Qt的网络编程

发布于：2025-03-29 ⋅ 阅读:(33) ⋅ 点赞:(0)

Qt的网络编程

使用 Qt 的网络编程 API 需要先在 .pro 文件中添加 network 模块。Qt 的模块提供了静态库和动态库两个版本。

不默认包含网络等其他模块，是为了使 Qt 生成的可执行程序更加轻量化。

#.pro
QT			+=core gui network
#添加到如上位置

Qt 封装了自己的网络编程接口，将 Qt 的信号和槽的机制运用到了 Qt 的网络编程接口上，这些接口的使用方法与 C 语言原生的套接字编程接口区别较大，尤其是信号和槽的机制使得 Qt 服务器设计可很少使用甚至不使用多线程，也能实现正常的服务器功能。但由于服务器一般都不会做成图形化界面，或者说不会使用 Qt 进行编写，也就无所谓 Qt 的服务器设计了。

1. UDP Socket

Qt 提供了两个类，用 QUdpSocket 来表示一个 UDP 的 socket 文件，用 QNetworkDatagram 来表示一个 UDP 数据报。

QUdpSocket：

声明 类型 说明 对标原生 API
bind(constQHostAddress&, quint16) 方法 绑定指定的端口号。 bind()
QNetworkDatagram receiveDatagram() 方法 读取一个 UDP 数据报。 recvfrom()
writeDatagram(const QNetworkDatagram&) 方法 发送一个 UDP 数据报。 sendto
readyRead 信号 在收到数据并准备就绪后触发。 无

quint16 是 Qt 提供的短整型类型，由于 C++ 并未规定 short int 的大小，于是 Qt 为了解耦自创了自己的短整型类型。

QNetworkDatagram：

声明 类型 说明 对标原生 API
QNetworkDatagram(const QByteArray&,const QHostAddress&,quint16) 构造函数 构造一个 UDP 数据报，通常用于发送数据时使用。 无
QByteArray data() 方法 获取数据报内部持有的数据。 无
senderAddress() 方法 获取数据报中包含的对端 IP 地址。 无
senderPort() 方法 获取数据报中包含的对端端口号。 无

QString 提供了一个 QByteArray 的构造，可以使用 QString 直接赋值。

1.1 UDP回显服务器

注意 Qt 的信号和槽提供了一种类似于多路复用 IO 的机制，当对端发送数据到来，本机准备读取时，就会触发 readyRead 信号并调用相关槽函数（自定义）。

1.1.1 服务器

mainwindow.h：

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QNetworkDatagram>
#include <QUdpSocket>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui {
class MainWindow;
}
QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

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

private:
    Ui::MainWindow *ui;
    QUdpSocket* socket;

    void processRequest();
    QString process(const QString& request);

};
#endif // MAINWINDOW_H

mainwindow.cpp：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QMessageBox>


MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    socket = new QUdpSocket(this);

    this->setWindowTitle("服务器");

    connect(socket,&QUdpSocket::readyRead,this,&MainWindow::processRequest);

    bool ret = socket->bind(QHostAddress::Any,6666);
    if(!ret)
    {
        QMessageBox::critical(this,"端口号绑定失败",socket->errorString());
    }
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::processRequest()
{
    const QNetworkDatagram& requestDatagram = socket->receiveDatagram();
    QString request = requestDatagram.data();

    const QString& response = process(request);

    QNetworkDatagram responseDatagram(response.toUtf8(),requestDatagram.senderAddress(),requestDatagram.senderPort());
    socket->writeDatagram(responseDatagram);

    QString log = "[" + requestDatagram.senderAddress().toString()+ ":" +QString::number(requestDatagram.senderPort())+"] req: "
                  +request+"resp: "+response;
    ui->listWidget->addItem(log);
}
QString MainWindow::process(const QString& request)
{
    return request;
}
1.1.2 客户端

mainwindow.h：

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QNetworkDatagram>
#include <QUdpSocket>


QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui {
class MainWindow;
}
QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

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

private slots:
    void on_pushButton_clicked();

private:
    Ui::MainWindow *ui;
    QUdpSocket* socket;
    void processResponse();

};
#endif // MAINWINDOW_H

mainwindow.cpp：

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    socket = new QUdpSocket(this);

    this->setWindowTitle("客户端");

    connect(socket,&QUdpSocket::readyRead,this,&MainWindow::processResponse);
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::processResponse()
{

    const QNetworkDatagram& responseDatagram = socket->receiveDatagram();
    QString response = responseDatagram.data();
    ui->listWidget->addItem("服务器："+response);
}

void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
    if(ui->lineEdit->text()=="")
    {
        return;
    }
    const QString& text = ui->lineEdit->text();
    QNetworkDatagram requestDatagram(text.toUtf8(),QHostAddress("127.0.0.1"),6666);

    socket->writeDatagram(requestDatagram);

    ui->listWidget->addItem("客户端："+text);
    ui->lineEdit->setText("");
}

2. TCP Socket

Qt 提供了两个类，用 QTcpServer 来监听端口，获取客户端连接。用 QTcpSocket 来实现客户端和服务器之间的数据交换。

QTcpServer：

声明 类型 说明 对标原生 API
listen(constQHostAddress&, quint16 port) 方法 绑定指定的地址和端口号，并开始监听。 bind() 和 listen()
nextPendingConnection() 方法 从系统中获取一个已经建立好的 TCP 连接。返回一个 QTcpSocket 表示这个客户端的连接，通过这个 socket 对象完成和客户端之间的通信。 accept()
newConnection 信号 有新的客户端建立连接好之后触发。 无，类似于多路复用

QTcpSocket

声明 类型 说明 对标原生 API
QBytearray readAll() 方法 读取当前接收缓冲区中的所有数据，返回 QBytearray 对象。 read()
write(const QByteArray&) 方法 把数据写入 socket 中。 write()
deleteLater 方法 暂时把 socket 对象标记为无效。Qt 会在下个事件循环中析构释放该对象。 无
readyRead 信号 有数据到达并准备就绪时就触发。 无
disconnected 信号 连接断开时触发。 无

2.1 TCP回显服务器

注意，回显服务器的设计没有考虑到粘包问题，在实际的服务器设计中，应当自定义应用层协议，在报文里写好本次发送的数据包总大小，并使用一个足够大的字节数组作为缓冲区来接收，然后按照协议的方法解析报文。

2.1.1 服务器

mainwindow.h

注意服务器是使用 QTcpServer 类型作为成员变量监听套接字，当接收到新的连接之后，再创建 QTcpSocket 变量作为通信的套接字使用。

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QTcpServer>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui {
class MainWindow;
}
QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

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

private:
    Ui::MainWindow *ui;
    QTcpServer* tcpServer;
    void processConnection();
    QString process(const QString request);
};
#endif // MAINWINDOW_H

mainwindow.cpp：

每有一个连接来到，服务器就会有一个 QTcpSocket* 对象，随着客户端越来越多，如果不释放就会释放就会导致严重的内存泄漏问题。但是手动 delete 并不可行，因为槽函数都是依赖这个对象来进行操作的，最好使用 Qt 提供的 deleteLater() 接口，它会在下次事件循环时，将对象释放掉。

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QMessageBox>
#include <QTcpSocket>

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    this->setWindowTitle("服务器");

    tcpServer = new QTcpServer(this);

    connect(tcpServer,&QTcpServer::newConnection,this,&MainWindow::processConnection);

    bool ret = tcpServer->listen(QHostAddress::Any,6666);
    if(!ret)
    {
        QMessageBox::critical(this,"服务器启动失败！",tcpServer->errorString());
        exit(1);
    }
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::processConnection()
{
    QTcpSocket* clientSocket = tcpServer->nextPendingConnection();
    QString log ="[" + clientSocket->peerAddress().toString()+ ":" + QString::number(clientSocket->peerPort())+"]客户端上线！";
    ui->listWidget->addItem(log);

    connect(clientSocket,&QTcpSocket::readyRead,this,[=]()
    {
        QString request = clientSocket->readAll();
        const QString& response = process(request);
        clientSocket->write(response.toUtf8());
        QString log = "[" + clientSocket->peerAddress().toString()+":"+QString::number(clientSocket->peerPort())+"] req: "+request
                      +",resp: "+response;
        ui->listWidget->addItem(log);
    });

    connect(clientSocket,&QTcpSocket::disconnected,this,[=]()
    {
        QString log = "[" + clientSocket->peerAddress().toString()+":"+QString::number(clientSocket->peerPort())+"]客户端下线！";
        ui->listWidget->addItem(log);
        //手动释放 clientSocket，使用Qt提供的方法，在下一次事件循环时释放
        clientSocket->deleteLater();

    });
}

QString MainWindow::process(const QString request)
{
    return request;
}
2.1.2 客户端

mainwindow.h

#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QTcpSocket>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui {
class MainWindow;
}
QT_END_NAMESPACE

class MainWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

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

private slots:
    void on_pushButton_clicked();

private:
    Ui::MainWindow *ui;
    QTcpSocket* socket;
};
#endif // MAINWINDOW_H

mainwindow.cpp

connectToHost() 是在进行三次握手。

#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include <QMessageBox>

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    this->setWindowTitle("客户端");

    socket = new QTcpSocket(this);
    socket->connectToHost("127.0.0.1",6666);
    connect(socket,&QTcpSocket::readyRead,this,[=]()
    {
        QString response = socket->readAll();
        ui->listWidget->addItem(" 服务器："+response);
    });

    bool ret=socket->waitForConnected();
    if(!ret)
    {
        QMessageBox::critical(this,"服务器连接出错",socket->errorString());
        exit(1);
    }

}

MainWindow::~MainWindow()
{
    delete ui;
}

void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
    const QString& text = ui->lineEdit->text();
    if(text=="")
    {
        return;
    }
    socket->write(text.toUtf8());
    ui->listWidget->addItem("客户端："+text);
    ui->lineEdit->setText("");
}

3. HTTP

Qt 提供了 HTTP 客户端的库，但没有提供服务器的库。Qt 的 HTTP 库并没有像浏览器那样解析 HTML ，进行类似于网页浏览的操作。一般用于通过 HTTP 从服务器获取数据或向服务器提交数据。

Qt 的 API 主要是三个类包含的，QNetworkAccessManager、QNetworkRequest、QNetworkReply 。

QNetworkAccessManager 提供了 HTTP 的核心操作：

方法 说明
QNetworkReply get(constQNetworkRequest&) 发起一个 HTTP GET 请求。
post(const QNetworkRequest&,const QByteArray&) 发起一个 HTTP POST 请求。

QNetworkRequest 表示一个 HTTP 请求：

注意 QNetworkRequest 是不包含 body 的，body 需要通过 setHeader() 来包含。

方法 说明
QNetworkRequest(constQUrl&) 通过 URL 构造一个 HTTP 请求。
setHeader(QNetworkRequest::KnownHeaders header,const QVariant& value) 设置请求头。

QVariant 表示一个类型可变的值，类似于 C 语言中的 void* 。

QNetworkRequest::KnownHeaders 是一个枚举变量，常用取值：

取值 说明
ContentTypeHeader 描述 body 的类型。
ContentLengthHeader 描述 body 的长度。
LocationHeader 用于重定向报文中指定重定向地址。
CookieHeader 设置 cookie。
UserAgentHeader 设置 User-Agent。

QNetworkReply 表示一个 HTTP 响应：

方法 说明
error() 获取出错状态。
errorString() 获取出错原因的文本。
readAll() 读取响应 body。
header(QNetworkRequest::KnownHeaders header) 读取指定 header 的值。

注意 QNetworkReply 的方法一般都是非阻塞的，即执行流不会等待方法获取请求或响应完成后再执行剩下的代码，Qt 通过提供了 finished 信号，这个信号会在客户端收到完整的响应数据之后触发。

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