qt中Qtcpserver服务端_qt websocket

0.前言

本文主要讲解 Qt TCP 相关接口的基本应用，一些实践相关的后面会单独写。

TCP 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 通过检验和、序列号、确认应答、重发控制、连接管理以及窗口控制等机制实现可靠性传输。

TCP 通过三次握手来建立可靠的连接。

TCP 四次挥手断开连接。TCP连接是双向的，在四次挥手中，前两次挥手用于断开一个方向的连接，后两次挥手用于断开另一方向的连接。

TCP 知识参考：https://blog.csdn.net/sinat_36629696/article/details/80740678

TCP 知识参考：https://www.jianshu.com/p/ca64764e4a26

1.准备工作

首先，要使用 Qt 的网络模块需要在 pro 中加上 network（如果是 VS IDE 就在模块选择里勾选上 network）：

QT += network

引入相关类的头文件：

#include 

#include 

#include

另外， Qt 在 windows 下使用的 select 模型，在 linux 下新版本的改为了 poll 模型（具体版本待查）。

Qt TCP 的操作流程：

图片参考：https://blog.csdn.net/qq_32298647/article/details/74834254

2.认识QTcpSocket的接口

QTcpSocket 是 QAbstractSocket 的子类，用于建立 TCP 连接并传输数据流。

对于 QTcpServer 服务端，可通过 nextPendingConnection() 接口获取到建立了 TCP 连接的 QTcpSocket 对象。

对于客户端，创建好 QTcpSocket 对象后，调用 connectToHost() 连接到服务端：

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

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

连接成功和连接断开会触发 connected() 和 disconnected() 信号：

void QAbstractSocket::connected()

void QAbstractSocket::disconnected()

连接成功之后，可以调用 QIODevice 继承来的 read，write 等接口：

qint64 QIODevice::read(char *data, qint64 maxSize)

QByteArray QIODevice::read(qint64 maxSize)

QByteArray QIODevice::readAll()

qint64 QIODevice::write(const char *data, qint64 maxSize)

qint64 QIODevice::write(const char *data)

qint64 QIODevice::write(const QByteArray &byteArray)

当有新的数据到来，会触发 readyRead() 信号，此时在槽函数中进行读取即可：

void QIODevice::readyRead()

操作完之后，调用相关接口关闭 TCP 连接：

void QAbstractSocket::disconnectFromHost()

void QAbstractSocket::close()

void QAbstractSocket::abort()

其中， abort 调用了 close， close 调用了 disconnectFromHost。 abort 立即关闭套接字，并丢弃写缓冲区中的所有待处理数据。close 关闭套接字的 IO，以及套接字的连接。

文档：https://doc.qt.io/qt-5/qtcpserver.html

3.认识QTcpServer的接口

QTcpServer 类提供基于 TCP 的服务器。

首先，调用 listen() 监听指定的地址和端口：

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

当有新的 TCP 连接，会触发 newConnection() 信号，此时可以调用 nextPendingConnection() 以将挂起的连接接受为已连接的 QTcpSocket，通过该对象可以与客户端通信。

QTcpSocket *QTcpServer::nextPendingConnection()

注意，返回的 QTcpSocket 对象不能在另一个线程使用，如果需要在别的线程管理这个 socket 连接，需要重写 Server 的 incomingConnection() ，将 sokcet 描述符传递给别的线程并创建 QTcpSocket：

void QTcpServer::incomingConnection(qintptr socketDescriptor)

最后，调用 close() 停止监听：

void QTcpServer::close()

文档：https://doc.qt.io/qt-5/qabstractsocket.html

文档：https://doc.qt.io/qt-5/qtcpsocket.html

4.Qt Tcp的简单示例

完整代码链接（分为SimpleTcpServer和SimpleTcpClient两个子项目）：

https://github.com/gongjianbo/HelloQtNetwork

运行效果：

服务端主要实现代码：

#ifndef WIDGET_H

#define WIDGET_H



#include 

#include 

#include 



QT_BEGIN_NAMESPACE

namespace Ui { class Widget; }

QT_END_NAMESPACE



//simple Tcp 服务端

class Widget : public QWidget

{

    Q_OBJECT



public:

    Widget(QWidget *parent = nullptr);

    ~Widget();



private:

    //初始化server操作

    void initServer();

    //close server

    void closeServer();

    //更新当前状态

    void updateState();



private:

    Ui::Widget *ui;

    //server用于监听端口，获取新的tcp连接的描述符

    QTcpServer *server;

    //存储已连接的socket对象

    QList clientList;

};

#endif // WIDGET_H

#include "widget.h"

#include "ui_widget.h"

#include 

Widget::Widget(QWidget *parent)

: QWidget(parent)

, ui(new Ui::Widget)

{

ui->setupUi(this);

setWindowTitle("Server");

initServer();

}

Widget::~Widget()

{

//关闭server

closeServer();

delete ui;

}

void Widget::initServer()

{

//创建Server对象

server = new QTcpServer(this);

//点击监听按钮，开始监听

connect(ui->btnListen,&QPushButton::clicked,[this]{

//判断当前是否已开启，是则close，否则listen

if(server->isListening()){

//server->close();

closeServer();

//关闭server后恢复界面状态

ui->btnListen->setText("Listen");

ui->editAddress->setEnabled(true);

ui->editPort->setEnabled(true);

}else{

//从界面上读取ip和端口

//可以使用 QHostAddress::Any 监听所有地址的对应端口

const QString address_text=ui->editAddress->text();

const QHostAddress address=(address_text=="Any")

?QHostAddress::Any

:QHostAddress(address_text);

const unsigned short port=ui->editPort->text().toUShort();

//开始监听，并判断是否成功

if(server->listen(address,port)){

//连接成功就修改界面按钮提示，以及地址栏不可编辑

ui->btnListen->setText("Close");

ui->editAddress->setEnabled(false);

ui->editPort->setEnabled(false);

}

}

updateState();

});

//监听到新的客户端连接请求

connect(server,&QTcpServer::newConnection,this,[this]{

//如果有新的连接就取出

while(server->hasPendingConnections())

{

//nextPendingConnection返回下一个挂起的连接作为已连接的QTcpSocket对象

//套接字是作为服务器的子级创建的，这意味着销毁QTcpServer对象时会自动删除该套接字。

//最好在完成处理后显式删除该对象，以避免浪费内存。

//返回的QTcpSocket对象不能从另一个线程使用，如有需要可重写incomingConnection().

QTcpSocket *socket=server->nextPendingConnection();

clientList.append(socket);

ui->textRecv->append(QString("[%1:%2] Soket Connected")

.arg(socket->peerAddress().toString())

.arg(socket->peerPort()));

//关联相关操作的信号槽

//收到数据，触发readyRead

connect(socket,&QTcpSocket::readyRead,[this,socket]{

//没有可读的数据就返回

if(socket->bytesAvailable()<=0)

return;

//注意收发两端文本要使用对应的编解码

const QString recv_text=QString::fromUtf8(socket->readAll());

ui->textRecv->append(QString("[%1:%2]")

.arg(socket->peerAddress().toString())

.arg(socket->peerPort()));

ui->textRecv->append(recv_text);

});

//error信号在5.15换了名字

#if QT_VERSION < QT_VERSION_CHECK(5, 15, 0)

//错误信息

connect(socket, static_cast(&QAbstractSocket::error),

[this,socket](QAbstractSocket::SocketError){

ui->textRecv->append(QString("[%1:%2] Soket Error:%3")

.arg(socket->peerAddress().toString())

.arg(socket->peerPort())

.arg(socket->errorString()));

});

#else

//错误信息

connect(socket,&QAbstractSocket::errorOccurred,[this,socket](QAbstractSocket::SocketError){

ui->textRecv->append(QString("[%1:%2] Soket Error:%3")

.arg(socket->peerAddress().toString())

.arg(socket->peerPort())

.arg(socket->errorString()));

});

#endif

//连接断开，销毁socket对象，这是为了开关server时socket正确释放

connect(socket,&QTcpSocket::disconnected,[this,socket]{

socket->deleteLater();

clientList.removeOne(socket);

ui->textRecv->append(QString("[%1:%2] Soket Disonnected")

.arg(socket->peerAddress().toString())

.arg(socket->peerPort()));

updateState();

});

}

updateState();

});

//server向client发送内容

connect(ui->btnSend,&QPushButton::clicked,[this]{

//判断是否开启了server

if(!server->isListening())

return;

//将发送区文本发送给客户端

const QByteArray send_data=ui->textSend->toPlainText().toUtf8();

//数据为空就返回

if(send_data.isEmpty())

return;

for(QTcpSocket *socket:clientList)

{

socket->write(send_data);

//socket->waitForBytesWritten();

}

});

//server的错误信息

//如果发生错误，则serverError()返回错误的类型，

//并且可以调用errorString()以获取对所发生事件的易于理解的描述

connect(server,&QTcpServer::acceptError,[this](QAbstractSocket::SocketError){

ui->textRecv->append("Server Error:"+server->errorString());

});

}

void Widget::closeServer()

{

//停止服务

server->close();

for(QTcpSocket * socket:clientList)

{

//断开与客户端的连接

socket->disconnectFromHost();

if(socket->state()!=QAbstractSocket::UnconnectedState){

socket->abort();

}

}

}

void Widget::updateState()

{

//将当前server地址和端口、客户端连接数写在标题栏

if(server->isListening()){

setWindowTitle(QString("Server[%1:%2] connections:%3")

.arg(server->serverAddress().toString())

.arg(server->serverPort())

.arg(clientList.count()));

}else{

setWindowTitle("Server");

}

}

客户端主要实现代码：

#ifndef WIDGET_H

#define WIDGET_H

#include 

#include 

QT_BEGIN_NAMESPACE

namespace Ui { class Widget; }

QT_END_NAMESPACE

//simple Tcp 客户端

class Widget : public QWidget

{

Q_OBJECT

public:

Widget(QWidget *parent = nullptr);

~Widget();

private:

//初始化client操作

void initClient();

//更新当前状态

void updateState();

private:

Ui::Widget *ui;

//socket对象

QTcpSocket *client;

};

#endif // WIDGET_H

#include "widget.h"

#include "ui_widget.h"

#include 

Widget::Widget(QWidget *parent)

: QWidget(parent)

, ui(new Ui::Widget)

{

ui->setupUi(this);

setWindowTitle("Client");

initClient();

}

Widget::~Widget()

{

//析构关闭连接

//client->disconnectFromHost();

//if(client->state()!=QAbstractSocket::UnconnectedState){

//    client->waitForDisconnected();

//}

//关闭套接字的I/O设备，并调用disconnectFromHost()关闭套接字的连接。

//client->close();

//中止当前连接并重置套接字。与disconnectFromHost()不同，

//此函数立即关闭套接字，并丢弃写缓冲区中的所有待处理数据。

client->abort();

delete ui;

}

void Widget::initClient()

{

//创建client对象

client = new QTcpSocket(this);

//点击连接，根据ui设置的服务器地址进行连接

connect(ui->btnConnect,&QPushButton::clicked,[this]{

//判断当前是否已连接，连接了就断开

if(client->state()==QAbstractSocket::ConnectedState){

//如果使用disconnectFromHost()不会重置套接字，isValid还是会为true

client->abort();

}else if(client->state()==QAbstractSocket::UnconnectedState){

//从界面上读取ip和端口

const QHostAddress address=QHostAddress(ui->editAddress->text());

const unsigned short port=ui->editPort->text().toUShort();

//连接服务器

client->connectToHost(address,port);

}else{

ui->textRecv->append("It is not ConnectedState or UnconnectedState");

}

});

//连接状态

connect(client,&QTcpSocket::connected,[this]{

//已连接就设置为不可编辑

ui->btnConnect->setText("Disconnect");

ui->editAddress->setEnabled(false);

ui->editPort->setEnabled(false);

updateState();

});

connect(client,&QTcpSocket::disconnected,[this]{

//断开连接还原状态

ui->btnConnect->setText("Connect");

ui->editAddress->setEnabled(true);

ui->editPort->setEnabled(true);

updateState();

});

//发送数据

connect(ui->btnSend,&QPushButton::clicked,[this]{

//判断是可操作，isValid表示准备好读写

if(!client->isValid())

return;

//将发送区文本发送给客户端

const QByteArray send_data=ui->textSend->toPlainText().toUtf8();

//数据为空就返回

if(send_data.isEmpty())

return;

client->write(send_data);

//client->waitForBytesWritten();

});

//收到数据，触发readyRead

connect(client,&QTcpSocket::readyRead,[this]{

//没有可读的数据就返回

if(client->bytesAvailable()<=0)

return;

//注意收发两端文本要使用对应的编解码

const QString recv_text=QString::fromUtf8(client->readAll());

ui->textRecv->append(QString("[%1:%2]")

.arg(client->peerAddress().toString())

.arg(client->peerPort()));

ui->textRecv->append(recv_text);

});

//error信号在5.15换了名字

#if QT_VERSION < QT_VERSION_CHECK(5, 15, 0)

//错误信息

connect(client, static_cast(&QAbstractSocket::error),

[this](QAbstractSocket::SocketError){

ui->textRecv->append("Socket Error:"+client->errorString());

});

#else

//错误信息

connect(client,&QAbstractSocket::errorOccurred,[this](QAbstractSocket::SocketError){

ui->textRecv->append("Socket Error:"+client->errorString());

});

#endif

}

void Widget::updateState()

{

//将当前client地址和端口写在标题栏

if(client->state()==QAbstractSocket::ConnectedState){

setWindowTitle(QString("Client[%1:%2]")

.arg(client->localAddress().toString())

.arg(client->localPort()));

}else{

setWindowTitle("Client");

}

}