使用Qt进行HTTP通信的方法

1 HTTP协议简介

1.1 HTTP协议的历史和发展

HTTP诞生于1991年，最初的版本号是0.9。1996年，HTTP/1.0诞生，增加了HEAD、POST等方法，增加了响应状态码并引入了HTTP Header（HTTP头部）。1999年推出的HTTP/1.1引入了长连接、并发连接、管道机制等。2015年，发布了HTTP/2，默认不再使用ASCII编码传输数据，而是改为传输二进制数据。HTTP/2在发送请求时会将每个请求的内容封装成带有编号的帧，然后同时发送。这种利用一个连接来发送多个请求的方式称为“多路复用”。2018年发布了HTTP/3。HTTP/3将底层依赖的TCP协议改成了UDP协议。

1.2 HTTP协议的特点

HTTP协议是基于请求与响应模式的、无状态的协议。请求由客户端发起，服务端响应请求。无状态指在客户端和服务端交互完成后，两者之间不会保留任何状态信息。HTTP协议的通信方式简单、灵活，具有很好的可扩展性。

1.3 HTTP的工作过程

（1）建立TCP连接。
解析服务器的域名，得到服务器IP地址。然后和服务器建立TCP连接。
（2）浏览器向服务器发送HTTP请求。包括客户端需要的文档信息和Accept、User-Agent等附加信息。
（3）服务器应答。应答内容包括HTTP协议的版本号、应答状态码、被请求的文档内容等。
（4）服务器关闭HTTP连接。
（5）重复2~4步，浏览器请求并接收服务器应答的HTML、CSS、JS、图片等文档、进行页面渲染，或者将接收到应答文件进行保存。
（6）服务器关闭TCP连接。当服务器决定不再与浏览器通信时，就会关闭TCP连接。

1.4 请求报文

HTTP/1.1的请求报文由四部分构成。请求行包括请求方法、URL和协议版本。头部位于请求行之后，每一行都包含一个头部字段名和对应的值。实体是请求报文的数据，在POST方法中使用。如果请求方法为GET，那么请求数据为空。实体与头部之间用一个空行分隔。报文中的空格、回车符和换行符均不可省略。
请求方法是客户端通过请求方法向服务器说明自己的意图的方式，常用的有GET、POST、PUT、DELETE等方法。
头部由一系列的“字段:值”构成，起到了传递额外信息的作用。

1.5 响应报文

服务器收到请求报文后，就会做出响应并发送响应报文。响应报文在结构上与请求报文几乎完全一致，只是个别字段的作用不同。
响应报文由三部分构成。状态行包括协议版本、状态码和状态短语。头部与请求报文中的头部类似，由一系列的“字段:值”构成，起到了传递额外信息的作用。实体是响应报文的数据，在GET方法中使用。实体与头部之间用一个空行分隔。报文中的空格、回车符和换行符均不可省略。

2 使用Qt进行HTTP通信

2.1 Qt的HTTP通信类

Qt的网络模块提供了HTTP通信类QNetworkRequest、QnetworkAccessManager和QNetworkReply。要使用这些类，需要在项目的pro文件中引用network模块：
QT += network
并在源文件中引用头文件：

#include 
#include  
#include 

2.2 HTTP通信过程

使用这几个类进行HTTP通信的过程可以分为三步：
(1) 使用QNetworkRequest类对象创建网络请求。
(2) 使用QNetworkAccessManager类对象执行网络通信。QNetworkAccessManager类对象用于管理程序的HTTP通信，提供了get()、post()、put()等多个函数，分别对应于HTTP协议的GET、POST、PUT等方法。调用这些函数会返回一个QNetworkReply对象，里面保存着服务器的响应数据。一个程序只要有一个QnetworkAccessManager类对象即可。QNetworkAccessManager类还提供了一些信号，如收到服务器响应的finished()信号，网络状态发生改变的networkAccessibleChanged()信号等。
(3) 通过QNetworkReply接收服务器响应。
QNetworkAccessManager类对象会将服务器的响应报文保存在一个QNetworkReply类对象中，并通过信号finished(QNetworkReply*)将这个QNetworkReply类对象的指针发射出去。QNetworkReply类也是QIODevice的子类，可以像操作串口一样调用read()函数读取服务器返回的信息。QNetworkReply类还提供了finished()、readyRead()等信号，可以根据信号执行相应的操作。

3 JSON

JSON是一种轻量级的数据交换格式，它采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据，可以高效地传递大量数据。
JSON的数据类型

（1）数值：即十进制数，如12、3.14、5.2e4等。在JSON中，数值可以为负数，可以有小数部分，还可以用e或者E表示指数部分，但是不能有前导0。JSON不区分整数与浮点数。

（2）字符串：即以英文双引号包围起来的零个或多个Unicode字符，如"Hello"或""。

（3）布尔值：即true或者false。JSON的布尔值必须是小写字母。

（4）数组：即有序的零个或者多个值，每个值可以为任意类型。数组使用英文方括号包围起来，元素之间用英文逗号分隔，如：[“aa”, “bb”, “cc”]、[[3, 1], [4, 1], [5, 9]]等。

（5）对象：对象以英文花括号包围起来，内部包含若干无序的键-值对。不同键值对之间使用逗号分隔。键只能是字符串，值可以是上述各种类型的数据，也可以是另一个对象（即对象的嵌套）。

3.1 cJSON库简介

cJSON是一个使用C语言编写的JSON操作库，具有轻便、可移植、单文件的特点，可以方便地生成、解析JSON数据。cJSON库的源码文件只有两个，即cJSON.h和cJSON.c。使用时只需将这两个文件添加到工程即可。

3.2 cJSON库的设计思想和数据结构

cJSON在生成和解析JSON数据时，不是将一整段JSON数据作为整体进行处理，而是将整个JSON数据拆分成了一个一个的键值对。每个键值对都保存在一个cJSON结构体中。按照JSON数据的层次关系，处于同一级的cJSON结构体组成双向链表，不同级的链表之间通过指针连接。

3.3 cJSON库的使用方法

cJSON库提供了一系列API来生成和解析JSON数据。其中，生成JSON数据的API包括cJSON_CreateObject()、cJSON_CreateArray()、cJSON_CreateString()、cJSON_CreateNumber()等；解析JSON数据的API包括cJSON_Parse()、cJSON_GetObjectItem()、cJSON_GetArraySize()等。使用cJSON库，可以方便地在C语言中处理JSON数据。