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Qt 网络编程实战:QUdpSocket、QTcpSocket 与 HTTP 客户端
Qt 网络编程基于 Socket API,涵盖 UDP、TCP 及 HTTP 协议实现。文章介绍了 QUdpSocket 与 QNetworkDatagram 的使用,包括绑定端口、信号槽处理 readyRead 事件;QTcpServer 与 QTcpSocket 构建 TCP 服务端与客户端,处理连接建立、数据收发及断开;QNetworkAccessManager 封装 HTTP 请求。通过示例代码演示了回显服务器与客户端的开发流程,强调了 .pro 文件添加 network 模块、先连接信号槽再绑定端口、以及内存管理(deleteLater)等关键实践点。
落日余晖1 浏览 网络编程主要依赖于操作系统提供的 Socket API。需要注意的是,C++标准库本身并未封装网络编程相关的 API。
关于 Qt 网络编程的要点
- 网络应用开发本质上是编写应用层代码,需要传输层协议(如 TCP/UDP)的支持
- Qt 提供了两套专门的网络编程 API(QUdpSocket 和 QTcpSocket)
- 使用 Qt 网络编程 API 时,需先在.pro 文件中添加 network 模块
- 之前学习的 Qt 控件和核心功能都属于 QtCore 模块(默认已包含)
Qt 模块化处理是为了避免生成过大的可执行程序。默认情况下额外模块不会参与编译,需要在 .pro 文件中引入对应的模块。
1. QUdpSocket
核心 API 概览
QUdpSocket(同 Linux 理解的 socket 概念,它本质是打开的一个文件描述符,通过这个文件进行通信)
QNetworkDatagram(是 Qt 对 UDP 数据报的完整封装,不仅包含二进制数据,还包含了发送/接收的地址端口等元信息)
| 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 | 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 | 无 |
| data() | 方法 | 获取数据报内部持有的数据 | 无 |
| senderAddress() | 方法 | 获取数据报中包含的对端的 IP 地址 | 无 |
| senderPort() | 方法 | 获取数据报中包含的对端的端口号 | 无 |
实操 Demo
UDP 回显服务器
- 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
- 初始化 socket 对象
- 设置窗口标题
- 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)
- socket 成员函数
bind
- 第一个参数 ip(任意 ip 也就是
QHostAddress::Any 宏)
- 第二个参数 端口号
- 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
- 通过 bind 的 bool 类型的返回值知道是否成功
- 若失败则时可以调用
QMessageBox 对话框提示
- 可以使用
critical(严重)方法
- 标题可以提示:服务器启动错误
- 文本可以填写:socket 的成员函数
errorString 显示错误
- 直接
return 结束
- 槽函数(processRequest):
- 读取请求并解析
- 通过 socket 对象的
receiveDatagram 获取请求
- 再通过数据报进行类型
QNetworkDatagram 进行接收
- 再将该对象调用
data 函数变成 QString 类型方便使用
- 根据请求计算响应(因为是回显服务器,就是请求本身)
- 把响应写回给客户端
- 将 process 处理完后返回回来的值(response)调用
toUtf8 函数
- 在设置返回的 ip 地址和端口,它包含在
QNetworkDatagram 内部函数 senderAddress、senderPort 中
- 最后通过 socket 对象调用
writeDatagram
- 把这次交互的信息显示在界面上
#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
#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);
bool isconnect = socket->bind(QHostAddress::Any, 8081);
if(!isconnect){
QMessageBox::critical(this, "错误", "服务器启动错误");
return;
}
setWindowTitle("Udp 服务端");
}
Widget::~Widget()
{
delete ui;
}
QString Widget::process2(const QString& request)
{
return request;
}
void Widget::process()
{
QNetworkDatagram requestPacket = socket->receiveDatagram();
QString request = requestPacket.data();
QString response = process2(request);
QNetworkDatagram responsePacket(response.toUtf8(), requestPacket.senderAddress(), requestPacket.senderPort());
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);
}
UDP 回显客户端
- 打开 ui 文件拖拽(要保证可以主动给服务器发起请求)
- 创建 QUdpSocket 类型的成员变量 socket
- 构造函数
- 添加两个全局变量 SERVER_IP "127.0.0.1"(QString)
- SERVER_PORT 8081(quint16)
- 初始化 socket 对象挂在对象树上
- 修改窗口标题
setWindowTitle
- 给按钮添加点击信号的槽函数
- 获取输入框的内容
- 构造 UDP 的请求数据包,创建
QNetworkDatagram 对象
- 发送请求数据,调用 writeDatagram
- 把发送的请求也添加到列表框中
- 最后把输入框中的内容清空
clear
- 通过信号槽,来处理服务器的数据
- 同样是通过
readyRead 信号,触发信号槽
- 信号槽 processResponse
- 读取响应数据
receiveDatagram
- 再通过 data 函数将数据报转换成 QString
- 把响应数据显示到界面
#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();
void processResponse();
private:
Ui::Widget *ui;
QUdpSocket *socket;
};
#endif
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
QString SERVER_IP = "127.0.0.1";
quint16 SERVER_PORT = 8081;
Widget::Widget(QWidget *parent)
: QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{
ui->setupUi(this);
socket = new QUdpSocket(parent);
setWindowTitle("Udp 客户端");
connect(socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &Widget::processResponse);
}
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);
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);
}
Qt UDP 总结
QNetworkDatagram 数据报类:作为发送和接收的数据报类
QUdpSocket 文件类:完成对消息的读写操作
&QUdpSocket::readyRead 消息准备就绪的信号:注意一定要先连接槽函数再绑定端口号
.pro 中要添加 network
2. TcpSocket
核心 API 概览,核心类是两个:QTcpServer 和 QTcpSocket。
QTcpServer 用于监听端口获取客户端连接:
| 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 | accept |
| newConnection | 信号 | 有新的客户端建立连接好之后触发 | 无 |
QTcpSocket 用于客户端和服务器之间的数据交互:
| 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 | 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 | 无 |
| peerAddress | 方法 | 获取对端客户端的 ip | 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 |
| disconnected | 信号 | 连接断开时触发 | 无 |
实操 Demo
Tcp 回显服务器
- 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:
- 修改窗口标题 服务器
- 创建
QTcpServer 的实例,并挂在对象树上
- 创建 newConnection 信号的信号槽 processConnection
- 通过
nextPendingConnection 获取一个客户端的 socket
- 处理客户端发来请求的情况,通过
readyRead 信号
- 处理客户端断开连接的情况,通过
disconnected 信号
- 手动释放
ClientSocket,建议使用 deleteLater
- 绑定并监听端口号
- 一定要确保先写好如何处理连接,处理请求再绑定监听
listen(监听接收任意 ip,端口)
- 可能失败所以接收 listen 返回值进行判断
实际使用 TCP 的过程中,TCP 是面向字节流的,存在粘包问题。更严谨的做法是约定应用层协议格式。
#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);
bool ret = server->listen(QHostAddress::Any, 8080);
if(!ret){
QMessageBox::critical(this, "服务器启动失败", server->errorString());
return;
}
}
Widget::~Widget()
{
delete ui;
}
QString Widget::process(QString& request)
{
return request;
}
void Widget::processConnection()
{
QTcpSocket *clientSocket = server->nextPendingConnection();
QHostAddress add = clientSocket->peerAddress();
quint16 port = clientSocket->peerPort();
ui->listWidget->addItem("[" + add.toString() + ":" + QString::number(port) + "]: 客户端已上线");
connect(clientSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=](){
QString request = clientSocket->readAll();
const QString& response = process(request);
clientSocket->write(response.toUtf8());
QString log = "[" + add.toString() + ":" + QString::number(port) + "] req:" + request + ",res:" + response;
ui->listWidget->addItem(log);
});
connect(clientSocket, &QTcpSocket::disconnected, this, [=](){
QString log = "[" + add.toString() + ":" + QString::number(port) + "] 已下线";
qDebug() << log;
ui->listWidget->addItem(log);
clientSocket->deleteLater();
});
}
Tcp 客户端的实现
- 创建新的 Widget 项目
- 创建
QTcpSocket 对象 (socket)
- 构造函数中:
- 设置窗口
- 创建 socket 的实例(并指定父对象)
- 和服务器建立连接
connectToHost(服务器 ip、端口)
- 通过
readyRead 信号的信号槽,处理响应
- 等待连接建立的结果,确定是否连接成功
waitForConnected
- 给按钮添加点击的槽函数:
- 获取输入框内容
- 发送输入框内容给服务器注意转成 QByteArray
- 把消息显示到界面上
- 清空输入框内容
#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);
connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=](){
QString response = socket->readAll();
ui->listWidget->addItem("服务端说:" + response);
});
if(!socket->waitForConnected()){
QMessageBox::critical(this, "client 连接服务器失败", socket->errorString());
exit(0);
}
}
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);
ui->lineEdit->clear();
}
Qt Tcp 总结
- 服务器中 QTcpServer::newConnection 处理新链接的信号
- nextPendingConnection() 从就绪的连接中获取一个
- QTcpSocket 常用的函数:peerAddress, peerPort, readAll, write, connectToHost
- QTcpSocket::readyRead,同前面客户端消息就绪的信号
- QTcpSocket::disconnected 用户断开时会触发的信号
3. HTTP Client
Qt 中也是提供了 Http 的客户端,Http 协议本质上也就是基于 TCP 协议实现的。
核心 API
- QNetworkAccessManager
- QNetworkRequest
- QNetworkReply
QNetworkAccessManager 提供了 HTTP 的核心操作
| 方法 | 说明 |
|---|
| get(const QNetworkRequest& ) | 发起一个 HTTP GET 请求 |
| post(const QNetworkRequest& , const QByteArray& ) | 发起一个 HTTP POST 请求 |
QNetworkRequest 表示一个 HTTP 请求
| 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 |
QNetworkRequest::KnownHeaders 常用取值
| 取值 | 说明 |
|---|
| ContentTypeHeader | 描述 body 的类型 |
| ContentLengthHeader | 描述 body 的长度 |
| CookieHeader | 设置 cookie |
| UserAgentHeader | 设置 User-Agent |
QNetworkReply 表示一个 HTTP 响应
| 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 |
实操 Demo Http 客户端
- 同样的
.pro中添加 network 标识
- 添加
QNetworkAccessManger 成员变量(client)
- 构造函数:实例化添加的成员变量,指定父元素
- 给按钮添加点击的槽函数:
- 获取输入框中的 url
- 通过 client 调用 get 方法并传递 url
- 构造一个 HTTP 请求对象 request
- 通过 response 的 finished 信号 的槽函数进行处理
- 判断 response 的 error 若等于 NoError 则代表响应正确获取
- 通过 readAll 读取 response 的 html 数据
- 若失败,则将错误信息设置到 PlainText 中
- 最后同样调用 response 的 deleteLater
#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);
QNetworkReply *response = client->get(request);
connect(response, &QNetworkReply::finished, this, [=](){
if(response->error() == QNetworkReply::NoError){
QString req = response->readAll();
ui->plainTextEdit->setPlainText(req);
} else {
ui->plainTextEdit->setPlainText(response->errorString());
}
response->deleteLater();
});
}
Qt Http 总结
QNetworkRequest 构造一个 http 请求,初始化填入 url
QNetworkAccessManager 中的 get/post 函数进行发送请求
- 响应处不是阻塞的,需要设置一个信号槽,信号是
QNetworkReply::finished
- 当 QNetworkReply 的
error 函数和 QNetworkReply::NoError 相等就代表没有问题
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