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基于TCP的Qt网络通信

news 来源：原创 2025/7/6 23:53:35

基于TCP的Qt网络通信

项目源码：https://github.com/say-Hai/TcpSocketLearn/tree/QTcpSocket

在标准C++没有提供专门用于套接字通信的类，所以只能使用操作系统提供的基于C的API函数，但是Qt就不一样了，它是C++的一个框架并且里边提供了用于套接字通信的类（TCP、UDP）这样就使得我们的操作变得更加简单。

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：(都属于网络模块network)

  • 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(IO操作)，客户端、服务器端都需要使用。（与文件操作类QFile同属于同一个祖先QIODevice）

一、QTcpServer类

QTcpServer类用于监听客户端连接以及和客户端建立连接

1.1 公共成员函数

  • 1⭐构造函数

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

  • 2⭐给监听的套接字设置监听

    • //★类似于Socket中的 bind + listen
bool QTcpServer::listen(const QHostAddress &address = QHostAddress::Any, quint16 port = 0);
//使用QHostAddress类对IPv4/6进行了封装，可以直接通过点分十进制赋值// 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;//返回监听的服务器地址
QHostAddress QTcpServer::serverAddress() const;
// 返回服务器的端口
quint16 QTcpServer::serverPort() const

  • 4⭐得到和客户端建立连接之后用于通信的QTcpSocket套接字对象

    • QTcpSocket套接字对象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，建议用完之后自己手动析构这个通信的QTcpSocket对象。

    • QTcpSocket *QTcpServer::nextPendingConnection();
//返回值：返回用于通信的套接字对象，建议自己手动释放内存

  • 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);

1.2 信号

  • 当接受新连接导致错误时，将发射如下信号

    • void QTcpServer::acceptError(QAbstractSocket::SocketError socketError);
//socketError：描述发生错误的相关信息

  • 3⭐每次有新连接可用时都会发出 newConnection() 信号。

    • void QTcpServer::newConnection();

  • 有数据可读取时，发送readyRead

1.3 服务器连接的API调用顺序

  • 创建 QTcpServer 实例

    • QTcpServer *server = new QTcpServer(this);

  • 监听端口 QTcpServer::listen()

    • server->listen(QHostAddress::Any, 12345)

  • 连接 newConnection() 信号

    • connect(server, &QTcpServer::newConnection, this, &MyServer::onNewConnection);

  • 处理新连接

    • 在槽函数 onNewConnection() 中获取新的 QTcpSocket，它代表与客户端的连接。

    • void MyServer::onNewConnection() {QTcpSocket *clientSocket = server->nextPendingConnection();// 连接信号与槽connect(clientSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, &MyServer::onReadyRead);connect(clientSocket, &QTcpSocket::disconnected, this, &MyServer::onDisconnected);
}

二、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）

继承关系：

image-20210512174459252

2.1 公共成员函数

  • 构造函数

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

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

  • 读写数据

    • 在Qt中不管调用读函数，还是调用写函数，操作的对象都是由Qt框架维护的一块内存。因此，调用了发送函数数据不一定会马上被发送到网络中，调用了接收函数也不是直接从网络中接收数据，关于底层的相关操作是不需要使用者来维护的。

    • // 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();// 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);

2.2 信号

  • 在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已到达，之后可以调用 read 函数接收数据。
 void QIODevice::readyRead();
  • 调用connectToHost()函数并成功建立连接之后发出connected()信号。
 void QAbstractSocket::connected();
  • 在套接字断开连接时发出disconnected()信号。
void QAbstractSocket::disconnected();

2.3 客户端连接的API调用顺序

  • 创建客户端套接字用于与服务器通信

    • QTcpSocket *socket = new QTcpSocket(this);

  • 将客户端的信号与槽函数绑定，以便监听事件，例如连接成功、数据接收等。

    • connect(socket, &QTcpSocket::connected, this, &YourClass::onConnected);
connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &YourClass::onReadyRead);
connect(socket, &QTcpSocket::errorOccurred, this, &YourClass::onError);

  • 使用 connectToHost 函数连接到目标服务器。

    • socket->connectToHost("127.0.0.1", 12345);

三、通信流程

3.1 服务器端

通信流程：

  • 创建套接字服务器QTcpServer对象
  • 通过QTcpServer对象设置监听，即：QTcpServer::listen()
  • 基于QTcpServer::newConnection()信号检测是否有新的客户端连接
  • 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
  • 使用通信的套接字对象QTcpSocket和客户端进行通信

3.2 客户端

通信流程：

  • 创建通信的套接字类QTcpSocket对象
  • 使用服务器端绑定的IP和端口连接服务器QAbstractSocket::connectToHost()
  • 使用QTcpSocket对象和服务器进行通信

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