Qt4_发送和接收UDP数据报

发送和接收UDP数据报

QUdpSocket类可以用来发送和接收UDP数据报(datagram)。UDP是一种不可靠的，面向数据报的协议。一些应用层的协议使用UDP，因为它比TCP更加小巧轻便。采用UDP，数据是以包(数据报)的形式从一个主机发送到另一个主机的。这里并没有连接的概念，而且如果UDP包没有被成功投递，它不会向发送者报告任何错误。

我们将会通过Weather Balloon和Weather Station 这两个实例来看看在Qt应用程序中是如何使用UDP的。Weather Balloon应用程序模拟气象气球的功能，每2秒钟就发送个包含当前天气情况的UDP数据报(假设使用无线连接)。

class WeatherBalloon : public QPushButton
{Q_OBJECTpublic:WeatherBalloon(QWidget *parent = 0);double temperature() const;double humidity() const;double altitude() const;private slots:void sendDatagram();private:QUdpSocket udpSocket;QTimer timer;
};

WeatherBalloon类派生自QPushButton。它借助QPushButton的QUdpSocket私有变量与WeatherStation进行通信。

WeatherBalloon::WeatherBalloon(QWidget *parent): QPushButton(tr("Quit"), parent)
{connect(this, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(close()));connect(&timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(sendDatagram()));timer.start(2 * 1000);setWindowTitle(tr("Weather Balloon"));
}

在构造函数中，利用一个QTimer来实现每2秒钟调用一次sendDatagram()。

void WeatherBalloon::sendDatagram()
{QByteArray datagram;QDataStream out(&datagram, QIODevice::WriteOnly);out.setVersion(QDataStream::Qt_4_3);out << QDateTime::currentDateTime() << temperature() << humidity()<< altitude();udpSocket.writeDatagram(datagram, QHostAddress::LocalHost, 5824);
}

在sendDatagram()中，生成并发送一个包含当前日期、时间、温度、湿度和高度的数据报：

这个数据报是利用QUdpSocket::writeDatagram()发送的。writeDatagram()的第二个和第三个参数是IP 地址和另一端的端口号(Weather Station)。对于这个实例，我们假设Weather Station 和Weather Balloon 运行在同一台机器上，所以使用127.0.0.1(QHostAddress::LocalHost)的IP地址，它是指定本地主机的特殊地址。

与QTcpSocket::connectToHost()不同，QUdpSocket::writeDatagram()不接受主机名称，而只能使用主机地址。如果想在这里把主机名称解析成为它的IP地址，有两种选择：在查找发生时阻塞，然后使用QHostnfo::fromNamne()静态函数；或者，使用QHostUnfo::lookupHost()静态函数。当查找完成时，它将立即返回，同时利用含有相应地址的：QHostInfo对象传递而调用槽。

int main(int argc, char *argv[])
{QApplication app(argc, argv);WeatherBalloon balloon;balloon.show();return app.exec();
}

main()函数仅仅创建了一个WeatherBalloon对象，它既作为一个UDP端进行服务，也作为一个QPushButton显示在屏幕上。单击QPushButton，就可以退出应用程序。现在看一下WeatherStation客户端的源代码：

weatherballon.h

#ifndef WEATHERBALLOON_H
#define WEATHERBALLOON_H#include <QPushButton>
#include <QTimer>
#include <QUdpSocket>class WeatherBalloon : public QPushButton
{Q_OBJECTpublic:WeatherBalloon(QWidget *parent = 0);double temperature() const;double humidity() const;double altitude() const;private slots:void sendDatagram();private:QUdpSocket udpSocket;QTimer timer;
};#endif

weatherballon.cpp

#include <QtCore>
#include <QtNetwork>
#include <cstdlib>#include "weatherballoon.h"WeatherBalloon::WeatherBalloon(QWidget *parent): QPushButton(tr("Quit"), parent)
{connect(this, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(close()));connect(&timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(sendDatagram()));timer.start(2 * 1000);setWindowTitle(tr("Weather Balloon"));
}double WeatherBalloon::temperature() const
{return -20.0 + (2.0 * std::rand() / (RAND_MAX + 1.0));
}double WeatherBalloon::humidity() const
{return 20.0 + (2.0 * std::rand() / (RAND_MAX + 1.0));
}double WeatherBalloon::altitude() const
{return 7000 + (100.0 * std::rand() / (RAND_MAX + 1.0));
}void WeatherBalloon::sendDatagram()
{QByteArray datagram;QDataStream out(&datagram, QIODevice::WriteOnly);out.setVersion(QDataStream::Qt_4_3);out << QDateTime::currentDateTime() << temperature() << humidity()<< altitude();udpSocket.writeDatagram(datagram, QHostAddress::LocalHost, 5824);
}

main.cpp

#include <QApplication>#include "weatherballoon.h"int main(int argc, char *argv[])
{QApplication app(argc, argv);WeatherBalloon balloon;balloon.show();return app.exec();
}

现在看一下Weather Station客户端的源代码：

class WeatherStation : public QDialog
{Q_OBJECTpublic:WeatherStation(QWidget *parent = 0);private slots:void processPendingDatagrams();private:QUdpSocket udpSocket;QLabel *dateLabel;QLabel *timeLabel;QLabel *temperatureLabel;QLabel *humidityLabel;QLabel *altitudeLabel;QLineEdit *dateLineEdit;QLineEdit *timeLineEdit;QLineEdit *temperatureLineEdit;QLineEdit *humidityLineEdit;QLineEdit *altitudeLineEdit;
};

WeatherStation类派生自QDialog。它监听一个特定的UDP端口，解析任何到来的数据报(来自于Weather Balloon)，并且把它们的内容显示到5个只读的QLineEdit中。这里唯一需要注意的私有变量是QUdpSocket类型的udpSocket，我们将利用它来接收数据报。

WeatherStation::WeatherStation(QWidget *parent): QDialog(parent)
{udpSocket.bind(5824);connect(&udpSocket, SIGNAL(readyRead()),this, SLOT(processPendingDatagrams()));...
}

在构造函数中，首先把QUdpSocket绑定到WeatherBalloon所传送的端口。因为我们没有指定主机地址，套接字将在运行Weather Station的机器上接收发往任意IP地址的数据报。然后，将套接字的readyRead()信号与提取和显示数据的processPendingDatagrams()私有槽连接起来。

void WeatherStation::processPendingDatagrams()
{QByteArray datagram;do {datagram.resize(udpSocket.pendingDatagramSize());udpSocket.readDatagram(datagram.data(), datagram.size());} while (udpSocket.hasPendingDatagrams());QDateTime dateTime;double temperature;double humidity;double altitude;QDataStream in(&datagram, QIODevice::ReadOnly);in.setVersion(QDataStream::Qt_4_3);in >> dateTime >> temperature >> humidity >> altitude;dateLineEdit->setText(dateTime.date().toString());timeLineEdit->setText(dateTime.time().toString());temperatureLineEdit->setText(tr("%1 C").arg(temperature));humidityLineEdit->setText(tr("%1%").arg(humidity));altitudeLineEdit->setText(tr("%1 m").arg(altitude));
}

当接收到数据报时，就调用processPendingDatagrams()槽。QUdpSocket 将收到的数据报进行排队并让我们可以一次一个地读取它们。通常情况下，应该只有一个数据报，但是不能排除在发射readyRead()信号前发送端连续发送一些数据报的可能性。如果那样的话，可以忽略除最后一个以外的其他所有数据报，因为之前的数据报包含的只是过期的天气情况。

pendingDatagramSize()函数返回第一个待处理的数据报的大小。从应用程序的角度来看，数据报总是作为一个单一的数据单元来发送和接收的。这意味着只要有任意字节的数据可用，就认为整个数据报都可以被读取。readDatagram()调用把第一个待处理的数据报的内容复制到指定的char*缓冲区中(如果缓冲区空间太小，就直接截断数据)，并且前移至下一个待处理的数据报。一旦读取了所有的数据报，就把最后一个数据报(包含最新气象状况测量值的数据报)分解为几个部分，并且用新的数据来组装QLineEdit。

int main(int argc, char *argv[])
{QApplication app(argc, argv);WeatherStation station;station.show();return app.exec();
}

最后，在main()中，我们创建并显示WeatherStation。

至此就完成了UDP发送端和接收端的代码。这个应用程序已经尽可能地简单了，它只是由Weather Balloon发送数据报,由Weather Station接收它们。在绝大多数实际应用中，这两个应用程序都需要通过它们的套接字读取和写入。QUdpSocket::writeDatagram()函数可以传递主机地址和端
口号，所以QUdpSocket可以从用bind()绑定的主机和端口读取数据，并且将其写入到其他的主机和端口。

weatherstation.h

#ifndef WEATHERSTATION_H
#define WEATHERSTATION_H#include <QDialog>
#include <QUdpSocket>class QLabel;
class QLineEdit;class WeatherStation : public QDialog
{Q_OBJECTpublic:WeatherStation(QWidget *parent = 0);private slots:void processPendingDatagrams();private:QUdpSocket udpSocket;QLabel *dateLabel;QLabel *timeLabel;QLabel *temperatureLabel;QLabel *humidityLabel;QLabel *altitudeLabel;QLineEdit *dateLineEdit;QLineEdit *timeLineEdit;QLineEdit *temperatureLineEdit;QLineEdit *humidityLineEdit;QLineEdit *altitudeLineEdit;
};#endif

weatherstation.cpp

#include <QtGui>
#include <QtNetwork>#include "weatherstation.h"WeatherStation::WeatherStation(QWidget *parent): QDialog(parent)
{udpSocket.bind(5824);connect(&udpSocket, SIGNAL(readyRead()),this, SLOT(processPendingDatagrams()));dateLabel = new QLabel(tr("Date:"));timeLabel = new QLabel(tr("Time:"));temperatureLabel = new QLabel(tr("Temperature:"));humidityLabel = new QLabel(tr("Humidity:"));altitudeLabel = new QLabel(tr("Altitude:"));dateLineEdit = new QLineEdit;timeLineEdit = new QLineEdit;temperatureLineEdit = new QLineEdit;humidityLineEdit = new QLineEdit;altitudeLineEdit = new QLineEdit;dateLineEdit->setReadOnly(true);timeLineEdit->setReadOnly(true);temperatureLineEdit->setReadOnly(true);humidityLineEdit->setReadOnly(true);altitudeLineEdit->setReadOnly(true);QGridLayout *mainLayout = new QGridLayout;mainLayout->addWidget(dateLabel, 0, 0);mainLayout->addWidget(dateLineEdit, 0, 1);mainLayout->addWidget(timeLabel, 1, 0);mainLayout->addWidget(timeLineEdit, 1, 1);mainLayout->addWidget(temperatureLabel, 2, 0);mainLayout->addWidget(temperatureLineEdit, 2, 1);mainLayout->addWidget(humidityLabel, 3, 0);mainLayout->addWidget(humidityLineEdit, 3, 1);mainLayout->addWidget(altitudeLabel, 4, 0);mainLayout->addWidget(altitudeLineEdit, 4, 1);setLayout(mainLayout);setWindowTitle(tr("Weather Station"));
}void WeatherStation::processPendingDatagrams()
{QByteArray datagram;do {datagram.resize(udpSocket.pendingDatagramSize());udpSocket.readDatagram(datagram.data(), datagram.size());} while (udpSocket.hasPendingDatagrams());QDateTime dateTime;double temperature;double humidity;double altitude;QDataStream in(&datagram, QIODevice::ReadOnly);in.setVersion(QDataStream::Qt_4_3);in >> dateTime >> temperature >> humidity >> altitude;dateLineEdit->setText(dateTime.date().toString());timeLineEdit->setText(dateTime.time().toString());temperatureLineEdit->setText(tr("%1 C").arg(temperature));humidityLineEdit->setText(tr("%1%").arg(humidity));altitudeLineEdit->setText(tr("%1 m").arg(altitude));
}

main.cpp

#include <QApplication>#include "weatherstation.h"int main(int argc, char *argv[])
{QApplication app(argc, argv);WeatherStation station;station.show();return app.exec();
}