理 TCP 粘包和拆包。命令本体的基本格式为：

COMMAND:param1,param2,param3

常用命令：

命令	参数	说明
REGISTER	username,password	用户注册
LOGIN	username,password	用户登录
ADDFRIEND_USERNAME	username	添加好友，客户端默认使用用户名
ADDFRIEND	user_id,friend_id	添加好友，旧 ID 协议兼容
FRIENDS	user_id	获取好友列表
MESSAGES	user_id,friend_id	获取历史消息
SEND	sender_id,receiver_id,content	发送消息
CREATE_GROUP	group_name	创建群聊，创建者自动成为群成员
GROUPS	user_id	获取当前用户加入的群聊
GROUP_MEMBERS	group_id	获取群成员
ADD_GROUP_MEMBER_USERNAME	group_id,username	添加群成员，客户端默认使用用户名
ADD_GROUP_MEMBER	group_id,user_id	添加群成员，旧 ID 协议兼容
GROUP_MESSAGES	group_id	获取群聊历史
SEND_GROUP	sender_id,group_id,content	发送群消息
BLOCK_USER_USERNAME	username	拉黑用户，客户端默认使用用户名
BLOCK_USER	user_id,blocked_id	拉黑用户，旧 ID 协议兼容
UNBLOCK_USER_USERNAME	username	解除拉黑，客户端默认使用用户名
UNBLOCK_USER	user_id,blocked_id	解除拉黑，旧 ID 协议兼容
OFFLINE_MESSAGES	user_id	获取未读消息摘要
QUIT	无	断开连接

普通用户交互优先使用 username，服务端通过预处理语句将 users.username 解析为 users.id。users.id 是 8 位随机数字，和用户名一起作为用户身份标识。为兼容现有客户端，ADDFRIEND、FRIENDS、MESSAGES、SEND、GROUPS、SEND_GROUP、BLOCK_USER、UNBLOCK_USER 和 OFFLINE_MESSAGES 仍可携带 user_id/sender_id 字段；服务端实际执行时只信任登录会话中的用户 ID。用户名、密码和群名不能包含 ,、:、; 或换行，消息内容不能包含 :、; 或换行。

数据表

项目主要使用下面几类 MySQL 表：

• users：8 位数字主键、唯一用户名、SHA-256 密码哈希和创建时间
• friends：用户之间的好友关系
• friend_blocks：用户拉黑关系
• messages：私聊消息内容、发送方、接收方、未读状态和时间戳
• chat_groups：群聊基本信息和创建者
• group_members：群成员关系，使用唯一约束避免重复成员
• group_messages：群聊消息内容、发送方和时间戳
• group_message_deliveries：群消息按用户记录未读/已读状态

完整建表脚本见 database/init.sql。

文档

• docs/操作文档.md：环境安装、数据库配置、编译运行和使用说明
• docs/课程设计报告.md：项目目标、模块划分、设计实现和测试总结

当前状态

当前版本是课程设计/学习用途实现，已覆盖注册登录、好友、私聊、群聊、拉黑、在线状态通知和离线消息提示等主要功能链路。前期已修复登录后聊天链路无法正常工作的关键问题，包括客户端接收线程启动时机、聊天页切换、服务端在线用户状态同步和实时消息用户名获取。随后又补充了聊天稳定性和数据正确性修复，包括历史消息时间戳解析、历史响应缓冲区、socket 失败判断和全局 MySQL 连接并发访问保护。安全加固部分已完成 SQL 预处理语句、密码哈希、协议分隔符校验、客户端有界格式化，以及好友/群聊/消息操作基于登录会话授权。当前 TCP 文本协议已使用换行帧边界和服务端接收缓冲处理粘包/拆包。

后续可以继续完善：

• 文本协议仍依赖 :, ,, ; 分隔，目前通过拒绝分隔符规避解析错位，后续可升级为转义或长度前缀协议
• 密码哈希目前使用 MySQL SHA2(..., 256)，后续可升级为带盐的慢哈希方案