当前位置： 首页 > news >正文

C++ Qt网络编程实战：跨平台TCP调试工具开发

news 2025/7/31 5:30:52

作为一名 C++ 开发学习者，掌握 Qt 框架下的网络编程是提升综合开发能力的重要一环。

今天给大家带来 一个基于 TCP 协议的网络调试助手的设计与实现

如果你也在学习 Qt 或者准备做一个类似的网络通信小工具，希望这篇文章能为你提供清晰的开发思路和技术参考。欢迎留言交流你的实现经验！

Part1、TCP网络调试助手

本次设计的网络调试助手在简化界面UI的基础上，重点在于掌握网络通信的核心知识点，尤其是服务器与客户端的创建过程以及数据交互机制。同时，也借此机会复习和巩固了Qt UI控件的使用方法。

1.1、项目整体开发流程

图片

1.2、Qt TCP服务器的关键流程

图片

在创建基于QTcpServer的服务端程序时，需遵循以下关键步骤：

1）、创建并初始化 QTcpServer 实例

  1. 实例化一个 QTcpServer 对象；
  2. 调用 listen() 方法监听指定端口上的连接请求。

2）、处理新连接

  1. 将 newConnection 信号连接到对应的槽函数；
  2. 在槽函数中通过 nextPendingConnection() 获取 QTcpSocket，用于与客户端通信。

3）、读取和发送数据

  1. 使用 readyRead 信号绑定槽函数，以接收来自客户端的数据；
  2. 利用 write() 方法将响应数据发送回客户端。

4）、关闭连接

  1. 在适当的时候调用 close() 方法关闭 QTcpSocket 连接。
示例代码如下：
class MyServer : public QObject {    Q_OBJECTpublic:    MyServer() {        QTcpServer *server = new QTcpServer(this);        connect(server, &QTcpServer::newConnection, this, &MyServer::onNewConnection);        server->listen(QHostAddress::Any, 1234);    }private slots:    void onNewConnection() {        QTcpSocket *clientSocket = server->nextPendingConnection();        connect(clientSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, &MyServer::onReadyRead);    }    void onReadyRead() {        QTcpSocket *clientSocket = qobject_cast<QTcpSocket *>(sender());        QByteArray data = clientSocket->readAll();        // 处理收到的数据...    }};

⚠️ 注意：在使用 QTcpServer 和 QTcpSocket 时，应妥善处理可能出现的网络错误和异常情况，如连接中断、超时等。

1.3、Qt TCP客户端的关键流程

图片

创建基于 QTcpSocket 的客户端程序主要包括以下几个步骤：

  1. 创建 QTcpSocket 实例
  2. 连接到服务器

    • 使用 connectToHost() 方法连接目标服务器的IP地址和端口号。

  3. 发送数据到服务器

    • 使用 write() 方法发送请求或消息。

  4. 接收来自服务器的数据

    • 将 readyRead 信号绑定到对应的槽函数，用于处理服务器返回的数据。

  5. 关闭连接

    • 使用 close() 方法关闭当前连接。

示例代码如下：
class MyClient : public QObject {    Q_OBJECTpublic:    MyClient() {        QTcpSocket *client = new QTcpSocket(this);        connect(client, &QTcpSocket::readyRead, this, &MyClient::onReadyRead);        client->connectToHost("server_address", 1234);    }private slots:    void onReadyRead() {        QTcpSocket *socket = qobject_cast<QTcpSocket *>(sender());        QByteArray data = socket->readAll();        // 处理接收到的数据...    }};

该客户端尝试连接到指定的服务器地址和端口，并等待服务器返回数据。开发者应根据实际需求合理管理网络错误与异常。

1.4、UI界面的设计

本项目中设计了两个主要界面：

TCP服务端UI界面

包括IP地址选择框、端口输入框、监听按钮、客户端连接状态显示区、数据收发文本框等；

图片

TCP客户端UI界面

包括服务器IP与端口输入框、连接按钮、数据发送与接收框等。

图片

1.5、TCP协议理论知识

以下为TCP协议的基础理论知识，虽在实际编程中由 QTcpSocket 类封装底层细节，但理解其原理对于面试准备及深入学习仍具有重要意义。

TCP协议的基本特点：

特性

描述

面向连接

通信前必须建立连接（三次握手）

可靠传输

数据完整且无误地到达接收方

顺序控制

确保数据包按序重组

流量控制

使用滑动窗口机制避免过载

拥塞控制

动态调整传输速率防止网络拥塞

数据分段

大块数据自动分片传输

确认与重传

接收方确认接收，丢失则重传

终止连接

正常关闭连接（四次挥手）

TCP连接建立 —— 三次握手

图片

  1. 客户端发送SYN报文（同步）；

  2. 服务器回复SYN-ACK（同步-确认）；

  3. 客户端发送ACK报文，连接建立完成。

TCP连接终止 —— 四次挥手

图片

  1. 一方发送FIN报文（结束）；

  2. 对方回复ACK确认；

  3. 对方发送FIN报文；

  4. 原方回复ACK，连接关闭。

Socket的主要类型：
  • TCP Socket

    ：面向连接、可靠；

  • UDP Socket

    ：无连接、不可靠。

Socket的主要功能：

  • 创建网络连接；

  • 监听客户端连接；

  • 发送与接收数据。

Qt中的Socket支持：
  • QTcpSocket

    ：用于实现TCP通信；

  • QUdpSocket

    ：用于实现UDP通信。

Socket抽象了网络通信的复杂性，是实现网络通信的重要基础工具之一。

Part2、网络通信核心代码

QTcpServer 是 Qt 网络模块的重要组成部分，用于构建TCP服务器。它可以异步监听客户端连接，并在连接建立后进行数据交换。

2.1、TCP服务端连接的核心代码

在类定义中声明服务器对象：

QTcpServer *server;

构造函数中实例化：

server = new QTcpServer(this);

点击监听按钮时启动监听并绑定信号：

void Widget::on_btnListen_clicked() {    QHostAddress addr("192.168.1.106");    quint16 port = 8888;    bool ret = server->listen(addr, port);    if (!ret) return;    connect(server, SIGNAL(newConnection()), this, SLOT(on_newClient_connect()));}

当有客户端接入时获取连接并绑定接收数据信号：​​​​​​​

void Widget::on_newClient_connect() {    if (server->hasPendingConnections()) {        QTcpSocket *tcpSocket = server->nextPendingConnection();        qDebug() << "client addr: " << tcpSocket->peerAddress().toString();        qDebug() << "client port: " << tcpSocket->peerPort();        ui->textEdit_Rev->append("addr: " + tcpSocket->peerAddress().toString());        ui->textEdit_Rev->append("port: " + QString::number(tcpSocket->peerPort()));        connect(tcpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(on_readyRead_handler()));
        ui->comboBox_child->addItem(QString::number(tcpSocket->peerPort()));        ui->comboBox_child->setCurrentText(QString::number(tcpSocket->peerPort()));    }}

2.2、TCP服务端的数据通信核心代码

当客户端发送数据时触发接收槽函数：​​​​​​​

void Widget::on_readyRead_handler() {    QTcpSocket *tcpSocket = qobject_cast<QTcpSocket *>(sender());    QByteArray revData = tcpSocket->readAll();    ui->textEdit_Rev->append("client: " + revData);}

发送按钮槽函数，支持向所有或指定客户端发送数据：​​​​​​​

void Widget::on_btnSend_clicked() {    QList<QTcpSocket *> clients = server->findChildren<QTcpSocket*>();    for (QTcpSocket *temp : clients) {        temp->write(ui->textEdit_Send->toPlainText().toStdString().c_str());    }}

2.3、TCP客户端的核心代码

客户端对象定义与实例化：​​​​​​​

QTcpSocket *client;client = new QTcpSocket(this);

连接按钮槽函数：​​​​​​​

void Widget::on_btnConnect_clicked() {    QString addr(ui->lineEdit_addr->text());    quint16 port = ui->lineEdit_port->text().toInt();    client->connectToHost(addr, port);    connect(client, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(on_readyRead_handler()));}

数据接收槽函数：​​​​​​​

void Widget::on_readyRead_handler() {    QByteArray revData = client->readAll();    ui->textEdit_rev->append("server: " + revData);}

发送按钮槽函数：​​​​​​​

void Widget::on_btnSend_clicked() {    QByteArray sendData = ui->textEdit_send->toPlainText().toUtf8();    client->write(sendData);}

Part3TCP服务端项目功能优化

3.1、自动刷新IP地址

为了方便用户选择本地IP地址，可以在程序启动时自动扫描系统中可用的IPv4地址并填充至下拉框中：​​​​​​​

QList<QHostAddress> addrList = QNetworkInterface::allAddresses();for (QHostAddress addr : addrList) {    if (addr.protocol() == QAbstractSocket::IPv4Protocol) {        ui->comboBox_Addr->addItem(addr.toString());    }}

3.2、服务器向不同客户端发数据

为实现向不同客户端单独发送数据的功能，可自定义一个继承于 QComboBox 的 myComboBox 类，并重写鼠标事件以触发自定义信号：

自定义类实现：​​​​​​​
class myComboBox : public QComboBox {    Q_OBJECTprotected:    void mousePressEvent(QMouseEvent *e) override;signals:    void on_ComboBox_clicked();};void myComboBox::mousePressEvent(QMouseEvent *e) {    if (e->button() == Qt::LeftButton)        emit on_ComboBox_clicked();    QComboBox::mousePressEvent(e);}
主界面中绑定信号与槽：
connect(ui->comboBox_child, &myComboBox::on_ComboBox_clicked, this, &Widget::on_refresh_comboBox);
刷新选项框内容：​​​​​​​
void Widget::on_refresh_comboBox() {    ui->comboBox_child->clear();    QList<QTcpSocket*> clients = server->findChildren<QTcpSocket*>();    for (auto client : clients) {        ui->comboBox_child->addItem(QString::number(client->peerPort()));    }    ui->comboBox_child->addItem("all");}
数据发送优化逻辑：​​​​​​​
void Widget::on_btnSend_clicked() {    QList<QTcpSocket *> clients = server->findChildren<QTcpSocket*>();    if (clients.isEmpty()) return;    QString target = ui->comboBox_child->currentText();    if (target != "all") {        for (auto client : clients) {            if (QString::number(client->peerPort()) == target) {                client->write(ui->textEdit_Send->toPlainText().toStdString().c_str());            }        }    } else {        for (auto client : clients) {            client->write(ui->textEdit_Send->toPlainText().toStdString().c_str());        }    }    ui->textEdit_Rev->moveCursor(QTextCursor::End);    ui->textEdit_Rev->ensureCursorVisible();}

3.3、TextEdit 设置特定位置文字颜色

为了在 QTextEdit 控件中设置特定位置的文字颜色，需要通过光标级别的操作来实现。Qt 提供了 textCursor() 方法获取当前光标对象，并结合 setCharFormat() 实现字符格式的定制。

函数原型与嵌套关系如下：
QTextCursor:		QTextEdit::textCursor() constQTextCursor:      	void QTextCursor::setCharFormat(const QTextCharFormat &format)  //方法QTextCharFormat:	void setForeground(const QBrush &brush)                         //方法QBrush:           	QBrush(const QColor &color, const QPixmap &pixmap)              //构造函数QColor:           	QColor(const QColor &color)   									//构造函数
将该功能封装为一个函数，参数分别为字体颜色和待显示文本：​​​​​​​
void Widget::setInsertColor(Qt::GlobalColor color, QString str){    // 获取当前光标位置    QTextCursor cursor = ui->textEdit_rev->textCursor();    QTextCharFormat format;    // 设置字符前景色    format.setForeground(QColor(color));    cursor.setCharFormat(format);    // 插入带颜色的文本并换行    cursor.insertText(str + "\n");}

3.4、客户端断开检测

当客户端主动断开连接时，服务器会接收到 disconnected() 信号。通过绑定该信号与槽函数，可以及时检测到客户端的断开行为。

绑定 disconnected() 信号：
connect(tcpSocket, SIGNAL(disconnected()), this, SLOT(on_disconnected()));
客户端断开连接槽函数实现：

在槽函数中完成以下操作：

  • 在文本框中提示客户端已退出；

  • 从下拉框中移除对应客户端的端口号；

  • 删除客户端对象；

  • 判断是否仍有连接中的客户端，决定是否禁用发送按钮。

void Widget::on_disconnected(){    QTcpSocket *tcpSocket = qobject_cast<QTcpSocket *>(sender());    ui->textEdit_Rev->append("client quit!");    // 查找并移除选项框中对应的端口号    int tempIdx = ui->comboBox_child->findText(QString::number(tcpSocket->peerPort()));    if (tempIdx != -1) {        ui->comboBox_child->removeItem(tempIdx);    }    // 删除客户端对象    tcpSocket->deleteLater();    // 若无其他客户端，禁用发送按钮    if (server->findChildren<QTcpSocket*>().isEmpty()) {        ui->btnSend->setEnabled(false);    }}

3.5、停止监听的实现

点击“停止监听”按钮后，需关闭所有已连接的客户端，并关闭服务器本身。

槽函数实现如下：​​​​​​​
void Widget::on_btnStopListen_clicked(){    // 获取所有已连接的客户端    QList<QTcpSocket *> clients = server->findChildren<QTcpSocket*>();    for (QTcpSocket *temp : clients) {        temp->close(); // 关闭连接    }    server->close(); // 关闭服务器}

Part4、TCP客户端项目开发及优化

4.1、检测连接状态

客户端成功连接服务器时会发出 connected() 信号，若连接失败则会发出 error() 信号。但由于错误信号响应存在延迟，因此可使用定时器机制判断是否超时。

构造函数中初始化定时器：​​​​​​​
// 初始化定时器timer = new QTimer(this);timer->setSingleShot(true); // 单次触发timer->setInterval(3000);   // 超时时间为3秒// 启动定时器timer->start();
绑定信号与槽函数：​​​​​​​
connect(client, SIGNAL(connected()), this, SLOT(on_connected()));connect(timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(on_timer_out()));
连接成功槽函数实现：
void Widget::on_connected(){    timer->stop(); // 停止定时器    ui->textEdit_rev->append("连接成功");    // 更新控件状态    ui->btnDisconnect->setEnabled(true);    ui->btnSend->setEnabled(true);    ui->lineEdit_addr->setEnabled(false);    ui->lineEdit_port->setEnabled(false);    ui->btnConnect->setEnabled(false);    this->setEnabled(true);    // 光标定位至末尾    ui->textEdit_rev->moveCursor(QTextCursor::End);    ui->textEdit_rev->ensureCursorVisible();}
连接超时槽函数实现：
void Widget::on_timer_out(){    ui->textEdit_rev->append("连接超时");    client->abort(); // 中止连接    this->setEnabled(true);    on_btnDisconnect_clicked(); // 手动调用断开连接}

4.2、其他细节功能

文本框特定颜色分区

与服务器端相同，使用自定义函数实现带颜色的文本插入：

void Widget::setInsertColor(Qt::GlobalColor color, QString str){    QTextCursor cursor = ui->textEdit_rev->textCursor();    QTextCharFormat format;    format.setForeground(QColor(color));    cursor.setCharFormat(format);    cursor.insertText(str + "\n");}
控件使能与失能控制

通过 setEnabled() 方法控制控件的可用状态：​​​​​​​

ui->btnDisconnect->setEnabled(false);ui->btnSend->setEnabled(false);
文本框自动滚动到底部

确保每次插入新内容后，光标自动定位至最后一行：

ui->textEdit_rev->moveCursor(QTextCursor::End);ui->textEdit_rev->ensureCursorVisible();

Part5、总结

主要知识点总结如下：

TCPServer 类相关 API 与常用信号

功能

API

创建服务器

new QTcpServer(this)

监听端口

server->listen(addr, port)

获取客户端

nextPendingConnection()

关闭连接

close()

常用信号

触发条件

newConnection()

有新客户端连接时触发

QTcpSocket 类常用 API 与信号

功能

API

连接服务器

connectToHost(addr, port)

发送数据

write(data)

接收数据

readAll()

断开连接

disconnectFromHost() 或 abort()

常用信号

触发条件

readyRead()

收到数据时触发

connected()

成功连接服务器时触发

disconnected()

客户端断开连接时触发

error()

连接或通信过程中发生错误时触发

QTextEdit 内容读取与写入方法

操作

方法

读取全部内容

toPlainText()

插入带格式文本

insertText() + setCharFormat()

移动光标到底部

moveCursor(QTextCursor::End)

 点击下方关注【Linux教程】，获取编程学习路线、项目教程、简历模板、大厂面试题pdf文档、大厂面经、编程交流圈子等等。

http://www.lryc.cn/news/604305.html

相关文章：

  • 基于 Hadoop 生态圈的数据仓库实践 —— OLAP 与数据可视化（四）
  • 北京理工大学医工交叉教学实践分享（1）|如何以实践破解数据挖掘教学痛点
  • 使用es实现全文检索并且高亮显示
  • ArcGIS以及ArcGIS Pro如何去除在线地图制作者名单
  • 6.Origin2021如何绘制Y轴截断图？
  • 技术速递｜GitHub Copilot 的 Agent 模式现已全面上线 JetBrains、Eclipse 和 Xcode！
  • 2025Nacos安装Mac版本 少走弯路版本
  • 知识速查大全：python面向对象基础
  • 手撕设计模式——智能家居之外观模式
  • iOS 签名证书与上架流程详解，无 Mac 环境下的上架流程
  • 专题：2025机器人产业技术图谱与商业化指南|附130+份报告PDF、数据汇总下载
  • 2025光伏自动化破局！艾利特机器人用“智能感知+柔性控制”领跑行业
  • Scala实现常用排序算法
  • USB电源原理图学习笔记
  • 开源 Arkts 鸿蒙应用 开发（十二）传感器的使用
  • STM32 外部中断 和 定时器中断
  • 第六章第一节 TIM 定时中断
  • （RedmiBook）上禁用触摸板或自带键盘
  • mybatis-入门
  • 《Vuejs设计与实现》第 12 章（组件实现原理 下）
  • 量子图灵机 Quantum Turing Machine, QTM
  • 【从基础到实战】STL string 学习笔记（上）
  • 如何在出售Windows11/10/8/7前彻底清除电脑数据
  • Python 使用 asyncio 包处理并 发（使用asyncio包编写服务器）
  • Linux的小程序——进度条
  • 重生之我在10天内卷赢C++ - DAY 1
  • 红绿多空策略
  • 华为昇腾×绿算全闪存缓存释放澎湃潜能
  • 【C++详解】深入解析多态 虚函数、虚函数重写、纯虚函数和抽象类、多态原理、重载/重写/隐藏的对⽐
  • 基于 Hadoop 生态圈的数据仓库实践 —— OLAP 与数据可视化（六）