Qt之TCP通信

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目录

一、TCP简介

二、TCP类

1.QTcpServer

2. QTcpSocket

三、TCP服务器

四、TCP客户端

五、获取本机网络信息

六、代码

1.TCP服务器

2.TCP客户端

一、TCP简介

TCP 协议Transmission Control Protocol全称是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。TCP是大多数 Internet 协议包括 HTTP 和 FTP用于数据传输的低级网络协议。它是一种可靠的面向流面向连接的传输协议。它特别适合连续数据传输。

TCP 通信必须先建立 TCP 连接通信端分为客户端和服务端。服务端通过监听某个端口来监听是否有客户端连接到来如果有连接到来则建立新的 socket 连接客户端通过 ip 和port 连接服务端当成功建立连接之后就可进行数据的收发了。

需要注意的是在 Qt 中把 socket 当成输入输出流来对待的数据的收发是通过 read()和 write()来进行的需要与常见的 send()与 recv()进行区分。

TCP 客户端与服务端通信示意图如下

Qt 网络模块提供了编写 TCP / IP 客户端和服务器的类。它提供了较低级别的类如代表低级网络概念的 QTcpSocket QTcpServer 和 QUdpSocket以及如 QNetworkRequestQNetworkReply 和 QNetworkAccessManager 之类的高级类来执行使用应用层网络相关类和通用协议的网络操作。 它还提供了如QNetworkConfiguration QNetworkConfigurationManager和QNetworkSession等类实现承载管理。

二、TCP类

想要在程序中使用 Qt 网络模块需要在 pro 项目配置文件添加network模块

QT   +=     network

#include <QtNetwork>  //在头文件中添加

使用 Qt 提供的类进行基于 TCP 的套接字通信需要用到两个类

QTcpServer服务器类用于监听客户端连接以及和客户端建立连接。
QTcpSocket通信的套接字类客户端、服务器端都需要使用。 

1.QTcpServer

QTcpServer 类用于监听客户端连接以及和客户端建立连接 。

常用API函数

①构造函数

QTcpServer::QTcpServer(QObject *parent = Q_NULLPTR);

②给监听的套接字设置监听

bool QTcpServer::listen(const QHostAddress &address = QHostAddress::Any, quint16 port = 0);
// 判断当前对象是否在监听, 是返回true没有监听返回false
bool QTcpServer::isListening() const;
// 如果当前对象正在监听返回监听的服务器地址信息, 否则返回 QHostAddress::Null
QHostAddress QTcpServer::serverAddress() const;
// 如果服务器正在侦听连接则返回服务器的端口; 否则返回0
quint16 QTcpServer::serverPort() const

address通过类 QHostAddress 可以封装 IPv4、IPv6 格式的 IP 地址QHostAddress::Any 表示自动绑定
port如果指定为 0 表示随机绑定一个可用端口。
返回值绑定成功返回 true失败返回 false

得到和客户端建立连接之后用于通信的 QTcpSocket 套接字对象它是 QTcpServer 的一个子对象当 QTcpServer 对象析构的时候会自动析构这个子对象当然也可自己手动析构建议用完之后自己手动析构这个通信的 QTcpSocket 对象。

QTcpSocket *QTcpServer::nextPendingConnection();//获取客户端连接的套接字

阻塞等待客户端发起的连接请求不推荐在单线程程序中使用建议使用非阻塞方式处理新连接即使用信号 newConnection() 。

bool QTcpServer::waitForNewConnection(int msec = 0, bool *timedOut = Q_NULLPTR);

msec指定阻塞的最大时长单位为毫秒ms
timeout传出参数如果操作超时 timeout 为 true没有超时 timeout 为 false

 常用信号

① 当接受新连接导致错误时将发射如下信号。socketError 参数描述了发生的错误相关的信息。

[signal] void QTcpServer::acceptError(QAbstractSocket::SocketError socketError);

②每次有新连接可用时都会发出 newConnection () 信号。 

[signal] void QTcpServer::newConnection(); 

2. QTcpSocket

QTcpSocket 是一个套接字通信类不管是客户端还是服务器端都需要使用。在 Qt 中发送和接收数据也属于 IO 操作网络 IO。

常用API函数

①构造函数

QTcpSocket::QTcpSocket(QObject *parent = Q_NULLPTR); 

 ②连接服务器需要指定服务器端绑定的IP和端口信息。

[virtual] void QAbstractSocket::connectToHost(const QString &hostName, quint16 port,OpenMode openMode = ReadWrite, NetworkLayerProtocol protocol = AnyIPProtocol);

[virtual] void QAbstractSocket::connectToHost(const QHostAddress &address, quint16 port,OpenMode openMode = ReadWrite);

 一般给ip地址和端口号就可以了。

③接收数据

// 指定可接收的最大字节数 maxSize 的数据到指针 data 指向的内存中
qint64 QIODevice::read(char *data, qint64 maxSize);
// 指定可接收的最大字节数 maxSize返回接收的字符串
QByteArray QIODevice::read(qint64 maxSize);
// 将当前可用操作数据全部读出通过返回值返回读出的字符串
QByteArray QIODevice::readAll();

④发送数据

// 发送指针 data 指向的内存中的 maxSize 个字节的数据
qint64 QIODevice::write(const char *data, qint64 maxSize);
// 发送指针 data 指向的内存中的数据字符串以 \0 作为结束标记
qint64 QIODevice::write(const char *data);
// 发送参数指定的字符串
qint64 QIODevice::write(const QByteArray &byteArray);

 常用信号

①在使用 QTcpSocket 进行套接字通信的过程中如果该类对象发射出 readyRead() 信号说明对端发送的数据达到了之后就可以调用 read 函数接收数据了。

[signal] void QIODevice::readyRead();

②调用 connectToHost() 函数连接TCP服务器并成功建立连接之后发出 connected() 信号。

[signal] void QAbstractSocket::connected(); 

③在套接字断开连接时发出 disconnected() 信号。

[signal] void QAbstractSocket::disconnected(); 

三、TCP服务器

①创建套接字服务器 QTcpServer 对象

mServer = new QTcpServer(this);

②通过 QTcpServer 对象设置监听即QTcpServer::listen()

mServer->listen(QHostAddress::Any/*IP地址*/,端口号);

③基于 QTcpServer::newConnection() 信号检测是否有新的客户端连接

connect(mServer,&QTcpServer::newConnection,this,[&](){

        

});

当客户端连接上来时会触发信号(newConnection),连接该信号和槽 如果需要处理客户端发起的 TCP 连接请使用 QTcpServer 类。调用 QTcpServer::listen() 设置服务器并连接到 QTcpServer::newConnection() 信号该信号对于每个连接的客户端发出一次。在对应的槽函数中调用 QTcpServer::nextPendingConnection() 接受连接并使用返回的QTcpSocket 与客户端进行通信。
 

④在上面的槽函数中获取和客户端通信的套接字

//获取和客户端通信的套接字

mSocket = mServer->nextPendingConnection();

//获取客户端地址
QHostAddress c_addr = mSocket->peerAddress();

如果有新的客户端连接调用 QTcpSocket *QTcpServer::nextPendingConnection() 得到通信的套接字对象。

QTcpSocket 使用必须先建立与远程主机和端口的 TCP 连接然后才能开始任何数据传输。建立
连接后即可通过 QTcpSocket::peerAddress() 和 QTcpSocket::peerPort() 获得对等方的 IP 地址和端口。对等方可以随时关闭连接然后数据传输将立即停止

注意这里对mSocket的操作是从客户端连接服务端得到的通过nextPendingConnection方式。

⑤使用通信的套接字对象 QTcpSocket 和客户端进行通信

发送 通过QTcpSocket对象的write成员函数发送数据 

//获取发送的数据
QString str = ui->lineEdit->text();
//转换成QByteArray
QByteArray arr;
arr.append(str);
//发送
mSocket->write(arr);

接收 收到数据会触发信号readyRead, 在连接的槽函数中调用QTcpSocket对象的read/readAll接收数据。

//连接readyRead信号和槽
QObject::connect(mSocket,&QTcpSocket::readyRead,this,[&]()

{
            //接收数据
            QByteArray arr = mSocket->readAll();
            //转换成字符串
            QString str(arr);
            //显示
            ui->textBrowser->insertPlainText("rcv:"+str+"\n");
        });

四、TCP客户端

①创建通信的套接字类 QTcpSocket 对象

mSocket = new QTcpSocket(this);

②使用服务器端绑定的 IP 和端口连接服务器 QAbstractSocket::connectToHost()。

mSocket->connectToHost(ip,端口号);

③连接成功会触发connected信号

QObject::connect(mSocket,&QTcpSocket::connected,this,[&](){

         });

④使用 QTcpSocket 对象和服务器进行通信

发送 通过QTcpSocket对象的write成员函数发送数据

//获取发送的数据

QString str = ui->lineEdit_send->text();

//转换成QByteArray QByteArray arr;

arr.append(str);

//发送 mSocket->write(arr);

接收 收到数据会触发信号readyRead,在连接的槽函数中调用QTcpSocket对象的read/readAll接收数据。

//连接readyRead信号和槽

QObject::connect(mSocket,&QTcpSocket::readyRead,this,[&]()

{

        //接收数据

        QByteArray arr = mSocket->readAll();

        //转换成字符串

        QString str(arr);

        //显示

        ui->textBrowser->insertPlainText(rcv:+str+\n);

});

 五、获取本机网络信息

在建立网络通信之前至少要得获取对方的 IP地址。 在网络应用中经常需要用到本机的主机名、 IP 地址、 MAC 地址等网络信息通常通在 Windows 通过调出命令行 cmd 窗口输入 ipconfig 或者在 Linux 系统中使用 ifconfig 命令就可以查看相关信息了。

Qt 提供了 QHostInfo 和 QNetworkInterface 类可以用于此类信息查询。

#include <QNetworkInterface>
#include <QHostInfo>

//通过 QHostInfo 的 localHostName 函数获取主机名称 
QString str = "主机名称 " + QHostInfo::localHostName() + "\n";


//获取所有的网络接口QNetworkInterface 类提供主机的 IP 地址和网络接口的列表
QList<QNetworkInterface> list = QNetworkInterface::allInterfaces();

//遍历 list
foreach (QNetworkInterface interface, list) 
{
    str+= "网卡设备:" + interface.name() + "\n";
    str+= "MAC 地址:" + interface.hardwareAddress() + "\n";


    //QNetworkAddressEntry 类存储 IP 地址子网掩码和广播地址
    QList<QNetworkAddressEntry> entryList= interface.addressEntries();
    //遍历 entryList
    foreach (QNetworkAddressEntry entry, entryList) 
    {
        //过滤 IPv6 地址只留下 IPv4 
        if (entry.ip().protocol() ==QAbstractSocket::IPv4Protocol) 
        {
            str+= "IP 地址:" + entry.ip().toString() + "\n";
            str+= "子网掩码:" + entry.netmask().toString() + "\n";
            str+= "广播地址:" + entry.broadcast().toString() + "\n\n";
        }
    }
 }

六、代码

1.TCP服务器

头文件

#ifndef TCPSERVER_H
#define TCPSERVER_H

#include <QWidget>
#include <QtNetwork>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class TcpServer; }
QT_END_NAMESPACE

class TcpServer : public QWidget
{
    Q_OBJECT

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

private slots:
    void on_pushButton_start_clicked();

    void on_pushButton_send_clicked();

private:
    Ui::TcpServer *ui;
    //TCP服务器
    QTcpServer *mServer;
    QTcpSocket *mSocket;
};
#endif // TCPSERVER_H

源文件

#include "tcpserver.h"
#include "ui_tcpserver.h"
#include <QDebug>

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

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

//启动TCP服务器
void TcpServer::on_pushButton_start_clicked()
{
    //1.构造QTcpServer对象
    mServer = new QTcpServer(this);
    //2.连接客户端连接上来的信号
    QObject::connect(mServer,&QTcpServer::newConnection,this,[&](){
        //获取客户端连接上来的套接字
        mSocket = mServer->nextPendingConnection();
        //打印客户端的地址
        QHostAddress c_addr = mSocket->peerAddress();
        qDebug()<<c_addr.toString()<<"连接上来!";

        //使能发送输入框和按钮
        ui->lineEdit->setEnabled(true);
        ui->pushButton_send->setEnabled(true);

        //连接readyRead信号和槽
        QObject::connect(mSocket,&QTcpSocket::readyRead,this,[&](){
            //接收数据
            QByteArray arr = mSocket->readAll();
            //转换成字符串
            QString str(arr);
            //显示
            ui->textBrowser->insertPlainText("rcv:"+str+"\n");
        });
    });

    //3.监听
    mServer->listen(QHostAddress::Any,ui->spinBox->value());

    //连接回车发送的信号和槽
    QObject::connect(ui->lineEdit,&QLineEdit::returnPressed,this,&TcpServer::on_pushButton_send_clicked);

    //禁止端口号和启动按钮
    ui->spinBox->setEnabled(false);
    ui->pushButton_start->setEnabled(false);
}

void TcpServer::on_pushButton_send_clicked()
{
    //获取发送的数据
    QString str = ui->lineEdit->text();
    //转换成QByteArray
    QByteArray arr;
    arr.append(str);

    //发送
    mSocket->write(arr);
    //显示发送的内容
    ui->textBrowser->insertPlainText("send:"+str+"\n");
    //情况lineEdit
    ui->lineEdit->clear();
}

 ui界面

2.TCP客户端

头文件

#ifndef TCPCILENT_H
#define TCPCILENT_H

#include <QWidget>
#include <QtNetwork>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class TcpCilent; }
QT_END_NAMESPACE

class TcpCilent : public QWidget
{
    Q_OBJECT

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

private slots:
    void on_pushButton_start_clicked();

    void on_pushButton_send_clicked();

private:
    Ui::TcpCilent *ui;
    //TCP客户端
    QTcpSocket *mSocket;
};
#endif // TCPCILENT_H

 源文件

#include "tcpcilent.h"
#include "ui_tcpcilent.h"

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

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

//连接服务器
void TcpCilent::on_pushButton_start_clicked()
{
    //1.创建QTcpSocket对象
    mSocket = new QTcpSocket(this);
    //2.连接连接成功的信号和槽
    QObject::connect(mSocket,&QTcpSocket::connected,this,[&](){
        //使能发送按钮和发送输入框
        ui->lineEdit_send->setEnabled(true);
        ui->pushButton_send->setEnabled(true);

        //禁止ip 端口号和连接按钮
        ui->lineEdit_ip->setEnabled(false);
        ui->spinBox->setEnabled(false);
        ui->pushButton_start->setEnabled(false);


        //连接readyRead信号和槽
        QObject::connect(mSocket,&QTcpSocket::readyRead,this,[&](){
            //接收数据
            QByteArray arr = mSocket->readAll();
            //转换成字符串
            QString str(arr);
            //显示
            ui->textBrowser->insertPlainText("rcv:"+str+"\n");
        });
    });


    //3.连接服务器
    QString ip = ui->lineEdit_ip->text();
    quint16 port = ui->spinBox->value();
    mSocket->connectToHost(ip,port);

    //连接回车发送的信号和槽
    QObject::connect(ui->lineEdit_send,&QLineEdit::returnPressed,this,&TcpCilent::on_pushButton_send_clicked);
}

//发送
void TcpCilent::on_pushButton_send_clicked()
{
    //获取发送的数据
    QString str = ui->lineEdit_send->text();
    //转换成QByteArray
    QByteArray arr;
    arr.append(str);

    //发送
    mSocket->write(arr);
    //显示发送的内容
    ui->textBrowser->insertPlainText("send:"+str+"\n");
    //情况lineEdit
    ui->lineEdit_send->clear();
}

 通信

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