QT学习笔记之UDP通信

一、UDP通信

使用Qt来实现TCP和UDP通信时，虽然基本的编程概念相似，但是由于两种协议本身的特点，实现方式和使用场景会有所不同。

以下是使用Qt实现TCP和UDP通信时的一些主要区别：

1. 通信方式：

TCP：Qt中使用QTcpServer和QTcpSocket两个类来实现基于TCP的通信。QTcpServer用于创建服务器端应用程序，而QTcpSocket既可以用于创建客户端。TCP是面向连接的，所以在使用QTcpSocket时，需要先调用connectToHost方法来建立连接，然后才能发送和接收数据。连接建立后，数据传输是双向的，可以同时进行发送和接收。所以在TCP通信的中我们不仅实现了TCP客户端还实现了TCP服务器。

UDP：Qt中使用QUdpSocket一个类来实现基于UDP的通信。UDP是无连接的，使用QUdpSocket时可以直接发送数据，不需要建立连接。发送和接收数据是独立的操作，发送数据使用write方法，接收数据则是通过信号readyRead来处理。所以UDP通信实现起来更加容易，UDP不分客户端和服务器，只需要创建一个工程即可。

2. 数据流与数据报：

TCP：QTcpSocket处理的是面向流的数据，数据在发送和接收时是以连续的字节流形式进行的，没有明确的数据边界。

UDP：QUdpSocket处理的是数据报，每个发送和接收的数据单元都是独立的，具有明确的边界。这使得UDP在处理某些需要独立数据包的应用时更为方便。

3. 可靠性与效率：

TCP：使用QTcpSocket时，Qt会自动处理数据的可靠性，包括数据的顺序、完整性和重传机制。这使得TCP通信更加稳定，但也意味着会有更多的开销。

UDP：使用QUdpSocket时，开发者需要自己处理数据的顺序和完整性。UDP通信效率更高，但可能会有丢包的情况发生。

4. 错误处理：

TCP：QTcpSocket提供了一些错误信号，如disconnected、error等，可以用来处理连接断开或通信错误的情况。

UDP：QUdpSocket同样提供了error信号，但由于UDP的特性，错误处理通常更加简单，主要是处理无法发送或接收数据的情况。

示例代码：

① TCP 示例：

1. QTcpSocket *socket = new QTcpSocket(this);

2. socket->connectToHost("server.example.com", 1234);

3. connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &MyClass::onReadyRead);

4. socket->write("Hello, Server!");

② UDP 示例：

1. QUdpSocket *socket = new QUdpSocket(this);

2. socket->bind(QHostAddress::Any, 1234);

3. connect(socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &MyClass::onReadyRead);

4. socket->writeDatagram("Hello, Server!", QHostAddress("server.example.com"), 1234);

在使用Qt进行网络编程时，选择TCP还是UDP主要取决于应用的需求。如果需要可靠的数据传输和流式处理，TCP是更好的选择；如果对实时性要求较高，可以容忍一定程度的数据丢失，并且希望避免建立连接的开销，那么UDP可能更适合。Qt提供了丰富的类和方法来支持这两种协议的实现，开发者可以根据具体情况灵活选择。

二、创建UDP工程（与TCP工程步骤一致）

第一步：打开QT软件，新建工程；

第二步：选择一个模板（默认即可）；

第三步：设置项目名称以及项目存储路径；

第四步：编译器选择（默认即可）

第五步：基类选择（QWidget）

第六步：项目管理（默认即可）

第七步：生成工程

第八步：编译验证（Ctrl + R如图所示，创建工程成功）

三、设置UI界面

第一步：双击Forms文件下的widget.ui文件

第二步：设置UI界面

以接收框为例，步骤如下：

UI界面设置包含下面7步：

1. 接收框：Plain Text Edit控件（重命名：receiveEdit）

2. 发送框：Line Edit控件（重命名：sendEdit）

3. 接收窗口和发送窗口：Group Box控件

4. 本地端口框：Line Edit(重命名：localPort) + Label控件

5. 目标端口框：Line Edit(重命名：aimPort) + Label控件

6. 目标IP框：Line Edit(重命名：aimIp) + Label控件

7. 按钮：PushButton 控件：

打开（重命名：openBt）、关闭（重命名：closeBt）、发送（重命名：sendBt）

最后设置编译运行效果如下：

四、新类的使用（QUdpSocket Class）

步骤：帮助->索引->搜索“QUdpSocket类”

下滑可查看使用示例：

1. 在widget.h文件中，添加所用头文件：#include  <QUdpSocket>

2. 在.pro文件中，添加network；

3. 在widget.h文件中，定义指针变量，用于创建和操作UDP；

4.在widget.cpp文件中的构造函数中，使用new关键字，为指针变量分配内存，初始化指针。

五、功能实现逻辑代码编写

UDP所需要实现的功能：

①打开UDP，并绑定本地端口号；

②连接信号，接收数据，并在接收窗口显示数据；

③发送数据至指定的地址和端口；

④关闭UDP。

1. 打开UDP，并绑定本地端口号

第一步：关联“打开按钮控件”信号和槽（自动关联）；

 

第二步：编写代码，绑定本地端口号；

  

注释：在Qt中，调用 udpSocket->bind(ui->localPort->text().toUInt()); 这行代码的目的是将 QUdpSocket 对象绑定到由用户通过UI界面（比如一个文本输入框 QLineEdit）指定的端口上。这里的 ui 是一个指向 Ui::类名 的指针，它是一个由Qt的UI编译器自动生成的类，包含了你在Qt Designer中设计的用户界面的所有部件。

1. ui->localPort：这通常是一个指向 QLineEdit 或类似文本输入控件的指针，它允许用户输入数据。

2. ->text()：这是对 QLineEdit 或文本输入控件的成员函数调用，用于获取用户输入的文本。

3. .toUInt()：这是一个将 QString 对象（用户输入的文本）转换为 unsigned int（无符号整数）的方法。这里使用 toUInt() 是因为它期望端口号是一个非负整数，而端口号的范围是从0到65535。

4. udpSocket->bind()：这是 QUdpSocket 类的成员函数，用于将UDP套接字绑定到一个特定的端口上。绑定后，套接字就可以接收发送到该端口的UDP数据报了。

将这些组合起来，udpSocket->bind(ui->localPort->text().toUInt()); 这行代码的作用是将UDP套接字绑定到用户在 ui->localPort 控件中输入的端口号上。如果用户输入了一个有效的端口号，UDP套接字将监听该端口的入站数据报。

第三步：增加提示功能

2. 连接信号，接收数据，并在接收窗口显示数据（同理于TCP的槽函数编写，手动关联）

第一步：连接信号：connect(udpSocket, SIGNAL(readyRead()),this, SLOT(readyRead_Slot()));

第二步：在widget.h文件中定义槽函数：void readyRead _Slot()；

第三步：在widget.cpp文件中编写槽函数void Widget:: readyRead_Slot()代码

注释：上述代码是在Qt应用程序中使用 QUdpSocket 来接收UDP数据报，并将接收到的数据展示在用户界面上。readyRead_Slot 函数是与 QUdpSocket 的 readyRead 信号连接的槽函数。当 QUdpSocket 可读时，即当它接收到新的UDP数据报时，该槽函数会被调用。

1. while (udpSocket->hasPendingDatagrams()) 循环用于读取所有待处理的数据报。这是因为在某些情况下，可能同时接收到多个数据报。

2. QByteArray array; 创建一个 QByteArray 对象用于存储接收到的数据。

3. array.resize(udpSocket->pendingDatagramSize()); 调整 QByteArray 的大小以匹配即将读取的数据报的大小。

4. udpSocket->readDatagram(array.data(), array.size()); 从 QUdpSocket 读取一个数据报到 QByteArray。

5. QString buff; 创建一个 QString 对象。

6. buff = array.data(); 将 QByteArray 转换为 QString。

7. ui->receiveEdit->appendPlainText(buff); 将接收到的数据追加到用户界面的文本编辑器中。

第四步：运行程序

第五步：验证接收数据效果（与网络调试助手联调）

如上述所示，已可以正常接收调试助手发送的数据。

3. 发送数据至指定的地址和端口

第一步：关联“发送按钮控件”信号和槽（自动关联）；

第二步：编写代码，将（ui->sendEdit）控件输入的数据发送给指定的地址和端口；

注释：上述代码是一个Qt槽函数 on_sendBt_clicked，它在用户点击发送按钮时被触发，用于发送UDP数据报。on_sendBt_clicked 函数处理发送UDP数据报的逻辑：

1. address.setAddress(ui->aimIp->text());：获取用户在UI组件中输入的目标IP地址，并将该地址设置为 QHostAddress 对象。

2. sendbuff = ui->sendEdit->text();：获取用户在发送文本编辑器中输入的字符串，这将作为UDP数据报的内容。

3. port = ui->aimPort->text().toUInt();：获取用户输入的目标端口号，并转换为无符号整数。

4.udpSocket->writeDatagram(sendbuff.toLocal8Bit().data(), sendbuff.length(), address, port);：将 sendbuff 转换为本地8位编码（通常是ISO 8859-1或Windows-1252），然后使用 QUdpSocket 的 writeDatagram 方法发送数据报到指定的地址和端口。

第三步：运行程序，并验证发送数据功能

4. 关闭UDP

第一步：关联“关闭按钮控件”信号和槽（自动关联）；

第二步：编写代码，关闭UDP；

【笔记学习自北京讯为电子嵌入式学习之QT学习篇】