Qt项目——Tcp网络调试助手服务端与客户端

前言

这期要运用到计算机网络的知识，要搞清楚Tcp协议，学习QTcpServer
，学习QTcpClient，学习TextEdit特定位置输入文字颜色学习网络通信相关知识点，复习巩固之前UI控件。

结果预览

工程文件源代码

我把文档放在gitCode上

https://gitcode.com/ycs66/Qtproject-Tcp

一、开发流程

二、Tcp协议

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，旨在为不可靠的IP网络提供端到端的可靠数据传输服务。

核心特点与功能
​​1.可靠性保障​​
TCP通过​​确认应答（ACK）机制​​、​​超时重传​​、​​数据校验和​​以及​​序列号排序​​确保数据完整性和顺序性。发送方为每个数据包分配唯一序列号，接收方通过确认序号反馈接收状态，若未收到应答则触发重传。此外，校验和机制可检测传输错误并丢弃异常数据包。
2.​​流量控制​​
采用​​滑动窗口协议​​动态调整发送速率，防止接收方缓冲区溢出。通过窗口大小字段告知发送方可接收的数据量，实现高效的双向流量管理。
​​3.拥塞控制​​
通过​​慢启动​​、​​拥塞避免​​和​​快速恢复​​等算法（如AIMD算法）动态适应网络状况。例如，连接初期以指数增长探测带宽，出现丢包时线性调整速率，避免网络拥塞。
​​4.连接管理​​
通过​​三次握手​​建立连接（SYN、SYN-ACK、ACK交换）和​​四次挥手​​终止连接（FIN、ACK交互），确保通信双方状态同步。例如，三次握手防止历史连接干扰，四次挥手支持半关闭状态处理未完成数据传输。
5.​​面向字节流的传输​​
将应用层数据分割为适当长度的报文段（通常受MTU限制），重组后按顺序交付，形成连续的字节流，屏蔽底层数据包的离散性。

与UDP的对比
TCP强调可靠性，适用于文件传输（如FTP）、网页访问（HTTP）等场景；而UDP无连接、不保证可靠性，但传输效率高，常用于实时音视频或DNS查询等对延迟敏感的场景。

三、Socket

Socket 不是一个协议，而是一种编程接口（API）或机制，用于在网络中实现通信。Socket 通常在应用层和传输层之间提供一个端点，使得应用程序可以通过网络发送和接收数据。它支持多种协议，主要是TCP 和 UDP。
总之，Socket 是实现网络通信的基础工具之一，它抽象化了网络层的复杂性，为开发者提供了一种相对简单的方式来建立和管理网络连接。

四、Tcp服务器的关键流程

工程建立，需要在.pro加入网络权限

创建一个基于 QTcpServer 的服务端涉及以下关键步骤：

1. 创建并初始化 QTcpServer 实例：
   实例化 QTcpServer 。
   调用 listen 方法在特定端口监听传入的连接。
2. 处理新连接：
   为 newConnection 信号连接一个槽函数。
   在槽函数中，使用 nextPendingConnection 获取 QTcpSocket 以与客户端通信。
3. 读取和发送数据：
   通过连接 QTcpSocket 的 readyRead 信号来读取来自客户端的数据。
   使用 write 方法发送数据回客户端。
4. 关闭连接：
   在适当的时候关闭 QTcpSocket 。

五、Tcp客户端的关键流程

这个也要在.pro文件加上网络权限，操作与服务端相同。
创建一个基于:acpsocket 的Qt客户端涉及以下步骤：
1.创建 QTcpsocket 实例:
实例化 QTcpsocket
2.连接到服务器
使用connectToHost:方法连接到服务器的IP地址和端口。
3.发送数据到服务器
使用 write方法发送数据
4.接收来自服务器的数据!
为:readykead 信号连接一个槽函数来接收数据,
5.关闭连接
关闭QTcpsocket链接

六、Tcp服务端核心代码

主要步骤如下:
1.创建 qTcpserver实例:启动服务器并开始监听指定端口。
2.监听连接请求:调用 listen()方法使服务器监听特定的 IP 地址和端口。
3.接受连接:当客户端尝试连接时，QTcpserver 产生一个信号。你需要实现一个槽(slot)来响应这个信号，并接受连接。
4.处理客户端连接:每个连接的客户端都关联一个QTcpsocket 对象，用于数据交换。

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    this->setLayout(ui->verticalLayout);
    server = new QTcpServer(this);

    connect(server, SIGNAL(newConnection()),this,SLOT(on_newClient_connect()));
    connect(ui->comboBoxChlidren,&MyComboBox::on_ComboBox_clicked,this,&Widget::mComboBox_reflesh);

    ui->btnStopListen->setEnabled(false);
    ui->btnLineOut->setEnabled(false);
    ui->btnSend->setEnabled(false);

    QList<QHostAddress> address = QNetworkInterface::allAddresses();//存储所有地址
    for(QHostAddress tmp : address){
        if(tmp.protocol() == QAbstractSocket::IPv4Protocol){
            ui->comboBoxAddr->addItem(tmp.toString());
        }

    }



}

void Widget::on_newClient_connect()
{
    if(server->hasPendingConnections()){
        QTcpSocket* connection = server->nextPendingConnection();
        qDebug() << "client Addr: " << connection->peerAddress().toString() << "client Port: " << connection->peerPort();//客户端信息
        ui->textEditRev->insertPlainText("客户端地址: " + connection->peerAddress().toString() +
                                         "  客户端端口号: " + QString::number(connection->peerPort()) + "\n");

        connect(connection,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(on_readyread_handler()));//读取客户端发送的信息
        //connect(connection,SIGNAL(disconnected()),this,SLOT(mdisconnected()));//客户端断开链接信号和槽
        connect(connection,SIGNAL(stateChanged(QAbstractSocket::SocketState ))
                ,this,SLOT(mstateChanged(QAbstractSocket::SocketState )));

        ui->comboBoxChlidren->addItem(QString::number(connection->peerPort()));
        ui->comboBoxChlidren->setCurrentText(QString::number(connection->peerPort()));

        if(!ui->btnSend->isEnabled()){
            ui->btnSend->setEnabled(true);
        }
    }


}

七、客户端核心代码

1.创建 Tcpc1ient 类:这个类继承自 qobject ，允许使用信号与槽机制。
2.连接信号和槽:在构造函数中，将 QTcpsocket 的 connected 和 readyRead 信号分别连接到
onconnected 和:onReadyRead槽。
3.连接到服务器:使用 connectToHost()方法开始连接过程。
4.处理连接建立:一旦连接建立，onconnected 槽被触发，客户端向服务器发送一条消息.。
5.接收数据:当数据可读时，onReadyRead 槽被触发，客户端读取并打印来自服务器的数据
6.断开连接:在接收数据后，客户端断开与服务器的连接。
这个客户端示例展示了如何使用 Qt 的信号与槽机制来处理 TCP 连接。这种方式使得代码更加清晰，易于维护，并且能更好地处理异步事件。

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    this->setLayout(ui->verticalLayout);

    client = new QTcpSocket(this);
    connect(client,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(mRead_Data_From_serve()));

    ui->btnDiscon->setEnabled(false);
    ui->btnSend->setEnabled(false);

}

void Widget::on_btnCon_clicked()
{
    client->connectToHost(ui->lineEditAddr->text(), ui->lineEditPort->text().toInt());
    timer = new QTimer(this);
    timer->setSingleShot(true);
    timer->setInterval(5000);

    connect(timer,SIGNAL(timeout()),this,SLOT(onTimeOut()));
    connect(client,SIGNAL(connected()),this,SLOT(onConnected()));
    connect(client,SIGNAL(error(QAbstractSocket::SocketError )),this,SLOT(onError(QAbstractSocket::SocketError )));

    this->setEnabled(false);
    timer->start();
}

总结

1.TCPServer类关于监听，连接，发送，接受的API
2.TCPServer在网络通信中常用的信号
3.TCPScoket在QT实现Socket常用的API
4.TCPScoket在QT实现Socket常用的信号
5.EditText的内容读取方法，内容写入方法，在特定行写入特点颜色的方法

希望大家可以一键三连，后续我们一起学习，谢谢大家！！！