Merge pull request 'Almost ready project' (#2) from Refactor into main

Reviewed-on: https://git.tjoyspotifylastfm.tech/ParkSuMin/Maze/pulls/2

.gitignore

@@ -3,4 +3,5 @@ CMakeFiles/
 cmake*
 CMakeC*
 Makefile
-maze_*
+maze_*
+documentation/

CMakeLists.txt

@@ -1,9 +1,9 @@
 cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
 project(maze LANGUAGES CXX)
 
-set(CMAKE_CXX_STANDARD 23)
+set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)
 
-set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=c++23 -Wall")
+set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=c++20 -Wall")
 
 include_directories(
   include

README.md

@@ -0,0 +1,37 @@
+# Реализация сетевого приложения "Лабиринт"
+
+## Задание
+Разработать приложение, реализующее игру «Лабиринт» с компьютерным противником. Игра заключается в отыскании выхода из лабиринта человеком-игроком за заданное число ходов. Программа-клиент инициирует начало игры, отправляя программе-серверу имя игрока. Сервер генерирует случайным образом несколько стен в «лабиринте» размером 3 на 3 клетки. Игрок стартует в левой нижней клетке, его задача — дойти до противоположного угла поля за заданное число ходов-перемещений. Игрок может отправлять сообщения вида «вперёд», «направо», «налево», «назад», «сдаюсь». Сервер принимает сообщения игрока, проверяет их и на каждое сообщение присылает ответ («успешно», «там стена, осталось Y ходов», «вы проиграли», «вы выиграли»,). После завершения игры сетевое соединение завершается. В сетевом протоколе прикладного уровня следует предусмотреть режим тестирования производительности без ограничений на число ходов игрока.
+
+Для игрока необходимо реализовать консольный интерфейс, обеспечивающий удобный (минимально необходимый) ввод с визуализацией хода игры: выполненные ходы и ответы компьютера на них, число ходов, сообщение о победе или проигрыше.
+
+Для приложения необходимо разработать сетевой протокол прикладного уровня на основе TCP.
+
+Приложение-сервер должно поддерживать одновременную работу с неограниченным числом игроков (в пределах вычислительных возможностей компьютера). Сервер необходимо реализовать как многопоточное приложение с использованием сокетов в блокирующем режиме.
+
+Клиент должен работать по разработанному сетевому протоколу.
+
+## Разработанное приложение
+Реализация [сервера на основе многопоточности](doc/multithread_maze_server.md) и клиента игры-приложения.
+
+## Требования
+Для сборки и запуска необходима Unix-система и компилятор C++ с поддержкой стандарта c++23.
+
+Необязательно:
+- CMake
+
+## Сборка и запуск
+Для сборки при помощи CMake необходимо выполнить следующие команды в корневой папке проекта:
+```bash
+mkdir build
+cd build
+cmake ..
+make
+```
+Собранные таким способом приложения сервера и клиента будут находиться в папке `build`.
+
+## (Опционально) Генерация документации
+Для генерации документации необходимо установить [Doxygen](https://www.doxygen.nl/download.html) и выполнить команду:
+```bash
+doxygen Doxyfile
+```

doc/multithread_maze_server.md

@@ -0,0 +1,53 @@
+# Реализация сетевого серверного приложения "Лабиринт" на основе многопоточности
+При подключении клиента сервер порождает новый поток для работы с этим клиентом.
+
+## Протокол пользовательского уровня
+UML-диаграмма протокола пользовательского уровня представлена на рисунке ниже.
+![UML-диаграмма протокола пользовательского уровня](echo-protocol.svg)
+
+## Описание работы приложения
+Сервер `maze-server` ожидает подключения клиентов по протоколу TCP на заданный порт (по умолчанию 1024). После установления соединения сервер запрашивает имя игрока, а затем начинает игру в лабиринте. Лабиринт генерируется случайным образом при старте каждой новой игровой сессии. Гарантируется наличие хотя бы одного пути из начальной точки `(0, 0)` в конечную точку `(2, 2)`. Добавление дополнительных стен происходит с соблюдением условия достижимости цели.
+
+Cхема и нумерация клеток лабиринта представлена на рисунке ниже.
+
+![Схема лабиринта](maze_numeration.svg)
+
+Клиент отправляет команды движения ("вперёд", "направо", "налево", "назад") или команду "сдаюсь" для завершения игры. Сервер обрабатывает команды, проверяет возможность хода, обновляет состояние лабиринта и отправляет клиенту текстовый ответ с результатом хода, количеством оставшихся ходов и текущей позицией (в формате координат). Игра завершается, если игрок достигает конечной точки (позиция 8), исчерпывает ходы или сдаётся.
+
+
+### Запуск сервера
+Приложение сервера при запуске принимает следующие необязательные ключи: 
+
+- `-h` — задаёт имя хоста, к которому будет привязан сокет;
+- `-p` — задаёт номер порта для прослушивания;
+- `-n` — задаёт максимальное количество шагов, разрешённое для одного игрока;
+- `-s` — включает сервисный режим (без ограничений по количеству шагов).
+     
+```bash
+./maze-server -h localhost -p 1024 -n 10 -s
+```
+По умолчанию сокет сервера связывается с адресом `localhost:1024`, игрокам разрешено 10 шагов, сервисный режим выключен.
+
+Завершение работы сервера — `Ctrl+C`.
+
+Клиент подключается к серверу, отправляет своё имя и получает интерактивную игру в лабиринт.
+Поддерживаемые команды: 
+- `вперёд` — перемещение вверх;
+- `направо` — перемещение вправо;
+- `налево` — перемещение влево;
+- `назад` — перемещение вниз;
+- `cдаюсь` — завершение игры досрочно.
+     
+
+Если игрок исчерпал все ходы, но не дошёл до финиша, он считается проигравшим. Финиш находится в позиции (2, 2) (координаты x, y). 
+
+### Запуск клиента
+Приложение клиента при запуске принимает два необязательных ключа:
+- `-h` — задаёт имя хоста сервера для подключения;
+
+- `-p` — задаёт номер порта сервера.
+```bash
+./maze_client -h localhost -p 1024
+```
+По умолчанию клиент пытается подключиться к адресу `localhost:1024`.
+

include/client.hpp

@@ -1,3 +1,8 @@
+/*! @file client.hpp
+Заголовочный файл клиента для игры в лабиринт на базе сокетов.
+@author ParkSuMin
+@date 2025.04.30 */
+
 #ifndef CLIENT_HPP
 #define CLIENT_HPP
 
@@ -8,15 +13,31 @@
 #include <unistd.h>
 #include <netdb.h>
 
+/*! Класс клиента для взаимодействия с сервером игры в лабиринт. */
 class Client{
 private:
-    int sock;
+    int sock; ///< Сокет для соединения с сервером.
 public:
+    /*! Конструктор по умолчанию.
+    @details Конструктор создаёт сокет клиента и связывает его с предоставленным операционной системой адресом. В
+    случае ошибки вызывает исключение.
+    @throw std::runtime_error При ошибке создания или связывания сокета. */
     Client();
 
-    void run(const std::string&, const unsigned short);
+    /*! Запускает клиентское приложение.
+    @details Устанавливает соединение с сервером по указанному хосту и порту, после чего вызывает игровой цикл.
+    @param host Адрес сервера (название хоста или IP-адрес).
+    @param port Порт сервера для подключения. */
+    void run(const std::string& host, const unsigned short port);
+
+    /*! Основной игровой цикл.
+    @details Обрабатывает ввод пользователя, отправляет команды на сервер и получает ответы. */
     void game();
     
+    /*! Отправляет тестовый запрос (ping) на сервер.
+    @details Используется для проверки доступности сервера.
+    @param server_address Структура адреса сервера.
+    @return Целое число, указывающее результат выполнения (0 — успех, иначе — ошибка). */
     int ping(struct sockaddr_in);
 };
 

include/maze.hpp

@@ -1,34 +1,69 @@
+/*! @file maze.hpp
+Заголовочный файл класса лабиринта для игры.
+@author ParkSuMin
+@date 2025.04.30 */
+
 #ifndef MAZE_HPP
 #define MAZE_HPP
 
 #include <vector>
+#include <algorithm>
 #include <unordered_map>
 #include <ctime>
 #include <climits>
 #include <random>
+#include <iostream>
 
+/*! Размер лабиринта (количество узлов). */
 const int MAZE_SIZE = 9;
+/*! Количество направлений движения (вперёд, направо, назад, налево). */
 const int DIRECTIONS = 4;
+/*! Минимальное количество стен в лабиринте. */
 const int MIN_WALLS = 3;
+/*! Максимальное количество стен в лабиринте. */
 const int MAX_WALLS = 5;
 
+/*! Класс лабиринта для игры. */
 class Maze{
 private:
-    std::unordered_map<int, std::vector<bool>> graph;
-    int moves_left;
+    std::unordered_map<int, std::vector<bool>> graph; ///< Граф лабиринта, где узлы связаны направлениями.
+    int moves_left; ///< Количество оставшихся ходов.
+
+    /*! Проверяет наличие пути между двумя узлами.
+    @details Использует поиск в ширину (BFS) для проверки существования пути от start до end.
+    @param start Начальный узел.
+    @param end Конечный узел.
+    @return true, если путь существует, false — иначе. */
     bool is_path_exists(int start, int end);
 
+    /*! Структура, представляющая ребро в графе лабиринта. */
     struct Edge {
-        int node1, dir1;
-        int node2, dir2;
+        int node1; ///< Первый узел ребра.
+        int dir1;  ///< Направление от первого узла.
+        int node2; ///< Второй узел ребра.
+        int dir2;  ///< Направление от второго узла.
     };
 public:
-    bool test_mode;
+    bool test_mode; ///< Флаг тестового режима (без ограничения ходов).
 
+    /*! Создаёт лабиринт.
+    @details Инициализирует граф лабиринта, добавляет случайные стены и задаёт количество ходов.
+    @param flag Флаг тестового режима (true — без ограничения ходов).
+    @param steps Количество ходов, доступных игроку (игнорируется в тестовом режиме). */
     Maze(bool flag, int steps);
-    int get_moves_left() const;
-    bool is_wall(int node, int direction) const;
 
+    /*! Возвращает количество оставшихся ходов.
+    @return Целое число, представляющее оставшиеся ходы. */
+    int get_moves_left() const;
+
+    /*! Устанавливает количество оставшихся ходов.
+    @param _steps Новое значение количества ходов. */
     void set_moves_left(int _steps);
+
+    /*! Проверяет наличие стены в указанном направлении от узла.
+    @param node Узел лабиринта.
+    @param direction Направление (0 — вперёд, 1 — направо, 2 — назад, 3 — налево).
+    @return true, если в указанном направлении стена, false — иначе. */
+    bool is_wall(int node, int direction) const;
 };
 #endif

include/server.hpp

@@ -1,3 +1,8 @@
+/*! @file server.hpp
+Заголовочный файл сервера для игры в лабиринт на базе сокетов.
+@author ParkSuMin
+@date 2025.04.30 */
+
 #ifndef SERVER_HPP
 #define SERVER_HPP
 
@@ -11,19 +16,44 @@
 #include <unistd.h>
 #include <cstring>
 
+/*! Максимальное количество клиентов, которые могут быть в очереди на подключение. */
 const int MAX_CLIENTS = 512;
+
+/*! Размер буфера для обмена данными между сервером и клиентом. */
 const int BUFFER_SIZE = 1024;
 
+/*! Класс сервера для игры в лабиринт с использованием сокетов (протокол TCP). */
 class Server {
 private:
-    bool service_mode;
-    int server_socket;
+    bool service_mode; ///< Флаг сервисного режима (тестовый режим без ограничения ходов).
+    int server_socket; ///< Серверный сокет для обработки клиентских подключений.
 
+    /*! Обрабатывает подключение одного клиента.
+    @details Создаёт лабиринт для клиента, принимает команды, обновляет состояние игры и отправляет ответы.
+    @param socket Сокет клиента.
+    @param flag Флаг сервисного режима.
+    @param steps Количество ходов, доступных игроку (игнорируется в сервисном режиме). */
     void handle_client(int socket, bool flag, int steps);
+
+    /*! Проверяет статус игры.
+    @details Проверяет, остались ли ходы у игрока, и активен ли тестовый режим.
+    @param maze Экземпляр объекта класса лабиринта.
+    @return true, если игра продолжается, false — если игра завершена. */
     bool check_status(Maze& maze);
 public:
-    Server(const std::string& host, const unsigned short port, bool service_flag);
-    void start(int steps = 10);
+    /*! Создаёт экземпляр сервера.
+    @details Инициализирует серверный сокет, связывает его с указанным хостом и портом.
+    @throw std::runtime_error При ошибке создания сокета, получения хоста или привязки.
+    @param host Адрес сервера (название хоста или IP-адрес).
+    @param port Порт сервера для подключения клиентов. */
+    Server(const std::string& host, const unsigned short port);
+
+    /*! Запускает сервер.
+    @details Начинает прослушивание входящих подключений и создаёт отдельные потоки для обработки клиентов.
+    @throw std::runtime_error При ошибке прослушивания или принятия соединения.
+    @param steps Количество ходов, доступных каждому игроку.
+    @param service_flag Флаг активации сервисного режима. */
+    void start(int steps, bool service_flag);
 };
 
 #endif

server-test.sh

@@ -0,0 +1,12 @@
+#!/bin/bash
+
+if [[ $# -lt 1 ]]; then
+  echo "no client path!"
+  exit 1
+fi
+COUNTER=0
+while [[ COUNTER -lt 500 ]]; do
+  ./$1 < Doxyfile > /dev/null &
+  let COUNTER++
+done
+echo "finish"

src/client/client.cpp

@@ -1,3 +1,8 @@
+/*! @file client.cpp
+Исходный файл клиента для игры в лабиринт на базе сокетов.
+@author ParkSuMin
+@date 2025.04.30 */
+
 #include "client.hpp"
 
 // void print_instructions() {

src/client/client_main.cpp

@@ -1,5 +1,30 @@
+/*! @file client_main.cpp
+Главный файл клиента для игры в лабиринт на базе сокетов.
+@author ParkSuMin
+@date 2025.04.30 */
+
 #include "client.hpp"
 
+/*! Главная функция клиента.
+@details Обрабатывает аргументы командной строки, создаёт экземпляр клиента и запускает его.
+@throw std::runtime_error При ошибке работы клиента.
+@throw std::exception При непредвиденной ошибке.
+@dot
+  digraph main {
+    ranksep=0.25;
+    node [shape=box,fontsize="10",fixedsize=true,width=2,height=0.3]
+    edge [arrowsize=0.5]
+    Beg [label="Начало",shape=ellipse]
+    End [label="Конец",shape=ellipse]
+    A [label="Проверка аргументов"]
+    B [label="Создание клиента"]
+    C [label="Запуск клиента"]
+    D [label="Обработка исключений"]
+    Beg->A->B->C->End
+    B->D
+    C->D->End
+  }
+@enddot */
 int main(int argc,  char** argv){
     int opt;
     std::string host = "localhost";

src/server/maze.cpp

@@ -1,5 +1,9 @@
+/*! @file maze.cpp
+Исходный файл класса лабиринта для игры.
+@author ParkSuMin
+@date 2025.04.30 */
+
 #include "maze.hpp"
-#include <iostream>
 
 Maze::Maze(bool _test_mode, int _steps){
 	std::vector<Edge> edges = {

src/server/server.cpp

@@ -1,15 +1,15 @@
+/*! @file server.cpp
+Исходный файл сервера для игры в лабиринт на базе сокетов.
+@author ParkSuMin
+@date 2025.04.30 */
+
 #include "server.hpp"
 
 bool Server::check_status(Maze &maze) {
     return (!maze.test_mode && maze.get_moves_left() > 0);
 }
 
-Server::Server(const std::string& h, const unsigned short p, bool _service){
-    service_mode = _service;
-    if (service_mode) {
-        std::cout << "Service mode is ON" << std::endl;
-    }
-
+Server::Server(const std::string& h, const unsigned short p){
     sockaddr_in server_address;
 
     if ((server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
@@ -42,7 +42,7 @@ void Server::handle_client(int client_socket, bool mode, int steps) {
 
     int bytes_received = recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);
     if (bytes_received <= 0) {
-        std::cout << "Error in getting player name";
+        std::cout << "Error in getting player name" << std::endl;;
         close(client_socket);
         return;
     }
@@ -129,12 +129,16 @@ void Server::handle_client(int client_socket, bool mode, int steps) {
         response = "вы проиграли\n";
         send(client_socket, response.c_str(), response.size(), 0);
     }
-
+    shutdown(client_socket, SHUT_RDWR);
     close(client_socket);
     std::cout << "Игрок " << player_name << " отключился" << std::endl;
 }
 
-void Server::start(int steps) {
+void Server::start(int steps, bool service_mode) {
+    if (service_mode) {
+        std::cout << "Service mode is ON" << std::endl;
+    }
+
     int new_socket;
 
     if (listen(server_socket, MAX_CLIENTS) < 0) {
@@ -151,4 +155,5 @@ void Server::start(int steps) {
         std::cout << "Новое соединение установлено" << std::endl;
         std::thread(&Server::handle_client, this, new_socket, service_mode, steps).detach();
     }
+    shutdown(server_socket, SHUT_RDWR);
 }

src/server/server_main.cpp

@@ -1,5 +1,30 @@
+/*! @file server_main.cpp
+Главный файл сервера для игры в лабиринт на базе сокетов.
+@author ParkSuMin
+@date 2025.04.30 */
+
 #include "server.hpp"
 
+/*! Главная функция сервера.
+@details Обрабатывает аргументы командной строки, создаёт экземпляр сервера и запускает его.
+@throw std::runtime_error При ошибке работы сервера.
+@throw std::exception При непредвиденной ошибке.
+@dot
+  digraph main {
+    ranksep=0.25;
+    node [shape=box,fontsize="10",fixedsize=true,width=2,height=0.3]
+    edge [arrowsize=0.5]
+    Beg [label="Начало",shape=ellipse]
+    End [label="Конец",shape=ellipse]
+    A [label="Проверка аргументов"]
+    B [label="Создание сервера"]
+    C [label="Запуск сервера"]
+    D [label="Обработка исключений"]
+    Beg->A->B->C->End
+    B->D
+    C->D->End
+  }
+@enddot */
 int main(int argc, char **argv) {
     int opt;
     std::string host = "localhost";
@@ -31,8 +56,8 @@ int main(int argc, char **argv) {
     }
 
     try {
-        Server server(host, port, service_mode);
-        server.start(steps);
+        Server server(host, port);
+        server.start(steps, service_mode);
     } catch (const std::runtime_error& e){
         std::cerr << "Server application error: " << e.what() << std::endl;
         return 1;