C++ Qt开发之使用QTcpSocket实现TCP网络通信

目录

• 前言
• 1.通信的流程
• 1.1服务端流程
• 1.2客户端流程
• 2.图形化应用
• 2.1 服务端流程
• 2.2客户端流程

前言

Qt 是一个跨平台C++图形界面开发库，利用Qt可以快速开发跨平台窗体应用程序，在Qt中我们可以通过拖拽的方式将不同组件放到指定的位置，实现图形化开发极大的方便了开发效率，本章将重点介绍如何运用QTcpSocket组件实现基于TCP的网络通信功能。

QTcpSocket和QTcpServer是Qt中用于实现基于TCP（Transmission Control Protocol）通信的两个关键类。TCP是一种面向连接的协议，它提供可靠的、双向的、面向字节流的通信。这两个类允许Qt应用程序在网络上建立客户端和服务器之间的连接。

以下是QTcpSocket类的一些常用函数：

以下是QTcpServer类的一些常用函数及其简要解释：

如上这些只是常用函数的简要描述，详细的函数说明和用法可以参考Qt官方文档或相关文档。

1.通信的流程

1.1服务端流程

在使用TCP通信时同样需要导入Qt+=network模块，并在头文件中引入QTcpServer和QTcpSocket两个模块，当有了模块的支持，接着就是侦听套接字，此处可通过调用server.listen来实现侦听，此函数原型如下；

bool QTcpServer::listen(
    const QHostAddress &address = QHostAddress::Any, 
    quint16 port = 0
);

这个函数用于开始在指定的地址和端口上监听连接。它的参数包括：

• address：一个QHostAddress对象，指定要监听的主机地址。默认为QHostAddress::Any，表示监听所有可用的网络接口。
• port：一个quint16类型的端口号，指定要监听的端口。如果设置为0，系统将选择一个可用的未使用端口。

函数返回一个bool值，表示是否成功开始监听。如果成功返回true，否则返回false，并且可以通过调用errorString()获取错误消息。

紧随套接字侦听其后，通过使用一个waitForNewConnection等待新的连接到达。它的原型如下：

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

该函数在服务器接受新连接之前会一直阻塞。参数包括：

• msec：等待连接的超时时间（以毫秒为单位）。如果设置为0（默认值），则表示无限期等待，直到有新连接到达。
• timedOut：一个可选的布尔指针，用于指示等待是否超时。如果传递了此参数，并且等待时间达到了指定的超时时间，*timedOut将被设置为true，否则为false。如果不关心超时，可以将此参数设置为nullptr。

函数返回一个布尔值，表示是否成功等待新连接。如果在超时时间内有新连接到达，返回true，否则返回false。如果等待超时，可以通过检查timedOut参数来确定。如果函数返回false，可以通过调用errorString()获取错误消息。

套接字的接收会使用nextPendingConnection()函数来实现，nextPendingConnection 是 QTcpServer 类的成员函数，用于获取下一个已接受的连接的套接字（QTcpSocket）。它的原型如下：

QTcpSocket *QTcpServer::nextPendingConnection();

函数返回一个指向新连接套接字的指针。如果没有已接受的连接，则返回 nullptr。

使用这个函数，你可以在服务器接受连接之后获取相应的套接字，以便进行数据传输和通信。一般来说，在收到 newConnection 信号后，你可以调用这个函数来获取新连接的套接字。

当有了套接字以后，就可以通过QTcpServer指针判断对应的套接字状态，一般套接字的状态被定义在QAbstractSocket类内。以下是QAbstractSocket类中定义的一些状态及其对应的标志：

这些状态反映了套接字在不同阶段的连接和通信状态。在实际使用中，可以通过调用state()函数获取当前套接字的状态，并根据需要处理相应的状态。例如，可以使用信号和槽机制来捕获状态变化，以便在连接建立或断开时执行相应的操作。

当套接字被连接后则可以通过socket->write()方法向上线客户端发送一个字符串，此处我们以发送lyshark为例，发送时需要向write()中传入两个参数。其原型如下：

qint64 QTcpSocket::write(const char *data, qint64 maxSize);

该函数接受两个参数：

• data：指向要写入套接字的数据的指针。
• maxSize：要写入的数据的最大字节数。

函数返回实际写入的字节数，如果发生错误，则返回 -1。在写入数据之后，可以使用 bytesWritten 信号来获取写入的字节数。此外，你也可以使用 waitForBytesWritten 函数来阻塞等待直到所有数据都被写入。

至此服务端代码可总结为如下案例；

#include <QCoreApplication>
#include <QTcpServer>
#include <QTcpSocket>
#include <IOStream>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QTcpServer server;

  http://www.devze.com  server.listen(QHostAddress::Any,9000);
    server.waitForNewConnection(100000);

    QTcpSocket *socket;

    socket = server.nextPendingConnection();
    if(socket->state() && QAbstractSocket::ConnectedState)
    {
        QByteArray bytes = QString("lyshark").toUtf8();
        socket->write(bytes.data(),bytes.length());
    }

    socket->close();
    server.close();
    return a.exec();
}

1.2客户端流程

客户端的流程与服务端基本保持一致，唯一的区别在于将server.listen更换为socket.connectToHost连接到对应的主机，QTcpSocket 的 connectToHost 函数的原型如下：

void QTcpSocket::connectToHost(
const QString &hostName, 
quint16 port, 
OpenMode openMode = Readwrite
);

• hostName：远程主机的主机名或IP地址。
• port：要连接的端口号。
• openMode：套接字的打开模式，默认为 ReadWrite。

函数用于初始化与指定远程主机和端口的连接。在实际使用中，你可以通过调用这个函数来发起与目标主机的连接尝试。

读取数据时可以使用readAll函数来实现，socket.readAll() 是 QTcpSocket 类的成员函数，用于读取所有可用的数据并返回一个 QByteArray 对象。其函数函数原型如下：

QByteArray QTcpSocket::readAll();

该函数返回一个包含从套接字中读取的所有数据的 QByteArray 对象。通常，你可以通过这个函数来获取已经到达的所有数据，然后对这些数据进行进一步的处理。其客户端功能如下所示；

#include <QCoreApplication>
#include <QTcpServer>
#include <QTcpSocket>
#include <iostream>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QTcpSocket socket;
    socket.connectToHost(QHostAddress::LocalHost,9000);

    if(socket.state() && QAbstractSocket::ConnectedState)
    {
        socket.waitForReadyRead(10000);

        QByteArray ref = socket.readAll();

        QString ref_string;

        ref_string.prepend(ref);

        std::cout << ref_string.toStdString() << std::endl;
    }

    socket.close();
    return a.exec();
}

2.图形化应用

2.1 服务端流程

与命令行版本的网络通信不同，图形化部分需要使用信号与槽函数进行绑定，所有的通信流程都是基于信号的，对于服务端而言我们需要导入QTcpServer、QtNetwork、QTcpSocket模块，并新增四个槽函数分别对应四个信号；

在程序入口处我们通过new QTcpServer(this)新建TCP套接字类，并通过connect()连接到初始化槽函数上，当程序运行后会首先触发newConnection信号，执行onNewConnection槽函数。

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

    // 新建TCP套接字类
    tcpServer=new QTcpServer(this);

    // 连接信号初始化其他信号
    connect(tcpServer,SIGNAL(newConnection()),this,SLOT(onNewConnection()));
}

而在槽函数onNewConnection中，通过nextPendingConnection新建一个套接字，并绑定其他四个槽函数，这里的槽函数功能各不相同，将其对应的信号绑定到对应槽函数上即可；

// 初始化信号槽函数
void MainWindow::onNewConnection()
{
    // 创建新套接字
    tcpSocket = tcpServer->nextPendingConnection();

    // 连接触发信号
    connect(tcpSocket, SIGNAL(connected()),this, SLOT(onClientConnected()));
    onClientConnected();

    // 关闭触发信号
    connect(tcpSocket, SIGNAL(disconnected()),this, SLOT(onClientDisconnected()));

    // 状态改变触发信号
    connect(tcpSocket,SIGNAL(stateChanged(QAbstractSocket::SocketState)),this,SLOT(onSocketStateChange(QAbstractSocket::SocketState)));
    onSocketStateChange(tcpSocket->state());

    // 读入数据触发信号
    connect(tcpSocket,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(onSocketReadyRead()));
}

当读者点击侦听时则直接调用tcpServer->listen实现对本地IP的8888端口的侦听功能，停止侦听则是调用tcpServer->close函数实现，如下所示；

// 开始侦听
void MainWindow::on_pushButton_2_clicked()
{
    // 此处指定绑定本机的8888端口
    tcpServer->listen(QHostAddress::LocalHost,8888);
    ui->plainTextEdit->appendPlainText("[+] 开始监听");
    ui->plainTextEdit->appendPlainText(" 服务器地址：" + tcpServer->serverAddress().toString() +
                                       " 服务器端口："+QString::number(tcpServer->serverPort())
                                       );
}

// 停止侦听
void MainWindow::on_pushButton_3_clicked()
{
    if (tcpServer编程->isListening())
    {
        tcpServer->close();
    }
}

对于读取数据可以通过canReadLine()函数判断行，并通过tcpClient->readLine()逐行读入数据，相对应的发送数据可通过调用tcpSocket->write函数实现，在发送之前需要将其转换为QByteArray类型的字符串格式，如下所示；

// 读取数据
void MainWindow::onSocketReadyRead()
{
    while(tcpSocket->canReadLine())
        ui->plainTextEdit->appendPlainText("[接收] | " + tcpSocket->readLine());
}

// 发送数据
void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
    QString  msg=ui->lineEdit->text();
    ui->plainTextEdit->appendPlainText("[发送] | " + msg);

    QByteArray str=msg.toUtf8();
    str.append('\n');
    tcpSocket->write(str);
}

运行服务端程序，并点击侦听按钮此时将会在本地的8888端口上启用侦听，如下图所示；

2.2客户端流程

对于客户端而言同样需要绑定四个信号并对应到特定的槽函数上，其初始化部分与服务端保持一致，唯一不同的是客户端使用connectToHost函数链接到服务端上，断开连接时使用的是disconnectFromHost函数，如下所示；

// 连接服务器时触发
void MainWindow::on_pushButton_2_clicked()
{
    // 连接到8888端口
    tcpClient->connectToHost(QHostAddress::LocalHost,8888);
}

// 断开时触发
void MainWindow::on_pushButton_3_clicked()
{
    if (tcpClient->state()==QAbstractSocket::ConnectedState)
        tcpClient->disconnectFromHost();
}

此处的读取数据与服务端保持一致，发送数据时则是通过tcpClient->write(str)函数直接传递给客户端，代码如下所示；

// 读取数据时触发
void MainWindow::onSocketReadyRead()
{
    while(tcpClient->canReadLine())
    {
        ui->plainTextEdit->appendPlainText("[接收] | " + tcpClient->readLine());
    }
}

// 发送消息时触发
void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
    QString msg=ui->lineEdit->text();
    ui->plainTextEdit->appendPlainText("[发送] | " + msg);
    QByteArray str=msg.toUtf8();
    str.append('\n');
    tcpClient->write(str);
}

运行后，服务端启用侦听等待客户端连接，客户端连接后，双方则可以实现数据的收发功能，由于采用了信号机制，两者的收发并不会阻断可同时进行，如下图所示；

到此这篇关于C++ Qt开发之使用QTcpSocket实现TCP网络通信的文章就介绍到这了,更多相关Qt QTcpSocket TCP网络通信内容请搜索编程客栈(www.devze.com)以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程客栈(www.c编程ppcns.com)！