【QT5】＜总览五＞ QT多线程、TCP/UDP

Linux打工仔2024-06-14 23:02

文章目录

前言

一、QThread多线程

二、QT中的TCP编程

[1. TCP简介](#1. TCP简介)

[2. 服务端程序编写](#2. 服务端程序编写)

[3. 客户端程序编写](#3. 客户端程序编写)

[4. 服务端与客户端测试](#4. 服务端与客户端测试)

三、QT中的UDP编程

[1. UDP简介](#1. UDP简介)

[2. UDP单播与广播程序](#2. UDP单播与广播程序)

前言

承接【QT5】＜总览四＞ QT常见绘图、图表及动画。若存在版权问题，请联系作者删除！

一、QThread多线程

**1. 作用：**创建多线程，防止应用程序界面卡顿。

2. 主要操作：

  • ①创建的类需要继承QThread类。
  • ②重写run函数，新建的线程会执行run函数。
  • ③线程开启：对象调用start方法，使线程执行run函数。
  • ④线程终止：对象调用terminate方法，使线程不再执行run函数。
  • ⑤线程销毁：动态申请new需要调用deleteLater方法销毁线程对象。（该函数可以放置于run函数内，当run函数执行完毕后就会销毁该线程对象，防止内存泄漏）注意：尽量少用静态申请栈空间的方式创建线程对象，因为很可能该对象销毁时线程仍在执行，就会报错。

**3. 实例演示：**创建两个按钮，一个按钮点击时创建新线程，另一个按钮点击时终止新线程。

【1】widget.h：

cpp 复制代码 
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QThread>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE


//自定义的线程类
class MyThread : public QThread
{
    Q_OBJECT

public:
    MyThread(QWidget *parent = nullptr){
        Q_UNUSED(parent)//防止编译器警告
    }

    ~MyThread(){
        qDebug("线程销毁");
    }

    void run() override{
        qDebug("线程开始");
        sleep(5);//QThread里才有该方法
        qDebug("线程停止");
        deleteLater();//销毁线程
    }
};


//Widget类
class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private slots:
    void on_pushButton_clicked();

    void on_pushButton_2_clicked();

private:
    Ui::Widget *ui;
    MyThread *mythread;
};
#endif // WIDGET_H

【2】widget.cpp：

cpp 复制代码 
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"

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

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

//"线程开始"按钮的槽函数
void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    mythread = new MyThread;
    mythread->start();
}

//"线程终止"按钮的槽函数
void Widget::on_pushButton_2_clicked()
{
    //若线程没有完成，则终止
    if (!mythread->isFinished())
        mythread->terminate();
}

【3】运行效果：

  • ①当我们点击"线程开始"按钮后，控制台打印"线程开始"，五秒后控制台打印"线程停止"和"线程销毁"。
  • ②当我们点击"线程开始"按钮后，控制台打印"线程开始"，当我们在五秒内点击"线程结束"按钮，控制台什么都没有打印。

二、QT中的TCP编程

1. TCP简介

  • TCP是面向连接的 、可靠的 、基于字节流的传输层通信协议。
  • TCP的服务端和客户端通信首先必须建立连接。
  • **建立连接方式：**服务端监听某个端口，当有客户端通过ip和port连接时，就会创建一个socket连接，之后就可以互发数据了。
  • QT中将socket视为输入输出流，数据的收发是通过read() 和**write()**来进行，而不是常见的send和recv。

----------------------------接下来，我们以一个实例来解析服务端和用户端程序编写-------------------------

2. 服务端程序编写

2.1 编写步骤：

**【1】配置：**①pro文件中添加network；②添加头文件<QTcpServer>和<QTcpSocket>。

**【2】创建服务端对象：**QTcpServer *tcpServer;（具体分配空间在构造函数中）

**【3】服务端-客户端的信号槽连接：**connect(tcpServer, SIGNAL(newConnection()), this, SLOT(mNewConnection()));

【4】编写【3】中的槽函数mNewConnection()：

  • ①获取客户端对象：QTcpSocket *tmpTcpSocket = tcpServer->nextPendingConnection();
  • ②获取客户端信息：
    • 获取客户端ip：tmpTcpSocket->peerAddress().toString();
    • 获取客户端port：tmpTcpSocket->peerPort();
  • ③创建信号槽来处理客户端的连接状态：connect(tmpTcpSocket, SIGNAL(stateChanged(QAbstractSocket::SocketState)), this, SLOT(mStateChanged(QAbstractSocket::SocketState)));
  • ④创建信号槽来接收客户端发送的信息：connect(tmpTcpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(receiveMessage()));

**【5】编写【4】中的槽函数mStateChanged(...)：**用switch-case结构来处理连接状态，当状态为断开连接时，删除当前调用的客户端对象。

**【6】编写【4】中的槽函数receiveMessage()：**调用tmpTcpSocket->readAll()来获取客户端发送的信息。

**【7】创建函数来给客户端发送数据：**内部调用"客户端对象.write("写入的内容")"。

**【8】开始监听：**调用tcpServer->listen(QHostAddress("192.168.124.151"), 9999); 监听ip为192.168.124.151，port为9999。

2.2 编写代码：

【1】widget.h：

cpp 复制代码 
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QTcpServer>
#include <QTcpSocket>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private slots:
    void mNewConnection();
    void receiveMessage();
    void mStateChanged(QAbstractSocket::SocketState socketState);
    void on_pushButton_3_clicked();
    void on_pushButton_clicked();
    void on_pushButton_2_clicked();

private:
    Ui::Widget *ui;
    QTcpServer *tcpServer;
};
#endif // WIDGET_H

【2】widget.cpp:

cpp 复制代码 
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"


/***********************************************************
  * @函数名：Widget
  * @功  能：构造函数---创建服务端对象，与客户端连接
  * @参  数：parent---父对象
  * @返回值：无
  *********************************************************/
Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    this->setWindowTitle("服务端");
    //创建对象，与客户端连接
    tcpServer = new QTcpServer(this);
    connect(tcpServer, SIGNAL(newConnection()), this, SLOT(mNewConnection()));
}


/***********************************************************
  * @函数名：~Widget
  * @功  能：析构函数
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}


/***********************************************************
  * @函数名：mNewConnection
  * @功  能：槽函数---若客户端发起连接，服务端连接客户端
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::mNewConnection()
{
    //获取客户端
    QTcpSocket *tmpTcpSocket = tcpServer->nextPendingConnection();
    //打印客户端的ip和port
    QString ipAddr = tmpTcpSocket->peerAddress().toString();
    quint16 port = tmpTcpSocket->peerPort();
    ui->textBrowser->append("客户端的ip地址：" + ipAddr);
    ui->textBrowser->append("客户端的端口：" + QString::number(port));
    //处理客户端连接状态，接收客户端发送的数据
    connect(tmpTcpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(receiveMessage()));
    connect(tmpTcpSocket, SIGNAL(stateChanged(QAbstractSocket::SocketState)),
            this, SLOT(mStateChanged(QAbstractSocket::SocketState)));
}


/***********************************************************
  * @函数名：receiveMessage
  * @功  能：槽函数---服务端接收客户端发送的数据
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::receiveMessage()
{
    QTcpSocket *tmpTcpSocket = (QTcpSocket*)sender();
    ui->textBrowser->append("客户端：" + tmpTcpSocket->readAll());
}


/***********************************************************
  * @函数名：mStateChanged
  * @功  能：槽函数---服务端处理客户端的连接状态
  * @参  数：socketState---客户端连接状态
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::mStateChanged(QAbstractSocket::SocketState socketState)
{
    QTcpSocket *tmpTcpSocket = (QTcpSocket*)sender();
    //处理状态，删除断开的QTcpSocket对象
    switch (socketState) {
    case QAbstractSocket::UnconnectedState://断开连接，删除对象
        ui->textBrowser->append("客户端断开连接");
        tmpTcpSocket->deleteLater();
        break;
    case QAbstractSocket::ConnectedState://已连接
        ui->textBrowser->append("客户端已连接");
        break;
    default:
        break;
    }
}


/***********************************************************
  * @函数名：on_pushButton_3_clicked
  * @功  能：按钮"发送消息"的槽函数，将文本信息发送给所有客户端
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::on_pushButton_3_clicked()
{
    QList <QTcpSocket*> clients = tcpServer->findChildren<QTcpSocket*>();
    for (int i = 0; i < clients.length(); ++i) {
        clients[i]->write(ui->lineEdit->text().toUtf8());
    }
}


/***********************************************************
  * @函数名：on_pushButton_clicked
  * @功  能：按钮"开始监听"的槽函数，监听指定的ip和port
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    tcpServer->listen(QHostAddress("192.168.124.151"), 9999);
}


/***********************************************************
  * @函数名：on_pushButton_2_clicked
  * @功  能：按钮"停止监听"的槽函数
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::on_pushButton_2_clicked()
{
    tcpServer->close();
}

3. 客户端程序编写

3.1 编写步骤：

**【1】配置：**①pro文件中添加network；②添加头文件<QTcpSocket>和<QHostAddress>。

**【2】创建客户端对象：**QTcpSocket *tcpSocket;（具体分配空间在构造函数中）

**【3】创建信号槽来处理客户端的连接状态：**connect(tcpSocket, SIGNAL(stateChanged(QAbstractSocket::SocketState)), this, SLOT(mStateChanged(QAbstractSocket::SocketState)));

**【4】创建信号槽来接收客户端发送的信息：**connect(tcpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(receiveMessage()));

**【5】编写【3】中的槽函数mStateChanged(...)：**switch-case处理。

**【6】编写【4】中的槽函数receiveMessage():**调用tcpSocket->readAll().

**【7】创建函数来给服务端发送数据：**内部调用"客户端对象.write("写入的内容")"。

**【8】启动连接服务端：**调用tcpSocket->connectToHost(QHostAddress("192.168.124.151"), 9999);

**【9】断开连接服务端：**调用tcpSocket->disconnectFromHost();

3.2 编写代码：

【1】widget.h：

cpp 复制代码 
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QTcpSocket>
#include <QHostAddress>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private slots:
    void receiveMessage();
    void mStateChanged(QAbstractSocket::SocketState socketstate);
    void on_pushButton_3_clicked();
    void on_pushButton_clicked();
    void on_pushButton_2_clicked();

private:
    Ui::Widget *ui;
    QTcpSocket *tcpSocket;
};
#endif // WIDGET_H

【2】widget.cpp:

cpp 复制代码 
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"


/***********************************************************
  * @函数名：Widget
  * @功  能：构造函数---创建客户端对象，与服务端连接
  * @参  数：parent---父对象
  * @返回值：无
  *********************************************************/
Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    //ui部分
    ui->setupUi(this);
    this->setWindowTitle("客户端");
    ui->pushButton->setEnabled(true);
    ui->pushButton_2->setEnabled(false);
    //tcp部分
    tcpSocket = new QTcpSocket(this);
    connect(tcpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(receiveMessage()));
    connect(tcpSocket, SIGNAL(stateChanged(QAbstractSocket::SocketState)),
            this, SLOT(mStateChanged(QAbstractSocket::SocketState)));
}


/***********************************************************
  * @函数名：~Widget
  * @功  能：析构函数
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}


/***********************************************************
  * @函数名：receiveMessage
  * @功  能：槽函数---客户端接收服务端发送的数据
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::receiveMessage()
{
    ui->textBrowser->append("服务端：" + tcpSocket->readAll());
}


/***********************************************************
  * @函数名：mStateChanged
  * @功  能：槽函数---客户端连接状态改变的处理
  * @参  数：socketstate---当前连接状态
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::mStateChanged(QAbstractSocket::SocketState socketstate)
{
    switch (socketstate) {
    case QAbstractSocket::UnconnectedState:
        ui->textBrowser->append("与服务端断开连接");
        ui->pushButton->setEnabled(true);
        ui->pushButton_2->setEnabled(false);
        break;
    case QAbstractSocket::ConnectedState:
        ui->textBrowser->append("与服务端成功连接");
        ui->pushButton->setEnabled(false);
        ui->pushButton_2->setEnabled(true);
        break;
    default:
        break;
    }
}


/***********************************************************
  * @函数名：on_pushButton_3_clicked
  * @功  能："发送消息"按钮的槽函数，必须连接了服务端才发送
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::on_pushButton_3_clicked()
{
    if (tcpSocket->state() == QAbstractSocket::ConnectedState){
        tcpSocket->write(ui->lineEdit->text().toUtf8());
    }
    else {
        ui->textBrowser->append("请先连接服务端！");
    }
}


/***********************************************************
  * @函数名：on_pushButton_clicked
  * @功  能："连接服务端"按钮的槽函数
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    tcpSocket->connectToHost(QHostAddress("192.168.124.151"), 9999);
}


/***********************************************************
  * @函数名：on_pushButton_2_clicked
  * @功  能："断开服务端"按钮的槽函数
  * @参  数：无
  * @返回值：无
  *********************************************************/
void Widget::on_pushButton_2_clicked()
{
    tcpSocket->disconnectFromHost();
}

4. 服务端与客户端测试

4.1 注意事项：

  • 服务端中的"开始监听"和"停止监听"应该设置成互斥的。方法一： 在ui设计器里将它们添加到一个按钮组，然后选中"exclusive"，将它们的"checkable"勾选上，再将"停止监听"按钮的"checked"勾选。**方法二：**使用代码ui->pushButton->setEnable(对/错);实现它们逻辑的互斥。
  • 客户端中的"连接服务端"和"断开服务端"应该用上述的方法二实现互斥。
  • 在服务端中，当客户端断开连接时，直接调用delete可能会出错（其他地方可能还在用这个变量）。因此，应当使用tmpTcpSocket.deleteLater(); 来删除客户端对象。

4.2 运行效果：

三、QT中的UDP编程

1. UDP简介

  • 是一个轻量级的，不可靠的，面向数据报的无连接协议。
  • 通常音频、视频和普通数据在传送时使用 UDP 较多。
  • UDP 消息传送有三种模式：单播、广播和组播三种模式。

2. UDP单播与广播程序

2.1 编写步骤：

**【1】配置：**①pro文件中添加network；②添加头文件<QUdpSocket>。

**【2】创建UDP对象：**QUdpSocket *udpSocket;（具体分配空间在构造函数中）

**【3】编写函数绑定端口：**调用udpSocket->bind(端口号);

**【4】编写函数解除绑定：**调用udpSocket->abort();

**【5】"发送-接收"的信号槽连接：**connect(udpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(receiveMessage()));

**【6】编写【5】中的receiveMessage来获取接收的数据：**内部调用udpSocket->readDatagram(mesg.data(), mesg.size(), &receiveAddress, &port);

**【7】编写函数来单播发送数据：**调用udpSocket->writeDatagram(ui->lineEdit->text().toUtf8(), QHostAddress("127.0.0.1"), 9999);

【8】编写函数来广播发送数据： 与【7】类似，只是将倒数第二个参数换成QHostAddress::Broadcast。要广播几个ip和端口，就调用几次****writeDatagram。

【8】要想获取当前连接的状态，操作和TCP中的一样。

2.2 实例代码：

【1】widget.h:

cpp 复制代码 
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QUdpSocket>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private slots:
    void receiveMessage();

    void on_pushButton_3_clicked();

    void on_pushButton_clicked();

    void on_pushButton_2_clicked();

    void on_pushButton_4_clicked();

private:
    Ui::Widget *ui;
    QUdpSocket *udpSocket;
};
#endif // WIDGET_H

【2】widget.cpp:

cpp 复制代码 
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"

/* 构造函数 */
Widget::Widget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    ui->pushButton->setEnabled(true);
    ui->pushButton_2->setEnabled(false);
    //创建udp对象
    udpSocket = new QUdpSocket(this);
    connect(udpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(receiveMessage()));
}


/* 析构函数 */
Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}


/* 接收信息的槽函数*/
void Widget::receiveMessage()
{
    QByteArray mesg;
    mesg.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());
    QHostAddress receiveAddress;
    quint16 port;

    while (udpSocket->hasPendingDatagrams()) {
        udpSocket->readDatagram(mesg.data(), mesg.size(), &receiveAddress, &port);//保存接收的数据
        ui->textBrowser->append("接收来自：" + receiveAddress.toString() + ", 端口：" + QString::number(port));
        ui->textBrowser->append("接收信息：" + mesg);
    }
}


/* 发送信息按钮的槽函数 */
void Widget::on_pushButton_3_clicked()
{
    udpSocket->writeDatagram(ui->lineEdit->text().toUtf8(), QHostAddress("127.0.0.1"), 9999);
    ui->textBrowser->append("发送信息：" + ui->lineEdit->text().toUtf8());
}


/* 绑定端口按钮的槽函数 */
void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    udpSocket->bind(9999);
    ui->textBrowser->append("当前绑定端口：" + QString::number(9999));
    ui->pushButton->setEnabled(false);
    ui->pushButton_2->setEnabled(true);
}


/* 解除绑定按钮的槽函数 */
void Widget::on_pushButton_2_clicked()
{
    udpSocket->abort();
    ui->textBrowser->append("解除绑定");
    ui->pushButton->setEnabled(true);
    ui->pushButton_2->setEnabled(false);
}


/* 广播信息按钮的槽函数 */
void Widget::on_pushButton_4_clicked()
{
    udpSocket->writeDatagram(ui->lineEdit->text().toUtf8(), QHostAddress::Broadcast, 9999);
    ui->textBrowser->append("发送信息：" + ui->lineEdit->text().toUtf8());
}

【3】ui设计器：

**【4】运行效果：**双开该程序，每次新运行程序前修改一下绑定的端口号并编译。同时，这两个端口号需要对应才能显示单播的效果。

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