QT跨平台应用程序开发框架（11）—

目录

一，概述

二，UDP

2.1 API 介绍

2.2 回显服务器

2.3 回显客户端

2.4 演示

三，TCP

3.1 API 介绍

3.2 回显服务器

3.3 回显客户端

3.4 演示

四，HTTP

4.1 API 介绍

4.2 http客户端

计算机网络可以参考：https://blog.csdn.net/aaqq800520/category_12705783.html

一，概述

支持网络的操作系统也都会一共一组 API（socket API）来供用户使用，但是 C++ 至今还没有提供一套封装了网络编程的 API，被业界很多人吐槽，所以后面我们将使用 Qt 自己封装的网络 API

我们编写的网络程序，需要传输层支持，所以Qt 也就提供了两套 API，分别针对 UDP 和 TCP
使用 Qt 的网络 API，需要先在 .pro 文件添加 network 模块，我们前面介绍的各种控件，都是包含在 QtCore 模块中的，因为这个模块默认添加

关于模块化，下面来简单概括一下：

Qt 是一个体量非常大的框架，如果直接把其所有的功能放到一起，那么搞一个程序就会包含大量没有用到的东西，造成浪费

所以Qt 就把这些功能分成一个一个的模块，要用哪个就添加哪个即可，能极大节约成本

下面直接开始实操

二，UDP

2.1 API 介绍

主要涉及的类是两个，QUdpSocket 和 QNetworkDatagram

QUdpSocket 表示一个 UDP 的 socket 文件，核心方法如下：

API	类型	说明	对标原生 API
bind(const QHostAddress&, quint16)	方法	绑定指定的端口号	bind
receiveDatagram()	方法	返回 QNetworkDatagram，是一个 UDP 数据包对象	recvfrom
writeDatagram(const QNetworkDatagram&)	方法	发送一个数据包	sendto
readyRead	信号	收到数据并准备就绪后触发该信号	我们在 Linux 上是直接通过阻塞式地等待客户端发小 Qt 的这个类似 IO 的多路复用机制

QNetworkDatagram 表示一个 UDP 数据报，核心方法如下：

名称	类型	说明	对标原生 API
QNetworkDatagram(const QByteArray&, const QHostAddress&, quint16)	构造函数	通过 QByteArray，添加目标IP、目标端口，构造一个 UDP 数据报，通常用于发送数据	无
data()	方法	获取数据报内部持有的数据，返回 QByteArray	无
senderAddress()	方法	获取数据包中包含的对端的 IP 地址	无，recvfrom 包含了该功能
senderPort()	方法	获取数据报中包含的对端的端口号	无，recvfrom 包含了该功能

2.2 回显服务器

关于回显服务器：

回显服务器是指用于测试和验证网络连接的服务器。它的主要功能是返回客户端发送的数据，以便客户端确认网络连接是否正常。回显服务器一般是一个简单的程序，它接收来自客户端的数据，并将该数据原样返回给客户端。回显服务器的工作原理如下：

当客户端向回显服务器发送数据时，服务器将接收到的数据存储起来，然后将它原样返回给客户端

客户端收到服务器返回的数据后，可以比对原始数据和返回数据是否一致，从而验证网络连接的准确性和稳定性

回显服务器常用于网络测试和诊断，可以帮助用户判断网络是否通畅。例如：

在网络故障排查时，可以使用回显服务器来测试网络连接是否正常

此外，回显服务器还可以用于测试服务器的性能和负载能力，帮助管理员监控网络性能

在实际应用中，回显服务器有多种实现方式：

一种常见的方式是使用简单的套接字编程来实现回显服务器，通过编写程序来进行数据的接收和返回

另一种方式是使用专门的回显服务器软件，这些软件提供了更多的功能和配置选项，能够更好地满足用户的需求

总之，回显服务器是一种用于测试和验证网络连接的服务器，它通过返回客户端发送的数据来确认网络连接的正常性，常用于网络测试、诊断以及性能监控。

来源：回显服务器是什么 • Worktile社区

我们先新建一个基于 QWidget 的项目，名称改为 UdpServer，并创建一个 List Widget用来显示消息：

然后就是添加 Udp 头文件，但是前面说过，需要在 .pro 文件添加 network 才行，如下：

然后就是在 widget.h 文件里添加定义了：

widget.cpp 内容如下：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include<QMessageBox>
#include<QNetworkDatagram>

Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    
    socket = new QUdpSocket(this); //创建实例，并且也可以挂对象树上，所以用 this 构造
    this->setWindowTitle("服务器"); //设置窗口标题
    connect(socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &Widget::processRequest);
    
    //我们需要先连接信号槽再绑定端口号，这就好比要开店，得先装修好，如果没装修好就开业，那就完了
    bool ret = socket->bind(QHostAddress::Any, 8080); //端口有效范围是1 ~ 65535，是十六位二进制最小和最大值
    if(!ret)
    {
        QMessageBox::critical(this, "服务器启动出错", socket->errorString());
        return;
    }
    
}

Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}
//该函数负责服务器核心逻辑，包括：
//1，读取请求并解析
//2，根据请求计算响应
//3，将响应发回客户端
//其实就是那一套，基本没变，应该说绝大部分服务器都是这样的
void Widget::processRequest() 
{
    //1，读取解析请求
    const QNetworkDatagram& requestDatagram = socket->receiveDatagram();
    QString request = requestDatagram.data(); //返回一个 QByteArray，可以用来赋值和构造 QString（优势）
    
    //2，根据请求计算响应（由于是回显服务器，所以不需要计算响应，就是请求本身）
    const QString& response = process(request);
    
    //3，把响应写回客户端
    QNetworkDatagram responseDatagram(response.toUtf8(), requestDatagram.senderAddress(), requestDatagram.senderPort());
    //上面有三个参数，第一个表示取出 QS听 内部的字节数组；第二个表示目的IP，第三个表示目的端口
    socket->writeDatagram(responseDatagram); //和文件描述符一样，所以是 write
    QString log = "[" + requestDatagram.senderAddress().toString() + ":" + QString::number(requestDatagram.senderPort())
             + "] req: " + request + ", resp: " + response;
    ui->listWidget->addItem(log); //显示到界面上
}

QString Widget::process(const QString &request)
{
    //回显服务器，响应和请求一样
    return request;
}

2.3 回显客户端

我们另外搞一个项目，和上面一样，命名为 UdpClient，然后创建下列控件：

UdpClient 项目的 widget.cpp 内容如下：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QNetworkDatagram>

//地址和端口
const QString& SERVER_IP = "127.0.0.1";
const quint16 SERVER_PORT = 8080; //quint16 就是一个 unsigned short，上一个2字节的无符号整数

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

    socket = new QUdpSocket(this);
    this->setWindowTitle("客户端");
    connect(socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &Widget::processResponse);
}

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

void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    //1，获取到输入框的内容
    const QString& text = ui->lineEdit->text();

    //2，构造 UDP 的请求数据
    QNetworkDatagram requestDatagram(text.toUtf8(), QHostAddress(SERVER_IP), SERVER_PORT);
    //将QString类型的 ip 转为合适的类型

    //3，发送请求数据
    socket->writeDatagram(requestDatagram);

    //4，把发送的请求也添加到列表框中
    ui->listWidget->addItem("客户端说：" + text);

    //5，把输入框的内容也清空一下
    ui->lineEdit->setText("");
}

void Widget::processResponse() //这个函数来处理收到的响应
{
    //1，读取到响应数据
    const QNetworkDatagram& responseDatagram = socket->receiveDatagram();
    QString response = responseDatagram.data(); //能用引用尽量用引用，但是涉及到不同类型转换时，还是要用值

    //2，把响应数据显示到界面上
    ui->listWidget->addItem("服务器说：" + response);
}

2.4 演示

三，TCP

3.1 API 介绍

UDP：无连接，不可靠传输，面向数据包，全双工

TCP：有连接，可靠传输，面向字节流，全双工

所以，TCP的代码比UDP多出很多

主要涉及两个类，QTcpServer 和 QTcpSocket

QTcpServer 用于监听端口，和获取客户端连接，核心方法如下：

名称	类型	说明	对标原生 API
listen(const QHostAddress&, 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	从系统中获取到一个已经建立好的 tcp 连接返回一个 QTcpSocket对象，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		无，但是类似 IO 多路复用的通知机制

QTcpSocket 用于客户端和服务器之间的数据交互，提供的核心方法如下：

名称	类型	说明	对标原生 API
readAll()	方法	读取当前接收缓冲区的所有数据，返回一个 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，但是类似于半自动化的垃圾回收
readyRead	信号	有数据到达并准备就绪时触发	无，但是类似 IO 多路复用的通知机制
disconnected	信号	连接断开时触发	无，但是类似 IO 多路复用的通知机制

3.2 回显服务器

和 UDP 一样，兴建一个命名为 TcpServer 的项目，创建一个 ListWidget 控件用来显示 log

先在 por 文件里加上netowrk，然后在 .h 文件里声明函数等：

下面是 widget.cpp 的内容：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QTcpSocket>
#include <QMessageBox>

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

    //1，修改窗口标题.
    this->setWindowTitle("服务器");

    //2，创建 QTcpServer 的实例
    tcpServer = new QTcpServer(this);

    //3，指定如何处理连接.
    connect(tcpServer, &QTcpServer::newConnection, this, &Widget::processConnection);

    //4，绑定并监听端口号，需要把前面初始化啊全完成才能开始监听端口，要开店得先装修好
    bool ret = tcpServer->listen(QHostAddress::Any, 8080); //表示愿意接收任何 ip，端口为8080
    if (!ret) 
    {
        QMessageBox::critical(this, "服务器启动失败!", tcpServer->errorString()); //弹出错误对话框
        exit(1);
    }
}

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

void Widget::processConnection()
{
    //1，通过 tcpServer 拿到一个 socket 对象, 用来和客户端进行通信.
    QTcpSocket* clientSocket = tcpServer->nextPendingConnection(); //每个客户端都有一个对象，所以可能有多个，所以当断开连接时必须要释放
    QString log = "[" + clientSocket->peerAddress().toString() + ":" + QString::number(clientSocket->peerPort()) + "] 客户端成功连接";
    ui->listWidget->addItem(log);

    //2，处理客户端发来的请求
    connect(clientSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=]() //使用 lamdba 表达式
    {
        QString request = clientSocket->readAll(); //读取请求内容，返回QByteArray，转成 QString
        const QString& response = process(request); //处理请求，构建响应，返回要发回的内容
        clientSocket->write(response.toUtf8()); //将响应发回客户端
        QString log = "[" + clientSocket->peerAddress().toString() + ":" + QString::number(clientSocket->peerPort()) + "] "
                + " req: " + request + ", resp: " + response; 
        ui->listWidget->addItem(log); //打印日志
        //上面的处理办法比较简陋，因为一个完整的请求可能是分成多端字节组进行传输，简单来说就是可能每一次收到的内容都不完整（粘包问题）
        //但是作为回显服务器已经足够，更好的做法是将每次收到的数据包都放到一个大的缓冲区中，并提前约定好应用层协议的格式，再进行更细致的解析
        //该步骤在主页的 http服务器 项目里已经实现过，这里就从简了
    });

    //3，处理断开连接的情况.
    connect(clientSocket, &QTcpSocket::disconnected, this, [=]() {
        QString log = "[" + clientSocket->peerAddress().toString() + ":" + QString::number(clientSocket->peerPort()) + "] 客户端断开连接";
        ui->listWidget->addItem(log); //打印断开连接日志
        //手动释放 clientSocket 
        // delete clientSocket; //直接使用 delete 不好，有很多限制，比如要保证 delete 是最后一步，并且不能被 return 或抛异常等操作跳过，
        clientSocket->deleteLater(); //Qt 提供的，不立马销毁，告诉 Qt 在下一轮事件循环再销毁
        //槽函数都是在事件循环执行的，进入到下一轮事件循环，表示上一轮循环中要做的事已经全部做完了，也表示槽函数已经结束了
    });
}

//回显服务器.
QString Widget::process(const QString request)
{
    return request;
}

3.3 回显客户端

我们再新建一个 QWidget 的项目，命名为 TcpClient，并创建和 UdpClient 一样的控件

先在 pro 文件里添加network，下面是 .h 的内容：

下面是 widget.cpp 的内容：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QMessageBox>

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

    //1，设置窗口标题
    this->setWindowTitle("客户端");
    //2，创建 socket 对象的实例
    socket = new QTcpSocket(this);
    //3，和服务器建立连接 （这个不是立马连接，因为有三次握手，此处只是发起连接请求，三次握手交给 tcp做的）
    socket->connectToHost("127.0.0.1", 8080);
    //4，连接信号槽, 处理响应
    connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=]() {
        QString response = socket->readAll(); //读取响应内容
        ui->listWidget->addItem("服务器说: " + response); //打印内容
    });
    //5，等待连接建立的结果，确认是否连接成功
    bool ret = socket->waitForConnected();
    if (!ret)
    {
        QMessageBox::critical(this, "连接服务器出错", socket->errorString());
        exit(1);
    }
}

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

void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    const QString& text = ui->lineEdit->text(); //获取输入框内容
    socket->write(text.toUtf8()); //将内容发给服务器
    ui->listWidget->addItem("客户端说: " + text); //显示发送的内容
    ui->lineEdit->setText(""); //清空输入框
}

3.4 演示

当服务器未启动直接启动客户端时，会弹出窗口：

四，HTTP

4.1 API 介绍

主要涉及的类有三个：QNetworkAccessManager，QNetworkRequest，QNetworkReply

QNetworkAccessManager 提供了 Http 的两个核心操作，如下：

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

QNetworkRequest 这个类表示一个 Http 请求报头，不含请求正文，方法如下：

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

QNetworkRequest::KnownHeaders 是一个描述请求正文的枚举类型，常用取值如下：

取值	说明
ContentTypeHeader	描述正文类型
ContentLengthHeader	描述正文长度
LocationHeader	用于重定向，响应报文中使用
CookieHeader	设置 cookie
UserAgentHeader	设置 User-Agent

QNetworkReply 表示一个 http 响应，常用方法如下：

方法	说明
error()	获取错误状态
errorString()	获取出错原因
readAll()	读取响应文本
header(QNetworkRequest::Known)	读取响应指定的header的值

此外，QNetworkReply 还有一个重要的信号 finished 会在客户端收到完整的响应数据后触发

4.2 http客户端

注意，Qt 只提供了 http客户端，而没有提供 http服务器的库，所以服务器直接用 www.baidu.com 或者其它网站即可

首先也是和上面的 Udp 和 Tcp 一样，新建一个项目，添加相同控件，头文件如下：

下面是 widget.cpp 的内容

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QNetworkReply>

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

    this->setWindowTitle("客户端");
    manager = new QNetworkAccessManager(this);
}

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

void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    //1，获取到输入框中的 url
    QUrl url(ui->lineEdit->text());

    //2，构造一个 HTTP 请求对象
    QNetworkRequest request(url);

    //3，发送请求
    QNetworkReply* response = manager->get(request);

    //4，通过信号槽, 来处理响应
    connect(response, &QNetworkReply::finished, this, [=]() {
        if (response->error() == QNetworkReply::NoError) // 正确获取响应
        {
            QString html = response->readAll();
            ui->plainTextEdit->setPlainText(html); //不用 QTextEdit，因为其会对 html 进行解析，就不知原始的 html 代码了
        }
        else ui->plainTextEdit->setPlainText(response->errorString());  //响应错误

        // 释放response
        response->deleteLater();
    });
}

QT跨平台应用程序开发框架（11）—— Qt网络编程