第36篇网络（六）UDP

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2023-12-01

导语

这一节讲述UDP编程的知识。UDP（UserDatagram Protocol即用户数据报协议）是一个轻量级的，不可靠的，面向数据报的无连接协议。对于UDP我们不再进行过多介绍，如果你对UDP不是很了解，而且不知道它有什么用，那么这里就举个简单的例子：我们现在几乎每个人都使用的腾讯QQ，其聊天时就是使用UDP协议进行消息发送的。就像QQ那样，当有很多用户，发送的大部分都是短消息，要求能及时响应，并且对安全性要求不是很高的情况下使用UDP协议。

在Qt中提供了QUdpSocket 类来进行UDP数据报（datagrams）的发送和接收。这里我们还要了解一个名词Socket，也就是常说的“套接字”。 Socket简单地说，就是一个IP地址加一个port端口。因为我们要传输数据，就要知道往哪个机子上传送，而IP地址确定了一台主机，但是这台机子上可能运行着各种各样的网络程序，我们要往哪个程序中发送呢？这时就要使用一个端口来指定UDP程序。所以说，Socket指明了数据报传输的路径。

下面我们将编写两个程序，一个用来发送数据报，可以叫做客户端；另一个用来接收数据报，可以叫做服务器端，它们均应用UDP协议。这样也就构成了所谓的C/S（客户端/服务器）编程模型。我们会在编写程序的过程中讲解一些相关的网络知识。

环境：Windows Xp + Qt 4.8.5+QtCreator 2.8.0

正文

一、发送端（客户端）

1．新建Qt Gui应用。项目名为udpSender，基类选择QWidget，类名为Widget。完成后在udpSender.pro文件中添加一行代码：QT += network，并保存该文件。

2．在widget.ui文件中，往界面上添加一个Push Button，更改其显示文本为“开始广播”，然后进入其单击事件槽函数。

3．我们在widget.h文件中更改。

添加头文件：#include <QtNetwork>

添加private私有对象：QUdpSocket *sender;

4．我们在widget.cpp中进行更改。

在构造函数中添加：sender = new QUdpSocket(this);

更改“开始广播”按钮的单击事件槽函数：

void Widget::on_pushButton_clicked() // 开始广播
{
    QByteArray datagram = "hello world!";
    sender->writeDatagram(datagram.data(),datagram.size(),
                          QHostAddress::Broadcast,45454);
}

这里定义了一个QByteArray类型的数据报datagram，其内容为“hello world!”。然后我们使用QUdpSocket类的writeDatagram()函数来发送数据报，这个函数有四个参数，分别是数据报的内容，数据报的大小，主机地址和端口号。对于数据报的大小，它根据平台的不同而不同，但是这里建议不要超过512字节。这里使用了广播地址QHostAddress::Broadcast，这样就可以同时给网络中所有的主机发送数据报了。对于端口号，它是可以随意指定的，但是一般1024以下的端口号通常属于保留端口号，所以我们最好使用大于1024的端口，最大为65535。我们这里使用了45454这个端口号，一定要注意，在下面要讲的服务器程序中，也要使用相同的端口号。

5．发送端就这么简单，下面可以先运行程序。

二、接收端（服务器端）

1．新建Qt Gui 应用

工程名为udpReceiver，基类选择QWidget，类名为Widget。完成后在udpSender.pro文件中添加一行代码：QT += network，并保存该文件。

此时工程文件列表中应包含两个项目，如下图。

2．我们在udpReceiver项目中的widget.ui文件中，向界面上添加一个Label部件，更改其显示文本为“等待接收数据！”，效果如下。

3．我们在udpReceiver工程中的widget.h文件中更改。

添加头文件：#include <QtNetwork>

添加private私有对象：QUdpSocket *receiver;

添加私有槽函数：

private slots:
void processPendingDatagram();

4．我们在udpReceiver工程中的widget.cpp文件中更改。

在构造函数中：

receiver = new QUdpSocket(this);
receiver->bind(45454,QUdpSocket::ShareAddress);
connect(receiver,SIGNAL(readyRead()),
this,SLOT(processPendingDatagram()));

我们在构造函数中将receiver绑定到45454端口，这个端口就是上面发送端设置的端口，二者必须一样才能保证接收到数据报。这里使用了绑定模式QUdpSocket::ShareAddress，它表明其他服务也可以绑定到这个端口上。因为当receiver发现有数据报到达时就会发出readyRead()信号，所以将其和数据报处理函数相关联。

数据报处理槽函数实现如下：

void Widget::processPendingDatagram() //处理等待的数据报
{
    while(receiver->hasPendingDatagrams())  //拥有等待的数据报
    {
       QByteArray datagram; //拥于存放接收的数据报
//让datagram的大小为等待处理的数据报的大小，这样才能接收到完整的数据
       datagram.resize(receiver->pendingDatagramSize());
       //接收数据报，将其存放到datagram中
       receiver->readDatagram(datagram.data(),datagram.size());
       //将数据报内容显示出来
       ui->label->setText(datagram);
    }
}

5．我们在项目列表中udpReceiver项目上点击鼠标右键，在弹出的菜单上选择run菜单来运行该工程。如下图所示。

6．第一次运行该程序时，系统可能会提示警告，我们选择“解除阻止”。注意，如果是在linux下，你可能还需要关闭防火墙。

7．我们同时再运行udpSender程序。然后点击其上的“发送广播”按钮，这时会在udpReceiver上显示数据报的内容。效果如下。

结语

可以看到，UDP的应用是很简单的。我们只需要在发送端执行writeDatagram()函数进行数据报的发送，然后在接收端绑定端口，并关联readyRead()信号和数据报处理函数即可。

下一节我们讲述TCP的应用。

涉及到的源码:

udpSender.rar
udpReceiver.rar

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