基于 TCP 的 Qt 网络通信

Qt是C++的一个框架，并且提供了用于套接字通信的类（TCP，UDP）。
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。

作者: 苏丙榅
链接: https://www.subingwen.cn/qt/socket-tcp/
来源: 爱编程的大丙

1. 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：

1.1 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
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。

QTcpSocket *QTcpServer::nextPendingConnection();

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() 。

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

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

1.2 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();

2. 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：

2.1 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);

2.2 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();

3. 通信流程

3.1 服务器端

3.1.1 通信流程

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

3.1.2 代码片段

服务器端的窗口界面如下图所示：

头文件

class MainWindow : public QMainWindow
{Q_OBJECTpublic:explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);~MainWindow();private slots:void on_startServer_clicked();void on_sendMsg_clicked();private:Ui::MainWindow *ui;QTcpServer* m_server;QTcpSocket* m_tcp;
};

源文件

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :QMainWindow(parent),ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);setWindowTitle("TCP - 服务器");// 创建 QTcpServer 对象m_server = new QTcpServer(this);// 检测是否有新的客户端连接connect(m_server, &QTcpServer::newConnection, this, [=](){m_tcp = m_server->nextPendingConnection();ui->record->append("成功和客户端建立了新的连接...");m_status->setPixmap(QPixmap(":/connect.png").scaled(20, 20));// 检测是否有客户端数据connect(m_tcp, &QTcpSocket::readyRead, this, [=](){// 接收数据QString recvMsg = m_tcp->readAll();ui->record->append("客户端Say: " + recvMsg);});// 客户端断开了连接connect(m_tcp, &QTcpSocket::disconnected, this, [=](){ui->record->append("客户端已经断开了连接...");m_tcp->deleteLater();m_status->setPixmap(QPixmap(":/disconnect.png").scaled(20, 20));});});
}MainWindow::~MainWindow()
{delete ui;
}// 启动服务器端的服务按钮
void MainWindow::on_startServer_clicked()
{unsigned short port = ui->port->text().toInt();// 设置服务器监听m_server->listen(QHostAddress::Any, port);ui->startServer->setEnabled(false);
}// 点击发送数据按钮
void MainWindow::on_sendMsg_clicked()
{QString sendMsg = ui->msg->toPlainText();m_tcp->write(sendMsg.toUtf8());ui->record->append("服务器Say: " + sendMsg);ui->msg->clear();
}

3.2 客户端

客户端的窗口界面如下图所示：

头文件

class MainWindow : public QMainWindow
{Q_OBJECTpublic:explicit MainWindow(QWidget *parent = 0);~MainWindow();private slots:void on_connectServer_clicked();void on_sendMsg_clicked();void on_disconnect_clicked();private:Ui::MainWindow *ui;QTcpSocket* m_tcp;
};

源文件

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :QMainWindow(parent),ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);setWindowTitle("TCP - 客户端");// 创建通信的套接字对象m_tcp = new QTcpSocket(this);// 检测服务器是否回复了数据connect(m_tcp, &QTcpSocket::readyRead, [=](){// 接收服务器发送的数据QByteArray recvMsg = m_tcp->readAll();ui->record->append("服务器Say: " + recvMsg);});// 检测是否和服务器是否连接成功了connect(m_tcp, &QTcpSocket::connected, this, [=](){ui->record->append("恭喜, 连接服务器成功!!!");m_status->setPixmap(QPixmap(":/connect.png").scaled(20, 20));});// 检测服务器是否和客户端断开了连接connect(m_tcp, &QTcpSocket::disconnected, this, [=](){ui->record->append("服务器已经断开了连接, ...");ui->connectServer->setEnabled(true);ui->disconnect->setEnabled(false);});
}MainWindow::~MainWindow()
{delete ui;
}// 连接服务器按钮按下之后的处理动作
void MainWindow::on_connectServer_clicked()
{QString ip = ui->ip->text();unsigned short port = ui->port->text().toInt();// 连接服务器m_tcp->connectToHost(QHostAddress(ip), port);ui->connectServer->setEnabled(false);ui->disconnect->setEnabled(true);
}// 发送数据按钮按下之后的处理动作
void MainWindow::on_sendMsg_clicked()
{QString sendMsg = ui->msg->toPlainText();m_tcp->write(sendMsg.toUtf8());ui->record->append("客户端Say: " + sendMsg);ui->msg->clear();
}// 断开连接按钮被按下之后的处理动作
void MainWindow::on_disconnect_clicked()
{m_tcp->close();ui->connectServer->setEnabled(true);ui->disconnect->setEnabled(false);
}

作者: 苏丙榅
链接: https://www.subingwen.cn/qt/socket-tcp/
来源: 爱编程的大丙