Qt網絡編程

前言

Qt為了支持跨平臺，對系統網絡編程的API（socket API）也進行了重新分裝。

實際Qt中進行網絡編程也不一定使用Qt封裝的網絡API，也有可能使用的是系統原生API或者其他第三方框架的API。

若要使用Qt中的網絡編程的API，則要在項目中的.pro文件中添加network模塊。

我們學過的Qt的各種控件等常用的功能都是包含在QtCore模塊中的，系統默認添加了，為啥Qt要和劃分出這些模塊呢？Qt本身就是一個非常龐大的框架，如果把所有的Qt功能都放在一起時，即使我們的寫的代碼非常簡單，此時生成的可執行程序也很龐大，因為包含了大量沒有使用的功能

進行網絡編程的時候，本質上是在編寫應用層代碼，需要傳輸層（操作系統內核實現好的）提供支持，socket API就是傳輸層提供給應用層的接口，傳輸層最核心的協議有UDP（無連接，不可靠傳輸，面向數據報，全雙工）和TCP（有連接，可靠傳輸，面向字節流，全雙工），并且這兩協議差別還挺大，就導致在編寫代碼的時候也是有所差別的，因此操作系統就提供了兩套socket API，所以Qt也提供了兩套API，來完成UDP和TCP的開發。

一、UDP Socket

1、核心API

主要的類有兩個：QUdpSocket 和 QNetworkDatagram，其中QUdpSocket表示一個UDP的文件，QNetworkDatagram：由于UDP是面向數據報的，每次傳輸的時候，發送和接受都是一個完整的NetworkDatagram。

QUdpSocket:

當socket收到請求后，QUdpSocket就會觸發這個readyRead信號，就可以在信號槽里完成讀取請求的操作了。

QNetworkDategram:

2、事例?

寫一個帶有界面的UDP回顯服務器

服務器端

//Widget.h#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QWidget>
#include<QUdpSocket>QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACEclass Widget : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();private:Ui::Widget *ui;//先創建UdpSocket成員QUdpSocket* socket;//服務器的核心邏輯void processRequest();//服務器業務QString process(const QString& request);
};
#endif // WIDGET_H

//Widget.cpp#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"#include<QMessageBox>
#include<QNetworkDatagram>Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);//創建出這個對象socket = new QUdpSocket(this);this->setWindowTitle("服務器");//連接信號槽connect(socket,&QUdpSocket::readyRead,this,&Widget::processRequest);//綁定端口號,必須在綁定端口號之前鏈接信號槽//如果在綁定完成之后，連接信號槽之前的話，若有客戶端把請求發過來的，//此時就可能讀不到這樣的請求//QHostAddress::Any表示不管有多少網卡都可綁定上去，//端口號可自己寫但要在范圍內(0~65536)bool ret = socket->bind(QHostAddress::Any,9090);//一個端口號只能被一個socket綁定，若9090被別人綁定的話就會失敗if(!ret){//綁定失敗QMessageBox::critical(this,"服務器啟動出錯",socket->errorString());return;}}Widget::~Widget()
{delete ui;
}//服務器的核心邏輯
void Widget::processRequest()
{//1、讀取數據const QNetworkDatagram& requestDatagram = socket->receiveDatagram();//2、解析QString request = requestDatagram.data();//雖然它返回的是QBetyArry，其是可以賦值給QString//3、根據請求計算響應（回顯服務器，響應不需要計算，就是請求本身）const QString& response = process(request);//4、把響應發送給客戶端QNetworkDatagram responseDategram(response.toUtf8(), requestDatagram.senderAddress(), requestDatagram.senderPort());socket->writeDatagram(responseDategram);// 把這次交互的信息, 顯示到界面上.QString log = "[" + requestDatagram.senderAddress().toString() + ":" + QString::number(requestDatagram.senderPort())+ "] req: " + request + ", resp: " + response;ui->listWidget->addItem(log);
}QString Widget::process(const QString &request)
{return request;
}

客戶端

//Widget.h#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QWidget>
#include<QUdpSocket>QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACEclass Widget : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();private slots:void on_pushButton_clicked();private:Ui::Widget *ui;QUdpSocket* socket;void processResponse();
};
#endif // WIDGET_H

//Widget.cpp#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"#include<QNetworkDatagram>const QString& SERVER_IP  = "127.0.0.1";
const quint16 SERVER_PORT = 9090;Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);socket = new QUdpSocket(this);this->setWindowTitle("客戶端");//連接槽函數connect(socket,&QUdpSocket::readyRead,this,&Widget::processResponse);}Widget::~Widget()
{delete ui;
}void Widget::processResponse()
{// 通過這個函數來處理收到的響應.// 1. 讀取到響應數據const QNetworkDatagram& responseDatagram = socket->receiveDatagram();QString response = responseDatagram.data();// 2. 把響應數據顯示到界面上.ui->listWidget->addItem("服務器說: " + response);
}void Widget::on_pushButton_clicked()
{//1、獲取到輸入框的內容const QString& text = ui->lineEdit->text();//2、構造UDP的請求數據QNetworkDatagram requestDatagram(text.toUtf8(),QHostAddress(SERVER_IP), SERVER_PORT);//3發送請求數據socket->writeDatagram(requestDatagram);// 4. 把發送的請求也添加到列表框中.ui->listWidget->addItem("客戶端說: " + text);// 5. 把輸入框的內容也清空一下.ui->lineEdit->setText("");}

二、TCP Socket

1、核心API

核心類有：QTcpServer 和 QTcpSocket。

QTcpServer用于監聽端口和獲取客戶端連接。

QTcpSocket用于客戶端和服務端之間的數據交互?。

?peerAddress和peerPort用于獲取對端的地址和端口，

connectToHost("地址",端口號);和服務器建立連接，

waitForConnected(),等待連接建立的結果，確認是否連接成功，返回bool類型

?QByteArry用于表示一個字節數組，可以很方便的和QString進行相互轉換，使用QString的構造函數可以把QByteArray轉成QString，使用QString的toUtf8 函數可以把QString轉成QByteArray

2、事例（寫一個TCP回顯服務器）

在學習liunx時寫的TCP的回顯服務器的時候，遇到了一個問題就是多個客戶端訪問的時候就只有一個生效，引入多線程給每個客戶端安排一個單獨的線程問題才解決?

服務端

//Widget.h#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QWidget>
#include<QTcpServer>QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACEclass Widget : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();void processConnection();QString process(const QString );private:Ui::Widget *ui;//QTcpServer* tcpServer;};
#endif // WIDGET_H


//Widget.cpp#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"#include<QTcpSocket>
#include<QMessageBox>Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);//修改窗口標題this->setWindowTitle("服務器");//實例化QUdpsocket對象tcpServer = new QTcpServer(this);//綁定槽函數，當有新的客戶端建立好連接后connect(tcpServer,&QTcpServer::newConnection,this,&Widget::processConnection);//綁定+監聽//這和操作得是初始化的最后一步，都是需要把如何處理連接，如何處理請求等都準備好后才能真正綁定端口并監聽bool ret = tcpServer->listen(QHostAddress::Any,9090);if(!ret){QMessageBox::critical(this,"服務器啟動失敗",tcpServer->errorString());return;}
}Widget::~Widget()
{delete ui;
}void Widget::processConnection()
{//通過tcpServer拿到一個socket對象，通過這個對象來和客戶端進行通信QTcpSocket* clientSocket = tcpServer->nextPendingConnection();//顯示用戶上線                      //對端端口號QString log = "[" + clientSocket->peerAddress().toString() + ":" + QString::number(clientSocket->peerPort()) + "]" + "客戶端上線了";ui->listWidget->addItem(log);//如果有數據到達并準備就緒時，通過信號槽來處理客戶端發送請求的情況connect(clientSocket,&QTcpSocket::readyRead,this,[=](){//讀取請求數據QString req = clientSocket->readAll();//根據請求進行響應QString resp = process(req);//把響應寫回客戶端clientSocket->write(resp.toUtf8());//上述操作記錄到日志中QString log = "[" + clientSocket->peerAddress().toString() + QString::number(clientSocket->peerPort()) + "]"+ "res:" + req + "resp:" + resp;ui->listWidget->addItem(log);});//當客戶端斷開時connect(clientSocket,&QTcpSocket::disconnected,this,[=](){//顯示日志QString log = "[" + clientSocket->peerAddress().toString() + ":" +QString::number(clientSocket->peerPort()) + "]" + "客戶端下線";ui->listWidget->addItem(log);//手動釋放clientSocket//在下一輪事件循環在進行銷毀操作clientSocket->deleteLater();});
}QString Widget::process(const QString req)
{return req;
}

客戶端

//Widget.h#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QWidget>
#include <QTcpSocket>QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACEclass Widget : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();private slots:void on_pushButton_clicked();private:Ui::Widget *ui;QTcpSocket* tcpSocket;
};
#endif // WIDGET_H

//Widget.cpp#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"#include<QMessageBox>Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);//設置窗口標題this->setWindowTitle("客戶端");//創建socket實例對象tcpSocket = new QTcpSocket(this);//和服務器建立連接tcpSocket->connectToHost("127.0.0.1",9090);//連接信號槽處理響應connect(tcpSocket,&QTcpSocket::readyRead,this,[=](){//讀取響應內容QString resp = tcpSocket->readAll();//把響應內容顯示到界面上ui->listWidget->addItem("服務器說：" + resp);});//等待連接建立的結果，確認是否連接成功bool ret = tcpSocket->waitForConnected();if(!ret){QMessageBox::critical(this,"連接服務器出錯",tcpSocket->errorString());exit(1);}
}Widget::~Widget()
{delete ui;
}void Widget::on_pushButton_clicked()
{QString text = ui->lineEdit->text();ui->lineEdit->clear();//把請求發送到服務端tcpSocket->write(text.toUtf8());//把發送的消息顯示到界面上ui->listWidget->addItem("客戶端說：" + text);
}

三、HTTP client

HTTP的使用相比于TCP/UDP更多一些，TCP/UDP是傳輸層的協議，所以還要在應用層搭配程序員自定義的協議完成工作，而HTTP是一個現成的應用協議，本身就提供了一些方便的拓展能力以及特殊功能，所以更多的時候用HTTP完成數據的交互。

HTTP協議本質上就是基于TCP協議實現的，所以實現一個HTTP客戶端/服務器也就是基于TCP Socket進行了封裝，Qt中只是提供了HTTP客戶端，而沒有提供HTTP服務器的庫。

1、核心API

關鍵類主要有三個：QNetworkAccessManager、QNetworkRequest、QNetworkReply

QNetworkAccessManger提供了HTTP的核心操作

?QNetworkRequest表示一個HTTP請求（不含body），如果需要發送帶有body的請求（比如post）會在QNetworkAccessManger的post方法中通過單獨的參數來傳入body

QVariant表示類型可變的值，類似于C語言中的void*

其中的QNetworkRequest::KnownHeaders是一個枚舉類型,常用取值:

QNetworkReply表示一個HTTP 響應.這個類同時也是QIODevice的子類。

?此外，QNetworkReply還有一個重要的信號finished會在客戶端收到完整的響應數據之后觸發。

?2、事例（給服務器發送一個get請求）

//Widget.h#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H#include <QWidget>
#include <QNetworkAccessManager>QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACEclass Widget : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:Widget(QWidget *parent = nullptr);~Widget();private slots:void on_pushButton_clicked();private:Ui::Widget *ui;QNetworkAccessManager* manager;
};
#endif // WIDGET_H

//Widget.cpp#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"#include<QUrl>
#include<QNetworkRequest>
#include<QNetworkReply>Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);this->setWindowTitle("客戶端");manager = new QNetworkAccessManager(this);}Widget::~Widget()
{delete ui;
}void Widget::on_pushButton_clicked()
{// 1. 獲取到輸入框中的 url.QUrl url(ui->lineEdit->text());// 2. 構造一個 HTTP 請求對象QNetworkRequest request(url);// 3. 發送請求QNetworkReply* response = manager->get(request);// 4. 通過信號槽, 來處理響應connect(response, &QNetworkReply::finished, this, [=]() {if (response->error() == QNetworkReply::NoError) {// 響應正確獲取到了.QString html = response->readAll();ui->plainTextEdit->setPlainText(html);} else {// 響應出錯了ui->plainTextEdit->setPlainText(response->errorString());}// 還需要對 response 進行釋放.response->deleteLater();});
}

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