C++ Qt 网络编程指南：QUdpSocket、QTcpSocket 与 Http

C++ Qt 网络编程指南：QUdpSocket、QTcpSocket 与 Http | 极客日志

名称	类型	说明	对标原生 API
bind(const QHostAddress&, quint16)	方法	绑定指定的端口号	bind
receiveDatagram()	方法	返回 QNetworkDatagram 读取一个 UDP 数据报	recvfrom
writeDatagram(const QNetworkDatagram&)	方法	发送一个 UDP 数据报	sendto
readyRead	信号	在收到数据并准备就绪后触发，当 socket 收到请求的时候，QUdpSocket 就会触发这个信号，此时就可以在槽函数里完成请求的操作	无 (类似于 IO 多路复用的通知机制)

名称	类型	说明	对标原生 API
QNetworkDatagram(const QByteArray&, const QHostAddress& , quint16 )	构造函数	通过 QByteArray , 目标 IP 地址，目标端口号构造一个 UDP 数据报。通常用于发送数据时。	无
data()	方法	获取数据报内部持有的数据。返回 QByteArray	无
senderAddress()	方法	获取数据报中包含的对端的 IP 地址。	无，recvfrom 包含了该功能。
senderPort()	方法	获取数据报中包含的对端的端口号	无，recvfrom 包含了该功能。

创建 Widget 项目
创建一个 QListWidget 表示通过内部的 item 表示若干条消息
创建 QUdpSocket 成员变量 socket 句柄
构造函数中
1. 初始化 socket 对象
2. 设置窗口标题
3. 连接信号槽接收来自 socket 的 QUdpSocket 中的 readyRead 信号，触发槽函数
进行绑定端口号（一定是先连接信号槽，再绑定端口）
1. socket 成员函数 bind
2. 第一个参数 ip（任意 ip 也就是 QHostAddress::Any 宏）
3. 第二个参数端口号
4. 一个端口号只能被一个 socket 绑定，所以可能失败，此时就需要进行防御性编程
5. 通过 bind 的 bool 类型的返回值知道是否成功
6. 若失败则可以调用 QMessageBox 对话框提示
  1. 可以使用 critical（严重）方法
  2. 标题可以提示：服务器启动错误
  3. 文本可以填写：socket 的成员函数 errorString 显示错误（相当于 linux 中的 perror，本质上也是对相同的 error 的封装，存储着当前的错误信息，当调用的时候就会返回）
  4. 直接 return 结束
槽函数（processRequest）：
1. 读取请求并解析
  1. 通过 socket 对象的 receiveDatagram（对比 c 中的 recv）获取请求
  2. 再通过数据报进行类型 QNetworkDatagram 进行接收（requestDatagram）
  3. 再将该对象调用 data 函数变成 QString 类型方便使用
2. 根据请求计算响应（因为是回显服务器，需要不用操作，就是请求本身）
  1. 新增一个函数 process，内部处理获取到的请求，内部并响应
  2. QString process(QString&) 函数：就直接返回 request 即可（因为是一个回显服务器，对于成熟的项目来说这里会比较复杂，也就是主要的业务逻辑！）
3. 把响应写回给客户端
  1. 将 process 处理完后返回回来的值（response）调用 toUtf8 函数，也就是将 QString 转换为字节数组（这里本质是需要 QByteArray 的，但使用 Utf8 是因为他和 QByteArray 都是二进制的，所以可以互通）
  2. 换句话说是因为 QNetworkDatagram 是需要 QByteArray 参数进行构造的
  3. 在设置返回的 ip 地址和端口，它包含在 QNetworkDatagram（这里需要注意是当时接收请求的对象中的 ip 和端口）内部函数 senderAddress、senderPort 中
4. 最后通过 socket 对象调用 writeDatagram
5. 把这次交互的信息显示在界面上
  1. 构造一个 QString 显示内容变量 log：ip（根据上述设置 ip 和端口处一样）、端口（QString::number 将字符变成整形）、请求报文数据、响应数据
  2. 然后给 listwidget 多元素控制器添加子项目 addItem，构造就填入上述的显示内容 log 即可

// widget.h
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H
#include <QWidget>
#include <QUdpSocket>
#include <QHostAddress>
#include <QMessageBox>
#include <QNetworkDatagram>
#include <QDateTime>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private:
    Ui::Widget *ui;
    QUdpSocket* socket;
    QString process2(const QString& s);

private slots:
    void process();
};
#endif // WIDGET_H

// widget.cpp
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    socket = new QUdpSocket(parent);
    ui->listWidget->setObjectName(QString("UDP 服务器"));
    connect(socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &Widget::process);
    // 注意一定要先连接槽函数再绑定端口号
    bool isconnect = socket->bind(QHostAddress::Any, 8081); // QHostAddress::Any 宏代表任意 ip 连接
    if(!isconnect){
        QMessageBox::critical(this, "错误", "服务器启动错误"); // 弹窗提示
        return;
    }
    setWindowTitle("Udp 服务端");
}

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

QString Widget::process2(const QString& request)
{
    return request;
}

void Widget::process()
{
    // 1. 读取请求并解析
    QNetworkDatagram requestPacket = socket->receiveDatagram();
    QString request = requestPacket.data();
    // QString s(UdpPacket.data());
    // QString s2 = QString::fromUtf8(UdpPacket.data());
    
    QString response = process2(request);
    
    QNetworkDatagram responsePacket(response.toUtf8(), requestPacket.senderAddress(), requestPacket.senderPort());
    // 使用 Utf8 是因为他和 QByteArray 都是二进制的
    
    // 时间戳部分没有写在步骤里是因为这部分是临时起意可以直接 copy 哟~
    socket->writeDatagram(responsePacket);
    
    qint64 msTimestamp = QDateTime::currentMSecsSinceEpoch();
    QDateTime dateTime = QDateTime::fromMSecsSinceEpoch(msTimestamp);
    QString formatted = dateTime.toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss.zzz");
    QString log = "[" + formatted + " : " + requestPacket.senderAddress().toString() + ":" + QString::number(requestPacket.senderPort()) + "] req: " + request + ", resp: " + response;
    ui->listWidget->addItem(log);
}

// widget.h
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H
#include <QWidget>
#include <QUdpSocket>
#include <QNetworkDatagram>
#include <QHostAddress>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private slots:
    void on_pushButton_clicked();

private:
    Ui::Widget *ui;
    QUdpSocket *socket;

private slots:
    void processResponse();
};
#endif // WIDGET_H

// widget.cpp
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"

QString SERVER_IP = "127.0.0.1";
quint16 SERVER_PORT = 8081; // unsigned short

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    socket = new QUdpSocket(parent);
    setWindowTitle("Udp 客户端");
    // 接收处理服务器发送回来的数据
    connect(socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &Widget::processResponse);
    // 通过 readyRead 信号知道消息准备完毕
}

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

void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    QString context = ui->lineEdit->text();
    QNetworkDatagram request(context.toUtf8(), QHostAddress(SERVER_IP), SERVER_PORT);
    socket->writeDatagram(request);
    // QListWidgetItem *item= new QListWidgetItem(context);
    // 不会内存泄漏因为 item 给到 ListWidget 进行了管理当父类销毁子类也会消亡，但程序运行的内存会越来越大！
    ui->listWidget->addItem("客户端说：" + context);
    ui->lineEdit->clear();
}

void Widget::processResponse()
{
    const QNetworkDatagram& packet = socket->receiveDatagram();
    QString s = QString::fromUtf8(packet.data());
    ui->listWidget->addItem("服务器说" + s);
}

名称	类型	说明	对标原生 API
listen(const QHostAddress&, quint16 port)	方法	绑定指定的地址和端口号，并开始监听。	bind 和 listen
nextPendingConnection()	方法	从系统中获取到一个已经建立好的 tcp 连接。返回一个 QTcpSocket，表示这个客户端的连接。通过这个 socket 对象完成和客户端之间的通信。	accept
newConnection	信号	有新的客户端建立连接好之后触发	无 (但是类似于 IO 多路复用中的通知机制)

名称	类型	说明	对标原生 API
readAll()	方法	读取当前接收缓冲区中的所有数据。返回 QByteArray 对象。	read
write(const QByteArray& )	方法	把数据写入 socket 中。	write
deleteLater	方法	暂时把 socket 对象标记为无效。Qt 会在下个事件循环中析构释放该对象。	无 (但是类似于'半自动化的垃圾回收')
peerAddress	方法	获取对端客户端的 ip（通过 toString 查看 ip 的字符串）	无
peerPort	方法	获取对端客户端 port	无
readyRead	信号	有数据到达并准备就绪时触发。	无 (但是类似于 IO 多路复用中的通知机制)
disconnected	信号	连接断开时触发。	无 (但是类似于 IO 多路复用中的通知机制)

创建 Widget 项目（.pro 中添加 network）
ui 文件中拖拽一个 ListWidget
添加 QTcpServer 类成员变量句柄
构造函数中：
1. 修改窗口标题服务器
2. 创建 QTcpServer 的实例，并挂在对象树上
3. 创建 newConnection 信号的信号槽 processConnection
  1. 通过 nextPendingConnection 获取一个客户端的 socket（clientSocket 变量）
    1. 然后通过 clientSocket 获取：ip 地址和端口（peerAddress、peerPort 对端客户端的 ip 和端口）
    2. 其中端口需要转换成整数使用 QString::number + '客户端上线' 的信息
    3. 并且在 ListWidget 中添加子项
  2. 处理客户端发来请求的情况，通过 readyRead 信号，lambda 表达式：
    1. 获取客户端的消息 readAll，获取 request 请求报文
    2. 根据请求处理响应通过 process 函数完成：内部应该是业务逻辑，但此处只是回显，所以直接返回请求的 QString 即可，得到 response 请求报文
    3. 把响应返回给客户端（write）
    4. 把上述内容记录到日志中（这里就打印即可），日志信息：客户端 ip、端口（改成整形）、request、response
  3. 处理客户端断开连接的情况
    1. 通过 disconnected 信号，lambda 表达式：
    2. 把断开连接的信息通过日志显示：客户端 ip + 端口 + 客户端已下线
    3. 存放到 ListWidget 中
    4. 手动释放 ClientSocket（这个东西是可能存在 N 个的，随着客户端越来越多不释放，积累起来就会导致内存泄漏和文件描述符泄露）
    5. delete clientSocket（这样写时可以的不过必须要保证这是最后一步，因为这个 lambda 中都是围绕着 clientSocket 来进行的，并且也可能因为一些如异常或者 return 导致没有 delete）所以这里还是不建议使用的
    6. 而是通过调用 clientSocket 的 deleteLater（他不是立即销毁的，而是在下一轮事件循环中，再进行上述销毁操作）
4. 绑定并监听端口号
  1. 一定要确保先写好处如何理连接，处理请求再绑定监听
  2. listen（监听接收任意 ip，端口）
  3. 可能失败所以接收 listen 返回值进行判断若失败则弹出对话框
  4. QMessageBox::critical this 服务器启动失败 tcpSerccer 的方法 errorString 显示错误原因

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

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    setWindowTitle("服务器");
    server = new QTcpServer(parent);
    connect(server, &QTcpServer::newConnection, this, &Widget::processConnection); // 处理新链接
    // 注意监听前一定要先把上述内容先绑定了！
    bool ret = server->listen(QHostAddress::Any, 8080); // 失败会返回 false 所以进行接收处理
    if(!ret){
        QMessageBox::critical(this, "服务器启动失败", server->errorString()); // 弹出消息框
        return;
    }
}

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

QString Widget::process(QString& requset) // 主要业务逻辑
{
    return requset; // 这里只是最简单的回显服务器所以就直接返回了
}

void Widget::processConnection()
{
    QTcpSocket *clientSocket = server->nextPendingConnection(); // 从系统中获取一个已经建立好的 tcp 连接
    QHostAddress add = clientSocket->peerAddress(); // ip：add.toString(); 通过转换成 String 就能看到 ip
    quint16 port = clientSocket->peerPort(); // 端口
    ui->listWidget->addItem("[" + add.toString() + ":" + QString::number(port) + "]:" + "客户端已上线");
    
    // 处理客户端发来的请求（同样的 readyRead 信号）
    connect(clientSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=](){
        // 注意 QT 信号槽中使用 lambda 时不要引用（&）获取而是值（=）获取 注意！！！！
        QString request = clientSocket->readAll(); // 获取用户的 request 数据报
        // 处理请求~~
        const QString& response = process(request);
        clientSocket->write(response.toUtf8());
        QString log = "[" + add.toString() + ":" + QString::number(port) + "] req:" + request + ",res:" + response;
        ui->listWidget->addItem(log);
    });
    
    // 处理客户端断开（disconnected 信号）
    connect(clientSocket, &QTcpSocket::disconnected, this, [=](){
        QString log = "[" + add.toString() + ":" + QString::number(port) + "] 已下线";
        qDebug() << log; // 日志打印
        ui->listWidget->addItem(log);
        // 注意一定要释放该 clientSocket，他本质就是文件描述符
        // delete clientSocket; 这个容易出现问题：立即删除对象：立即释放内存、可能正在处理信号槽：如果还有未处理的信号，会导致崩溃、可能引发二次删除：如果有父对象，父对象可能再次删除它、线程不安全：如果在事件循环中调用，可能导致不可预测行为
        clientSocket->deleteLater(); // 他不是立即销毁的，而是在下一轮事件循环中，再进行上述销毁操作；保证信号槽安全：所有挂起的事件和信号都会先被处理
    });
}

// widget.cpp
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    socket = new QTcpSocket(parent);
    socket->connectToHost("127.0.0.1", 8080); // 处理返回的消息
    connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=](){
        QString response = socket->readAll();
        ui->listWidget->addItem("服务端说：" + response);
    });
    // 处理连接失败
    if(!socket->waitForConnected()){ 
        QMessageBox::critical(this, "client 连接服务器失败", socket->errorString());
        exit(0); // 结束进程
    }
}

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

void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    QString request = ui->lineEdit->text();
    socket->write(request.toUtf8());
    ui->listWidget->addItem("客户端说：" + request);
    // 最后清空 LineEdit
    ui->lineEdit->clear();
}

⽅法	说明
get(const QNetworkRequest& )	发起⼀个 HTTP GET 请求。返回 QNetworkReply 对象。
post(const QNetworkRequest& , const QByteArray& )	发起⼀个 HTTP POST 请求。返回 QNetworkReply 对象。

⽅法	说明
QNetworkRequest(const QUrl& )	通过 URL 构造⼀个 HTTP 请求。
setHeader(QNetworkRequest::KnownHeaders header, const QVariant &value)	设置请求头。

取值	说明
ContentTypeHeader	描述 body 的类型。
ContentLengthHeader	描述 body 的⻓度。
LocationHeader	⽤于重定向报⽂中指定重定向地址。(响应中使⽤，请求⽤不到)
CookieHeader	设置 cookie
UserAgentHeader	设置 User-Agent

⽅法	说明
error()	获取出错状态。
errorString()	获取出错原因的⽂本。
readAll()	读取响应 body。
header(QNetworkRequest::KnownHeaders header)	读取响应指定 header 的值。

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

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    client = new QNetworkAccessManager(parent);
}

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

void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    QUrl url = ui->lineEdit->text();
    QNetworkRequest request(url); // 一个 http 请求
    QNetworkReply *response = client->get(request); // 其中这里并不会阻塞，所以需要通过一个信号来处理后续返回
    // 这里的 response QNetworkReply 内部有的信号 finished 当触发时代表响应了
    connect(response, &QNetworkReply::finished, this, [=](){
        if(response->error() == QNetworkReply::NoError){ // 若相等则代表没有错误
            QString req = response->readAll();
            ui->plainTextEdit->setPlainText(req);
        } else {
            ui->plainTextEdit->setPlainText(response->errorString());
        }
        response->deleteLater(); // 下一个事件循环时销毁
    });
}

C++ Qt 网络编程指南：QUdpSocket、QTcpSocket 与 Http

C++ Qt 网络编程指南

绪论

1. QUdpSocket

核心 API 概览

实操 Demo

UDP 回显服务器

UDP 回显客户端 (UDPClient)

Qt UDP 总结

2. TcpSocket

实操 Demo

Tcp 回显服务器

Tcp 客户端的实现

Qt Tcp 总结

3. HTTP Client

实操 Demo Http 客户端

Qt Http 总结

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3. HTTP Client

实操 Demo Http 客户端

Qt Http 总结

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