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Qt中TCP Socket的实现

作者：枫叶丹4

Qt框架通过QTcpServer和QTcpSocket类提供跨平台的TCP通信能力,本文就来介绍一下Qt中TCP Socket的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

1 -> 概述

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接、可靠、基于字节流的传输层通信协议。在 Qt 框架中，TCP 网络编程主要通过 QTcpServer 和 QTcpSocket 两个核心类来实现，它们封装了底层 Socket 的复杂性，提供了面向对象、事件驱动的高级 API，大大简化了网络应用的开发过程。

Qt 的网络模块是跨平台的，这意味着使用 Qt 编写的 TCP 程序可以在 Windows、Linux、macOS 等操作系统上运行而无需修改代码，这对于需要部署在多种环境下的应用程序来说是一个巨大的优势。

在 Qt 中进行 TCP 编程，本质上是在构建客户端-服务器模型。服务器负责监听指定端口、接受客户端连接请求并与客户端进行数据交换；客户端则主动发起连接，与服务器建立通信链路并进行数据传输。Qt 的信号与槽机制非常适合处理网络事件，例如连接建立、数据到达、连接断开等，使得程序逻辑清晰、易于维护。

2 -> 核心 API 详解

2.1 -> QTcpServer

QTcpServer 类用于创建一个 TCP 服务器，其主要职责是监听指定 IP 地址和端口，接受传入的连接请求，并为每个连接创建一个独立的 QTcpSocket 对象来处理后续通信。

2.1.1 -> 关键方法

2.1.2 -> 关键信号

2.1.3 -> 工作流程简述

  1. 创建 QTcpServer 对象。
  2. 调用 listen() 绑定端口并开始监听。
  3. 连接 newConnection() 信号到自定义槽函数。
  4. 在槽函数中通过 nextPendingConnection() 获取客户端 socket。
  5. 为获取到的 socket 连接相关信号（如 readyRead、disconnected），实现业务逻辑。

2.2 -> QTcpSocket

QTcpSocket 类代表一个 TCP 连接，既可用于客户端发起连接，也可用于服务器端处理某个具体客户端的通信。它继承自 QAbstractSocket，并间接继承自 QIODevice，因此可以像文件一样进行读写操作。

2.2.1 -> 关键方法

2.2.2 -> 关键信号

2.2.3 -> 关键属性与状态

2.3 -> QByteArray 与 QString 的转换

由于网络传输的是字节流，而 Qt 程序中常使用 QString 处理文本，因此两者间的转换非常常见：

3 -> 通信流程概述

3.1 -> 服务器端典型流程

  1. 创建 QTcpServer，监听指定端口。
  2. 在 newConnection() 槽中接受新连接，获取 QTcpSocket。
  3. 为该 socket 连接 readyRead() 信号，在槽函数中读取请求数据，处理业务，并回复响应。
  4. 连接 disconnected() 信号，在客户端断开时进行资源清理（如调用 deleteLater() 删除 socket 对象）。

3.2 -> 客户端典型流程

  1. 创建 QTcpSocket，调用 connectToHost() 连接服务器。
  2. 连接 connected() 信号，确认连接成功。
  3. 连接 readyRead() 信号，接收服务器返回的数据。
  4. 使用 write() 发送请求数据。
  5. 在适当时机断开连接或处理异常断开。

4 -> 代码示例

4.1 -> 回显客户端

widget.cpp

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

#include <QMessageBox>

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

    // 1. 创建 QTcpServer 的实例
    socket = new QTcpSocket(this);

    // 2. 设置标题
    this->setWindowTitle("客户端");

    // 3. 和服务器建立连接
    socket->connectToHost("127.0.0.1", 9090);

    // 4. 连接信号槽, 处理响应
    connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=](){
        // a) 读取出响应内容
        QString response = socket->readAll();

        // b) 把响应内容显示到界面上
        ui->listWidget->addItem("服务器说: " + response);

    });

    // 5. 等待连接建立的结果. 确认是否连接成功
    bool ret = socket->waitForConnected();
    if (!ret)
    {
        QMessageBox::critical(this, "连接服务器出错", socket->errorString());
        exit(1);
    }

}

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


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

    // 2. 发送数据给服务器
    socket->write(text.toUtf8());

    // 3. 把发的消息显示到界面上
    ui->listWidget->addItem("客户端说: " + text);

    // 4. 清空输入框的内容
    ui->lineEdit->setText("");

}

4.2 -> 回显服务端

widget.cpp

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

#include <QMessageBox>
#include <QTcpSocket>

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

    // 1. 创建 QTcpServer 的实例
    tcpServer = new QTcpServer(this);

    // 2. 设置标题
    this->setWindowTitle("服务器");

    // 3. 通过信号槽, 指定如何处理连接
    connect(tcpServer, &QTcpServer::newConnection, this, &Widget::processConnection);

    bool ret = tcpServer->listen(QHostAddress::Any, 9090);
    if (!ret)
    {
        QMessageBox::critical(this, "服务器启动失败！", tcpServer->errorString());
        exit(1);
    }

}

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

void Widget::processConnection()
{
    // 1. 通过 tcpServer 拿到一个 socket 对象, 通过这个对象来和客户端进行通信
    QTcpSocket* clientSocket = tcpServer->nextPendingConnection();
    QString log = "[ " + clientSocket->peerAddress().toString() + ": " + QString::number(clientSocket->peerPort()) +
            " ] 客户端上线！";
    ui->listWidget->addItem(log);

    // 2. 通过信号槽, 来处理客户端发来请求的情况
    connect(clientSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=](){
        // a) 读取出请求数据. 此处 readAll 返回的是 QByteArray, 通过赋值转成 QString
        QString request = clientSocket->readAll();

        // b) 根据请求处理响应
        const QString& response = process(request);

        // c) 把响应写回到客户端
        clientSocket->write(response.toUtf8());

        // d) 把上述信息记录到日志中
        QString log = "[ " + clientSocket->peerAddress().toString() + ": " + QString::number(clientSocket->peerPort()) + " ] "
                + "req: " + request + ", " + "resp: " + response;
        ui->listWidget->addItem(log);

    });

    // 3. 通过信号槽, 来处理客户端断开连接的情况
    connect(clientSocket, &QTcpSocket::disconnected, this, [=](){
        // a) 把断开连接的信息通过日志显示出来
        QString log = "[ " + clientSocket->peerAddress().toString() + ": " + QString::number(clientSocket->peerPort()) +
                " ] 客户端下线！";
        ui->listWidget->addItem(log);
        // b) 手动释放 clientSocket. 直接使用 delete 是下策, 使用 deleteLater 更加合适的.
        // delete clientSocket;
        clientSocket->deleteLater();
    });

}

// 此处写的是回显服务器
QString Widget::process(const QString request)
{

    return request;
}

5 -> 总结

Qt 的 TCP 网络编程模块通过 QTcpServer 和 QTcpSocket 提供了高度封装、易于使用的 API，大大降低了网络应用程序的开发难度。其特点可总结如下：

在实际开发中，除了掌握上述基础 API 外，还需注意资源管理（及时释放 socket）、协议设计（定义清晰的数据包格式以处理粘包/半包问题）、多线程处理（将耗时操作移至子线程以避免阻塞主循环）等高级主题。Qt 的网络模块为构建稳定、高效的 C++ 网络应用提供了坚实的基础，是开发跨平台客户端/服务器程序的优秀选择。

到此这篇关于Qt中TCP Socket的实现的文章就介绍到这了,更多相关Qt TCP Socket内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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