Билет №3. Multicast

В этом билете необходимо будет использовать динамический полиморфизм для организации широковещательных сообщений.

Обзор проекта

В этом репозитории находится незавершенный исходный код проекта Multicast*). Этот проект предназначен для того, чтобы в интерактивном режиме передавать сообщения на несколько адресов UDP и несколько устройств с последовательным интерфейсом.

*) Строго говоря, multicast - это способ передачи информации, в котором отправляется один экземпляр сообщения для нескольких клиентов. Проект же отправляет несколько unicast-сообщений каждому клиенту. В случае этого экзаменационного билета название выбрано условно, потому что не нашлось ничего лучше.

Конфигурационный файл

Программа multicast в качестве единственного аргумента командной строки принимает путь до конфигурационного файла, в котором описаны клиенты-приемники широковещательных сообщений.

Пример конфигурационного файла:

udp 127.0.0.1 9000
udp 127.0.0.1 9001
udp 127.0.0.1 9002
serial /dev/pts/0
serial /dev/pts/2

В нем описано 3 UDP клиента и 2 клиента с последовательным интерфейсом.

Рабочий цикл программы

Программа после запуска:

1. Валидирует аргументы командной строки.
2. Читает и валидирует конфигурацию.
3. Входит в бесконечный цикл, в котором принимает строки из stdin и переслывает ее всем клиентам.

Ограничения

• Проект не кроссплатформенный, соберется только под POSIX-совместимую операционную систему.

Сборка

Для сборки проекта выполните:

cmake -B build/
cmake --build build/

Тестирование

Вручную проект можно протестировать в терминале. Потребуется утилиты socat, nc и cat.

Настройка UDP клиента

Для каждого клиента из конфигурационного файла запустите утилиту nc в режиме слушающего UDP сокета. Например, для

udp 127.0.0.1 9000

клиент настраивается так:

nc -ul 127.0.0.1 9000

Настройка клиентов с последовательным интерфейсом

Для каждого клиента потребуется создать петлю с использованием двух /dev/pts/* устройств. В одно из устройств будет писать программа multicast, из другого устройства будет читать терминал при помощи cat. Петля создает при помощи утилиты socat.

Для каждого клиента в конфигурации создайте петлю:

socat -d -d pty,raw,echo=0 pty,raw,echo=0
2026/01/19 18:17:37 socat[269419] N PTY is /dev/pts/0
2026/01/19 18:17:37 socat[269419] N PTY is /dev/pts/5
2026/01/19 18:17:37 socat[269419] N starting data transfer loop with FDs [6,6] and [8,8]

В выводе socat видно, что было создано два устройства, /dev/pts/0 и /dev/pts/5. В конфигурационный файл записываем /dev/pts/0, а читать будем /dev/pts/5.

Для чтения в новом окне терминала (программу socat нельзя прерывать) выполните:

cat < /dev/pts/5

Запуск приложения

После того, как все клиенты настроены, запустите приложение:

./build/multicast ./config.cfg
Enter message:

и начните вводить сообщения. Вы должны увидеть их в каждом окне терминала, где запущен nc или cat.

Задание

Что уже реализовано:

• разбор аргументов командной строки;
• система сборки;
• чтение и валидация конфигурации;
• чтение ввода из stdin;
• функция отправки сообщения по UDP;
• функция отправки сообщений по последовательному интерфейсу.

Что нужно реализовать: Используя динамеческий полиморфизм, придумайте как создать и единообразно обслуживать клиентов с разным типом (UDP и последовательный интерфейс).

Места, где в коде нужно внести изменения, помечены комментариями TODO:

// TODO: отправьте всем клиентам

По желанию можно написать юнит-тесты.