Qt学习笔记之UDP编程

淡淡的烟草味﹌ 2023-07-06 14:46 5阅读 0赞

# 1. UDP概述 #

UDP 是User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，是[OSI][]（Open System Interconnection，[开放式系统互联][Link 1]） 参考模型中一种无连接的[传输层][Link 2]协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，IETF RFC 768 \[1\]  是UDP的正式规范。UDP在IP报文的协议号是17。

UDP协议与[TCP][]协议一样用于处理数据包，在[OSI][]模型中，两者都位于[传输层][Link 3]，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在[计算机][Link 4]之间传输数据的网络应用。包括[网络视频会议][Link 5]系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但即使在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。

许多应用只支持UDP，如：多媒体数据流，不产生任何额外的数据，即使知道有破坏的包也不进行重发。当强调传输性能而不是传输的完整性时，如：音频和多媒体应用，UDP是最好的选择。在数据传输时间很短，以至于此前的连接过程成为整个流量主体的情况下，UDP也是一个好的选择。

UDP（UserDatagram Protocol即用户数据报协议）是一个轻量级的，不可靠的，面向数据报的无连接协议。对于UDP我们不再进行过多介绍，如果你对UDP不是很了解，而且不知道它有什么用，那么这里就举个简单的例子：我们现在几乎每个人都使用的腾讯QQ，其聊天时就是使用UDP协议进行消息发送的。就像QQ那样，当有很多用户，发送的大部分都是短消息，要求能及时响应，并且对安全性要求不是很高的情况下使用UDP协议。

在Qt中提供了`QUdpSocket` 类来进行UDP数据报（datagrams）的发送和接收。这里我们还要了解一个名词Socket，也就是常说的“套接字”。 Socket简单地说，就是一个IP地址加一个port端口。因为我们要传输数据，就要知道往哪个机子上传送，而IP地址确定了一台主机，但是这台机子上可能运行着各种各样的网络程序，我们要往哪个程序中发送呢？这时就要使用一个端口来指定UDP程序。所以说，Socket指明了数据报传输的路径。

# 2. QUdpSocket类 #

QUdpSocket类提供一个UDP套接字。

UDP(用户数据报协议)是一种轻量级、不可靠、面向数据流、无连接的协议。它可以在可靠性不重要的时候使用。QUdpSocket是QAbstractSocket的子类，它允许您发送和接收UDP数据报。

使用这个类最常见的方法是使用bind()绑定到地址和端口，然后调用writeDatagram()和readDatagram()来传输数据。如果您想使用标准的QIODevice函数read()、readLine()、write()等，您必须首先通过调用connectToHost()将套接字直接连接到对等端。

每次将数据报写入网络时，套接字都会发出byteswrite()信号。如果只想发送数据报，则不需要调用bind()。

readyRead()信号在数据报到达时发出。在这种情况下，hasPendingDatagrams()返回true。调用pendingDatagramSize()获取第一个挂起的数据报的大小，并调用readDatagram()读取它。

注意:当您收到readyRead()信号时，应该读取传入的数据报，否则将不会为下一个数据报发出此信号。

void Server::initSocket()
      {
          udpSocket = new QUdpSocket(this);
          udpSocket->bind(QHostAddress::LocalHost, 7755);
    
          connect(udpSocket, SIGNAL(readyRead()),
                  this, SLOT(readPendingDatagrams()));
      }
    
      void Server::readPendingDatagrams()
      {
          while (udpSocket->hasPendingDatagrams()) {
              QByteArray datagram;
              datagram.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());
              QHostAddress sender;
              quint16 senderPort;
    
              udpSocket->readDatagram(datagram.data(), datagram.size(),
                                      &sender, &senderPort);
    
              processTheDatagram(datagram);
          }
      }

QUdpSocket也支持UDP多播。使用joinMulticastGroup()和leaveMulticastGroup()来控制组成员关系，使用QAbstractSocket:: multicastloption和QAbstractSocket::MulticastLoopbackOption来设置TTL和loopback socket选项。使用setMulticastInterface()来控制多播数据报的传出接口，使用multicastInterface()来查询它。

使用QUdpSocket，您还可以使用connectToHost()建立到UDP服务器的虚拟连接，然后使用read()和write()来交换数据报，而不需要为每个数据报指定接收方。

广播发送方、广播接收方、多播发送方和多播接收方示例演示了如何在应用程序中使用QUdpSocket。

## 3. 相关演示 ##

下面我们将编写两个程序，一个用来发送数据报，可以叫做客户端；另一个用来接收数据报，可以叫做服务器端，它们均应用UDP协议。这样也就构成了所谓的C/S（客户端/服务器）编程模型。我们会在编写程序的过程中讲解一些相关的网络知识。

服务器和客户端例子详见《[Qt网络编程之UDP编程练习（20200219）][Qt_UDP_20200219]》

[OSI]: https://baike.baidu.com/item/OSI
[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%BC%80%E6%94%BE%E5%BC%8F%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E4%BA%92%E8%81%94/562749
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E4%BC%A0%E8%BE%93%E5%B1%82
[TCP]: https://baike.baidu.com/item/TCP
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E4%BC%A0%E8%BE%93%E5%B1%82/4329536
[Link 4]: https://baike.baidu.com/item/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA/140338
[Link 5]: https://baike.baidu.com/item/%E7%BD%91%E7%BB%9C%E8%A7%86%E9%A2%91%E4%BC%9A%E8%AE%AE
[Qt_UDP_20200219]: https://blog.csdn.net/a8039974/article/details/104402060