qt中Qtcpserver服务端_qt websocket

news2024/11/26 10:33:46

0.前言

本文主要讲解 Qt TCP 相关接口的基本应用，一些实践相关的后面会单独写。

TCP 协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP 通过检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现可靠性传输。

TCP 通过三次握手来建立可靠的连接。

 

TCP 四次挥手断开连接。TCP连接是双向的，在四次挥手中，前两次挥手用于断开一个方向的连接，后两次挥手用于断开另一方向的连接。

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1.准备工作

首先，要使用 Qt 的网络模块需要在 pro 中加上 network（如果是 VS IDE 就在模块选择里勾选上 network）：

QT += network

引入相关类的头文件：

#include <QTcpServer>
#include <QTcpSocket>
#include <QHostAddress>

另外， Qt 在 windows 下使用的 select 模型，在 linux 下新版本的改为了 poll 模型（具体版本待查）。

Qt TCP 的操作流程：

 

2.认识QTcpSocket的接口

QTcpSocket 是 QAbstractSocket 的子类，用于建立 TCP 连接并传输数据流。

对于 QTcpServer 服务端，可通过 nextPendingConnection() 接口获取到建立了 TCP 连接的 QTcpSocket 对象。

对于客户端，创建好 QTcpSocket 对象后，调用 connectToHost() 连接到服务端：

void QAbstractSocket::connectToHost(const QString &hostName, quint16 port, QIODevice::OpenMode openMode = ReadWrite, QAbstractSocket::NetworkLayerProtocol protocol = AnyIPProtocol)
void QAbstractSocket::connectToHost(const QHostAddress &address, quint16 port, QIODevice::OpenMode openMode = ReadWrite)

连接成功和连接断开会触发 connected() 和 disconnected() 信号：

void QAbstractSocket::connected()
void QAbstractSocket::disconnected()

连接成功之后，可以调用 QIODevice 继承来的 read，write 等接口：

qint64 QIODevice::read(char *data, qint64 maxSize)
QByteArray QIODevice::read(qint64 maxSize)
QByteArray QIODevice::readAll()
qint64 QIODevice::write(const char *data, qint64 maxSize)
qint64 QIODevice::write(const char *data)
qint64 QIODevice::write(const QByteArray &byteArray)

当有新的数据到来，会触发 readyRead() 信号，此时在槽函数中进行读取即可：

void QIODevice::readyRead()

操作完之后，调用相关接口关闭 TCP 连接：

void QAbstractSocket::disconnectFromHost()
void QAbstractSocket::close()
void QAbstractSocket::abort()

其中， abort 调用了 close， close 调用了 disconnectFromHost。 abort 立即关闭套接字，并丢弃写缓冲区中的所有待处理数据。close 关闭套接字的 IO，以及套接字的连接。

3.认识QTcpServer的接口

QTcpServer 类提供基于 TCP 的服务器。

首先，调用 listen() 监听指定的地址和端口：

bool QTcpServer::listen(const QHostAddress &address = QHostAddress::Any, quint16 port = 0)

当有新的 TCP 连接，会触发 newConnection() 信号，此时可以调用 nextPendingConnection() 以将挂起的连接接受为已连接的 QTcpSocket，通过该对象可以与客户端通信。

QTcpSocket *QTcpServer::nextPendingConnection()

注意，返回的 QTcpSocket 对象不能在另一个线程使用，如果需要在别的线程管理这个 socket 连接，需要重写 Server 的 incomingConnection() ，将 sokcet 描述符传递给别的线程并创建 QTcpSocket：

void QTcpServer::incomingConnection(qintptr socketDescriptor)

最后，调用 close() 停止监听：

void QTcpServer::close()

4.Qt Tcp的简单示例

完整代码链接（分为SimpleTcpServer和SimpleTcpClient两个子项目）：

运行效果：

 

服务端主要实现代码：

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QTcpServer>
#include <QTcpSocket>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

//simple Tcp 服务端
class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

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

private:
    //初始化server操作
    void initServer();
    //close server
    void closeServer();
    //更新当前状态
    void updateState();

private:
    Ui::Widget *ui;
    //server用于监听端口，获取新的tcp连接的描述符
    QTcpServer *server;
    //存储已连接的socket对象
    QList<QTcpSocket*> clientList;
};
#endif // WIDGET_H
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QHostAddress>
Widget::Widget(QWidget *parent)
: QWidget(parent)
, ui(new Ui::Widget)
{
ui->setupUi(this);
setWindowTitle("Server");
initServer();
}
Widget::~Widget()
{
//关闭server
closeServer();
delete ui;
}
void Widget::initServer()
{
//创建Server对象
server = new QTcpServer(this);
//点击监听按钮，开始监听
connect(ui->btnListen,&QPushButton::clicked,[this]{
//判断当前是否已开启，是则close，否则listen
if(server->isListening()){
//server->close();
closeServer();
//关闭server后恢复界面状态
ui->btnListen->setText("Listen");
ui->editAddress->setEnabled(true);
ui->editPort->setEnabled(true);
}else{
//从界面上读取ip和端口
//可以使用 QHostAddress::Any 监听所有地址的对应端口
const QString address_text=ui->editAddress->text();
const QHostAddress address=(address_text=="Any")
?QHostAddress::Any
:QHostAddress(address_text);
const unsigned short port=ui->editPort->text().toUShort();
//开始监听，并判断是否成功
if(server->listen(address,port)){
//连接成功就修改界面按钮提示，以及地址栏不可编辑
ui->btnListen->setText("Close");
ui->editAddress->setEnabled(false);
ui->editPort->setEnabled(false);
}
}
updateState();
});
//监听到新的客户端连接请求
connect(server,&QTcpServer::newConnection,this,[this]{
//如果有新的连接就取出
while(server->hasPendingConnections())
{
//nextPendingConnection返回下一个挂起的连接作为已连接的QTcpSocket对象
//套接字是作为服务器的子级创建的，这意味着销毁QTcpServer对象时会自动删除该套接字。
//最好在完成处理后显式删除该对象，以避免浪费内存。
//返回的QTcpSocket对象不能从另一个线程使用，如有需要可重写incomingConnection().
QTcpSocket *socket=server->nextPendingConnection();
clientList.append(socket);
ui->textRecv->append(QString("[%1:%2] Soket Connected")
.arg(socket->peerAddress().toString())
.arg(socket->peerPort()));
//关联相关操作的信号槽
//收到数据，触发readyRead
connect(socket,&QTcpSocket::readyRead,[this,socket]{
//没有可读的数据就返回
if(socket->bytesAvailable()<=0)
return;
//注意收发两端文本要使用对应的编解码
const QString recv_text=QString::fromUtf8(socket->readAll());
ui->textRecv->append(QString("[%1:%2]")
.arg(socket->peerAddress().toString())
.arg(socket->peerPort()));
ui->textRecv->append(recv_text);
});
//error信号在5.15换了名字
#if QT_VERSION < QT_VERSION_CHECK(5, 15, 0)
//错误信息
connect(socket, static_cast<void(QAbstractSocket::*)(QAbstractSocket::SocketError)>(&QAbstractSocket::error),
[this,socket](QAbstractSocket::SocketError){
ui->textRecv->append(QString("[%1:%2] Soket Error:%3")
.arg(socket->peerAddress().toString())
.arg(socket->peerPort())
.arg(socket->errorString()));
});
#else
//错误信息
connect(socket,&QAbstractSocket::errorOccurred,[this,socket](QAbstractSocket::SocketError){
ui->textRecv->append(QString("[%1:%2] Soket Error:%3")
.arg(socket->peerAddress().toString())
.arg(socket->peerPort())
.arg(socket->errorString()));
});
#endif
//连接断开，销毁socket对象，这是为了开关server时socket正确释放
connect(socket,&QTcpSocket::disconnected,[this,socket]{
socket->deleteLater();
clientList.removeOne(socket);
ui->textRecv->append(QString("[%1:%2] Soket Disonnected")
.arg(socket->peerAddress().toString())
.arg(socket->peerPort()));
updateState();
});
}
updateState();
});
//server向client发送内容
connect(ui->btnSend,&QPushButton::clicked,[this]{
//判断是否开启了server
if(!server->isListening())
return;
//将发送区文本发送给客户端
const QByteArray send_data=ui->textSend->toPlainText().toUtf8();
//数据为空就返回
if(send_data.isEmpty())
return;
for(QTcpSocket *socket:clientList)
{
socket->write(send_data);
//socket->waitForBytesWritten();
}
});
//server的错误信息
//如果发生错误，则serverError()返回错误的类型，
//并且可以调用errorString()以获取对所发生事件的易于理解的描述
connect(server,&QTcpServer::acceptError,[this](QAbstractSocket::SocketError){
ui->textRecv->append("Server Error:"+server->errorString());
});
}
void Widget::closeServer()
{
//停止服务
server->close();
for(QTcpSocket * socket:clientList)
{
//断开与客户端的连接
socket->disconnectFromHost();
if(socket->state()!=QAbstractSocket::UnconnectedState){
socket->abort();
}
}
}
void Widget::updateState()
{
//将当前server地址和端口、客户端连接数写在标题栏
if(server->isListening()){
setWindowTitle(QString("Server[%1:%2] connections:%3")
.arg(server->serverAddress().toString())
.arg(server->serverPort())
.arg(clientList.count()));
}else{
setWindowTitle("Server");
}
}

客户端主要实现代码：

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H
#include <QWidget>
#include <QTcpSocket>
QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE
//simple Tcp 客户端
class Widget : public QWidget
{
Q_OBJECT
public:
Widget(QWidget *parent = nullptr);
~Widget();
private:
//初始化client操作
void initClient();
//更新当前状态
void updateState();
private:
Ui::Widget *ui;
//socket对象
QTcpSocket *client;
};
#endif // WIDGET_H
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QHostAddress>
Widget::Widget(QWidget *parent)
: QWidget(parent)
, ui(new Ui::Widget)
{
ui->setupUi(this);
setWindowTitle("Client");
initClient();
}
Widget::~Widget()
{
//析构关闭连接
//client->disconnectFromHost();
//if(client->state()!=QAbstractSocket::UnconnectedState){
//    client->waitForDisconnected();
//}
//关闭套接字的I/O设备，并调用disconnectFromHost()关闭套接字的连接。
//client->close();
//中止当前连接并重置套接字。与disconnectFromHost()不同，
//此函数立即关闭套接字，并丢弃写缓冲区中的所有待处理数据。
client->abort();
delete ui;
}
void Widget::initClient()
{
//创建client对象
client = new QTcpSocket(this);
//点击连接，根据ui设置的服务器地址进行连接
connect(ui->btnConnect,&QPushButton::clicked,[this]{
//判断当前是否已连接，连接了就断开
if(client->state()==QAbstractSocket::ConnectedState){
//如果使用disconnectFromHost()不会重置套接字，isValid还是会为true
client->abort();
}else if(client->state()==QAbstractSocket::UnconnectedState){
//从界面上读取ip和端口
const QHostAddress address=QHostAddress(ui->editAddress->text());
const unsigned short port=ui->editPort->text().toUShort();
//连接服务器
client->connectToHost(address,port);
}else{
ui->textRecv->append("It is not ConnectedState or UnconnectedState");
}
});
//连接状态
connect(client,&QTcpSocket::connected,[this]{
//已连接就设置为不可编辑
ui->btnConnect->setText("Disconnect");
ui->editAddress->setEnabled(false);
ui->editPort->setEnabled(false);
updateState();
});
connect(client,&QTcpSocket::disconnected,[this]{
//断开连接还原状态
ui->btnConnect->setText("Connect");
ui->editAddress->setEnabled(true);
ui->editPort->setEnabled(true);
updateState();
});
//发送数据
connect(ui->btnSend,&QPushButton::clicked,[this]{
//判断是可操作，isValid表示准备好读写
if(!client->isValid())
return;
//将发送区文本发送给客户端
const QByteArray send_data=ui->textSend->toPlainText().toUtf8();
//数据为空就返回
if(send_data.isEmpty())
return;
client->write(send_data);
//client->waitForBytesWritten();
});
//收到数据，触发readyRead
connect(client,&QTcpSocket::readyRead,[this]{
//没有可读的数据就返回
if(client->bytesAvailable()<=0)
return;
//注意收发两端文本要使用对应的编解码
const QString recv_text=QString::fromUtf8(client->readAll());
ui->textRecv->append(QString("[%1:%2]")
.arg(client->peerAddress().toString())
.arg(client->peerPort()));
ui->textRecv->append(recv_text);
});
//error信号在5.15换了名字
#if QT_VERSION < QT_VERSION_CHECK(5, 15, 0)
//错误信息
connect(client, static_cast<void(QAbstractSocket::*)(QAbstractSocket::SocketError)>(&QAbstractSocket::error),
[this](QAbstractSocket::SocketError){
ui->textRecv->append("Socket Error:"+client->errorString());
});
#else
//错误信息
connect(client,&QAbstractSocket::errorOccurred,[this](QAbstractSocket::SocketError){
ui->textRecv->append("Socket Error:"+client->errorString());
});
#endif
}
void Widget::updateState()
{
//将当前client地址和端口写在标题栏
if(client->state()==QAbstractSocket::ConnectedState){
setWindowTitle(QString("Client[%1:%2]")
.arg(client->localAddress().toString())
.arg(client->localPort()));
}else{
setWindowTitle("Client");
}
}

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