【Qt开发】Qt系统（八）-＞ Qt UDP Socket

文章目录

• 1 -> 概述
• 2 -> Qt UDP Socket 核心类
• • 2.1 -> `QUdpSocket`
  • 2.2 -> `QNetworkDatagram`
• 3 -> 核心API详解
• • 3.1 -> `QUdpSocket` 类的主要方法
  • • 3.1.1 -> `bind(const QHostAddress &address, quint16 port)`
    • 3.1.2 -> `receiveDatagram()`
    • 3.1.3 -> `writeDatagram(const QNetworkDatagram &datagram)`
    • 3.1.4 -> `readyRead` 信号
  • 3.2 -> `QNetworkDatagram` 类的主要方法
  • • 3.2.1 -> 构造函数 `QNetworkDatagram(const QByteArray &data, const QHostAddress &address, quint16 port)`
    • 3.2.2 -> `data()`
    • 3.2.3 -> `senderAddress()` 和 `senderPort()`
    • 3.2.4 -> `destinationAddress()` 和 `destinationPort()`
• 4 -> UDP Socket 工作流程简述
• 5 -> 注意事项
• 6 -> 代码示例
• • 6.1 -> 回显服务端
  • 6.2 -> 回显客户端
• 7 -> 总结

1 -> 概述

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）是一种无连接的、不可靠但高效的数据传输协议。它不保证数据包的顺序、完整性或可达性，但由于没有建立连接和确认机制，传输速度较快，适合实时性要求高、允许少量丢包的应用场景，如音视频流、在线游戏、DNS查询等。

Qt 作为一个跨平台的C++应用程序框架，对网络编程提供了良好的封装。Qt Network 模块中的 QUdpSocket 类提供了UDP协议的网络通信能力，使开发者能够轻松实现基于UDP的数据收发功能。

2 -> Qt UDP Socket 核心类

在Qt中实现UDP通信主要涉及两个核心类：

2.1 -> QUdpSocket

• 表示一个UDP socket，用于绑定端口、接收和发送数据报。
• 继承自 QAbstractSocket，属于Qt Network模块。
• 支持IPv4和IPv6。

2.2 -> QNetworkDatagram

• 表示一个UDP数据报，封装了数据内容、发送/接收方的IP地址和端口信息。
• 提供了便捷的方法来获取和构造数据报。

3 -> 核心API详解

3.1 -> QUdpSocket 类的主要方法

3.1.1 -> bind(const QHostAddress &address, quint16 port)

• 功能：将socket绑定到指定的IP地址和端口。
• 参数：
  • address：绑定的IP地址，如 QHostAddress::Any 表示绑定到所有可用地址。
  • port：绑定的端口号。
• 返回值：布尔类型，表示绑定是否成功。
• 说明：绑定后，socket开始监听该端口的数据报。

3.1.2 -> receiveDatagram()

• 功能：接收一个UDP数据报。
• 返回值：QNetworkDatagram 对象，包含接收到的数据、发送方地址和端口。
• 说明：通常与 readyRead 信号配合使用，在数据可读时调用。

3.1.3 -> writeDatagram(const QNetworkDatagram &datagram)

• 功能：发送一个UDP数据报。
• 参数：QNetworkDatagram 对象，包含要发送的数据、目标地址和端口。
• 返回值：发送的字节数，若出错返回-1。

3.1.4 -> readyRead 信号

• 触发时机：当socket接收到数据并准备好读取时发出。
• 用途：通常连接到一个槽函数，在该函数中调用 receiveDatagram() 处理数据。

3.2 -> QNetworkDatagram 类的主要方法

3.2.1 -> 构造函数 QNetworkDatagram(const QByteArray &data, const QHostAddress &address, quint16 port)

• 功能：构造一个用于发送的数据报。
• 参数：
  • data：要发送的数据。
  • address：目标IP地址。
  • port：目标端口。

3.2.2 -> data()

• 功能：获取数据报中的数据内容。
• 返回值：QByteArray 类型。

3.2.3 -> senderAddress() 和 senderPort()

• 功能：获取发送该数据报的源IP地址和端口。
• 说明：适用于接收到的数据报，用于识别发送方。

3.2.4 -> destinationAddress() 和 destinationPort()

• 功能：获取数据报的目标地址和端口。
• 说明：适用于发送或接收的数据报。

4 -> UDP Socket 工作流程简述

5 -> 注意事项

• 数据报大小限制：UDP数据报大小通常不超过64KB（包括IP头部），实际应用中建议控制在1500字节以内以避免分片。
• 无序与丢包：UDP不保证数据顺序和可靠性，需在应用层实现必要的确认、重传或排序机制。
• 多播与广播：QUdpSocket 支持多播和广播，可通过 joinMulticastGroup() 等方法实现。
• 线程安全：Qt网络类通常建议在同一线程中使用，跨线程访问需谨慎处理。

6 -> 代码示例

6.1 -> 回显服务端

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);

// 创建对象
socket = new QUdpSocket(this);

// 设置窗口标题
this->setWindowTitle("服务器");

// 连接信号槽
connect(socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &Widget::processRequest);

// 绑定端口号
bool ret = socket->bind(QHostAddress::Any, 9090);
if (!ret)
{
QMessageBox::critical(this, "服务器启动出错", socket->errorString());
return;
}

}

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

void Widget::processRequest()
{
// 1. 读取请求并解析
const QNetworkDatagram& requestDatagram = socket->receiveDatagram();
QString request = requestDatagram.data();

// 2. 根据请求计算响应. (由于是回显服务器. 响应不需要计算, 就是请求本身)
const QString& response = process(request);

// 3. 把响应写回给客户端
QNetworkDatagram responseDatagram(response.toUtf8(), requestDatagram.senderAddress(), requestDatagram.senderPort());
socket->writeDatagram(responseDatagram);

// 把这次交互的信息, 显示到界面上
QString log = "[" + requestDatagram.senderAddress().toString() + QString::number(requestDatagram.senderPort())
+ "]" + "req: " + request + "resp: " + response;
ui->listWidget->addItem(log);

}

QString Widget::process(const QString &request)
{
// 由于当前是回显服务器, 响应就是和请求完全一样
// 对于一个成熟的商业服务器, 这里请求->响应的计算过程可能是非常复杂的(业务逻辑)
return request;
}

6.2 -> 回显客户端

widget.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"

#include <QNetworkDatagram>

// 定义两个常量, 描述服务器的 地址 和 端口
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);

// 修改窗口标题
this->setWindowTitle("客户端");

// 通过信号槽, 来处理服务器返回的数据
connect(socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &Widget::processResponse);
}

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

void Widget::on_pushButton_clicked()
{
// 1. 获取到输入框的内容
QString text = ui->lineEdit->text();

// 2. 构造 UDP 的请求数据
QNetworkDatagram requestDatagram(text.toUtf8(), QHostAddress(SERVER_IP), SERVER_PORT);

// 3. 发送请求数据
socket->writeDatagram(requestDatagram);

// 4. 把发送的请求也添加到列表框中
ui->listWidget->addItem("客户端说: " + text);

// 5. 清空输入框
ui->lineEdit->setText("");

}

void Widget::processResponse()
{
// 通过这个函数来处理收到的响应.
// 1. 读取到响应数据
const QNetworkDatagram responseDatagram = socket->receiveDatagram();
QString response = responseDatagram.data();

// 2. 把响应数据显示到界面上
ui->listWidget->addItem("服务器说: " + response);
}

7 -> 总结

Qt 的 QUdpSocket 和 QNetworkDatagram 类为UDP网络编程提供了简洁而强大的封装。通过它们，开发者可以快速实现基于UDP的通信功能，适用于实时性高、允许丢包的场景。尽管UDP本身不可靠，但结合适当的应用层协议设计，仍可构建稳定高效的网络应用。

Qt Network模块的跨平台特性使得同一套代码可在Windows、Linux、macOS等系统中运行，极大提升了开发效率。在实际项目中，若需更可靠的通信，可考虑使用TCP；若追求低延迟和高实时性，UDP则是更佳选择。

感谢各位大佬支持！！！

互三啦！！！