Connect 4

Introduzione

Implementazione del gioco Forza 4 utilizzando le system call System V per l'elaborato di sistemi operativi (2022-23).

Regole del gioco

Le regole previste dal gioco originale sono state estese come segue:

• La terminazione di un client in qualsiasi momento da parte di un giocatore porta alla vittoria a tavolino dell'avversario.
• Le giocate proseguono ad oltranza ed il compito di concludere la partita spetta a chi gestisce il server (terminandolo, banalmente).
• Nel caso si adottasse la modalità di gioco con timeout, allo scadere del tempo il turno passa al giocatore avversario.
• La modalità single player è una richiesta che il client fa al server e non è garantito che sarà soddisfatta.
• Ad ogni server si possono collegare al massimo due client ma è possibile avviare più di un server.

Directory

• .vscode: contiene i file di configurazione per l'editor Visual Studio Code
• subprojects
  • client: sorgenti dell'eseguibile che si interfaccia con l'utente
  • server: sorgenti dell'eseguibile che instanzia il campo di gioco e coordina i due giocatori
  • libconnect4: libreria con il codice necessario allo scambio di dati tra i due componenti
• tools: contiene il binario muon utilizzabile per compilare il progetto

Il progetto usa meson come build system. I file meson.build contengono le direttive per compilare i binari.

Compilazione

1. Installare un compilatore per il linguaggio C (es. gcc), il build system meson ed il backend ninja
2. Creare una directory per la compilazione: meson setup -Dprefix=/ builddir
3. Compilare ed installare i binari: DESTDIR=. meson install -C builddir
4. Eseguire i binari connect4-client e connect4-server presenti nella directory builddir/bin in terminali diversi
   NB Per poter giocare in single player entrambi i binari devono essere nella CWD

Anzichè installare meson e ninja è possibile utilizzare il binario muon. Per ulteriori informazioni si rimanda alla documentazione di quest'ultimo.

Utilizzo

Server

connect4-server [-t TIMEOUT] GRIDHEIGHT GRIDWIDTH P1TOKEN P2TOKEN

• -t TIMEOUT: parametro opzionale per indicare i secondi entro cui ogni giocatore deve fare la propria mossa. Se 0 indica che non c'è timeout (default 0)
• GRIDHEIGHT: l'altezza della griglia di gioco (minimo 5)
• GRIDWIDTH: la larghezza della griglia di gioco (minimo 5)
• P1TOKEN: un carattere che rappresenta il simbolo assegnato al giocatore 1
• P2TOKEN: un carattere che rappresenta il simbolo assegnato al giocatore 2

Client

connect4-client [-s] GAME_ID USERNAME

• -s: parametro per richiedere la modalità single player
• GAME_ID: id generato dal server che identifica la partita
• USERNAME: username con cui sarà identificato il giocatore

Architettura

I processi client e server comunicano attraverso una coda di messaggi, alcuni semafori ed i segnali SIGUSR1 e SIGUSR2. Inoltre essi condividono una zona di memoria in cui é memorizzata la griglia di gioco.

In particolare sulla coda vengono scambiati i seguenti messaggi:

• messaggi di configurazione, servono a comunicare ai client l'ID della memoria condivisa e dei semafori, le dimensioni della griglia di gioco, il token assegnato al giocatore, il PID del processo server e l'eventuale timeout.
• messaggi di stato, inviati dal server verso i client, contengono il risultato della partita in corso (PERSA, PAREGGIO, VINTA o VINTA A TAVOLINO)
• messaggi di feedback, inviati dal client verso il server. Contengono il PID del client e servono a comunicare quando il client si è connesso o sta abbandonando la partita

I semafori utilizzati invece sono i seguenti:

• connessione client (intero): viene incrementato dai processi client durante la connessione.
• turno: (binario, uno per client) viene incrementato dal server per sbloccare il rispettivo giocatore
• mossa (binario, uno per client): viene incrementato dal client per indicare che é stata eseguita la mossa

Per quanto riguarda i segnali abbiamo il server che utilizza:

• SIGUSR1: per capire quando un nuovo messaggio viene posto nella coda
• SIGUSR2: per rispondere alla richiesta di un client di avviare la modalità single player
• SIGINT: per terminare la partita per entrambi i giocatori

I processi client invece reagiscono ai seguenti segnali:

• SIGUSR1: per capire quando viene posto un nuovo messaggio nella coda
• SIGUSR2: per capire quando il server ordina la chiusura unilaterale della partita
• SIGINT: per permettere al giocatore di abbandonare la partita, perdendo a tavolino
• SIGALRM: utilizzato quando la partita prevede timeout