QT学习：基于TCP的网络聊天室程序
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 （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 （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 （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 （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 （3）在源文件“tcpclient.cpp”中添加头文件：
#include 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。
