C++ Qt开发:QUdpSocket实现组播通信

简介: Qt教程:使用`QUdpSocket`实现UDP组播通信。通过设置套接字选项、绑定端口、加入和离开组播组,以及发送和接收数据报,简化跨平台窗体应用开发。关键函数包括`setSocketOption`设置多播TTL,`bind`绑定地址和端口,`joinMulticastGroup`加入组播,`leaveMulticastGroup`退出,`writeDatagram`发送,和`readDatagram`接收数据报。

Qt 是一个跨平台C++图形界面开发库,利用Qt可以快速开发跨平台窗体应用程序,在Qt中我们可以通过拖拽的方式将不同组件放到指定的位置,实现图形化开发极大的方便了开发效率,本章将重点介绍如何运用QUdpSocket组件实现基于UDP的组播通信。

组播是一种一对多的通信方式,允许一个发送者将数据报文发送到多个接收者,这些接收者通过共享相同的组播IP地址进行通信。在设置组播地址时需要注意,该范围被限制在239.0.0.0~239.255.255.255以内,这是预留给组播的地址范围。

setSocketOption 设置套接字

在Qt中使用组播,首先需要调用setSocketOption函数,该函数是 QUdpSocket 类的成员函数,用于设置套接字的选项。

该函数原型如下:

bool QUdpSocket::setSocketOption(
    QAbstractSocket::SocketOption option, 
    const QVariant & value
)
  • option:要设置的套接字选项,这里应该是 QAbstractSocket::MulticastTtlOption,表示设置多播 TTL 选项。
  • value:选项的值,这里应该是 TTL 的值。在 IPv4 中,TTL 是一个 8 位的字段,表示数据报在网络中允许经过的最大路由器数量。通常情况下,TTL 值越大,数据报能够传播的范围就越广。

函数返回一个 bool 类型的值,表示是否成功设置了选项。如果设置成功,返回 true,否则返回 false

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

    udpSocket=new QUdpSocket(this);

    // 设置为多播
    udpSocket->setSocketOption(QAbstractSocket::MulticastTtlOption,1);
}

bind 绑定套接字地址

接着就是对特定端口的绑定,绑定端口可以通过调用bind函数,该函数用于将 QUdpSocket 绑定到指定的本地地址和端口,并设置特定的绑定选项。

在我们的课件中,使用 bind()QUdpSocket 绑定到 IPv4 的任意地址,并指定了一个组播(Multicast)端口,同时设置了共享地址(ShareAddress)选项。

该函数原型如下:

void QUdpSocket::bind(
    const QHostAddress & address, 
    quint16 port, 
    BindMode mode = DefaultForPlatform
)
  • address:要绑定的本地地址,这里使用 QHostAddress::AnyIPv4 表示绑定到 IPv4 的任意地址。
  • port:要绑定的本地端口号,这里应该是组播端口号。
  • mode:绑定模式,指定套接字的行为。这里使用 QUdpSocket::ShareAddress 表示共享地址选项,它允许多个套接字同时绑定到相同的地址和端口。

函数将 QUdpSocket 绑定到指定的地址和端口,并且允许多个套接字同时共享相同的地址和端口。

joinMulticastGroup 加入组播

joinMulticastGroup() 函数是 QUdpSocket 类的成员函数,用于将 QUdpSocket 加入指定的多播组。

该函数原型如下:

bool QUdpSocket::joinMulticastGroup(
    const QHostAddress & groupAddress, 
    const QNetworkInterface & iface = QNetworkInterface()
)
  • groupAddress:要加入的多播组的组播地址。
  • iface:要加入多播组的网络接口。默认情况下,会选择默认的网络接口。

函数返回一个 bool 类型的值,表示是否成功加入了多播组。如果成功加入多播组,返回 true;否则返回 false。通过调用 joinMulticastGroup() 函数,QUdpSocket 将成为指定多播组的成员,并能够接收该多播组发送的数据报。

// 开始组播
void MainWindow::on_pushButton_start_clicked()
{
   
   
    // 获取IP
    QString IP= ui->lineEdit_address->text();
    groupAddress=QHostAddress(IP);

    // 获取端口
    quint16 groupPort = ui->lineEdit_port->text().toUInt();

    // 绑定端口
    if (udpSocket->bind(QHostAddress::AnyIPv4, groupPort, QUdpSocket::ShareAddress))
    {
   
   
        // 加入组播
        udpSocket->joinMulticastGroup(groupAddress);
        ui->plainTextEdit->appendPlainText("[*] 加入组播 " + IP + ":" + QString::number(groupPort));
    }
}

leaveMulticastGroup 退出组播

leaveMulticastGroup() 函数用于将 QUdpSocket 从指定的多播组中移除。通过调用该函数,QUdpSocket 将不再是指定多播组的成员,不再接收该多播组发送的数据报。

该函数原型如下:

bool QUdpSocket::leaveMulticastGroup(
    const QHostAddress & groupAddress, 
    const QNetworkInterface & iface = QNetworkInterface()
)
  • groupAddress:要离开的多播组的组播地址。
  • iface:要离开多播组的网络接口。默认情况下,会选择默认的网络接口。

函数返回一个 bool 类型的值,表示是否成功离开了多播组。如果成功离开多播组,返回 true;否则返回 false

// 关闭组播
void MainWindow::on_pushButton_stop_clicked()
{
   
   
    // 退出组播
    udpSocket->leaveMulticastGroup(groupAddress);
    udpSocket->abort();
    ui->plainTextEdit->appendPlainText("[-] 退出组播");
}

writeDatagram 发送数据报

writeDatagram() 函数是 QUdpSocket 类的成员函数,用于发送数据报到指定的多播组。通过调用该函数,可以将数据报发送到指定的多播组和端口,让其他成员接收到该数据报。

其函数原型如下:

qint64 QUdpSocket::writeDatagram(
    const QByteArray & datagram, 
    const QHostAddress & groupAddress, 
    quint16 port
)
  • datagram:要发送的数据报的内容,通常是一个 QByteArray 对象。
  • groupAddress:要发送到的多播组的组播地址。
  • port:要发送到的多播组的端口号。

函数返回一个 qint64 类型的值,表示实际发送的字节数。如果发送成功,返回发送的字节数;否则返回 -1。

// 发送组播消息
void MainWindow::on_pushButton_send_clicked()
{
   
   
    quint16 groupPort = ui->lineEdit_port->text().toUInt();
    QString msg=ui->lineEdit_msg->text();
    QByteArray datagram=msg.toUtf8();

    udpSocket->writeDatagram(datagram,groupAddress,groupPort);
}

readDatagram 接收数据报

readDatagram() 函数是 QUdpSocket 类的成员函数,用于从套接字中读取数据报,并将其存储到指定的缓冲区中。通常情况下,可以使用这个函数来接收来自其他主机的数据报。通过使用该函数可从套接字中读取数据报,并获取数据报的源地址和端口号。

其函数原型如下:

qint64 QUdpSocket::readDatagram(
    char * data, qint64 maxSize, 
    QHostAddress * address = nullptr, 
    quint16 * port = nullptr
)
  • data:指向用于存储接收数据的缓冲区的指针。
  • maxSize:缓冲区的最大大小,即最多可以接收的字节数。
  • address:指向用于存储发送数据报的源地址的 QHostAddress 对象的指针。
  • port:指向用于存储发送数据报的源端口号的 quint16 类型的指针。

该函数返回一个 qint64 类型的值,表示实际接收的字节数。如果接收成功,返回接收的字节数;否则返回 -1。

// 读取数据报
void MainWindow::onSocketReadyRead()
{
   
   
    while(udpSocket->hasPendingDatagrams())
    {
   
   
        QByteArray datagram;
        datagram.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());
        QHostAddress peerAddr;
        quint16 peerPort;
        udpSocket->readDatagram(datagram.data(),datagram.size(),&peerAddr,&peerPort);

        QString str=datagram.data();

        QString peer="[从 "+peerAddr.toString()+":"+QString::number(peerPort)+" 发送] ";

        ui->plainTextEdit->appendPlainText(peer+str);
    }
}

读者可自行运行课件程序,并在多台电脑中配置相同网段,当点击发送消息时所有同网段的程序都将收到广播,如下图所示;

image.png

目录
相关文章
|
6天前
|
开发框架 Linux C语言
C、C++、boost、Qt在嵌入式系统开发中的使用
C、C++、boost、Qt在嵌入式系统开发中的使用
51 1
|
6天前
|
NoSQL API Redis
最佳实践|如何使用c++开发redis module
本文将试着总结Tair用c++开发redis module中遇到的一些问题并沉淀为最佳实践,希望对redis module的使用者和开发者带来一些帮助(部分最佳实践也适用于c和其他语言)。
76289 0
|
6天前
|
区块链
【qt】最快的开发界面效率——混合编程3
【qt】最快的开发界面效率——混合编程
19 1
|
6天前
【qt】最快的开发界面效率——混合编程2
【qt】最快的开发界面效率——混合编程
14 1
|
6天前
【qt】最快的开发界面效率——混合编程1
【qt】最快的开发界面效率——混合编程
19 0
|
6天前
|
开发框架 编译器 C++
Qt:一个强大的跨平台C++应用程序开发框架
Qt:一个强大的跨平台C++应用程序开发框架
37 1
|
6天前
|
开发框架 Linux C++
Qt:强大的跨平台C++应用程序开发框架
Qt:强大的跨平台C++应用程序开发框架
48 3
|
6天前
|
开发框架 数据可视化 编译器
Qt的魅力:探索跨平台图形界面开发之旅
Qt的魅力:探索跨平台图形界面开发之旅
33 1
|
6天前
|
机器学习/深度学习 人工智能 大数据
开发语言漫谈-C++
C++最初的名字为“带类的C”
|
6天前
|
图形学 Python 容器
【PyQt5桌面应用开发】3.Qt Designer快速入门(控件详解)
【PyQt5桌面应用开发】3.Qt Designer快速入门(控件详解)
60 0