Qt 是一個跨平臺C++圖形界面開發(fā)庫，利用Qt可以快速開發(fā)跨平臺窗體應(yīng)用程序，在Qt中我們可以通過拖拽的方式將不同組件放到指定的位置，實現(xiàn)圖形化開發(fā)極大的方便了開發(fā)效率，本章將重點介紹如何運用QUdpSocket組件實現(xiàn)基于UDP的網(wǎng)絡(luò)通信功能。

與QTcpSocket組件功能類似，QUdpSocket組件是 Qt 中用于實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP，User Datagram Protocol）通信的類。UDP 是一種無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它不保證數(shù)據(jù)包的順序和可靠性，但具有低延遲和簡單的特點。

以下是 QUdpSocket 類的完整函數(shù)及其簡要解釋：

這些函數(shù)提供了在 UDP 通信中使用 QUdpSocket 的各種功能，包括綁定、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)報、設(shè)置和獲取套接字的狀態(tài)等。

1.初始化部分

在初始化部分我們首先通過new QUdpSocket來實現(xiàn)創(chuàng)建UDP對象，QUdpSocket 構(gòu)造函數(shù)的函數(shù)原型如下：

QUdpSocket::QUdpSocket(QObject * parent = nullptr)

如上構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個新的 QUdpSocket 對象。如果提供了 parent 參數(shù)，則會將新創(chuàng)建的 QUdpSocket 對象添加到 parent 對象的子對象列表中，并且在 parent 對象被銷毀時自動銷毀 QUdpSocket 對象。如果沒有提供 parent 參數(shù)，則 QUdpSocket 對象將不會有父對象，并且需要手動管理其生命周期。

初始化結(jié)束后，則下一步需要調(diào)用bind()，bind() 函數(shù)是 QUdpSocket 類的一個成員函數(shù)，用于將套接字綁定到特定的本地地址和端口。它的函數(shù)原型如下：

void QUdpSocket::bind(const QHostAddress &address, quint16 port, BindMode mode = DefaultForPlatform)

• address：要綁定的本地地址，通常是 QHostAddress::Any，表示綁定到所有可用的網(wǎng)絡(luò)接口。
• port：要綁定的本地端口號。
• mode：綁定模式，指定套接字的行為。默認值是 DefaultForPlatform，表示使用平臺默認的綁定模式。

該函數(shù)允許 QUdpSocket 在本地網(wǎng)絡(luò)接口上監(jiān)聽傳入的數(shù)據(jù)報。一旦調(diào)用了 bind() 函數(shù)，QUdpSocket 就可以接收來自指定地址和端口的數(shù)據(jù)報。

在調(diào)用 bind() 函數(shù)之后，如果成功綁定了指定的地址和端口，套接字將處于 BoundState 狀態(tài)。如果出現(xiàn)錯誤，可以通過檢查 error() 函數(shù)獲取錯誤代碼，并通過 errorString() 函數(shù)獲取錯誤消息。

接著我們通過connect()函數(shù)依次綁定套接字到stateChanged狀態(tài)改變信號，以及readyRead()讀取信號上，這段初始化代碼如下所示；

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

    udpSocket=new QUdpSocket(this);

    // 生成隨機整數(shù) 包含2000 - 不包含65534
    int randomInt = QRandomGenerator::global()->bounded(2000, 65534);

    if(udpSocket->bind(randomInt))
    {
        this->setWindowTitle(this->windowTitle() + " | 地址: " + getLocalAddress() + " 綁定端口：" + QString::number(udpSocket->localPort()));
    }

    connect(udpSocket,SIGNAL(stateChanged(QAbstractSocket::SocketState)),this,SLOT(onSocketStateChange(QAbstractSocket::SocketState)));
    onSocketStateChange(udpSocket->state());
    connect(udpSocket,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(onSocketReadyRead()));
}

接著切換到讀取信號所對應(yīng)的槽函數(shù)上，onSocketReadyRead是我們自定義的一個槽，該槽函數(shù)功能如下所示；

// 讀取收到的數(shù)據(jù)報
void MainWindow::onSocketReadyRead()
{
    while(udpSocket->hasPendingDatagrams())
    {
        QByteArray datagram;
        datagram.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());

        QHostAddress peerAddr;
        quint16 peerPort;
        udpSocket->readDatagram(datagram.data(),datagram.size(),&peerAddr,&peerPort);
        QString str=datagram.data();

        QString peer="[消息來自 " + peerAddr.toString()+":"+QString::number(peerPort)+"] | ";

        ui->plainTextEdit->appendPlainText(peer+str);
    }
}

首先在代碼中調(diào)用pendingDatagramSize函數(shù)，pendingDatagramSize() 是 QUdpSocket 類的一個成員函數(shù)，用于獲取下一個待讀取的數(shù)據(jù)報的大小。它的函數(shù)原型如下：

qint64 QUdpSocket::pendingDatagramSize() const

該函數(shù)返回一個 qint64 類型的值，表示下一個待讀取的數(shù)據(jù)報的大?。ㄒ宰止?jié)為單位）。如果沒有待讀取的數(shù)據(jù)報，或者發(fā)生了錯誤，該函數(shù)將返回 -1。

通常，可以在調(diào)用 readDatagram() 函數(shù)之前調(diào)用 pendingDatagramSize() 函數(shù)來獲取下一個待讀取的數(shù)據(jù)報的大小。這樣可以為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)分配正確大小的空間，以確保完整地讀取數(shù)據(jù)報。

當有了待讀取字節(jié)后，接著就可以直接通過調(diào)用readDatagram函數(shù)來從套接字中讀取數(shù)據(jù)報，readDatagram() 是 QUdpSocket 類的一個成員函數(shù)，它有幾個重載形式，其中最常用的是：

qint64 QUdpSocket::readDatagram(char * data, qint64 maxSize, QHostAddress * address = nullptr, quint16 * port = nullptr)

該函數(shù)用于讀取數(shù)據(jù)報并將其存儲到指定的緩沖區(qū) data 中，最多讀取 maxSize 個字節(jié)的數(shù)據(jù)?？蛇x參數(shù) address 和 port 用于返回數(shù)據(jù)報的源地址和端口號。如果不需要這些信息，可以將它們設(shè)置為 nullptr。

函數(shù)返回實際讀取的字節(jié)數(shù)，如果發(fā)生錯誤，返回 -1。要查看錯誤信息，可以使用 error() 和 errorString() 函數(shù)。

另外，還有一個更簡單的重載形式：

QByteArray QUdpSocket::readDatagram(qint64 maxSize, QHostAddress * address = nullptr, quint16 * port = nullptr)

這個重載函數(shù)直接返回一個 QByteArray 對象，其中包含了讀取的數(shù)據(jù)報。

2.單播與廣播消息

單播（Unicast）和廣播（Broadcast）是網(wǎng)絡(luò)通信中常見的兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，它們在數(shù)據(jù)包的傳輸范圍和目標數(shù)量上有所不同。

單播（Unicast）

單播是一種一對一的通信方式，其中數(shù)據(jù)包從一個發(fā)送者傳輸?shù)揭粋€接收者。在單播通信中，數(shù)據(jù)包只發(fā)送到目標主機的網(wǎng)絡(luò)接口，并且只有目標主機能夠接收和處理這個數(shù)據(jù)包。

• 一對一通信：每個數(shù)據(jù)包只有一個發(fā)送者和一個接收者。
• 目標明確：數(shù)據(jù)包只發(fā)送到特定的目標主機，其他主機不會接收到這個數(shù)據(jù)包。
• 點到點通信：適用于直接通信的場景，如客戶端與服務(wù)器之間的通信。

當按鈕發(fā)送消息被點擊后，則是一種單播模式，通常該模式需要得到目標地址與端口號，并通過調(diào)用writeDatagram來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，該函數(shù)通過傳入三個參數(shù)，分別是發(fā)送字符串，目標地址與目標端口來實現(xiàn)一對一推送。

void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{
    QHostAddress targetAddr(ui->lineEdit_addr->text());
    QString portString = ui->lineEdit_port->text();
    quint16 targetPort = portString.toUShort();

    QString msg=ui->lineEdit_msg->text();
    QByteArray str=msg.toUtf8();

    // 發(fā)送數(shù)據(jù)報
    udpSocket->writeDatagram(str,targetAddr,targetPort);
    ui->plainTextEdit->appendPlainText("[單播消息] | " + msg);
}

廣播（Broadcast）

廣播是一種一對多的通信方式，其中數(shù)據(jù)包從一個發(fā)送者傳輸?shù)酵痪W(wǎng)絡(luò)中的所有主機。在廣播通信中，數(shù)據(jù)包被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的所有主機，并且所有的主機都能夠接收和處理這個數(shù)據(jù)包。

• 一對多通信：每個數(shù)據(jù)包有一個發(fā)送者，但可以有多個接收者。
• 目標不明確：數(shù)據(jù)包被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的所有主機，不需要知道接收者的具體地址。
• 廣播域：在局域網(wǎng)中進行廣播，只有在同一廣播域內(nèi)的主機才能接收到廣播消息。
• 網(wǎng)絡(luò)負載：在大型網(wǎng)絡(luò)中使用廣播可能會產(chǎn)生大量的網(wǎng)絡(luò)流量，影響網(wǎng)絡(luò)性能。

當按鈕廣播消息被點擊后，則同樣是調(diào)用writeDatagram函數(shù)與，唯一的區(qū)別在于第二個參數(shù)并未指定地址，而是使用了QHostAddress::Broadcast來代替，意味著只要端口是一致的則對所有的客戶推送消息，其他保持不變。

void MainWindow::on_pushButton_2_clicked()
{
    // 廣播地址
    QString portString = ui->lineEdit_port->text();
    quint16 targetPort = portString.toUShort();

    QString  msg=ui->lineEdit_msg->text();
    QByteArray str=msg.toUtf8();
    udpSocket->writeDatagram(str,QHostAddress::Broadcast,targetPort);

    ui->plainTextEdit->appendPlainText("[廣播消息] | " + msg);
}

讀者可自行運行兩次客戶端，此時的端口將會隨機分配，當指定對端端口后就可以向其發(fā)送數(shù)據(jù)，如下圖所示；具體實現(xiàn)細節(jié)，請參考文章附件。

以上就是C++ Qt開發(fā)之使用QUdpSocket實現(xiàn)UDP網(wǎng)絡(luò)通信的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Qt QUdpSocket UDP網(wǎng)絡(luò)通信的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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