Qt网络编程01-QTcpSocket和QTcpServer的基本使用

1 前言
试验效果

原文链接：https://blog.csdn.net/gongjianbo1992/article/details/107743780

1 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。

TCP 知识参考：https://blog.csdn.net/sinat_36629696/article/details/80740678

TCP 知识参考：https://www.jianshu.com/p/ca64764e4a26

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：

图片参考：https://blog.csdn.net/qq_32298647/article/details/74834254

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。

文档：https://doc.qt.io/qt-5/qtcpserver.html

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()

文档：https://doc.qt.io/qt-5/qabstractsocket.html

文档：https://doc.qt.io/qt-5/qtcpsocket.html

4.Qt Tcp的简单示例
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_OBJECTpublic:Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();private://初始化server操作void initServer();//close servervoid 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servercloseServer();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listenif(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readyReadconnect(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serverif(!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_OBJECTpublic: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trueclient->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readyReadconnect(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");}
}

试验效果

void MainWindow::initSever()
{//创建server对象server = new QTcpServer(this);//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().qDebug()<<"有新的客户端接入";QTcpSocket *socket = server->nextPendingConnection();clientList.append(socket);//关联相关socket操作的信号槽//收到信号，出发readyReadconnect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=]{static quint16 i = 0;//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 QByteArray recv_test = socket->readAll();dataParse(recv_test);//qDebug()<<"recv msg:"<<recv_test;QString ret;QByteArray ba = recv_test.toHex(' ');qDebug()<<"ba: "<<ba;for (int i=0; i<recv_test.count(); ++i) {ret.append(tr("%1 ").arg((quint8)recv_test.at(i),2,16,QLatin1Char('0')).toUpper());}ui->textEdit_message->append(ba.toUpper()); // ret换成bai++;//qDebug()<<"i: "<<i;//超过5000条记录，历史记录自动清楚if(i > 5000){ui->textEdit_message->clear();i = 0;}});//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->deleteLater();clientList.removeOne(socket);ui->textEdit_message->append(QString("%1:%2 Socket Disconnected").arg(socket->peerAddress().toString()).arg(socket->peerPort()));});}});}void MainWindow::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 MainWindow::on_pBtnListen_clicked()
{if(server->isListening()){closeServer();//关闭server后恢复界面状态ui->pBtnListen->setText("开始监听");ui->pBtnSendCmd->setEnabled(false);}//开始监听，判断是否成功else if (server->listen(QHostAddress::Any, 8000)) {ui->pBtnListen->setText("停止监听");ui->pBtnSendCmd->setEnabled(true);}
}void MainWindow::on_pBtnSendCmd_clicked()
{QString str1 = ui->lineEdit_SendCmd->text();QByteArray cmd = QByteArray::fromHex(str1.toLatin1().data()); //按照十六进制编码接入文本//qDebug()<<ba1;//server向client发送内容//判断是否开启了serverif(!server->isListening())return;//将发送区文本发送给客户端//数据为空就返回if(cmd.isEmpty())return;for(QTcpSocket *socket:clientList){socket->write(cmd);//socket->waitForBytesWritten();}
}

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