[网络协议]qt -- 网络编程UDP

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概述

?主要接口函数：

?UDP通信的实现：

发送点对点消息和广播消息：

UDP组播：

?概述

? ? ? ? UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)是轻量的、不可靠的、面向数据报（datagram)、无连接的协议，它可以用于对可靠性要求不高的场合。与TCP通信不同，两个程序之间进行UDP通信无需预先建立持久的socket连接，UDP每次发送数据报都需要指定目标地址和端口。

? ? ? ?QUdpSocket类用于实现UDP通信，它从QAbstractSocket类继承，因而与QTcpSocket 共享大部分的接口函数。主要区别是QUdpSocket以数据报传输数据，而不是以连续的数据流。发送数据报使用函数 QUdpSocket:writeDatagram()，数据报的长度一般少于512字节，每个数据报包含发送者和接收者的IP地址和端口等信息。
? ? ? ?要进行UDP数据接收，要用QUdpSocket::bind()函数先绑定一个端口，用于接收传入的数据报。当有数据报传入时会发射readyRead()信号，使用readDatagram()函数来读取接收到的数据报。

UDP消息传送有单播、广播、组播三种模式。

单播(unicast）模式：一个UDP客户端发出的数据报只发送到另一个指定地址和端口的UDP客户端，是一对一的数据传输。

广播( broadcast）模式：一个UDP客户端发出的数据报，在同一网络范围内其他所有的UDP客户端都可以收到。QUdpSocket支持IPv4广播。要获取广播数据只需在数据报中指定接收端地址为QHostAddress::Broadcast，一般的广播地址255.255.255.255。

组播(multicast）模式：也称为多播。UDP客户端加入到另一个组播IP地址指定的多播组，成员向组播地址发送的数据报组内成员都可以接收到，类似于QQ群的功能。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? QUdpSocket: joinMulticastGroup()函数实现加入多播组的功能，加入多播组后，UDP数据的收发与正常的UDP数据收发方法一样。

?主要接口函数：

?UDP通信的实现：

发送点对点消息和广播消息：

QUdpSocket* udpSocket ;

要实现UDP数据的接收,必须先用QUdpSocket:bind()函数绑定一个端口，用于监听传入的数据报，解除绑定则使用abort()函数。代码如下:

//绑定端口
udpSocket->bind(端口号);     //返回值为true  或者  false

//解除绑定
udpSocket->abort();

发送点对点消息和广播消息都是用QUdpSocket::writeDatagram()函数。QUdpSocket发送的数据报是QByteArray类型的字节数组。

//str 数据报     argetAddr  目标地址   targetPort   目标端口
udpSocket->writeDatagram(str, targetAddr, targetPort);//发出数据报

//广播消息
udpsocket->writeDatagram(str, QHostAddress::Broadcast, targetPort);
//在广播消息时，只需将目标地址更换为一个特殊地址，即广播地址QHostAddress::Broadcast,一般是255.255.255.255。

读取缓冲区数据报：接收到数据报后发送readyRead(）信号。

hasPendingDatagrams()表示是否有待读取的传入数据报。

pendingDatagramSize()返回待读取数据报的字节数。

readDatagram()函数用于读取数据报的内容，其函数原型为:

qint64 QUdpSocket:: readDatagram (char *data, qint64 maxSize, QHostAddress *address? = Q_NULLPTR, quint16 *port = Q_NULLPTR)
参数data和 maxSize是必须的，表示最多读取maxSize字节的数据到变量data 里。address和 port变量是可选的，用于获取数据报来源的地址和端口。无需获取来源的地址和端口后面两个参数，可省略。
?

//读取收到的数括报
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() ;

}

UDP组播：

? ? ? ? UDP组播是主机之间的“一对一组”的通信模式，当多个客户端加入由一个组播地址定义的多播组之后，客户端向组播地址和端口发送的UDP数据报，组内成员都可以接收到，其功能类似于QQ群。? ? ? ? ?

? ? ? ? 组播报文的目的地址使用D类IP地址，D类地址不能出现在IP报文的源IP地址字段。用同一个IP多播地址接收多播数据报的所有主机构成了一个组，称为多播组（或组播组)。所有的信息接收者都加入到一个组内，并且一旦加入之后，流向组地址的数据报立即开始向接收者传输，组中的所有成员都能接收到数据报。组中的成员是动态的，主机可以在任何时间加入和离开组。

? ? ? ? 所以，采用UDP组播必须使用一个组播地址。组播地址是D类IP地址，有特定的地址段。多播组可以是永久的也可以是临时的。多播组地址中，有一部分由官方分配，称为永久多播组。永久多播组保持不变的是它的IP地址，组中的成员构成可以发生变化。永久多播组中成员的数量可以是任意的，甚至可以为零。那些没有保留下来的供永久多播组使用的IP组播地址，可以被临时多播组利用。关于组播IP地址，有如下的一些约定:

224.0.0.0～224.0.0.255：为预留的组播地址（永久组地址)，地址224.0.0.0保留不做分配，其他地址供路由协议使用;
224.0.1.0~224.0.1.255：是公用组播地址，可以用于Internet;
224.0.2.0~238.255.255.255：为用户可用的组播地址（临时组地址)，全网范围内有效;? ? 239.0.0.0～239.255.255.255：为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效。

? ? ? ? 所以，若是在家庭或办公室局域网内测试UDP组播功能，可以使用的组播地址范围是239.0.0.0～239.255.255.255。
? ? ? ? QUdpSocket支持UDP组播，joinMulticastGroup()函数使主机加入一个多播组，leaveMulticastGroup()函数使主机离开一个多播组，UDP组播的特点是使用组播地址，其他的端口绑定、数据报收发等功能的实现与单播UDP完全相同。

QUdpSocket *udpSocket;
QHostAddress groupAddress; //组播地址   记录组播地址

QUdpSocket:.setSocketOption()函数，对socket进行参数设置。

udpSocket->setsocketOption(QAbstractSocket::MulticastTtlOption, 1) ;
将socket的QAbstractSocket::MulticastTtlOption值设置为1。MulticastTtlOption是UDP组播的数据报的生存期，数据报每跨1个路由会减1。缺省值为1，表示多播数据报只能在同一路由下的局域网内传播。

?要进行UDP组播通信，UDP客户端必须先加入UDP多播组，也可以随时退出多播组。

加入多播组：

//加入组播  IP  IP地址
groupAddress = QHostAddress(IP);//多播组地址

//groupPort  多播组统一的端口    加入组播之前必须先绑定端口号 bind()函数
if (udpSocket->bind(QHostAddress::AnyIPv4, groupPort, QUdpSocket::ShareAddress))
{
    udpSocket->joinMulticastGroup(groupAddress) ; //加入多播组
}


//退出组播
udpSocket->leaveMulticastGroup(groupAddress); 
udpSocket->abort(); //解除绑定

注意：局域网内的组播地址的范围是239.0.0.0~239.255.255.255，绝对不能使用本机地址作为组播地址。

发送数据报： 使用writeDatagram()函数。目标地址为组播地址

读取数据报：当有新的数据时3发送readyRead信号，触发槽函数读取数据。

//读取数据报
while (udpSocket->hasPendingDatagrams())  //是否有可读的传入数据报
{
    QByteArray datagram;

    //pendingDatagramsize()   返回数据的数据报字节数
    datagram.resize(udpSocket->pendingDatagramsize());    

    QHostAddress peerAddr ;

    quint16 peerPort;
    //读取数据报内容
    udpSocket->readDatagram (datagram.data(), datagram.size(), speerAddr, &peerPort);
}