ICode9
精准搜索请尝试： 精确搜索
首页
编程语言>
数据库
系统相关
互联网
其他分享
Python
Java
JavaScript
android
PHP
首页 > 编程语言> 文章详细

Qt - TCP&UDP网络编程

2022-07-17 10:04:12  阅读：257  来源： 互联网

标签：多播 UDP Qt QAbstractSocket TCP 地址 QHostAddress QUdpSocket 接字


网络编程

编写具有网络功能的程序就要用到Qt Network模块。该模块提供了一系列的接口用于TCP/IP编程。什么HTTP发送/接收请求啊、cookies相关的啊、DNS啊等都有对应的C++类可操作。使用network模块，需要在pro文件中添加“QT += network”。

Qt5中所有网络相关的C++类的继承关系如下图：

QHostInfo

QHostInfo类为主机名查找提供了静态函数 。

QHostInfo查找与主机名关联的IP地址或与IP地址关联的主机名。 这个类提供了两个方便的静态函数:一个异步工作并在找到主机时发出信号，另一个阻塞并返回QHostInfo对象。

要异步查找主机的IP地址，调用lookupHost()，它接受主机名或IP地址、接收方对象和槽签名作为参数并返回ID。 您可以通过使用查找ID调用abortHostLookup()来中止查找。 

//通过域名查找ip
QHostInfo::lookupHost("www.baidu.com",this,[](const QHostInfo& info)
{
    qDebug()<<info.hostName()<<info.addresses();
});
//查找ip是否存在
QHostInfo::lookupHost("183.232.231.172",this,[](const QHostInfo& info)
{
    qDebug()<<info.hostName()<<info.addresses();
});

当结果准备好时，将调用该槽。 结果存储在QHostInfo对象中。 调用addresses()获取主机的IP地址列表，调用hostName()获取所查找的主机名。

如果查找失败，error()将返回所发生的错误类型。 errorString()给出了可读的查找错误描述。

如果你想要一个阻塞查找，使用QHostInfo::fromName()函数: 

QHostInfo info = QHostInfo::fromName("smtp.qq.com");
qDebug()<<info.hostName()<<info.addresses();

QHostInfo通过IDNA和Punycode标准支持国际化域名(IDNs)。

要检索本地主机的名称，请使用静态QHostInfo::localHostName()函数。 

qDebug()<< QHostInfo::localHostName();

QHostAddress

QHostAddress类提供一个IP地址。

这个类以独立于平台和协议的方式保存IPv4或IPv6地址。

QHostAddress通常与QTcpSocket、QTcpServer和QUdpSocket一起使用，以连接到主机或建立服务器。

主机地址用setAddress()设置，用toIPv4Address()、toIPv6Address()或toString()检索。 可以使用protocol()检查类型。

注意:请注意QHostAddress不做DNS查找。 QHostInfo是需要的。

这个类还支持常见的预定义地址:Null、LocalHost、LocalHostIPv6、Broadcast和Any。

枚举 描述
QHostAddress::Null 空地址对象。 相当于QHostAddress()。 参见QHostAddress: isNull()。
QHostAddress::LocalHost IPv4本地主机地址。 相当于QHostAddress(127.0.0.1)。
QHostAddress::localhsotIPv6 IPv6本地主机地址。 相当于QHostAddress(“::1”)。
QHostAddress::Broadcast IPv4广播地址。 相当于QHostAddress(“255.255.255.255”)
QHostAddress::AnyIPv4 IPv4任何地址。 相当于QHostAddress(“0.0.0.0”)。 与此地址绑定的套接字将只侦听IPv4接口。
QHostAddress::AnyIPv6 IPv6任何地址。 相当于QHostAddress(“::”)。 与此地址绑定的套接字只在IPv6接口上监听。
QHostAddress::Any 双栈任意地址。 与此地址绑定的套接字将侦听IPv4和IPv6接口。

QNetworkInterface

QNetworkInterface类提供了主机的IP地址和网络接口的列表。

QNetworkInterface表示一个连接到正在运行程序的主机的网络接口。 每个网络接口可以包含0个或多个IP地址，每个IP地址可选地与一个网络掩码和/或一个广播地址相关联。 这类三元组的列表可以通过addressEntries()获得。 或者，当网络掩码或广播地址或其他信息不需要时，使用方便的allAddresses()函数只获取活动接口的IP地址。

QNetworkInterface还使用hardwareAddress()报告接口的硬件地址。

并非所有操作系统都支持报告所有特性。 在所有平台中，只有IPv4地址保证被这个类列出。 其中IPv6地址列表仅支持在Windows、Linux、macOS和bsd等操作系统上使用。

  • 这个方便的函数返回主机上找到的所有IP地址。

QList<QHostAddress> addrlist = QNetworkInterface::allAddresses();
for(QHostAddress addr : addrlist)                                  
{                                                                  
    qDebug()<<addr.protocol()<<addr.toString();                    
}                    

  • 返回主机上找到的所有网络接口的列表。 如果失败，它将返回一个没有元素的列表。 

QList<QNetworkInterface> networkList =  QNetworkInterface::allInterfaces();
for(auto inter : networkList)
{
    if(!inter.isValid())
        continue;
    //输出此网络接口的名称、接口的类型、MAC地址和 在Windows上返回这个网络接口的人类可读的名称(如以太网、本地连接等)
    qDebug()<<inter.name()<<inter.type()<<inter.hardwareAddress()<<inter.humanReadableName();
    //输出网络接口对应的ip地址
    for(auto entrys : inter.addressEntries())
    {
        qDebug()<<entrys.ip();
    }
}

QNetworkAddressEntry

QNetworkAddressEntry类存储一个由网络接口支持的IP地址，以及它相关的网络掩码和广播地址。 

//返回IPv4地址和子掩码相关联的广播地址
QHostAddress broadcast() const
//返回网络接口中的IPv4或IPv6地址
QHostAddress ip() const
//返回与IP地址相关联的子网掩码
QHostAddress netmask() const
...

 

QAbstractSocket

QAbstractSocket类提供了所有套接字类型通用的基本功能 。

QAbstractSocket是QTcpSocket和QUdpSocket的基类，包含这两个类的所有通用功能。 如果你需要一个套接字，你有两个选择:

  • 实例化QTcpSocket或qdpsocket。

  • 创建本机套接字描述符，实例化QAbstractSocket，并调用setSocketDescriptor()来包装本机套接字。

TCP(传输控制协议)是一种可靠的、面向流的、面向连接的传输协议。 UDP(用户数据报协议)是一个不可靠的、面向数据报的、无连接的协议。 在实践中，这意味着TCP更适合于数据的连续传输，而更轻量级的UDP可以在可靠性不重要的情况下使用。

QAbstractSocket的API统一了这两种协议之间的大部分差异。 例如，尽管UDP是无连接的，但connectToHost()为UDP套接字建立了一个虚拟连接，使您能够以几乎相同的方式使用QAbstractSocket，而不管底层协议是什么。 在内部，QAbstractSocket记住传递给connectToHost()的地址和端口，read()和write()等函数使用这些值。

在任何时候，QAbstractSocket都有一个状态(由state()返回)。 初始状态为UnconnectedState。 调用connectToHost()后，套接字首先进入HostLookupState(socket正在查找主机名)。 如果找到主机，QAbstractSocket进入ConnectingState并发出hostFound()信号。 当连接建立后，它进入ConnectedState并发出connected()。 如果在任何阶段发生错误，则会触发error()。 每当状态改变时，就会触发stateChanged()。 为了方便起见，如果套接字已经准备好读写，isValid()将返回true，但是请注意，在读写发生之前，套接字的状态必须是ConnectedState。

通过调用Read()或write()读取或写入数据，或使用方便的函数readLine()和readAll()。 QAbstractSocket还从QIODevice继承了getChar()、putChar()和ungetChar()，它们处理单个字节。 当数据被写入套接字时将发出bytesWritten()信号。 注意，Qt不限制写缓冲区的大小。 你可以通过听这个信号来监控它的大小。

readyRead()信号在每次到达一个新的数据块时被触发。 然后bytesAvailable()返回可用于读取的字节数。 通常，您将readyRead()信号连接到一个插槽并读取那里的所有可用数据。 如果您没有一次读取所有数据，其余的数据将在稍后仍然可用，并且任何新的传入数据将被附加到QAbstractSocket的内部读缓冲区。 要限制读缓冲区的大小，可以调用setReadBufferSize()。

要关闭套接字，调用disconnectFromHost()。 QAbstractSocket进入QAbstractSocket:: ClosingState。 在将所有挂起的数据写入套接字之后，QAbstractSocket实际上关闭了套接字，输入QAbstractSocket::UnconnectedState，并发出disconnected()。 如果您想立即中止连接，丢弃所有挂起的数据，可以调用abort()。 如果远程主机关闭连接，QAbstractSocket将发出错误(QAbstractSocket::RemoteHostClosedError)，在此期间，套接字状态仍然是ConnectedState，然后将发出disconnected()信号。

通过调用 peerPort() 和 peerAddress() 获取连接的对等方的端口和地址。 peerName() 返回传递给 connectToHost() 的对等方的主机名。 localPort() 和 localAddress() 返回本地套接字的端口和地址。

QAbstractSocket提供了一组函数，用于挂起调用线程，直到发出某些信号。 这些函数可以用来实现阻塞套接字:

  • waitForConnected()将阻塞，直到建立连接。

  • waitForReadyRead()会阻塞，直到有新的数据可以读取。

  • waitForBytesWritten()将阻塞，直到一个数据负载被写入套接字。

  • waitForDisconnected()将阻塞，直到连接关闭。

我们举个例子:

int numRead = 0, numReadTotal = 0;
char buffer[50];
​
forever 
{
     numRead  = socket.read(buffer, 50);
     // do whatever with array
     numReadTotal += numRead;
     if (numRead == 0 && !socket.waitForReadyRead())
         break;
}

如果waitForReadyRead()返回false，则表示连接已经关闭或发生了错误。

使用阻塞套接字编程与使用非阻塞套接字编程完全不同。 阻塞套接字不需要事件循环，通常会导致更简单的代码。 然而，在GUI应用程序中，阻塞套接字应该只在非GUI线程中使用，以避免冻结用户界面。 请参阅fortuneclient和blockingfortuneclient示例来了解这两种方法的概述。

注意:我们不建议将阻塞函数与信号一起使用。 应该使用两种可能性中的一种。

QAbstractSocket可以与QTextStream和QDataStream的流操作符(操作符<<()和操作符>>())一起使用。 但是有一个问题需要注意:在尝试使用操作符>>()读取数据之前，必须确保有足够的数据可用。

 

QTcpSocket

QTcpSocket类提供一个TCP套接字。

QTcpSocket *tcpSocket = new QTcpSocket(this);
tcpSocket->connectToHost("127.0.0.1",8888);
​
//此信号在调用connectToHost()并成功建立连接后发出。  
void connected()
//这个信号在套接字被断开时发出。      
void disconnected()
//此信号在发生错误后发出。当发出此信号时，套接字可能还没有准备好重新连接。 在这种情况下，尝试重新连接应该从事件循环中完成。 例如，使用带有0作为超时的QTimer::singleShot()。   
void error(QAbstractSocket::SocketError socketError)
//在调用connectToHost()并成功查找主机之后，将发出此信号。    
void hostFound()
//每当有新的数据可以从设备的当前读取通道读取时，就会发出此信号。    
void readyRead()

 

QUdpSocket

UDP(用户数据报协议)是一种轻量级、不可靠、面向数据报、无连接的协议。 当可靠性不重要时，可以使用它。 QUdpSocket是QAbstractSocket的一个子类，允许您发送和接收UDP数据报。

使用该类最常见的方法是使用bind()绑定到一个地址和端口，然后调用writeDatagram()和readDatagram() / receiveDatagram()来传输数据。 如果你想使用标准的QIODevice函数read()， readLine()， write()等，你必须首先通过调用connectToHost()将套接字直接连接到对等体。

套接字在每次将数据报写入网络时发出bytesWritten()信号。 如果您只是想发送数据报，则不需要调用bind()。

readyRead()信号在数据报到达时被触发。 在这种情况下，hasPendingDatagrams()返回true。 调用pendingDatagramSize()获取第一个挂起的数据报的大小，并调用readDatagram()或receiveDatagram()读取它。

注意:当接收到readyRead()信号时，应该读取传入的数据报，否则该信号将不会为下一个数据报发出。

Example: 

void Server::initSocket()
{
   udpSocket = new QUdpSocket(this);
   udpSocket->bind(QHostAddress::LocalHost, 7755);

   connect(udpSocket, &QUdpSocket::readyRead,
              this, &Server::readPendingDatagrams);
}

void Server::readPendingDatagrams()
{
   while (udpSocket->hasPendingDatagrams()) {
          QNetworkDatagram datagram = udpSocket->receiveDatagram();
          processTheDatagram(datagram);
   }
}

QUdpSocket也支持UDP组播。 使用joinMulticastGroup()和leaveMulticastGroup()控制组成员，使用QAbstractSocket::MulticastTtlOption和QAbstractSocket::MulticastLoopbackOption设置TTL和loopback套接字选项。 使用setMulticastInterface()控制组播数据报的出接口，使用multicastInterface()查询出接口。

使用QUdpSocket，您还可以使用connectToHost()建立到UDP服务器的虚拟连接，然后使用read()和write()交换数据报，而不需要为每个数据报指定接收者。

Broadcast Sender、Broadcast Receiver、Multicast Sender和Multicast Receiver示例演示了如何在应用程序中使用QUdpSocket。

UDP单播，多播，广播

单播

单播（Unicast）是在一个单个的发送者和一个接受者之间通过网络进行的通信。

  • 发送：

QUdpSocket *udpSocket = new QUdpSocket(this);
static int i=0;
udpSocket->writeDatagram(QString("DataGram %1").arg(i++).toUtf8(),QHostAddress("127.0.0.1"),8888);

  • 接受：

QUdpSocket *udpSocket = new QUdpSocket(this);
udpSocket->bind(QHostAddress("127.0.0.1"),8888);

connect(m_udpSocket,&QUdpSocket::readyRead,this,&MainWindow::onReadyRead);
void MainWindow::onReadyRead()
{
    QUdpSocket* udpSocket = dynamic_cast<QUdpSocket*>(sender());
    if(udpSocket)
    {
        qDebug()<<udpSocket->receiveDatagram().data();
    }
}
多播(组播)

多播(Multicast)是一点对多点的通信，IPv6没有采用IPv4中的组播术语，而是将广播看成是多播的一个特殊例子。

多播与单播步骤是一样的，只有IP地址有所区别。

多播的地址是特定的，D类地址用于多播。D类IP地址就是多播IP地址，即224.0.0.0至239.255.255.255之间的IP地址，并被划分为局部连接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址3类：

  • 1，局部多播地址：在224.0.0.0～224.0.0.255之间，这是为路由协议和其他用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包

  • 2，预留多播地址：在224.0.1.0～238.255.255.255之间，可用于全球范围（如Internet）或网络协议。

  • 3，管理权限多播地址：在239.0.0.0～239.255.255.255之间，可供组织内部使用，类似于私有IP地址，不能用于Internet，可限制多播范围。

多播的程序设计使用setsockopt()函数和getsockopt()函数来实现，组播的选项是IP层的，其选项值和含义参见11.5所示。

选项 描述
IP_MULTICAST_TTL 设置多播组数据的TTL值
IP_ADD_MEMBERSHIP 在指定接口上加入组播组
IP_DROP_MEMBERSHIP 退出组播组
IP_MULTICAST_IF 获取默认接口或设置接口
IP_MULTICAST_LOOP 禁止组播数据回送

多播程序设计的框架

要进行多播的编程，需要遵从一定的编程框架。多播程序框架主要包含套接字初始化、设置多播超时时间、加入多播组、发送数据、接收数据以及从多播组中离开几个方面。其步骤如下：

（1）建立一个socket。

（2）然后设置多播的参数，例如超时时间TTL、本地回环许可LOOP等。

（3）加入多播组。

（4）发送和接收数据。

（5）从多播组离开。

  • 发送：

QUdpSocket *udpSocket = new QUdpSocket(this);
//给某个指定的组发数据报
static int i = 0;
QByteArray datagram = "multi message " + QByteArray::number(i++);
m_udpSocket->writeDatagram(datagram,QHostAddress("238.239.239.239"),45678);

  • 接受：

QUdpSocket *udpSocket = new QUdpSocket(this);
connect(&m_udpSocket,&QUdpSocket::readyRead,this,&Receiver::onReadyRead);
connect(&m_udpSocket,QOverload<QUdpSocket::SocketError>::of(&QUdpSocket::error),this,[=](){qDebug()<<"haserror"<<m_udpSocket.errorString();});
//允许端口和ip重用，多个socket绑定同一ip和端口
m_udpSocket.bind(QHostAddress::AnyIPv4,45678,QUdpSocket::BindFlag::ShareAddress | QUdpSocket::ReuseAddressHint);
//加入指定组
m_udpSocket.joinMulticastGroup(QHostAddress("238.239.239.239"));

void Receiver::onReadyRead()
{
    QByteArray datagram;
    while(m_udpSocket.hasPendingDatagrams())
    {
        datagram.resize(m_udpSocket.pendingDatagramSize());
        m_udpSocket.readDatagram(datagram.data(),datagram.size());
        ui->label->setText(tr("Received datagram:%1").arg(datagram.constData()));
    }
}

QUdpSocket-Qt使用Udp通讯实现服务端和客户端

单播，多播（组播），广播，详细讲解呀

UDP 单播、广播、多播

UDP中转服务器

QT利用UDP实现简单群聊系统

广播

广播(broadcast)是一点到所有点的通信方式。

广播与组播是一样的，只是ip地址有所不同，而且不用加入指定的组。单播的数据只是收发数据的特定主机进行处理，组播在特定组之间进行处理，而广播的数据整个局域网都进行处理。

“广播”可以理解为一个人通过广播喇叭对在场的全体说话，这样做的好处是通话效率高，信息一下子就可以传递到全体。

“广播”在网络中的应用较多，如客户机通过DHCP自动获得IP地址的过程就是通过广播来实现的。但是同单播和多播相比，广播几乎占用了子网内网络的所有带宽。拿开会打一个比方吧，在会场上只能有一个人发言，想象一下如果所有的人同时都用麦克风发言，那会场上就会乱成一锅粥。

在IP网络中，广播地址用IP地址“255.255.255.255”来表示，这个IP地址代表同一子网内所有的IP地址。

  • 发送：

QUdpSocket *udpSocket = new QUdpSocket(this);
//给某个指定的组发数据报
static int i = 0;
QByteArray datagram = "multi message " + QByteArray::number(i++);
m_udpSocket->writeDatagram(datagram,QHostAddress(QHostAddress::Broadcast),45678);

  • 接受：

QUdpSocket *udpSocket = new QUdpSocket(this);
connect(&m_udpSocket,&QUdpSocket::readyRead,this,&Receiver::onReadyRead);
connect(&m_udpSocket,QOverload<QUdpSocket::SocketError>::of(&QUdpSocket::error),this,[=](){qDebug()<<"haserror"<<m_udpSocket.errorString();});
//允许端口和ip重用，多个socket绑定同一ip和端口
m_udpSocket.bind(QHostAddress::AnyIPv4,45678,QUdpSocket::BindFlag::ShareAddress | QUdpSocket::ReuseAddressHint);

void Receiver::onReadyRead()
{
    QByteArray datagram;
    while(m_udpSocket.hasPendingDatagrams())
    {
        datagram.resize(m_udpSocket.pendingDatagramSize());
        m_udpSocket.readDatagram(datagram.data(),datagram.size());
        ui->label->setText(tr("Received datagram:%1").arg(datagram.constData()));
    }
}

 

QTcpServer

QTcpServer类提供了一个基于tcp的服务器。

这个类使接收传入的TCP连接成为可能。 您可以指定端口或让QTcpServer自动选择一个端口。 您可以监听一个特定的地址或所有机器的地址。

调用listen()让服务器监听传入的连接。 然后，每当客户机连接到服务器时，就会发出newConnection()信号。

调用nextPendingConnection()接受挂起的连接作为已连接的QTcpSocket。 该函数返回一个指向QAbstractSocket::ConnectedState中的QTcpSocket的指针，您可以使用该指针与客户端通信。

如果发生了错误，serverError()返回错误的类型，可以调用errorString()来获得人们可读的关于发生了什么事情的描述。

当监听连接时，服务器监听的地址和端口可用serverAddress()和serverPort()获取。

调用close()会使QTcpServer停止监听传入的连接。

虽然QTcpServer主要是为使用事件循环而设计的，但也可以不使用事件循环。 在这种情况下，必须使用waitForNewConnection()，它会阻塞直到连接可用或超时过期。 

Server::Server(QObject *parent) : QObject(parent)
{
    m_tcpServer = new QTcpServer(this);
    m_tcpServer->listen(QHostAddress::Any,6666);
    connect(m_tcpServer,&QTcpServer::acceptError,this,&Server::onAcceptError);
    connect(m_tcpServer,&QTcpServer::newConnection,this,&Server::onNewConnection);
}
void Server::onAcceptError(QAbstractSocket::SocketError socketErr)
{
    qDebug()<<"hasError"<<socketErr;
}

void Server::onNewConnection()
{
    qDebug()<<"newConnection";
    //获取下一个待处理的连接
    QTcpSocket* tcpSocket = m_tcpServer->nextPendingConnection();
    m_tcps.push_back(tcpSocket);
    tcpSocket->write("hello");
    qDebug()<<m_tcps.size();
    connect(tcpSocket,&QTcpSocket::readyRead,this,&Server::onReadyRead);
}

void Server::onReadyRead()
{
    QTcpSocket *tcpsokcet = dynamic_cast<QTcpSocket*>(sender());
    if(tcpsokcet)
    {
         qDebug() <<"server"<<QHostAddress(tcpsokcet->peerAddress().toIPv4Address()).toString()<<tcpsokcet->peerName()<<tcpsokcet->peerPort();
    }
}

常用函数

//服务器开始监听指定addres和port上的连接，有新链接发出newConnection()信号
bool listen(const QHostAddress &address = QHostAddress::Any, quint16 port = 0)
//将下一个挂起的连接作为已连接的QTcpSocket对象返回。  在 newConnection()的槽函数中使用
virtual QTcpSocket *nextPendingConnection()


//当接受新连接导致错误时将发出此信号。 socketError参数描述了发生的错误类型。  
[signals] void acceptError(QAbstractSocket::SocketError socketError)
//每当有新连接可用时，就会发出此信号。      
[signals] void newConnection()
 

标签：多播,UDP,Qt,QAbstractSocket,TCP,地址,QHostAddress,QUdpSocket,接字
来源： https://www.cnblogs.com/zhuchunlin/p/16485946.html

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

关于我们 | 联系我们 | 留言反馈

专注分享技术，共同学习，共同进步。侵权联系[81616952@qq.com]

Copyright (C)ICode9.com, All Rights Reserved.

ICode9版权所有