QT 网络编程QTcpServer服务端

QTcpServer

Qt的QTcpServer是用于创建TCP服务器端的核心类，基于事件驱动模型实现，支持监听客户端连接并处理网络通信。

QTcpServer的核心功能

• 监听连接：通过指定IP地址和端口号，服务器可以监听客户端的连接请求。
• 接受连接：当客户端发起连接请求时，QTcpServer会创建QTcpSocket对象来处理通信。
• 信号驱动：基于Qt的事件循环和信号槽机制，实现异步通信。
  • 通过newConnection()信号通知接入请求。

基础使用步骤

在项目.pro文件中添加network，即：

QT       += network

创建并启动服务器

创建QTcpServer实例后调用listen(ip地址, 端口号)启动服务器

• 注意：IP地址为QHostAddress对象，不可直接写入字符串

QTcpServer *server = new QTcpServer(this);
if(!server->listen(QHostAddress::Any, 12345)){
  qDebug() << "server could not start: " << server->errorString();
}else {
  qDebug() << "Server listening on port 12345...";
}

其中QHostAddress::Any表示监听所有可用IPv4地址，若需IPv6可使用QHostAddress::AnyIPv6。

• listen()返回bool值，失败时，可调用errorString()获取错误信息。

关键信号与方法

信号名称	触发条件	典型应用场景
newConnection()	有新客户端完成TCP三次握手	启动客户端会话管理
acceptError()	接受连接时发生系统级错误	错误日志记录和报警
destoryed()	服务器对象销毁时	资源释放验证

方法名称	说明
listen(QHostAddress, port)	启动服务器监听
isListening()	检查是否正在监听
serverPort()	获取实际绑定的端口
nextPendingConnection()	获取下一个等待连接的客户端
close()	关闭现有服务，但已经连接的Socket需要手动管理（不会自动断开）

处理新连接信号

当客户端连接时，QTcpServer会触发newConnection()信号，通过该信号绑定槽函数。

connect(server, &QTcpServer::newConnection, this, &MyServer::handleNewConnection);

获取连接的Socket对象

在槽函数中通过nextPendingConnection()获取客户端Socket：

void MyServer::handleNewConnection(){
  QTcpSocket *clientSocket = server->nextPendingConnection();
  // 存储或管理clientSocket，例如加入列表
  connect(clientSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, &MyServer::readData);  // 读取客户端传来的信息
  // 断开连接后 移除socket释放内存
  connect(clientSocket, &QTcpSocket::disconnected, clientSocket, &QTcpSocket::deleteLater);
}

• 生命周期管理：连接断开后，使用deleteLater()自动释放内存。
• 多客户端处理：通常使用容器（如QList<QTcpSocket*>）管理多个客户端。

数据传输（QTcpSocket）

读取数据

通过readyRead()信号触发读取：

void MyServer::readData(){
  QTcpSocket *socket = qobject_cast<QTcpSocket*>(sender());
  QByteArray data = socket->readAll();
  qDebug() << "received:" << data;
}

• 通过QByteArray接收的结果无法显示中文信息，可以通过QString utf8Text = QString::fromUtf8(data);
  将其转换为utf-8格式的字符串，即可显示中文信息
• 数据分片处理：TCP是流协议，需自行处理数据边界（如定义长度前缀或分隔符）。

发送数据

使用write()发送数据：

QByteArray response = "Hello Client!";
socket->write(response);
socket->flush();  //可选，立即发送数据

错误处理

监听Socket的错误信息：

connect(clientSocket, &QTcpSocket::errorOccurred, [=](QAbstractSocket::SocketError error){
  qDebug() << "Socket Error:" << clientSocket->errorString();
});

线程问题

Qt的事件循环默认在单线程中处理事件，而QTcpServer是异步的，即在处理前一个客户端的数据时，也能够接受后续客户端的连接（在处理客户端数据的函数中未使用同步阻塞操作如waitForReadyRead()或耗时计算），即在默认情况下，QTcpServer也能同时连接多个客户端（低并发）。

原理

• 操作系统监听队列
  • 当QTcpServer调用listen()时，底层会通过操作系统API（如listen() in POSIX）创建一个监听队列（backlog）。
  • 操作系统会自动缓存未处理的连接请求（已完成TCP三次握手的连接），队列长度通常由server.setMaxPendingConnections()控制（默认30）。
• 事件循环的非阻塞性
  • Qt的事件循环（QEventLoop）通过非阻塞的机制监听socket事件。
  • 当新连接到达时，操作系统会通知Qt，QTcpServer触发newConnection信号，但不会阻塞主线程。

简化的伪代码逻辑：

// 简化的伪代码逻辑
while (QApplication::eventLoop()->isRunning()) {
    // 通过 select/poll/epoll 监听所有 socket
    int ret = os_sys_wait_for_events(fds, timeout);
    
    if (有新的连接到达监听 socket) {
        // 将新连接加入操作系统 accept 队列
        enqueue_new_connection();
        
        // 触发 Qt 信号
        emit newConnection();
    }
    
    // 处理其他事件（如已连接 socket 的数据）
}