Qt中网络编程的实现

由于我没有系统的分享一些简单的计算机网络有关的，下面只是简单讲讲tcp/ip协议簇和udp

一、tcp/ip协议簇与udp      

1、tcp/ip协议族

        tcp/ip实际上是一个协同工作的通信家族，为网络通信提供通路。为方便讨论tcp/ip协议族，大体上分为三部分：

①、internet协议（ip）。

②、传输控制协议（tcp）和用户数据报协议（udp）。

③、处于tcp和udp之上的一组应用协议。它们包括：telnet，文件传送协议（ftp），域名服务协议（dns）和简单的邮件传送程序（smtp）等。

2、udp

        udp协议（用户数据报协议），它与tcp协议完全相反。提供不可靠、无连接和基于数据报的服务。不可靠意味着udp协议无法保证数据从发送端正确的发送到接收端。如果数据在中途丢失，或者目的端通过数据校验发现数据错误而将其丢弃，则udp协议的应用程序通常要自己处理数据确认、超时重传等逻辑性。

3、常用的通讯协议小结

1.3.1、tcp/ip

        tcp只需要知道它是一种通讯方式就可以了，还有一个udp，那这两者之间的关系是什么。tcp/ip协议是一个协议簇。里面包括很多协议的。udp只是其中的一个。之所以命名为tcp/ip协议，因为tcp,ip协议是两个很重要的协议，就用他两命名了，tcp是打电话，udp是发短信。

        ip(网络之间互连的协议，外文是internet protocol的外语缩写，中文缩写为“网协”。缩写为ip)，通过设置ip地址就可以去访问网络，用的最多的ip协议是ipv4（ip协议v版本4），还有一个版本为ipv6，ipv4不够用了，ipv4版本是32位的，一般分成4段，内存中就是一个无符号32位的整数，ipv6的话就是一个64位的整数，通过位数就知道ipv4和ipv6的区别，能保存多少个的地址。只不过用户并不需要去搞清楚。

        现在常用的ip是127.0.0.1这个样子，点分格式（一个字符串）。点所隔开的区间就是一个字符。ip地址有abc三类地址。前三段是用来确定路由器，确定主机连上外围网上的哪一个路由，最后一段用来确定主机，确定主机是这个路由器上的第多少台，最多255台，0一般是用来做网关的。

        ip对应的还有一个子网掩码

        子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个ip地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合ip地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个ip地址划分成网络地址和主机地址两部分。子网掩码--屏蔽一个ip地址的网络部分的"全1"比特模式。

        对于a类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0;

        对于b类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0;

        对于c类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。

        子网掩码，一般是255.255.255.0。

        ip地址的前三段来确定路由器，最后一段是主机位置。所以子网掩码理解为子网遮罩编码。

1.3.2、socket

        pc机对应在网络上就是一台主机，在这台pc机上面会有多个进程需要访问网络，所以需要在pc机的操作系统上面去有处理网络的东西，前人就定了一个“套接字”来专门处理网络（源ip地址和目的ip地址以及源端口号和目的端口号的组合称为套接字）。把一个主机拆分为n个网络端口（port）一共会有65536个，short的最大范围，在这些端口当中，要注意0-5000的端口一般不用，用来给操作系统的进程来使用的。一般会用靠后一点的端口，这样比较安全，当然还有一些端口，比如8080端口也会用的比较多，一个进程只能占用一个端口，不能多进程占用同一个端口的情况，一个进程可以占用多个端口的，或者严谨一点，同一时刻一个端口只能由一个进程使用。网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。

        建立网络通信连接至少要一对端口号(socket)。socket本质是编程接口(api)，对tcp/ip的封装，tcp/ip也要提供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是socket编程接口。通常也称作"套接字"，用于描述ip地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。

1.3.3、tcp通信模型

        c/s模型，客户端(c)/服务器(s)模型，一个服务器来对应多个客户端的处理，一对多的关系。以下步骤没有特殊指明，服务器和客户端是都需要有的步骤：

        1.准备工作，根据自己使用语言所有库函数导入；

        2. 确定版本信息，要确定socket版本，ip是有v4和v6两个版本的；

        3. 创建socket，使用socket函数

        4. 初始化协议地址簇 ；       

        5. 绑定，使用bind函数，把协议地址簇和socket绑定在一起，客户端不要绑定；

        6. 服务器端有，需要监听 listen函数，客户端不需要这一步；

        7. 服务器端需要接受连接，客户端需要连接服务器；

        8. 连接完成之后，开始通讯，收发数据；

        9. 通讯完成后关闭socket；

二、qt中的tcp（这里只展示代码）

        开始前在项目的.pro文件中加入这个network

1、tcpsever

tcpsever.h 

#ifndef widget_h
#define widget_h
 
#include <qwidget>
#include <qnetworkinterface>//网络信息
#include <qhostaddress>//id地址
#include <qtcpserver> //tcp协议
#include <qtcpsocket> //socket套接字
#include <qdebug>
#include <qmessagebox>
namespace ui {
class widget;
}
 
class widget : public qwidget
{
    q_object
 
public:
    explicit widget(qwidget *parent = 0);
    ~widget();
 
private slots:
    void on_pushbutton_listen_clicked();
 
    void on_pushbutton_send_clicked();
    void newconnectslot();//连接
    void readyread_slot();//读取信息
    void disconnected_slot();//断开
private slots:
    qstring list_all_ipv4();
 
private:
    ui::widget *ui;
    //2、设置服务端和接收客户端的对象
    qtcpserver *tcpserver;
    qtcpsocket *tcpsocket;
};
 
#endif // widget_h

 tcpsever.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
 
widget::widget(qwidget *parent) :
    qwidget(parent),
    ui(new ui::widget)
{
    ui->setupui(this);
    //3、创建服务器对象
    tcpsocket=null;
    tcpserver=new qtcpserver(this);
    //5、有客户端连接服务器发送信号
    connect(tcpserver,
            signal(newconnection()),
            this,
            slot(newconnectslot()));
    qmessagebox::information(this,"本机联网端口显示",this->list_all_ipv4());
}
 
widget::~widget()
{
    delete ui;
}
 
void widget::on_pushbutton_listen_clicked()
{
    //4、开始监听
    qstring sever_address = ui->lineedit_address->text();
    quint16 port          = ui->lineedit_port->text().toint();
    qhostaddress host     = qhostaddress(sever_address);
    if(!tcpserver->islistening()){
        //监听绑定的ip地址
        if(!tcpserver->listen(host,port))
        {
            qdebug()<<tcpserver->errorstring();
            return;
        }else{
            qdebug()<<"监听成功";
            ui->pushbutton_listen->settext("停止监听");
        }
    }else{
        tcpserver->close();
        ui->pushbutton_listen->settext("开始监听");
    }
}
 
qstring widget::list_all_ipv4(){
            qstring str;
            qlist<qhostaddress> list=qnetworkinterface::alladdresses();     //获取本机的所有网卡的ip地址
            foreach (qhostaddress address, list)
            {
                if(address.isnull())
                    continue;
                qabstractsocket::networklayerprotocol portocol=address.protocol();
                //只提取ipv4地址
                if(portocol!=qabstractsocket::ipv4protocol)
                    continue;
 
                str = str +'\n\t'+address.tostring() + '\n\t\t';
            }
            return str;
};
 
void widget::newconnectslot(){
    //6、接受客户端
    tcpsocket = tcpserver->nextpendingconnection();
    qstring client_info = "客户端:" + tcpsocket->peeraddress().tostring()
                          +" "+
                          "端口号:"    + qstring::number(tcpsocket->peerport());
    ui->textbrowser_clientinfo->settext(client_info);
    //发送信号和读取关联
    connect(tcpsocket,
            signal(readyread()),
            this,
            slot(readyread_slot()));
    //断开信号关联客户端
    connect(tcpsocket,
            signal(disconnected()),
            this,
            slot(disconnected_slot()));
};
 
void widget::on_pushbutton_send_clicked()
{
    if(tcpsocket != nullptr)
    {
        if(tcpsocket->iswritable())
        {
            qstring send = ui->plaintextedit_sendinfo->toplaintext();
 
            qbytearray sendarr = send.tolocal8bit();//本地字符集与unicode的转换
 
            tcpsocket->write(sendarr);
        }
    }
}
 
void widget::readyread_slot(){
    if(tcpsocket != nullptr)
    {
        if(tcpsocket->isreadable())
        {
           qbytearray recvall = tcpsocket->readall();//将数据全部读取
 
           qstring str = str.fromlocal8bit(recvall.data());
 
           ui->textbrowser_recv->append(str);
        }
    }
 
};
 
void widget::disconnected_slot(){
    qmessagebox::information(this,"client close signal","有客户离开");
};

2、tcpclient

 tcpclient,h

#ifndef widget_h
#define widget_h
 
#include <qwidget>
#include <qnetworkinterface>//网络信息
#include <qhostaddress>//id地址
#include <qtcpserver> //tcp协议
#include <qtcpsocket> //socket套接字
#include <qdebug>
#include <qmessagebox>
namespace ui {
class widget;
}
 
class widget : public qwidget
{
    q_object
 
public:
    explicit widget(qwidget *parent = 0);
    ~widget();
 
private slots:
    void on_pushbutton_listen_clicked();
    void on_pushbutton_send_clicked();
 
    void readyread_slot();//读取信息
    void disconnected_slot();//断开
 
private:
    ui::widget *ui;
    qtcpsocket *client;
    bool socket_state;
};
 
#endif // widget_h

 tcpclient.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
 
widget::widget(qwidget *parent) :
    qwidget(parent),
    ui(new ui::widget)
{
    ui->setupui(this);
    client = new qtcpsocket(this);
    socket_state = false;
 
    connect(client,
            signal(disconnected()),
            this,
            slot(disconnected_slot()));
 
    connect(client,
            signal(readyread()),
            this,
            slot(readyread_slot()));
}
 
widget::~widget()
{
    delete ui;
}
 
 
void widget::on_pushbutton_listen_clicked()
{
    qstring ipaddress = ui->lineedit_address->text();
    qint16 port = ui->lineedit_port->text().toint();
 
    if(!socket_state)
    {
        client->connecttohost(ipaddress,port);
        if(client->waitforconnected(3000)){//等待3s，连不上会返回假
            ui->pushbutton_listen->settext("断开连接");
            socket_state = true;
        }else{
            qdebug()<<client->errorstring();
            return;
        }
    }else{
        client->close();
        qmessagebox::information(this,"消息提示","已经离开!",qmessagebox::yes);
        ui->pushbutton_listen->settext("连接");
        socket_state = false;
    }
}
 
void widget::readyread_slot(){
    qbytearray data=client->readall();
    qstring str=str.fromlocal8bit(data.data());
    ui->textbrowser_recv->append(str);
 
};
 
void widget::disconnected_slot(){
     qdebug()<<"离开";
}
 
void widget::on_pushbutton_send_clicked()
{
    qstring datastr = ui->plaintextedit_sendinfo->toplaintext();
    qbytearray da = datastr.tolocal8bit();
 
    if(client->isopen() && client->isvalid()){
        client->write(da);
    }
}

三、qt中的udp

        初始操作同tcp操作

udp_test.h

#ifndef widget_h
#define widget_h
 
#include <qwidget>
 
//1、包含相关的头文件
#include <qhostaddress>
#include <qudpsocket>
#include <qdebug>
 
namespace ui {
class widget;
}
 
class widget : public qwidget
{
    q_object
 
public:
    explicit widget(qwidget *parent = 0);
    ~widget();
 
private slots:
    void on_pushbuttonsend_clicked();
    void readyreadslot();
    void on_pushbuttonclose_clicked();
 
private:
    ui::widget *ui;
    //2、定义udp对象
    qudpsocket *udpsocket;
};
 
#endif // widget_h

udp_test.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
 
widget::widget(qwidget *parent) :
    qwidget(parent),
    ui(new ui::widget)
{
    ui->setupui(this);
    //3、创建对象
    udpsocket=new qudpsocket(this);
 
    //4、关联读取的信号与槽
    connect(udpsocket,signal(readyread()),this,slot(readyreadslot()));
 
}
 
widget::~widget()
{
    delete ui;
}
 
void widget::on_pushbuttonsend_clicked()
{
    udpsocket->writedatagram(ui->plaintextedit_sendinfo->toplaintext().tolocal8bit(),//内容
                             qhostaddress(ui->lineeditip->text()),//发送ip
                             ui->lineeditport->text().toint());//发送的地址
}
 
void widget::on_pushbuttonclose_clicked()
{
    udpsocket->bind(ui->lineeditport_2->text().toint());
}
 
void widget::readyreadslot(){
  quint64 size = udpsocket->bytesavailable();//读取发过来的消息大小
  qbytearray ba;
  ba.resize(size);
  qhostaddress address;
  quint16 port;
 
  udpsocket->readdatagram(ba.data(),size,&address,&port);
  qstring str = qstring::fromlocal8bit(ba.data());
 
  ui->textedit_recvinfo->append(str);
}

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