【C++ 在线五子棋对战】 - 项目介绍与环境搭建

一、项目介绍

本项目是实现一个网页版的五子棋对战游戏，玩家通过浏览器即可进行实时对弈。项目采用C++ 后端 + HTML / JS 前端的架构，后端使用 WebSocket 协议实现双向实时通信。

接下来让我们一起开始学习此项目！！！

核心功能

• 用户管理：用户注册、用户登录、获取用户信息、天梯分数记录、比赛场次记录
• 匹配对战：两个玩家根据天梯分数匹配对手，进行五子棋游戏对战
• 聊天功能：两个玩家在下棋的同时可以进行实时聊天

二、项目演示

2.1 用户界面（前端）

玩家通过浏览器进行注册登录、匹配对手、五子棋对战、实时聊天。

注册失败，登录失败，游戏完毕都会返回响应的注册页面，登录页面以及环境大厅页面。

2.2 后端界面（服务器）

服务器运行在 Linux 上，处理 WebSocket 连接、匹配、对局逻辑。

1. 服务端收到用户的注册请求后，对请求信息进行校验，校验通过后将用户的账号、密码等信息存储到用户数据库中进行统一管理，注册成功后数据库才会留存该用户的有效信息。
2. 服务端收到用户的登录请求后，在用户数据库中验证用户账号是否存在、密码是否正确；验证通过则登录成功，为该用户创建专属会话管理，会话管理作为用户的在线身份凭证与游戏通信桥梁，用于后续全流程的身份校验与连接绑定，登录成功后才会为用户分配客户端会话。
3. 用户进入游戏大厅页面后，向服务端发起WebSocket长连接请求；服务端收到请求后，通过会话管理对当前用户的登录状态进行校验，验证通过后完成长连接建立，将用户加入游戏大厅的在线用户列表中，在线用户管理维护所有长连接用户，包含用户与socket连接的对应关系。
4. 服务端维护在线用户管理模块，该模块分为两个核心部分：一是游戏大厅，用于承载所有登录成功、处于等待状态的在线用户；二是游戏房间，用于为匹配成功的两名对战用户创建专属的独立对战空间。
5. 用户在游戏大厅中发起游戏对战匹配请求，服务端收到请求后先进行会话验证，验证通过后根据用户的分数将其分配到对应等级的匹配队列中；当某一匹配队列内的用户数量≥2时，匹配成功，从队列中取出队首两名用户，为其创建专属对战房间，并将两名用户加入该房间。
6. 对战匹配成功后，用户跳转至游戏房间页面，向服务端发起房间内的WebSocket长连接请求；服务端收到请求后，先进行会话验证，再验证用户是否已有对应游戏房间，两项验证均通过后，两名用户即可在房间内开始五子棋对战与实时聊天；对局结束或所有用户退出房间后，房间被销毁，用户断开连接并返回游戏大厅。
7. 后续所有用户通信均由服务端中转：服务端通过用户ID获取其所在房间ID，将请求广播给房间内的所有用户（同时完成棋局信息的逻辑处理），客户端仅在收到服务端推送的请求后，才会渲染对应落子或聊天信息。

三、项目架构总览

3.1 项目整体模块：

┌─────────────────────────────────────────────┐ │ gobang.cpp（主入口） │ ├─────────────────────────────────────────────┤ │ server.hpp（服务器主模块） │ │ HTTP路由分发 + WebSocket连接管理 │ ├────────┬────────┬────────┬──────────────────┤ │session │ online │ matcher│ room（房间） │ │（会话） │（在线） │（匹配） │ 棋盘+胜负判定 │ ├────────┴────────┴────────┼──────────────────┤ │ db.hpp（数据库） │ util.hpp（工具） │ ├──────────────────────────┼──────────────────┤ │ logger.hpp（日志） │ │ └──────────────────────────┴──────────────────┘ 后端 C++ 前端 HTML/JS

3.2 模块依赖关系

logger.hpp ← 日志模块（最底层，无依赖） ↓ util.hpp ← 工具类（MySQL/JSON/字符串/文件操作） ↓ db.hpp ← 数据库用户表管理 session.hpp ← 会话管理（Cookie/登录状态） online.hpp ← 在线用户管理（大厅/房间） ↓ room.hpp ← 游戏房间（棋盘+胜负判定+房间管理） ↓ matcher.hpp ← 匹配系统（三段位匹配队列） ↓ server.hpp ← 服务器主模块（HTTP路由+WebSocket处理） ↓ gobang.cpp ← 主入口

3.3 通信流程

客户端（浏览器） 服务端（C++） │ │ │── HTTP POST /reg ───────────→ │ 注册 │←── JSON响应 ────────────────── │ │ │ │── HTTP POST /login ─────────→ │ 登录（返回Cookie: SSID=xxx） │←── Set-Cookie: SSID=xxx ────── │ │ │ │── WS连接 ws://host/hall ────→ │ 进入游戏大厅（长连接） │←── hall_ready ──────────────── │ │ │ │── WS消息: match_start ──────→ │ 开始匹配 │←── match_success ──────────── │ 匹配成功 │ │ │── WS连接 ws://host/room ────→ │ 进入游戏房间 │←── room_ready ──────────────── │ │ │ │── WS消息: put_chess ────────→ │ 下棋 │←── 广播给双方 ──────────────── │

四、开发环境

五、核心技术

六、环境搭建

以下给出 Ubuntu 22.04 系统的环境搭建步骤。

6.1 更新软件源

sudo apt update

6.2 安装编译工具链（gcc/g++/gdb/make）

Ubuntu 22.04 自带的 gcc 已支持 C++11，直接通过build-essential一次性安装：

sudo apt install -y build-essential gdb cmake git # 验证 g++ --version gdb --version git --version cmake --version

6.3 安装 boost 库

WebSocket++ 依赖 boost 的 asio 组件：

sudo apt install -y libboost-all-dev #验证 dpkg -l | grep libboost-all-dev

6.4 安装 JsonCpp 库

用于 JSON 数据的序列化与反序列化：

sudo apt install -y libjsoncpp-dev # 验证头文件是否存在 ls /usr/include/jsoncpp/json/ # 应看到: assertions.h json.h reader.h value.h writer.h ...

6.5 安装 MySQL 数据库服务及开发包

6.5.1 安装 MySQL 服务端、客户端及开发包

sudo apt install -y mysql-server mysql-client libmysqlclient-dev

6.5.2 启动 MySQL 服务

sudo systemctl start mysql sudo systemctl status mysql

6.5.3 设置 MySQL 密码

Ubuntu 22.04 的 MySQL 默认使用auth_socket认证，需要切换为密码认证：

sudo mysql # 在 MySQL 命令行中执行（将 '你的密码' 替换为实际密码） mysql> ALTER USER 'root'@'localhost' IDENTIFIED WITH mysql_native_password BY '你的密码'; mysql> FLUSH PRIVILEGES; mysql> quit

6.5.4 验证登录及字符集

mysql -uroot -p # 输入刚才设置的密码 mysql> show variables like '%chara%'; # 确认相关项为 utf8mb4（Ubuntu 22.04 MySQL 8.0 默认字符集）

6.6 安装 WebSocket++ 库

WebSocket++ 需要从源码编译安装：

# 克隆源码 git clone https://github.com/zaphoyd/websocketpp.git # 编译安装 cd websocketpp mkdir build && cd build cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr .. sudo make install

验证安装是否成功：

cd ../examples/echo_server g++ -std=c++11 echo_server.cpp -o echo_server -lpthread -lboost_system # 编译成功即表示安装成功

6.7 依赖的第三方库总结