Qt 是一個(gè)跨平臺(tái)C++圖形界面開發(fā)庫(kù)，利用Qt可以快速開發(fā)跨平臺(tái)窗體應(yīng)用程序，在Qt中我們可以通過(guò)拖拽的方式將不同組件放到指定的位置，實(shí)現(xiàn)圖形化開發(fā)極大的方便了開發(fā)效率，本章將重點(diǎn)介紹如何運(yùn)用QUdpSocket組件實(shí)現(xiàn)基于UDP的組播通信。

組播是一種一對(duì)多的通信方式，允許一個(gè)發(fā)送者將數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)接收者，這些接收者通過(guò)共享相同的組播IP地址進(jìn)行通信。在設(shè)置組播地址時(shí)需要注意，該范圍被限制在239.0.0.0～239.255.255.255以內(nèi)，這是預(yù)留給組播的地址范圍。

setSocketOption 設(shè)置套接字

在Qt中使用組播，首先需要調(diào)用setSocketOption函數(shù)，該函數(shù)是 QUdpSocket 類的成員函數(shù)，用于設(shè)置套接字的選項(xiàng)。

該函數(shù)原型如下：

bool QUdpSocket::setSocketOption(QAbstractSocket::SocketOption option, const QVariant & value
)

• option：要設(shè)置的套接字選項(xiàng)，這里應(yīng)該是 QAbstractSocket::MulticastTtlOption，表示設(shè)置多播 TTL 選項(xiàng)。
• value：選項(xiàng)的值，這里應(yīng)該是 TTL 的值。在 IPv4 中，TTL 是一個(gè) 8 位的字段，表示數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中允許經(jīng)過(guò)的最大路由器數(shù)量。通常情況下，TTL 值越大，數(shù)據(jù)報(bào)能夠傳播的范圍就越廣。

函數(shù)返回一個(gè) bool 類型的值，表示是否成功設(shè)置了選項(xiàng)。如果設(shè)置成功，返回 true，否則返回 false。

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent): QMainWindow(parent), ui(new Ui::MainWindow)
{ui->setupUi(this);udpSocket=new QUdpSocket(this);// 設(shè)置為多播udpSocket->setSocketOption(QAbstractSocket::MulticastTtlOption,1);
}

bind 綁定套接字地址

接著就是對(duì)特定端口的綁定，綁定端口可以通過(guò)調(diào)用bind函數(shù)，該函數(shù)用于將 QUdpSocket 綁定到指定的本地地址和端口，并設(shè)置特定的綁定選項(xiàng)。

在我們的課件中，使用 bind() 將 QUdpSocket 綁定到 IPv4 的任意地址，并指定了一個(gè)組播（Multicast）端口，同時(shí)設(shè)置了共享地址（ShareAddress）選項(xiàng)。

該函數(shù)原型如下：

void QUdpSocket::bind(const QHostAddress & address, quint16 port, BindMode mode = DefaultForPlatform
)

• address：要綁定的本地地址，這里使用 QHostAddress::AnyIPv4 表示綁定到 IPv4 的任意地址。
• port：要綁定的本地端口號(hào)，這里應(yīng)該是組播端口號(hào)。
• mode：綁定模式，指定套接字的行為。這里使用 QUdpSocket::ShareAddress 表示共享地址選項(xiàng)，它允許多個(gè)套接字同時(shí)綁定到相同的地址和端口。

函數(shù)將 QUdpSocket 綁定到指定的地址和端口，并且允許多個(gè)套接字同時(shí)共享相同的地址和端口。

joinMulticastGroup 加入組播

joinMulticastGroup() 函數(shù)是 QUdpSocket 類的成員函數(shù)，用于將 QUdpSocket 加入指定的多播組。

該函數(shù)原型如下：

bool QUdpSocket::joinMulticastGroup(const QHostAddress & groupAddress, const QNetworkInterface & iface = QNetworkInterface()
)

• groupAddress：要加入的多播組的組播地址。
• iface：要加入多播組的網(wǎng)絡(luò)接口。默認(rèn)情況下，會(huì)選擇默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)接口。

函數(shù)返回一個(gè) bool 類型的值，表示是否成功加入了多播組。如果成功加入多播組，返回 true；否則返回 false。通過(guò)調(diào)用 joinMulticastGroup() 函數(shù)，QUdpSocket 將成為指定多播組的成員，并能夠接收該多播組發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)。

// 開始組播
void MainWindow::on_pushButton_start_clicked()
{// 獲取IPQString IP= ui->lineEdit_address->text();groupAddress=QHostAddress(IP);// 獲取端口quint16 groupPort = ui->lineEdit_port->text().toUInt();// 綁定端口if (udpSocket->bind(QHostAddress::AnyIPv4, groupPort, QUdpSocket::ShareAddress)){// 加入組播udpSocket->joinMulticastGroup(groupAddress);ui->plainTextEdit->appendPlainText("[*] 加入組播 " + IP + ":" + QString::number(groupPort));}
}

leaveMulticastGroup 退出組播

leaveMulticastGroup() 函數(shù)用于將 QUdpSocket 從指定的多播組中移除。通過(guò)調(diào)用該函數(shù)，QUdpSocket 將不再是指定多播組的成員，不再接收該多播組發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)。

該函數(shù)原型如下：

bool QUdpSocket::leaveMulticastGroup(const QHostAddress & groupAddress, const QNetworkInterface & iface = QNetworkInterface()
)

• groupAddress：要離開的多播組的組播地址。
• iface：要離開多播組的網(wǎng)絡(luò)接口。默認(rèn)情況下，會(huì)選擇默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)接口。

函數(shù)返回一個(gè) bool 類型的值，表示是否成功離開了多播組。如果成功離開多播組，返回 true；否則返回 false。

// 關(guān)閉組播
void MainWindow::on_pushButton_stop_clicked()
{// 退出組播udpSocket->leaveMulticastGroup(groupAddress);udpSocket->abort();ui->plainTextEdit->appendPlainText("[-] 退出組播");
}

writeDatagram 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)

writeDatagram() 函數(shù)是 QUdpSocket 類的成員函數(shù)，用于發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)到指定的多播組。通過(guò)調(diào)用該函數(shù)，可以將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到指定的多播組和端口，讓其他成員接收到該數(shù)據(jù)報(bào)。

其函數(shù)原型如下：

qint64 QUdpSocket::writeDatagram(const QByteArray & datagram, const QHostAddress & groupAddress, quint16 port
)

• datagram：要發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)的內(nèi)容，通常是一個(gè) QByteArray 對(duì)象。
• groupAddress：要發(fā)送到的多播組的組播地址。
• port：要發(fā)送到的多播組的端口號(hào)。

函數(shù)返回一個(gè) qint64 類型的值，表示實(shí)際發(fā)送的字節(jié)數(shù)。如果發(fā)送成功，返回發(fā)送的字節(jié)數(shù)；否則返回 -1。

// 發(fā)送組播消息
void MainWindow::on_pushButton_send_clicked()
{quint16 groupPort = ui->lineEdit_port->text().toUInt();QString msg=ui->lineEdit_msg->text();QByteArray datagram=msg.toUtf8();udpSocket->writeDatagram(datagram,groupAddress,groupPort);
}

readDatagram 接收數(shù)據(jù)報(bào)

readDatagram() 函數(shù)是 QUdpSocket 類的成員函數(shù)，用于從套接字中讀取數(shù)據(jù)報(bào)，并將其存儲(chǔ)到指定的緩沖區(qū)中。通常情況下，可以使用這個(gè)函數(shù)來(lái)接收來(lái)自其他主機(jī)的數(shù)據(jù)報(bào)。通過(guò)使用該函數(shù)可從套接字中讀取數(shù)據(jù)報(bào)，并獲取數(shù)據(jù)報(bào)的源地址和端口號(hào)。

其函數(shù)原型如下：

qint64 QUdpSocket::readDatagram(char * data, qint64 maxSize, QHostAddress * address = nullptr, quint16 * port = nullptr
)

• data：指向用于存儲(chǔ)接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的指針。
• maxSize：緩沖區(qū)的最大大小，即最多可以接收的字節(jié)數(shù)。
• address：指向用于存儲(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的源地址的 QHostAddress 對(duì)象的指針。
• port：指向用于存儲(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的源端口號(hào)的 quint16 類型的指針。

該函數(shù)返回一個(gè) qint64 類型的值，表示實(shí)際接收的字節(jié)數(shù)。如果接收成功，返回接收的字節(jié)數(shù)；否則返回 -1。

// 讀取數(shù)據(jù)報(bào)
void MainWindow::onSocketReadyRead()
{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();QString peer="[從 "+peerAddr.toString()+":"+QString::number(peerPort)+" 發(fā)送] ";ui->plainTextEdit->appendPlainText(peer+str);}
}

讀者可自行運(yùn)行課件程序，并在多臺(tái)電腦中配置相同網(wǎng)段，當(dāng)點(diǎn)擊發(fā)送消息時(shí)所有同網(wǎng)段的程序都將收到廣播，如下圖所示；