QT网络聊天室程序

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心若向阳，何谓悲伤   2022-09-29 我要评论

TCP与UDP的差别如图：

一、TCP工作原理

如下图所示，TCP能够为应用程序提供可靠的通信连接，使一台计算机发出的字节流无差错 地送达网络上的其他计算机。因此，对可靠性要求高的数据通信系统往往使用TCP传输数据，但在正式收发数据前，通信双方必须首先建立连接。

二、TCP编程模型

下面介绍基于TCP的经典编程模型，TCP客户端与服务器间的交互时序如下图所示：

三、TCP服务器端编程实例

TCP服务器端的具体实现如下：

建立工程TcpServer.pro，文件代码如下。

（1）头文件“tcpserver.h”中声明了需要的各种控件，TcpServer继承自QDialog，实现了服务器端的对话框显示与控制。其具体代码如下：

#include <QDialog> 
#include <QListWidget> 
#include <QLabel> 
#include <QLineEdit> 
#include <QPushButton> 
#include <QGridLayout> 
class TcpServer : public QDialog 
{ 
Q_OBJECT 
public: 
TcpServer(QWidget *parent = 0,Qt::WindowFlags f=0); 
~TcpServer(); 
private: 
QListWidget *ContentListWidget; 
QLabel *PortLabel; 
QLineEdit *PortLineEdit; 
QPushButton *CreateBtn; 
QGridLayout *mainLayout; 
}; 

（2）在源文件“tcpserver.cpp”中，TcpServer类的构造函数主要实现窗体各控件的创建、布局等，其具体代码如下：

#include "tcpserver.h" 
TcpServer::TcpServer(QWidget *parent,Qt::WindowFlags f) : QDialog(parent,f) 
{ 
setWindowTitle(tr("TCP Server")); 
ContentListWidget = new QListWidget; 
PortLabel = new QLabel(tr("端口：")); 
PortLineEdit = new QLineEdit; 
CreateBtn = new QPushButton(tr("创建聊天室")); 
mainLayout = new QGridLayout(this); 
mainLayout->addWidget(ContentListWidget,0,0,1,2); 
mainLayout->addWidget(PortLabel,1,0); 
mainLayout->addWidget(PortLineEdit,1,1); 
mainLayout->addWidget(CreateBtn,2,0,1,2); 
} 

（3）服务器端界面如下图所示：

以上完成了服务器端界面的设计，下面将详细完成聊天室的服务器端功能。

（1）在工程文件“TcpServer.pro”中添加如下语句：

QT += network 

（2）在工程“TcpServer.pro”中添加C++类文件“tcpclientsocket.h”及“tcpclientsocket.cpp”，TcpClientSocket 继承自QTcpSocket，创建一个TCP套接字，以便在服务器端实现与客户端程序的通信。
头文件“tcpclientsocket.h”的具体代码如下：

#include <QTcpSocket> 
#include <QObject> 
class TcpClientSocket : public QTcpSocket 
{ 
Q_OBJECT //添加宏(Q_OBJECT)是为了实现信号与槽的通信 
public: 
TcpClientSocket(QObject *parent=0); 
signals: 
void updateClients(QString,int); 
void disconnected(int); 
protected slots: 
void dataReceived(); 
void slotDisconnected(); 
}; 

（3）在源文件“tcpclientsocket.cpp”中，构造函数（TcpClientSocket）的内容（指定了信号与槽的
连接关系）如下：

#include "tcpclientsocket.h" 
TcpClientSocket::TcpClientSocket(QObject *parent) 
{ 
connect(this,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(dataReceived())); // readyRead()是QIODevice的signal，由 QTcpSocket继承而来。QIODevice是所有输入/输出设备的一个抽象类，其中定义了基本的接口，在Qt中， QTcpSocket也被看成一个QIODevice，readyRead()信号在有数据到来时发出。  
connect(this,SIGNAL(disconnected()),this,SLOT(slotDisconnected())); // disconnected()信号在断开连接时发出。 
} 

在源文件“tcpclientsocket.cpp”中，dataReceived()函数的具体代码如下：

void TcpClientSocket::dataReceived() 
{ 
while(bytesAvailable()>0) 
{ 
int length = bytesAvailable(); 
char buf[1024]; 
read(buf,length); 
QString msg=buf; 
emit updateClients(msg,length); 
} 
}

在源文件“tcpclientsocket.cpp”中，槽函数slotDisconnected()的具体代码如下：

void TcpClientSocket::slotDisconnected() 
{ 
emit disconnected(this->socketDescriptor()); 
} 

（4）在工程“TcpServer.pro”中添加C++类文件“server.h”及“server.cpp”，Server继承自QTcpServer，实现一 个TCP协议的服务器。利用QTcpServer，开发者可以监听到指定端口的TCP连接。其具体代码如下：

#include <QTcpServer> 
#include <QObject> 
#include "tcpclientsocket.h" //包含TCP的套接字 
class Server : public QTcpServer 
{ 
Q_OBJECT 
//添加宏(Q_OBJECT)是为了实现信号与槽的通信 
public: 
Server(QObject *parent=0,int port=0); 
QList<TcpClientSocket*> tcpClientSocketList; 
signals: 
void updateServer(QString,int); 
public slots: 
void updateClients(QString,int); 
void slotDisconnected(int); 
protected: 
void incomingConnection(int socketDescriptor); 
}; 

（5）在源文件“server.cpp”中，构造函数（Server）的具体内容如下：

#include "server.h" 
Server::Server(QObject *parent,int port):QTcpServer(parent) 
{ 
listen(QHostAddress::Any,port); 
}

其中，listen(QHostAddress::Any,port)在指定的端口对任意地址进行监听。
QHostAddress定义了几种特殊的IP地址，如QHostAddress::Null表示一个空地址；
QHostAddress::LocalHost表示IPv4的本机地址127.0.0.1；
QHostAddress::LocalHostIPv6表示IPv6的本机地址；
QHostAddress::Broadcast表示广播地址255.255.255.255；
QHostAddress::Any表示IPv4的任意地址0.0.0.0；
QHostAddress::AnyIPv6表示IPv6的任意地址。

在源文件“server.cpp”中，当出现一个新的连接时，QTcpSever触发incomingConnection()函数，参数

socketDescriptor指定了连接的Socket描述符，其具体代码如下：

void Server::incomingConnection(int socketDescriptor) 
{ 
TcpClientSocket *tcpClientSocket=new TcpClientSocket(this); //创建一个新的TcpClientSocket与客户端通信。  
connect(tcpClientSocket,SIGNAL(updateClients(QString,int), this,SLOT(updateClients(QString,int))); //连接TcpClientSocket的updateClients信号。  
connect(tcpClientSocket,SIGNAL(disconnected(int)),this, SLOT(slotDisconnected(int))); //连接 TcpClientSocket的disconnected信号。 
tcpClientSocket->setSocketDescriptor(socketDescriptor); //将新创建的TcpClient Socket的套接字描述符指定为参数socketDescriptor。 
tcpClientSocketList.append(tcpClientSocket); //将tcpClientSocket加入客户端套接字列表以便管理。 
}

在源文件“server.cpp”中，updateClients()函数将任意客户端发来的信息进行广播，保证聊天室的所有成员均能看到其他人的发言。其具体代码如下：

void Server::updateClients(QString msg,int length) 
{ 
emit updateServer(msg,length); //发出updateServer信号，用来通知服务器对话框更新相应的显示状态。
for(int i=0;i<tcpClientSocketList.count();i++) //实现信息的广播，tcpClientSocketList中保存了所有与服务器相连的TcpClientSocket对象。 
{ 
QTcpSocket *item = tcpClientSocketList.at(i); 
if(item->write(msg.toLatin1(),length)!=length) 
{ 
continue; 
} 
} 
} 

在源文件“server.cpp”中，slotDisconnected()函数实现从tcpClientSocketList列表中将断开连接的
TcpClientSocket对象删除的功能。其具体代码如下：

void Server::slotDisconnected(int descriptor) 
{ 
for(int i=0;i<tcpClientSocketList.count();i++) 
{ 
QTcpSocket *item = tcpClientSocketList.at(i); 
if(item->socketDescriptor()==descriptor) 
{ 
tcpClientSocketList.removeAt(i); 
return; 
} 
}
return; 
}

（6）在头文件“tcpserver.h”中添加如下内容：

#include "server.h" 
private: 
int port; 
Server *server; 
public slots: 
void slotCreateServer(); 
void updateServer(QString,int);

（7）在源文件“tcpserver.cpp”中，在构造函数中添加如下代码：

port=8010; 
PortLineEdit->setText(QString::number(port)); 
connect(CreateBtn,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(slotCreateServer())); 

其中，槽函数slotCreateServer()用于创建一个TCP服务器，具体内容如下：

void TcpServer::slotCreateServer() 
{ 
server = new Server(this,port); //创建一个Server对象 
connect(server,SIGNAL(updateServer(QString,int)),this, 
SLOT(updateServer(QString,int))); 
CreateBtn->setEnabled(false); 
} 

槽函数updateServer()用于更新服务器上的信息显示，具体内容如下：

void TcpServer::updateServer(QString msg,int length) 
{ 
ContentListWidget->addItem(msg.left(length)); 
}

（8）此时，工程中添加了很多文件，工程文件中的内容已经被改变，需要重新在工程文件
“TcpServer.pro”中添加：

QT += network 

此时，运行服务器端工程“TcpServer.pro”编译通过。单击“创建聊天室”按钮，便开通了一个TCP聊天室的服务器，如下图所示：

四、TCP客户端编程实例

TCP客户端编程具体步骤如下：

建立工程“TcpClient.pro”，文件代码如下。

（1）在头文件“tcpclient.h”中，TcpClient类继承自QDialog类，声明了需要的各种控件，其具体代码如下：

#include <QDialog> 
#include <QListWidget> 
#include <QLineEdit> 
#include <QPushButton> 
#include <QLabel> 
#include <QGridLayout> 
class TcpClient : public QDialog 
{ 
Q_OBJECT 
public: 
TcpClient(QWidget *parent = 0,Qt::WindowFlags f=0); 
~TcpClient(); 
private: 
QListWidget *contentListWidget; 
QLineEdit *sendLineEdit; 
QPushButton *sendBtn; 
QLabel *userNameLabel; 
QLineEdit *userNameLineEdit; 
QLabel *serverIPLabel; 
QLineEdit *serverIPLineEdit; 
QLabel *portLabel; 
QLineEdit *portLineEdit; 
QPushButton *enterBtn; 
QGridLayout *mainLayout; 
};

（2）源文件“tcpclient.cpp”的具体代码如下：

#include "tcpclient.h" 
TcpClient::TcpClient(QWidget *parent,Qt::WindowFlags f) 
: QDialog(parent,f) 
{ 
setWindowTitle(tr("TCP Client")); 
contentListWidget = new QListWidget; 
sendLineEdit = new QLineEdit; 
sendBtn = new QPushButton(tr("发送")); 
userNameLabel = new QLabel(tr("用户名：")); 
userNameLineEdit = new QLineEdit; 
serverIPLabel = new QLabel(tr("服务器地址：")); 
serverIPLineEdit = new QLineEdit; 
portLabel = new QLabel(tr("端口：")); 
portLineEdit = new QLineEdit; 
enterBtn= new QPushButton(tr("进入聊天室")); 
mainLayout = new QGridLayout(this); 
mainLayout->addWidget(contentListWidget,0,0,1,2); 
mainLayout->addWidget(sendLineEdit,1,0); 
mainLayout->addWidget(sendBtn,1,1); 
mainLayout->addWidget(userNameLabel,2,0); 
mainLayout->addWidget(userNameLineEdit,2,1); 
mainLayout->addWidget(serverIPLabel,3,0); 
mainLayout->addWidget(serverIPLineEdit,3,1); 
mainLayout->addWidget(portLabel,4,0); 
mainLayout->addWidget(portLineEdit,4,1); 
mainLayout->addWidget(enterBtn,5,0,1,2); 
}

（3）客户端界面如下图所示：

以上完成了客户端界面的设计，下面将完成客户端的真正聊天功能。

（1）在客户端工程文件“TcpClient.pro”中添加如下语句：

QT += network 

（2）在头文件“tcpclient.h”中添加如下代码：

#include <QHostAddress> 
#include <QTcpSocket> 
private: 
bool status; 
int port; 
QHostAddress *serverIP; 
QString userName; 
QTcpSocket *tcpSocket; 
public slots: 
void slotEnter(); 
void slotConnected(); 
void slotDisconnected(); 
void dataReceived(); 
void slotSend(); 

（3）在源文件“tcpclient.cpp”中添加头文件：

#include <QMessageBox> 
#include <QHostInfo> 

在其构造函数中添加如下代码：

status = false; 
port = 8010; 
portLineEdit->setText(QString::number(port)); 
serverIP =new QHostAddress(); 
connect(enterBtn,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(slotEnter())); 
connect(sendBtn,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(slotSend())); 
sendBtn->setEnabled(false);

在以上代码中，槽函数slotEnter()实现了进入和离开聊天室的功能。具体代码如下：

void TcpClient::slotEnter()
{
    if(!status)    //status表示当前的状态，true表示已经进入聊天室，false表示已经离开聊天室。 这里根据status的状态决定是执行“进入”还是“离开”的操作。
    {
        /* 完成输入合法性检验 */
        QString ip = serverIPLineEdit->text();
        if(!serverIP->setAddress(ip))//用来判断给定的IP地址能否被正确解析。
        {
            QMessageBox::information(this,tr("error"),tr("server ip address error!"));
            return;
        }
        if(userNameLineEdit->text()=="")
        {
            QMessageBox::information(this,tr("error"),tr("User name error!"));
            return;
        }
        userName=userNameLineEdit->text();
        /* 创建了一个QTcpSocket类对象，并将信号/槽连接起来 */
        tcpSocket = new QTcpSocket(this);
        connect(tcpSocket,SIGNAL(connected()),this,SLOT (slotConnected()));
        connect(tcpSocket,SIGNAL(disconnected()),this,SLOT (slotDisconnected()));
        connect(tcpSocket,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT (dataReceived()));
        tcpSocket->connectToHost(*serverIP,port);    //与TCP服务器端连接，连接成功后发出connected() 信号
        status=true;
    }
    else
    {
        int length=0;
        QString msg=userName+tr(":Leave Chat Room");//构造一条离开聊天室的消息。
        if((length=tcpSocket->write(msg.toLatin1(),msg.length()))!=msg.length())                                                //通知服务器端以上 构造的消息
        {
            return;
        }
        tcpSocket->disconnectFromHost();                    //与服务器断开连接，断开连接后发出disconnected()信号。
        status=false; //将status状态复位
    }
}

在源文件“tcpclient.cpp”中，槽函数slotConnected()为connected()信号的响应槽，当与服务器连接成功后，客户端构造一条进入聊天室的消息，并通知服务器。其具体代码如下：

void TcpClient::slotConnected() 
{ 
sendBtn->setEnabled(true); 
enterBtn->setText(tr("离开")); 
int length=0; 
QString msg=userName+tr(":Enter Chat Room"); 
if((length=tcpSocket->write(msg.toLatin1(),msg.length()))!=msg.length()) 
{ 
return; 
} 
} 

在源文件“tcpclient.cpp”中，槽函数slotSend()的具体代码如下：

void TcpClient::slotSend() 
{ 
if(sendLineEdit->text()=="") 
{ 
return; 
}
QString msg=userName+":"+sendLineEdit->text(); 
tcpSocket->write(msg.toLatin1(),msg.length()); 
sendLineEdit->clear(); 
}

在源文件“tcpclient.cpp”中，槽函数slotDisconnected()的具体内容如下：

void TcpClient::slotDisconnected() 
{ 
sendBtn->setEnabled(false); 
enterBtn->setText(tr("进入聊天室")); 
} 

当有数据到来时，触发源文件“tcpclient.cpp”的dataReceived()函数，从套接字中将有效数据取出并显示，其代码如下：

void TcpClient::dataReceived() 
{ 
while(tcpSocket->bytesAvailable()>0) 
{ 
QByteArray datagram; 
datagram.resize(tcpSocket->bytesAvailable()); 
tcpSocket->read(datagram.data(),datagram.size()); 
QString msg=datagram.data(); 
contentListWidget->addItem(msg.left(datagram.size())); 
} 
} 

（4）此时运行客户端“TcpClient.pro”工程，结果如下图所示：

最后，同时运行服务器和客户端程序，运行结果如下图所示，这里演示的是系统中登录了两 个用户的状态。

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