＜Qt＞ 系统 - 网络编程 | 音视频

目录

前言：

一、QUdpSocket

（一）核心 API 概览

 （二）设计一个UDP回显服务器

二、QTCPSocket

（一）核心 API 概览

（二）设计一个TCP回显服务器

三、HTTP Client

四、Qt音视频

（一）Qt 音频

（二）Qt 视频

前言：

Qt 为了支持跨平台，对网络编程的API也重新封装了。 网络编程其实编写的是应用层代码，但是需要传输层的支持，传输层的核心协议有UDP和TCP，Qt 也提供了两套API，分别是QUdpSocket和QTcpSocket。实际 Qt 开发中进行网络编程，也不一定使用 Qt 封装的网络 API，也有一定可能使用的是系统原生 API 或者其他第三方框架的 API。 

 还有一点要注意的是，要想实现网络编程，还要在.pro文件中添加network模块。我们之前提到过的各种控件都包含在QtCore模块中，为了不让可执行程序变得过于庞大，导致一些性能不够好的机器承受太大的压力，所以就进行了模块化的处理，默认情况下额外的模块不会参与编译，有需要就在.pro文件中添加：

一、QUdpSocket

（一）核心 API 概览

主要的类有两个：QUdpSocket 和 QNetworkDatagram

QUdpSocket 表示一个 UDP 的 socket 文件。

名称类型说明
bind(const QHostAddress&,quint16)方法绑定指定的端⼝号
receiveDatagram()方法返回 QNetworkDatagram，读取⼀个 UDP 数据报.
writeDatagram(const QNetworkDatagram&)方法发送⼀个 UDP 数据报
readyRead信号在收到数据并准备就绪后触发

QNetworkDatagram 表示一个 UDP 数据报：

名称类型说明
QNetworkDatagram(const QByteArray&, const QHostAddress& , quint16 )构造函数通过 QByteArray，⽬标 IP 地址，⽬标端⼝号 构造⼀个 UDP 数据报，通常⽤于发送数据时
data()方法获取数据报内部持有的数据，返回QByteArray
senderAddress()方法获取数据报中包含的对端的 IP 地址
senderPort()方法获取数据报中包含的对端的端⼝号

 （二）设计一个UDP回显服务器

代码示例：设计一个UDP回显服务器

在ui界面中设置一个 QListWidget 来显示客户端消息日志：

在写代码之前一定要在.pro文件中添加network模块。也记得要在头文件声明成员和成员函数（这里就不显示出来了）。

写一个服务器首先就要有一个Socket对象，之后就要连接信号和槽，捕捉readyRead信号，对应的槽函数就要完成服务器的核心逻辑，之后就是bind端口号，一个Udp服务器就做好了。 

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QMessageBox>
#include <QNetworkDatagram>Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);// 创建出套接字对象socket = new QUdpSocket(this);// 设置窗口标题this->setWindowTitle("服务器");// 连接信号槽connect(socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &Widget::processRequest);// 绑定端口号bool ret = socket->bind(QHostAddress::Any, 8080);if(!ret){QMessageBox::critical(nullptr, "服务器启动出错", socket->errorString());return;}
}Widget::~Widget()
{delete ui;
}

完成处理请求的过程：

  • 读取请求并解析
  • 根据请求计算响应
  • 把响应写回到客户端
// 完成处理请求的过程
void Widget::processRequest()
{// 1.读取请求并解析const QNetworkDatagram &requestDatagram = socket->receiveDatagram();QString request = requestDatagram.data();// 返回的是一个QByteArray，可以赋值给QString// 2. 根据请求计算响应(由于是回显服务器，响应不需要计算，就是请求本身)const QString &response = process(request);// 3. 把响应写回到客户端QNetworkDatagram responseDatagram(response.toUtf8(), requestDatagram.senderAddress(), requestDatagram.senderPort());socket->writeDatagram(responseDatagram);// 显示打印日志(将交互消息显示到界面)QString log = "[" + requestDatagram.senderAddress().toString() + ":" + QString::number(requestDatagram.senderPort())+ "] req: " + request + ", resp: " + response;ui->listWidget->addItem(log);
}QString Widget::process(const QString &request)
{// 由于当前是回显服务器，响应和请求完全一样return request;
}

Udp使用的是数据报的形式，所以接收要接收一个数据报对象，这个数据报中有对端发来的数据和其他属性字段。给客户端进行响应的时候，也要响应一个数据报，构建一个数据报对象，再填充数据，使用toUtf8就可以把QString转换成QByteArray。最后再显示到服务器的QListWidget中就可以了。

下面就是客户端的界面了，给客户端设计一个界面。有一个回显框、输入框和发送按钮，再使用布局管理器修饰一下，调整一下垂直布局管理器，让下面的发送栏宽一点：

没有变宽就是因为没有调整下面两个控件的sizePolicy，都设置成Expanding就可以了：

我们想要实现的功能是现在输入框输入内容，点击发送按钮发送给服务端，所以先写一个按钮的槽函数：

void Widget::on_pushButton_clicked()
{// 1. 获取输入框的内容const QString &text = ui->lineEdit->text();ui->lineEdit->setText("");// 2. 构造 UDP 的请求数据QNetworkDatagram requestDatagram(text.toUtf8(), QHostAddress(SERVER_IP), SERVER_PORT);// 3. 发送请求数据socket->writeDatagram(requestDatagram);// 4. 把发送的请求也添加到列表框中ui->listWidget->addItem("客户请求: " + text);// 5. 清空输入框内容ui->lineEdit->setText("");
}

现在客户端就有了发送的能力，接下来就要写接收服务端数据的代码了：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QNetworkDatagram>const QString &SERVER_IP = "127.0.0.1";
const quint16 SERVER_PORT = 8080;Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);socket = new QUdpSocket(this);// 修改窗口标题，方便区分这是一个客户端程序this->setWindowTitle("客户端");// 通过信号槽来处理服务器返回的数据connect(socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &Widget::processReponse);
}Widget::~Widget()
{delete ui;
}void Widget::processReponse()
{// 通过这个槽函数处理收到的响应// 读取响应数据const QNetworkDatagram& responseDatagram = socket->receiveDatagram();const QString& response = responseDatagram.data();// 把响应数据显示到界面中ui->listWidget->addItem(response);
}

端口到本质上是一个 2 字节的无符号整数。

quint16：本质上就是一个 unsigned short（虽然 short 通常都是 2 个字节，但是 C++ 标准中没有明确规定这一点，只是说 short 不应该少于 2 个字节）。

最终执行效果：

客户端服务器测试的基本原则：一定是先启动服务器，后启动客户端。

启动多个客户端都可以正常工作，但是不能在界面选择直接运行，否则会覆盖上一个客户端：

二、QTCPSocket

（一）核心 API 概览

核心类是两个：QTcpServer 和 QTcpSocket。

QTcpServer 用于监听端口，和获取客户端连接。

名称类型说明对标原生API
listen(const QHostAddress&, quint16 port)方法绑定指定的地址和端口号并开始监听bind和listen
nextPendingConnection()方法

从系统中获取一个已经建立好的tcp连接

返回一个TcpSocket，表示这个连接

通过这个socket对象完成与客户端之间的通信

accept
newConnection信号有新的客户端建立好连接后触发无（类似与IO多路复用中的通知机制）

QTcpSocket 用户客户端和服务器之间的数据交互。

API类型说明对标原生API
readAll()方法读取当前接收缓冲区中的所有数据.返回 QByteArray 对象read
write(const QByteArray& )方法把数据写⼊ socket 中write
deleteLater方法暂时把 socket 对象标记为⽆效，Qt会在下个事件循环中析构释放该对象无(但是类似于"半自动化的垃圾回收)
readyRead信号有数据到达并准备就绪时触发无(但是类似与 IO 多路复用中的通知机制)
disconnected信号连接断开时触发无(但是类似与 IO 多路复用中的通知机制)

QByteArray 用于表示一个字节数组，可以很方便的和 QString 进行相互转换。例如：

  • 使用 QString 的构造函数即可把 QByteArray 转成 QString。
  • 使用 QString 的 toUtf8 函数即可把 QString 转成 QByteArray。

（二）设计一个TCP回显服务器

代码示例：设计一个UDP回显服务器

在ui界面中设置一个 QListWidget 来显示客户端消息日志：

在写代码之前一定要在.pro文件中添加network模块。也记得要在头文件声明成员和成员函数（这里就不显示出来了）。

客户端和服务端的界面都是不变的，变得是这是一个TCP服务器，除了bind还需要设置成监听状态，使用listen方法就可以完成，只要有新的连接就会触发newConnection信号。

#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. 修改窗口标题this->setWindowTitle("服务器");// 2. 创建QTcpServer的示例tcpServer = new QTcpServer(this);// 3. 通过信号槽，指定如何处理连接connect(tcpServer, &QTcpServer::newConnection, this, &Widget::processConnection);// 4. 绑定并监听端口bool ret = tcpServer->listen(QHostAddress::Any, 8080);if(!ret){QMessageBox::critical(nullptr, "服务器启动失败", tcpServer->errorString());exit(1);}
}Widget::~Widget()
{delete ui;
}

接下来就是设置好listen状态后，触发了newConnection信号之后执行processConnection的操作：

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();// peerAddress 表示对端的IP地址QString log = "[" + clientSocket->peerAddress().toString() + ":" + QString::number(clientSocket->peerPort()) + "] 客户端上线";ui->listWidget->addItem(log);// 2. 通过信号槽，来处理客户端发来的请求connect(clientSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=](){// a.读取请求QString request = clientSocket->readAll();// b.根据请求处理响应const QString &response = process(request);// c. 把响应写回客户端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，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 clientSocketclientSocket->deleteLater();});
}QString Widget::process(const QString request)
{// 因为这里写的是回显服务器，所以请求和响应完全一样return request;
}

上述代码其实不够严谨，但在这里作为回显服务器已经够了。实际在使用 TCP 的过程中，TCP 是面向字节流的，一个完整的请求可能会分成多段字节数组进行传输。虽然 TCP 已经帮我们处理了很多棘手的问题，但是 TCP 本身并不负责区分从哪里到哪里是一个完整的应用层数据（粘包问题）。更严谨的做法：每次收到的数据都给它放到一个字节数组缓冲区中，并且提前约定好应用层协议的格式（分隔符 / 长度 / 其他办法），再按照协议格式对缓冲区数据进行更细致的解析处理。

下面就是客户端的界面了，同UDP界面一致：

下面就是客户端的代码了，除了要维护连接，编写上和Udp客户端没有太大的差别：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"#include <QMessageBox>Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);// 1. 设置窗口标题this->setWindowTitle("客户端");// 2. 创建socket对象的示例socket = new QTcpSocket(this);// 3. 和服务器建立连接// 调用这个函数，此时系统内核就会和对方的服务器之间进行三次握手(需要销毁一定时间)// 此处这个函数不会阻塞等待三次握手完毕socket->connectToHost("127.0.0.1", 8080);// 4. 链接信号槽，处理响应connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, [=](){// a. 读取相应内容QString response = socket->readAll();// b. 把相应内容显示到界面上ui->listWidget->addItem(QString("服务器说: ") + response);});// 5. 等待连接确立的结果，并确认是否连接成功bool ret = socket->waitForConnected();if(!ret){QMessageBox::critical(nullptr, "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. 发送消息给服务器socket->write(text.toUtf8());// 3. 把发的消息显示到界面上ui->listWidget->addItem(QString("客户端说: ") + text);// 4. 清空输入框的内容ui->lineEdit->setText("");
}

先启动服务器，再启动客户端（可以启动多个），最终执行效果：

由于我们使用信号槽处理同一个客户端的多个请求，不涉及到循环，也就不会使客户端之间相互影响了：

三、HTTP Client

进行 Qt 开发时，和服务器之间的通信很多时候也会用到 HTTP 协议。

  • 通过 HTTP 从服务器获取数据
  • 通过 HTTP 向服务器提交数据

TTP相比TCP/UDP还要使用的更多一点，而HTTP协议本质上是基于TCP协议实现的，也就是封装了TcpSocket。Qt 只是提供了 HTTP客户端，并没有提供服务端。

下面是核心API，三个类，分别是QNetworkAccessManager，QNetworkRequest，QNetworkReply。

 QNetworkAccessManager 提供了HTTP的核心操作：

方法说明
get(const QNetworkRequest& )发起⼀个 HTTP GET 请求，返回 QNetworkReply 对象
post(const QNetworkRequest& , const QByteArray& )发起⼀个 HTTP POST 请求，返回 QNetworkReply 对象

QNetworkRequest 表示一个 HTTP 请求（不包含请求正文 body），想要发送一个带有body的请求需要再QNetworkAccessManager的post方法中的参数传入body：

方法说明
QNetworkRequest(const QUrl& )通过 URL 构造⼀个 HTTP 请求
setHeader(QNetworkRequest::KnownHeaders header,const QVariant &value)设置请求头

其中 QNetworkRequest::KnownHeaders 是一个枚举类型，常用取值为：

取值说明
ContentTypeHeader描述 body 的类型
ContentLengthHeaderContentLengthHeader
ContentLengthHeader⽤于重定向报⽂中指定重定向地址(响应中使⽤，请求⽤不到)
CookieHeaderCookieHeader
UserAgentHeader设置 User-Agent

QNetworkReply 表示一个 HTTP响应，这个类同时也是 QIODevice 的子类。QNetworkReply 还有一个重要的信号 finishied，在客户端收到完整的响应数据后触发：

常用方法说明
error()获取出错状态
errorString()获取出错原因的⽂本
readAll()读取响应 body
header(QNetworkRequest::KnownHeaders header)读取响应指定 header 的值

下面就来写一个HTTP客户端，使用的界面与上面的差不多，通过指定一个Url发送请求，响应的结构大概率是一个 HTML，这里使用的是 QPlainTextEdit 来表示：

注意：此处建议使用 QPlainTextEdit，而不是 QTextEdit。主要是因为 QTextEdit 要进行富文本解析，最终显示的结果就不是原始的 HTML 了，如果得到的 HTTP 响应体积很大，会导致界面渲染缓慢甚至被卡住。

在写代码之前一定要在.pro文件中添加network模块。也记得要在头文件声明成员和成员函数（这里就不显示出来了）。

在构造函数中设置一下标题，并new一个 QNetworkAccessManager 对象，之后就可以写槽函数了： 

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QNetworkReply>Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);this->setWindowTitle("客户端");manager = new QNetworkAccessManager(this);
}Widget::~Widget()
{delete ui;
}void Widget::on_pushButton_clicked()
{// 1. 获取到输入框中的urlQUrl url(ui->lineEdit->text());// 2. 构造一个HTTP请求对象QNetworkRequest request(url);// 3. 发送请求QNetworkReply *response = manager->get(request);// 4. 通过信号槽来处理响应connect(response, &QNetworkReply::finished, this, [=](){if(response->error() == QNetworkReply::NoError){// 响应正确并获取到了QString html = response->readAll();ui->plainTextEdit->setPlainText(html);}else{// 响应出错了ui->plainTextEdit->setPlainText(response->errorString());}// 还需要对response进行释放response->deleteLater();});
}

运行效果如下，输入一个Url就会返回一个html格式的文本： 

发送 POST 请求代码也是类似，使用 manager->post() 即可。

实际开发中，HTTP Client 获取到的的数据也不一定非得是 HTML，更大的可能性是客户端开发和服务器开发约定好交互的数据格式。按照约定的格式，客户端拿到之后进行解析，并显示到界面上。

四、Qt音视频

（一）Qt 音频

在 Qt 中，音频主要通过 QSound 类来实现。但是需要注意的是 QSound 类只支持播放 wav 格式的音频文件。在这之前也需要先引入 multimedia 模块，最核心的API就是play方法，用来播放音频。

在界面中添加一个按钮，命名为播放，当我们点击按钮，就会播放音乐。首先要有一个wav后缀的文件，像这种文件还是使用qrc来保存。

class MainWindow : public QMainWindow
{Q_OBJECTprivate slots:void on_pushButton_clicked();private:QSound* sound;
};MainWindow::MainWindow(QWidget *parent): QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);sound = new QSound(":/music/zjl_qingtian.wav", this);
}void MainWindow::on_pushButton_clicked()
{// 在这里进行音频播放sound->play();
}

（二）Qt 视频

在 Qt 中，视频播放的功能主要是通过 QMediaPlayer类 和 QVideoWidget类 来实现。在使用这两个类时要添加对应的模块：multimedia 和 multimediawidgets。它也有核心的API：

方法说明
setMedia()设置当前媒体源。
setVideoOutput()

将 QVideoWidget 视频输出附加到媒体播放器。

如果媒体播放器已经附加了视频输出，将更换一个新的。

class Widget : public QWidget
{Q_OBJECT
public:// ...
private:Ui::Widget *ui;QMediaPlayer *mediaPlayer; // 播放声音QVideoWidget *videoWidget; // 显示视频//创建两个按钮：选择视频按钮和播放按钮QPushButton *chooseBtn, *playBtn;
};

 接下来就是设置视频播放窗口的代码：

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"#include <QMediaPlayer>
#include <QSlider>Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
{ui->setupUi(this);// 对象实例化mediaPlayer = new QMediaPlayer(this);videoWidget = new QVideoWidget(this);// 设置播放窗口videoWidget->setMinimumSize(600, 600);// 垂直布局QVBoxLayout *vbox = new QVBoxLayout();this->setLayout(vbox);// 实例化按钮chooseBtn = new QPushButton("选择视频", this);playBtn = new QPushButton(this);// 设置图标playBtn->setIcon(style()->standardIcon(QStyle::SP_MediaPlay));// 创建水平布局QHBoxLayout* hbox = new QHBoxLayout();hbox->addWidget(chooseBtn);hbox->addWidget(playBtn);// 添加到垂直布局管理器中vbox->addWidget(videoWidget);vbox->addLayout(hbox);connect(chooseBtn, &QPushButton::clicked, this, [=](){// 选择视频，返回视频的路径QString url = QFileDialog::getOpenFileName(this, "选择视频");// 设置声音mediaPlayer->setMedia(QUrl(url));// 输出画面mediaPlayer->setVideoOutput(videoWidget);// 播放mediaPlayer->play();});
}Widget::~Widget()
{delete ui;
}

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