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QT详解TCP/IP网络通信（以及文件传输）_qt tcpip

作者：菜鸟追梦旅行 | 2024-03-04 11:13:49

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qt tcpip

引言
TCP/IP通信（即SOCKET通信）是通过网线将服务器Server端和客户机Client端进行连接，在遵循ISO/OSI模型的四层层级构架的基础上通过TCP/IP协议建立的通讯。控制器可以设置为服务器端或客户端。

关于TCP/IP协议可详看：TCP/IP协议详解 - 知乎 (zhihu.com)

总的来说，TCP/IP通讯有两个部分：

客户端和服务器

QTcpServer（监听套接字）和QTcpSocket（通讯套接字）

监听套接字，顾名思义，监听关于各种通讯的状态，一旦进行通讯，监听套接字会启动通讯套接字，进行通讯

客户端使用connectToHost函数主动连接服务器后，服务器会触发newConnectio这个槽函数，并进行取出QTcpServer（监听套接字），将相关内容取出并赋给QTcpSocket（通讯套接字）。
客户端向服务器发送数据，触发readyRead（），进行处理，彼此传递时，原理都是这样的。

对双方来说都起作用的部分：

一旦建立连接，就会触发connected，服务器特殊一点，触发的是newConnectio
互传数据也是一样的，一旦接受到，就会触发readyread
服务器中，需要监听套接字以及通讯套接字，监听套接字用于监听客户端是否给服务器发送请求

以下编写了一个客户端和服务器基于窗口通信以及文件传输的小例程。

一，客户端
客户端的代码比服务器稍简单，总的来说，使用QT中的QTcpSocket类与服务器进行通信只需要以下5步：

（1）创建QTcpSocket套接字对象

socket = new QTcpSocket(this);

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（2）使用这个对象连接服务器

QString ip = ui.lineEdit_ip->text();//获取ip
int port = ui.lineEdit_2->text().toInt();//获取端口数据
socket->connectToHost(ip, port);

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（3）使用write函数向服务器发送数据

QByteArray data = ui.lineEdit_3->text().toUtf8();//获取lineEdit控件中的数据并发送给服务器
socket->write(data);

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（4）当socket接收缓冲区有新数据到来时，会发出readRead()信号，因此为该信号添加槽函数以读取数据

 connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &QTcpClinet::ReadData);
void QTcpClinet::ReadData()
{
    QByteArray buf = socket->readAll();
    ui.textEdit->append(buf);
}

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（5）断开与服务器的连接（关于close()和disconnectFromHost()的区别，可以按F1看帮助）

socket->disconnectFromHost();

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ui界面
在这里插入图片描述
本地回路ip：127.0.0.1 可以连接到本地ip（电脑内部循环的ip）

如果要和局域网其他ip连接 -> 在运行（win+R）+cmd+ipconfig ->ipv4地址 查看本机ip

QTcpClinet.h

#include <QtWidgets/QWidget>
#include "ui_QTcpClinet.h"
#include"QTcpSocket.h"
#pragma execution_character_set("utf-8")
class QTcpClinet : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    QTcpClinet(QWidget *parent = Q_NULLPTR);
    ~QTcpClinet();
public slots:
    void on_btn_connect_clicked();
    void ReadData();
    void on_btn_push_clicked();
private:
    Ui::QTcpClinetClass ui;
    QTcpSocket* socket;//创建socket指针
};

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QTcpClinet.cpp

#include "QTcpClinet.h"

QTcpClinet::QTcpClinet(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
{
    ui.setupUi(this);
    socket = new QTcpSocket(this);
}

QTcpClinet::~QTcpClinet()
{
    delete this->socket;//回收内存
}

void QTcpClinet::on_btn_connect_clicked()
{
  if (ui.btn_connect->text()==tr("连接服务器"))
  {
    QString ip = ui.lineEdit_ip->text();//获取ip
    int port = ui.lineEdit_2->text().toInt();//获取端口数据
    //取消已有的连接
    socket->abort();
    //连接服务器
    socket->connectToHost(ip, port);
    bool isconnect = socket->waitForConnected();//等待直到连接成功
    //如果连接成功
    if (isconnect)
    {
        ui.textEdit->append("The connection was successful!!");
        ui.btn_push->setEnabled(true);//按钮使能
        //修改按键文字
        ui.btn_connect->setText("断开服务器连接");
        //接收缓冲区（服务器）信息
        connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &QTcpClinet::ReadData);
    }
    else
    {
        ui.textEdit->append("The connection falied!!");
    }
  }
  else
  {
      //断开连接
      socket->disconnectFromHost();
      ui.btn_connect->setText("连接服务器");
      ui.btn_push->setEnabled(false);//关闭发送按钮使能
  }

}

//接收缓冲区信息函数
void QTcpClinet::ReadData()
{
    QByteArray buf = socket->readAll();
    ui.textEdit->append(buf);
}
//发送按钮事件
void QTcpClinet::on_btn_push_clicked()
{
    QByteArray data = ui.lineEdit_3->text().toUtf8();//获取lineEdit控件中的数据并发送给服务器
    socket->write(data);
    //判断是否写入成功
    bool iswrite = socket->waitForBytesWritten();
    if (iswrite)
    {
        //写入成功
    }
    else
    {
        //没有写入成功
    }
}

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二，服务器（需要一直运行哦）

服务器除了使用到了QTcpSocket类，还需要用到QTcpSever类。即便如此，也只是比客户端复杂一点点，用到了6个步骤：

（1）创建QTcpSever对象

server = new QTcpServer(this);

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（2）侦听一个端口，使得客户端可以使用这个端口访问服务器

server->listen(QHostAddress::Any, 6677);//监听所有ip和6677端口

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（3）当服务器被客户端访问时，会发出newConnection()信号，因此为该信号添加槽函数，并用一个QTcpSocket对象接受客户端访问

connect(server, &QTcpServer::newConnection, this, &TcpServer::ClientConnect);
void TcpServer::ClientConnect()
{
    //解析所有客户连接
    while (server->hasPendingConnections())
    {
        //连接上后通过socket（QTcpSocket对象）获取连接信息
        socket = server->nextPendingConnection();
        QString str = QString("[ip:%1,port:%2]").arg(socket->peerAddress().toString()).arg(socket->peerPort());//监听客户端是否有消息发送
        connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &TcpServer::ReadData1);
    }
}

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（4）使用socket的write函数向客户端发送数据

socket->write(data);

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（5）当socket接收缓冲区有新数据到来时，会发出readRead()信号，因此为该信号添加槽函数以读取数据

//监听客户端是否有消息发送

connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &TcpServer::ReadData1);

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//获取客户端向服务器发送的信息

void TcpServer::ReadData1()
{
    QByteArray buf = socket->readAll();//readAll最多接收65532的数据
    QString str = QString("[ip:%1,port:%2]").arg(socket->peerAddress().toString()).arg(socket->peerPort());
    ui.textEdit_server->append(str +QString(buf));
    //socket->write("ok");//服务器接收到信息后返回一个ok
}

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（6）取消侦听

server->close();

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服务器例程：（添加一个新的qt项目TcpServer（服务器））

ui界面
在这里插入图片描述

  TcpServer.h
#include <QtWidgets/QWidget>
#include"ui_TcpServer.h"
#include"qtcpserver.h"
#include"qtcpsocket.h"

class TcpServer : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    TcpServer(QWidget *parent = Q_NULLPTR);
    ~TcpServer();
public slots:
    void on_btn_server_clicked();
    void on_btn_listen_clicked();
private:
    Ui::TcpServerClass ui;
    QTcpServer* server;
    QTcpSocket* socket;//一个客户端对应一个socket
    void ClientConnect();
    void ReadData1();
    
};
TcpServer.cpp
#include "TcpServer.h"
#include"qstring.h"
#include"qdebug.h"
#pragma execution_character_set("utf-8")
TcpServer::TcpServer(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
{
    ui.setupUi(this);
    server = new QTcpServer(this);
   //客户机连接信号槽
    connect(server, &QTcpServer::newConnection, this, &TcpServer::ClientConnect);
}

TcpServer::~TcpServer()
{
    server->close();
    server->deleteLater();
}

void TcpServer::on_btn_listen_clicked()
{
    if (ui.btn_listen->text()=="侦听")
    {
        //从输入框获取端口号
        int port = ui.lineEdit_port->text().toInt();
        //侦听指定端口的所有ip
        if (!server->listen(QHostAddress::Any, port))
        {
            //若出错，则输出错误信息
            qDebug() << server->errorString();
            return;
        }
        //修改按键文字
        ui.btn_listen->setText("取消侦听");    
    }
    else
    {
        socket->abort();
        //取消侦听
        server->close();
        //修改按键文字
        ui.btn_listen->setText("侦听");
    }
}

void TcpServer::ClientConnect()
{
    //解析所有客户连接
    while (server->hasPendingConnections())
    {
        //连接上后通过socket获取连接信息
        socket = server->nextPendingConnection();
        QString str = QString("[ip:%1,port:%2]").arg(socket->peerAddress().toString()).arg(socket->peerPort());
        //提示连接成功
        ui.textEdit_server->append(str+"Connect to the server");
        //复选框选项为连接服务器的ip
        ui.comboBox->addItem(str);
        //将socket地址放入combobox属性内
        //ui.comboBox->setItemData(ui.comboBox->count()-1, QVariant((int)socket));
        //监听客户端是否有消息发送
        connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &TcpServer::ReadData1);
    }
}

//获取客户端向服务器发送的信息
void TcpServer::ReadData1()
{
    QByteArray buf = socket->readAll();//readAll最多接收65532的数据
    QString str = QString("[ip:%1,port:%2]").arg(socket->peerAddress().toString()).arg(socket->peerPort());
    ui.textEdit_server->append(str +QString(buf));
}

//服务器向客户端发送信息
void TcpServer::on_btn_server_clicked()
{
  if(ui.comboBox->count()== 0)return;
  //QTcpSocket* skt=  (QTcpSocket*)ui.comboBox->itemData(ui.comboBox->currentIndex()).value<int>();
  socket->write(ui.lineEdit1->text().toUtf8());
}


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注意：write中需要写入char类型的元素或QByteArray类型的元素

三，TCP/IP文件传输
上文实现了消息的传输，由于socket->readAll();（readAll最多接收65532的数据），因此对于大文件的传输用此方法是不可取的。

TCP/IP文件传输的思路：

客户端和服务器连接
客户端选择文件，并发送文件给服务器（发送的是文件的帧头，格式：文件名&大小）
服务器触发readyRead，然后解析文件帧头（获取文件名和大小），并返回客户端一个ok消息
客户端触发readyRead，然后发送文件数据，通过progressBar显示进度
服务器再次触发readyRead，接收文件数据，并保存（通过ishead判断接收的是文件帧头还是文件数据）
代码实现：

新建服务器项目（TcpServer）

TcpServer.h
#pragma once

#include <QtWidgets/QWidget>
#include "ui_TcpServer.h"
#include"qtcpserver.h"
#include"qtcpsocket.h"
#pragma execution_character_set("utf-8")
class TcpServer : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    TcpServer(QWidget *parent = Q_NULLPTR);
    void hasConnect();
private:
    Ui::TcpServerClass ui;
    QTcpServer* server;
    QTcpSocket* socket;
    bool ishead;
    QString fileName;
    int fileSize;//接收文件的总大小
    int recvSize;//当前接收文件的大小
    QByteArray filebuf;//当前接收的文件数据
};
TcpServer.cpp
#include "TcpServer.h"
#include"qfile.h"
TcpServer::TcpServer(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
{
    ishead = true;
    ui.setupUi(this);
    server = new QTcpServer(this);
    //监听1122端口的ip
    server->listen(QHostAddress::Any, 1122);
    //如果有用户连接触发槽函数
    connect(server, &QTcpServer::newConnection, this, &TcpServer::hasConnect);
}

void TcpServer::hasConnect()
{
    while (server->hasPendingConnections()>0)//判断当前连接了多少人
    {
        //用socket和我们的客户端连接，一个客户端对应一个套接字socket
        socket = server->nextPendingConnection();
        //服务器界面上输出客户端信息
        ui.textEdit->append(QString("%1：新用户连接").arg(socket->peerPort()));
        //如果客户端发送信息过来了，触发匿名函数
        connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, [=]() {
            QByteArray buf = socket->readAll();
            //用一个标志位ishead判断是头还是数据位
            if (ishead)
            {
                //如果是头，解析头（文件名，文件大小）
                QString str = QString(buf);
                ui.textEdit->append(str);
                QStringList strlist = str.split("&");
                fileName = strlist.at(0);//解析帧头文件名
                fileSize = strlist.at(1).toInt();//解析帧头文件大小
                ishead = false;//下次接收到的文件就是我们的数据
                recvSize = 0;
                filebuf.clear();
                socket->write("ok");
            }
            else
            {
                //根据文件名和文件大小接收和保存文件
                filebuf.append(buf);
                recvSize += buf.size();//每接收一次文件，当前文件大小+1
                //当接收文件大小等于总文件大小，即文件数据接收完毕
                if (recvSize>=fileSize)
                {
                    //保存文件
                    QFile file(ui.lineEdit->text() + fileName);
                    file.open(QIODevice::WriteOnly);
                    file.write(filebuf);
                    file.close();
                    ishead = true;
                }
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            });
    }
}

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新建客户端项目（QTcpClient）

QTcpClient.h
#include <QtWidgets/QWidget>
#include"ui_QTcpClient.h"
#include"qtcpsocket.h"
#pragma execution_character_set("utf-8")
class QTcpClient : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    QTcpClient(QWidget *parent = Q_NULLPTR);
public slots:
    void on_btn_connect_clicked();
    void on_btn_choose_clicked();
    void on_btn_open_clicked();
    
private:
    Ui::QTcpClientClass ui;
    QTcpSocket* socket;
};
QTcpClient.cpp
#include "QTcpClient.h"
#include"qfiledialog.h"
#include"qfileinfo.h"
QTcpClient::QTcpClient(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
{
    ui.setupUi(this);
    socket = new QTcpSocket(this);
    
}
void QTcpClient::on_btn_connect_clicked()
{
    QString ip = ui.lineEdit_ip->text();//获取ip
    int port = ui.lineEdit_port->text().toInt();//获取端口数据
    socket->connectToHost(ip, port);//连接服务器
    //等待连接成功
    if (socket->waitForConnected())
    {
        ui.textEdit->append("<font color='green'>连接服务器成功！</font>");    
        ui.btn_open->setEnabled(true);
        
        //如果服务器发送信息到客户端，触发匿名函数
        connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, [=]() {
            //读取服务器发送的信息（即缓冲区信息）
            QByteArray buf = socket->readAll();
            if (buf=="ok")
            {
                QFile file = (ui.label_path->text());
                if (!file.open(QIODevice::ReadWrite))
                {
                    //读取文件失败
                    return;
                }
                qint64 currentlen = 0;//当前已经发送的大小
                qint64 allLength = file.size();//总文件大小
                do
                {
                    char data[1024];
                    qint64 msize = file.read(data, 1024);//读文件放入打他数组中，返回读取到的大小
                    socket->write(data, msize);//把读取到的data数据发送给服务器
                    currentlen += msize;//实时获取当前发送的文件大小
                    ui.progressBar->setValue(currentlen *100 / allLength);//更新界面进度条
                } while (currentlen < allLength);//当发送文件等于文件大小时，发送完毕，循环结束
            }
            });

    }
    else
    {
        ui.textEdit->append("<font color='red'>连接服务器失败！</font>");
    }
}
//选择文件事件
void QTcpClient::on_btn_choose_clicked()
{
    QString path = QFileDialog::getOpenFileName(this, "打开文件", "", "(*.*)");
    ui.label_path->setText(path);
}
//发送文件事件
void QTcpClient::on_btn_open_clicked()
{
    QFileInfo info(ui.label_path->text());
    //用QFileInfo：：fileName，size获取文件名和大小 格式：文件名&大小
    //服务器用该格式解析文件名和大小
    QString head = QString("%1&%2").arg(info.fileName()).arg(info.size());
    //将该格式发送给服务器 toUtf8：QString转QByteArray或char类型
    socket->write(head.toUtf8()); 
}


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