QT中基于TCP的网络通信

news2024/10/6 4:10:59

QT中基于TCP的网络通信

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使用Qt提供的类进行基于TCP的套接字通信需要用到两个类：

QTcpServer：服务器类，用于监听客户端连接以及和客户端建立连接。
QTcpSocket：通信的套接字类，客户端、服务器端都需要使用。
这两个套接字通信类都属于网络模块network。

QTcpServer

QTcpServer类 用于监听客户端连接以及和客户端建立连接，在使用之前先介绍一下这个类提供的一些常用API函数

公共成员函数

构造函数

QTcpServer::QTcpServer(QObject *parent = Q_NULLPTR);

给监听的套接字设置监听

bool QTcpServer::listen(const QHostAddress &address = QHostAddress::Any, quint16 port = 0);
// 判断当前对象是否在监听, 是返回true，没有监听返回false
bool QTcpServer::isListening() const;
// 如果当前对象正在监听返回监听的服务器地址信息, 否则返回 QHostAddress::Null
QHostAddress QTcpServer::serverAddress() const;
// 如果服务器正在侦听连接，则返回服务器的端口; 否则返回0
quint16 QTcpServer::serverPort() const

参数：
address：通过类QHostAddress可以封装IPv4、IPv6格式的IP地址，QHostAddress::Any表示自动绑定
port：如果指定为0表示随机绑定一个可用端口。
返回值：绑定成功返回true，失败返回false

QTcpSocket *QTcpServer::nextPendingConnection();

得到和客户端建立连接之后用于通信的QTcpSocket套接字对象，它是QTcpServer的一个子对象，当QTcpServer对象析构的时候会自动析构这个子对象，当然也可自己手动析构，建议用完之后自己手动析构这个通信的QTcpSocket对象。

bool QTcpServer::waitForNewConnection(int msec = 0, bool *timedOut = Q_NULLPTR);

阻塞等待客户端发起的连接请求，不推荐在单线程程序中使用，建议使用非阻塞方式处理新连接，即使用信号 newConnection() 。

参数：
msec：指定阻塞的最大时长，单位为毫秒（ms）
timeout：传出参数，如果操作超时timeout为true，没有超时timeout为false

信号

当接受新连接导致错误时，将发射如下信号。socketError参数描述了发生的错误相关的信息。

[signal] void QTcpServer::acceptError(QAbstractSocket::SocketError socketError);

每次有新连接可用时都会发出 newConnection() 信号。

[signal] void QTcpServer::newConnection();

QTcpSocket

QTcpSocket是一个套接字通信类，不管是客户端还是服务器端都需要使用。在Qt中发送和接收数据也属于IO操作（网络IO），先来看一下这个类的继承关系：

在这里插入图片描述

公共成员函数

构造函数

QTcpSocket::QTcpSocket(QObject *parent = Q_NULLPTR);

连接服务器，需要指定服务器端绑定的IP和端口信息。

[virtual] void QAbstractSocket::connectToHost(const QString &hostName, quint16 port, OpenMode openMode = ReadWrite, NetworkLayerProtocol protocol = AnyIPProtocol);

[virtual] void QAbstractSocket::connectToHost(const QHostAddress &address, quint16 port, OpenMode openMode = ReadWrite);

在Qt中不管调用读操作函数接收数据，还是调用写函数发送数据，操作的对象都是本地的由Qt框架维护的一块内存。因此，调用了发送函数数据不一定会马上被发送到网络中，调用了接收函数也不是直接从网络中接收数据，关于底层的相关操作是不需要使用者来维护的。

接收数据

// 指定可接收的最大字节数 maxSize 的数据到指针 data 指向的内存中
qint64 QIODevice::read(char *data, qint64 maxSize);
// 指定可接收的最大字节数 maxSize，返回接收的字符串
QByteArray QIODevice::read(qint64 maxSize);
// 将当前可用操作数据全部读出，通过返回值返回读出的字符串
QByteArray QIODevice::readAll();

发送数据

// 发送指针 data 指向的内存中的 maxSize 个字节的数据
qint64 QIODevice::write(const char *data, qint64 maxSize);
// 发送指针 data 指向的内存中的数据，字符串以 \0 作为结束标记
qint64 QIODevice::write(const char *data);
// 发送参数指定的字符串
qint64 QIODevice::write(const QByteArray &byteArray);

信号

在使用QTcpSocket进行套接字通信的过程中，如果该类对象发射出readyRead()信号，说明对端发送的数据达到了，之后就可以调用 read 函数接收数据了。

[signal] void QIODevice::readyRead();

调用connectToHost()函数并成功建立连接之后发出connected()信号。

[signal] void QAbstractSocket::connected();

在套接字断开连接时发出disconnected()信号。

[signal] void QAbstractSocket::disconnected();

通信流程

在这里插入图片描述

服务器端

通信流程

  1. 创建套接字服务器QTcpServer对象
  2. 通过QTcpServer对象设置监听，即：QTcpServer::listen()
  3. 基于QTcpServer::newConnection()信号检测是否有新的客户端连接
  4. 如果有新的客户端连接调用QTcpSocket
  5. *QTcpServer::nextPendingConnection()得到通信的套接字对象
  6. 使用通信的套接字对象QTcpSocket和客户端进行通信

代码

服务器端的窗口界面如下图所示：
在这里插入图片描述

QtServer.pro文件

在这里插入图片描述

mainwindow.h文件

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QTcpServer>
#include <QTcpSocket>
#include <QLabel>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();

private slots:
    void on_setListen_clicked();

    void on_sendMsg_clicked();

private:
    Ui::MainWindow *ui;
    QTcpServer* m_s;
    QTcpSocket* m_tcp;
    QLabel* m_status;
};
#endif // MAINWINDOW_H

main.cpp文件

#include "mainwindow.h"

#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

mainwindow.cpp文件

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"



MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    ui->port->setText("8000"); //先设置一个端口号
    setWindowTitle("服务器");

    //创建监听的服务器对象
    m_s = new QTcpServer(this); //指定父对象，不需要再去管内存的释放

    //等待客户端链接,连接上会发送一个信号newConnection
    connect(m_s,&QTcpServer::newConnection,this,[=](){
        m_tcp = m_s->nextPendingConnection(); //得到可供通讯的套接字对象

        m_status->setPixmap(QPixmap(":/connect.png").scaled(20,20)); //更改链接状态

        //检测是否可以接收数据
        connect(m_tcp,&QTcpSocket::readyRead,this,[=]()
        {
            QByteArray data = m_tcp->readAll(); //全部读出来
            ui->record->append("客户端say: " + data);  //显示在历史记录框中
        });

        //对端断开链接时会，TcpSocket会发送一个disconnect信号
        connect(m_tcp,&QTcpSocket::disconnected,this,[=]()
        {
            m_tcp->close(); //关闭套接字
            m_tcp->deleteLater(); //释放m_tcp
            m_status->setPixmap(QPixmap(":/disconnect.png").scaled(20,20)); //更改链接状态
        });
    });

    //状态栏
    m_status = new QLabel;
    //给标签设置图片
    m_status->setPixmap(QPixmap(":/disconnect.png").scaled(20,20));  //scaled设置图片大小
    //将标签设置到状态栏中
    ui->statusbar->addWidget(new QLabel("连接状态: "));
    ui->statusbar->addWidget(m_status);
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}


void MainWindow::on_setListen_clicked()
{
    unsigned short port = ui->port->text().toUShort();
    m_s->listen(QHostAddress::Any,port); //开始监听
    ui->setListen->setDisabled(true);  //监听之后设置为不可用状态
}

void MainWindow::on_sendMsg_clicked()
{
    QString msg = ui->msg->toPlainText(); //以纯文本的方式把数据读出来
    m_tcp->write(msg.toUtf8());
    ui->record->append("服务器say: " + msg);  //显示在历史记录框中
}

mainwindow.ui文件
在这里插入图片描述

客户端

通信流程

  1. 创建通信的套接字类QTcpSocket对象
  2. 使用服务器端绑定的IP和端口连接服务器QAbstractSocket::connectToHost()
  3. 使用QTcpSocket对象和服务器进行通信

代码

客户端的窗口界面如下图所示：
在这里插入图片描述

QtClient.pro文件
在这里插入图片描述
mainwindow.h文件

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QTcpSocket>
#include <QLabel>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MainWindow; }
QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    MainWindow(QWidget *parent = nullptr);
    ~MainWindow();

private slots:

    void on_sendMsg_clicked();

    void on_connect_clicked();

    void on_disconnect_clicked();

private:
    Ui::MainWindow *ui;
    QTcpSocket* m_tcp;
    QLabel* m_status;
};
#endif // MAINWINDOW_H

main.cpp文件

#include "mainwindow.h"

#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

mainwindow.cpp文件

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

#include <QHostAddress>



MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    ui->port->setText("8000"); //先设置一个端口号
    ui->ip->setText("127.0.0.1"); //设置本地循环ip
    setWindowTitle("客户端");

    ui->disconnect->setDisabled(true);//断开连接按钮不可用

    //创建监听的服务器对象
    m_tcp = new QTcpSocket(this); //指定父对象，不需要再去管内存的释放

    //检测是否可以接受数据 当 m_tcp 发送给出readyRead信号，就说明有信号到达了
    connect(m_tcp,&QTcpSocket::readyRead,this,[=]()
    {
        QByteArray data = m_tcp->readAll(); //全部读出来
        ui->record->append("服务器say: " + data);  //显示在历史记录框中
    });

    //对端断开链接时会，TcpSocket会发送一个disconnect信号
    connect(m_tcp,&QTcpSocket::disconnected,this,[=]()
    {
        m_tcp->close(); //关闭套接字
        //m_tcp->deleteLater(); // 指定了父对象，不需要手动释放 m_tcp
        m_status->setPixmap(QPixmap(":/disconnect.png").scaled(20,20)); //更改链接状态
        ui->record->append("服务器已经和客户端断开了连接...");
        ui->connect->setDisabled(false); //连接按钮可用
        ui->disconnect->setEnabled(false); //断开连接按钮不可用
    });

    //当 m_tcp 发送一个 connected 信号后，就说明已经连接上服务器
    connect(m_tcp,&QTcpSocket::connected,this,[=]()
    {
        m_status->setPixmap(QPixmap(":/connect.png").scaled(20,20));  //scaled设置图片大小
        ui->record->append("已经成功连接到了服务器...");
        ui->connect->setDisabled(true); //连接按钮不可用
        ui->disconnect->setEnabled(true); //断开连接按钮可用
    });

    //状态栏
    m_status = new QLabel;
    //给标签设置图片
    m_status->setPixmap(QPixmap(":/disconnect.png").scaled(20,20));  //scaled设置图片大小
    //将标签设置到状态栏中
    ui->statusbar->addWidget(new QLabel("连接状态: "));
    ui->statusbar->addWidget(m_status);
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}


void MainWindow::on_sendMsg_clicked()
{
    QString msg = ui->msg->toPlainText(); //以纯文本的方式把数据读出来
    m_tcp->write(msg.toUtf8());
    ui->record->append("客户端say: " + msg);  //显示在历史记录框中
}

void MainWindow::on_connect_clicked()
{
    QString ip = ui->ip->text();
    unsigned short port = ui->port->text().toUShort();
    m_tcp->connectToHost(QHostAddress(ip),port);
}

void MainWindow::on_disconnect_clicked()
{
    m_tcp->close();
    ui->connect->setDisabled(false);
    ui->disconnect->setEnabled(false);
}

mainwindow.ui文件
在这里插入图片描述

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