我的QT Creator学习笔记（三十五）——网络编程之UDP与TCP

Posted 2022-12-10 今天也要努力搬砖

 参考文献：《Qt Creator 快速入门》第三版 霍亚飞编著

1、UDP

UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议）是一个轻量级的、不可靠的、面向数据报的、无连接的协议，用于可靠性不是非常重要的情况。UDP一般分为发送端和接收端。

QUdpSocket类用来发送和接收UDP数据报，继承自QAbstractSocket类。这里的socket就是所谓的“套接字”，简单来说“套接字”就是一个IP地址加一个port端口号。

 

1.1UDP编程示例

下面是一个UDP编程示例，实现的功能：发送端指定端口号，输入要发送的内容，点击广播按钮发送。接收端指定接收端口号，并显示接收到的数据。

1.1 .1udp发送端

发送端用到的主要接口qint64 QUdpSocket::writeDatagram(const char *data, qint64 len, const QHostAddress &host, quint16 port);，该函数用来发送数据报。

发送端ui

发送端完整头文件

#ifndef SENDER_H
#define SENDER_H

#include <QDialog>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui  class Sender; 
QT_END_NAMESPACE
class QUdpSocket;
class Sender : public QDialog

    Q_OBJECT

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

private slots:
    void on_pushButton_clicked();

private:
    Ui::Sender *ui;
    QUdpSocket* sender;
;
#endif // SENDER_H

发送端完整.cpp文件

#include "sender.h"
#include "ui_sender.h"
#include <QUdpSocket>
#include <QtNetwork>

Sender::Sender(QWidget *parent)
    : QDialog(parent)
    , ui(new Ui::Sender)

    ui->setupUi(this);
    sender=new QUdpSocket(this);


Sender::~Sender()

    delete ui;



void Sender::on_pushButton_clicked()

    QByteArray datagram=ui->textEdit->toPlainText().toLocal8Bit();
    sender->writeDatagram(datagram.data(),datagram.size(),QHostAddress::Broadcast,ui->spinBox->value());

1.1.2 udp接收端

接收端用到的主要接口：

bool QAbstractSocket::bind(quint16 port = 0, BindMode mode = DefaultForPlatform)绑定端口。该接口不需要指定IP，默认支持所有IPv4的IP地址。第一个参数指定的端口号要与发送端一致。第二个参数是绑定模式。QUdpSocket::ShareAddress表明允许其他服务器绑定到相同的地址和端口上。

每当有数据报到来时，QUdpSocket都会发射readyRead()信号，这样就可以在自定义的槽中读取数据。

bool QUdpSocket::hasPendingDatagrams() const判断是否还有等待读取的数据。

qint64 QUdpSocket::readDatagram(char *data, qint64 maxlen, QHostAddress *host = Q_NULLPTR, quint16 *port = Q_NULLPTR)接收数据。

接收端ui

接收端完整.h文件

#ifndef RECEIVER_H
#define RECEIVER_H

#include <QDialog>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui  class Receiver; 
QT_END_NAMESPACE
class QUdpSocket;

class Receiver : public QDialog

    Q_OBJECT

public:
    Receiver(QWidget *parent = nullptr);
    ~Receiver();
private slots:
    void processPendingDatagram();
    void on_spinBox_valueChanged(int arg1);

private:
    Ui::Receiver *ui;
    QUdpSocket* receiver;

;
#endif // RECEIVER_H

接收端完整.cpp文件

#include "receiver.h"
#include "ui_receiver.h"
#include<QtNetwork>

Receiver::Receiver(QWidget *parent)
    : QDialog(parent)
    , ui(new Ui::Receiver)

    ui->setupUi(this);
    receiver=new QUdpSocket(this);
    receiver->bind(ui->spinBox->value(),QUdpSocket::ShareAddress);
    connect(receiver,&QUdpSocket::readyRead,this,&Receiver::processPendingDatagram);


Receiver::~Receiver()

    delete ui;


void Receiver::processPendingDatagram()

    //拥有等待的数据报
    while(receiver->hasPendingDatagrams())
    
        QByteArray datagram;
        //让datagram的大小为等待处理的数据报的大小，这样才能接收到完整的数据
        datagram.resize(receiver->pendingDatagramSize());
        //接收数据报，并将其存放到datagram中
        receiver->readDatagram(datagram.data(),datagram.size());
        //ui->label->setText(datagram);
        ui->textBrowser->setText(QString::fromLocal8Bit(                      datagram));
    



void Receiver::on_spinBox_valueChanged(int arg1)

        receiver->close();
        receiver->bind(arg1,QUdpSocket::ShareAddress);

1.1.3运行效果

 

2、TCP

TCP（Transmission Control Protocol,传输控制协议）是一个用于数据传输的低层的网络协议，多个互联网协议（包括HTTP和FTP)都是基于TCP协议的。TCP是一个面向数据流和连接的可靠的传输协议。

QTcpSocket类也继承自QAbstractSocket类。与QUdpSocket传输的数据报不同，QTcpSocket传输的是连续的数据流，尤其适合于连续数据传输。TCP编程一般分为客户端和服务器端，也就是所谓的C/S（Client/Server)模型。

在任何数据传输之前，必须建立一个TCP连接到远程的主机和端口上。

QTcpSocket是异步进行工作的，通过发射信号来报告状态改变和错误信息。

可以使用QTcpSocket::write()函数来写入数据，使用QTcpSocket::read()函数来读取数据。当从一个QTcpSocket中读取数据前，必须先调用QTcpSocket::bytesAvailable()函数来确保已经有足够的数据可用。

如果要处理到来的TCP连接，则可以使用QTcpSocket类调用listen()函数来设置服务器，然后关联newConnection()信号到自定义槽，每当有客户端连接时都会发射该信号。然后再自定义槽中调用nextPendingConnection()来接收这个连接，使用该函数返回的QTcpSocket对象与客户端进行通信。（详见下面示例代码中Server::acceptConnection槽函数）

2.1 TCP编程示例

下面是一个TCP编程示例，实现的功能：实现大型文件的传输，并显示传输进度。

2.1.1 tcp客户端

客户端主要功能及实现方式：从ui界面指定要连接的服务器地址以及端口号，选择要发送的文件。点击发送按钮后，调用void QAbstractSocket::connectToHost()函数连接到服务器。当连接到服务器后会收到QAbstractSocket::connected()信号，预先将该信号关联到自定义槽startTransfer()上，自定义槽中调用qint64 QTcpSocket::write()发送文件头结构。每次发送完成后会收到bytesWritten信号，将该信号关联到自定义槽updateClientProgress槽上，在该槽函数中分块发送数据并更新进度条。

    客户端ui

客户端完整.h文件

#ifndef CLIENT_H
#define CLIENT_H

#include <QDialog>
#include <QAbstractSocket>
QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui  class Client; 
QT_END_NAMESPACE

class QTcpSocket;
class QFile;

class Client : public QDialog

    Q_OBJECT

public:
    Client(QWidget *parent = nullptr);
    ~Client();
private slots:
    void openFile();
    void send();
    void startTransfer();
    void updateClientProgress(qint64);
    void displayError(QAbstractSocket::SocketError error);
    void on_openButton_clicked();

    void on_sendButton_clicked();

private:
    Ui::Client *ui;
    QTcpSocket* tcpClient;
    QFile* localFile;//要发送的文件
    qint64 totalBytes;//发送数据总大小
    qint64 bytesWritten;//已经发送数据大小
    qint64 bytesToWrite;//剩余数据大小
    qint64 payloadSize;//每次发送数据的大小
    QString fileName;//保存文件路径
    QByteArray outBlock;//数据缓冲区，即存放每次要发送的数据块
;
#endif // CLIENT_H

客户端完整.cpp文件

#include "client.h"
#include "ui_client.h"
#include <QtNetwork>
#include <QFileDialog>

Client::Client(QWidget *parent)
    : QDialog(parent), ui(new Ui::Client)

    ui->setupUi(this);
    payloadSize=64*1024;//64KB
    totalBytes=0;
    bytesWritten=0;
    bytesToWrite=0;
    tcpClient=new QTcpSocket(this);
    //连接服务器成功时会发出connected信号，开始传送文件
    connect(tcpClient,SIGNAL(connected()),this,SLOT(startTransfer()));
    connect(tcpClient,SIGNAL(bytesWritten(qint64)),this,SLOT(updateClientProgress(qint64)));
    connect(tcpClient,SIGNAL(error(QAbstractSocket::SocketError)),this,SLOT(displayError(QAbstractSocket::SocketError)));
    ui->sendButton->setEnabled(false);


Client::~Client()

    delete ui;


void Client::openFile()

    fileName=QFileDialog::getOpenFileName(this);
    if(!fileName.isEmpty())
    
        ui->sendButton->setEnabled(true);
        ui->clientStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("打开文件%1成功！").arg(fileName));
    


void Client::send()

    ui->sendButton->setEnabled(false);
    //初始化已发送字节为0
    bytesWritten=0;
    ui->clientStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("连接中..."));
    tcpClient->connectToHost(ui->hostLineEdit->text(),ui->portLineEdit->text().toInt());


void Client::startTransfer()

    localFile=new QFile(fileName);
    if(!localFile->open(QFile::ReadOnly))
    
        qDebug()<<"client:open file error!";
        return;
    
    //获取文件大小
    totalBytes=localFile->size();
    QDataStream sendOut(&outBlock,QIODevice::WriteOnly);
    sendOut.setVersion(QDataStream::Qt_5_6);
    QString currentFileName=fileName.right(fileName.size()-fileName.lastIndexOf('/')-1);
    //保留总大小信息空间、文件名大小信息空间然后输入文件名
    sendOut<<qint64(0)<<qint64(0)<<currentFileName;
    //这里的总大小是总大小信息、文件名大小信息、文件名和实际文件大小的总和
    totalBytes+=outBlock.size();
    //返回outBlock的开始，用实际的大小信息，代替两个qint64(0)空间
    sendOut.device()->seek(0);
    sendOut<<totalBytes<<qint64(outBlock.size()-sizeof(qint64)*2);
    //发送完文件头结构后剩余数据的大小
    bytesToWrite=totalBytes-tcpClient->write(outBlock);
    ui->clientStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("已连接"));
    outBlock.resize(0);



void Client::updateClientProgress(qint64 numBytes)

    //已经发送数据的大小
    bytesWritten+=(int)numBytes;
    //如果已经发送了数据
    if(bytesToWrite>0)
    
        //每次发送payloadSize大小的数据64KB,如果剩余的数据不足64K,就发送剩余数据大小
        outBlock=localFile->read(qMin(bytesToWrite,payloadSize));
        //发送完一次数据后还剩余数据的大小
        bytesToWrite-=(int)tcpClient->write(outBlock);
        //清空发送缓冲区
        outBlock.resize(0);
    
    else
    
        localFile->close();
    
    //更新进度条
    ui->clientProgressBar->setMaximum(totalBytes);
    ui->clientProgressBar->setValue(bytesWritten);
    //如果发送完毕
    if(bytesWritten==totalBytes)
    
        ui->clientStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("传送文件%1成功").arg(fileName));
        localFile->close();
        tcpClient->close();
    


void Client::displayError(QAbstractSocket::SocketError error)

    qDebug()<<tcpClient->errorString();
    tcpClient->close();
    ui->clientProgressBar->reset();
    ui->clientStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("客户端就绪"));
    ui->sendButton->setEnabled(true);



void Client::on_openButton_clicked()

    ui->clientProgressBar->reset();
    ui->clientStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("状态：等待打开文件"));
    openFile();


void Client::on_sendButton_clicked()

    send();

2.1.2 tcp服务器端

服务器端主要功能及实现方式：单击“开始监听”按钮后，调用bool QTcpServer::listen(const QHostAddress &address = QHostAddress::Any, quint16 port = 0)接口开启监听。将QTcpServer::newConnection关联到自定义槽acceptConnection()上。在acceptConnection()槽函数中，接收到来的连接请求，并获取其套接字tcpServerConnection=tcpServer.nextPendingConnection();然后进行信号槽关联，readyRead信号关联到updateServerProgress()槽上。在updateServerProgress()槽函数中先分别接收总数居大小、文件名大小以及文件名等文件头结构信息，再接收实际的文件，然后更新进度条。用到的主要接口tcpServerConnection->bytesAvailable()、tcpServerConnection->readAll()

服务器端ui

服务器端完整.h文件

#ifndef SERVER_H
#define SERVER_H

#include <QDialog>
#include <QAbstractSocket>
#include <QTcpServer>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui  class Server; 
QT_END_NAMESPACE

class QTcpSocket;
class QFile;

class Server : public QDialog

    Q_OBJECT

public:
    Server(QWidget *parent = nullptr);
    ~Server();
private slots:
    void start();
    void acceptConnection();
    void updateServerProgress();
    void displayError(QAbstractSocket::SocketError socketError);
    void on_startButton_clicked();

private:
    Ui::Server *ui;
    QTcpServer tcpServer;
    QTcpSocket* tcpServerConnection;
    qint64 totalBytes;//存放总大小信息
    qint64 bytesReceived;//已收到数据的大小
    qint64 fileNameSize;//文件名大小信息
    QString fileName;//存放文件名
    QFile* localFile;//本地文件
    QByteArray inBlock;//数据缓冲区
;
#endif // SERVER_H

服务器端完整.cpp文件

#include "server.h"
#include "ui_server.h"
#include <QtNetwork>

Server::Server(QWidget *parent)
    : QDialog(parent)
    , ui(new Ui::Server)

    ui->setupUi(this);
    connect(&tcpServer,SIGNAL(newConnection()),this,SLOT(acceptConnection()));


Server::~Server()

    delete ui;


void Server::start()

    if(!tcpServer.listen(QHostAddress::LocalHost,6666))
    
        qDebug()<<tcpServer.errorString();
        close();
        return;
    
    ui->startButton->setEnabled(false);
    totalBytes=0;
    bytesReceived=0;
    fileNameSize=0;
    ui->ServerStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("监听"));
    ui->serverProgressBar->reset();


void Server::acceptConnection()

    tcpServerConnection=tcpServer.nextPendingConnection();
    connect(tcpServerConnection,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(updateServerProgress()));
    connect(tcpServerConnection,SIGNAL(error(QAbstractSocket::SocketError)),this,SLOT(displayError(QAbstractSocket::SocketError)));
    ui->ServerStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("接收连接"));
    //关闭服务器不再进行监听
    tcpServer.close();


void Server::updateServerProgress()

    QDataStream in(tcpServerConnection);
    in.setVersion(QDataStream::Qt_5_6);
    //如果接收到的数据小于16个字节 ，保存到来的文件头结构
    if(bytesReceived<=sizeof (qint64)*2)
    
        if((tcpServerConnection->bytesAvailable()>=sizeof(qint64)*2)
                &&(fileNameSize==0))
        
            //接收数据总大小信息和文件名大小信息
            in>>totalBytes>>fileNameSize;
            bytesReceived+=sizeof(qint64)*2;
        
        if((tcpServerConnection->bytesAvailable()>=fileNameSize)&&(fileNameSize!=0))
        
            //接收文件名并建立文件
            in>>fileName;
            ui->ServerStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("接收文件%1...").arg(fileName));
            bytesReceived+=fileNameSize;
            localFile=new QFile(fileName);
            if(!localFile->open(QFile::WriteOnly))
            
                qDebug()<<"server:open file error!";
                return;
            
        
        else
        
            return;
        
    
    //如果接收的数据小于总数居，那么写入文件
    if(bytesReceived<totalBytes)
    
        bytesReceived+=tcpServerConnection->bytesAvailable();
        inBlock=tcpServerConnection->readAll();
        localFile->write(inBlock);
        inBlock.resize(0);
    
    ui->serverProgressBar->setMaximum(totalBytes);
    ui->serverProgressBar->setValue(bytesReceived);
    //接收数据完成时
    if(bytesReceived==totalBytes)
    
        tcpServerConnection->close();
        localFile->close();
        ui->startButton->setEnabled(true);
        ui->ServerStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("接收文件%1成功").arg(fileName));

    


void Server::displayError(QAbstractSocket::SocketError socketError)

    qDebug()<<tcpServerConnection->errorString();
    tcpServerConnection->close();
    ui->serverProgressBar->reset();
    ui->ServerStatusLabel->setText(QString::fromLocal8Bit("服务器端就绪"));
    ui->startButton->setEnabled(true);



void Server::on_startButton_clicked()

    start();

2.1.3运行效果