Qt 是一个跨平台C++图形界面开发库，利用Qt可以快速开发跨平台窗体应用程序，在Qt中我们可以通过拖拽的方式将不同组件放到指定的位置，实现图形化开发极大的方便了开发效率，本章将重点介绍如何运用QUdpSocket组件实现基于UDP的网络通信功能。
与QTcpSocket组件功能类似，QUdpSocket组件是 Qt 中用于实现用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）通信的类。UDP 是一种无连接的、不可靠的数据传输协议，它不保证数据包的顺序和可靠性，但具有低延迟和简单的特点。
以下是 QUdpSocket 类的完整函数及其简要解释：
| 函数 | 描述 |
|---|---|
QUdpSocket(QObject *parent = nullptr) | 构造函数，创建一个新的 QUdpSocket 对象。 |
~QUdpSocket() | 析构函数，释放 QUdpSocket 对象及其资源。 |
void bind(const QHostAddress &address, quint16 port, BindMode mode = DefaultForPlatform) | 将套接字绑定到指定的本地地址和端口。 |
void close() | 关闭套接字。 |
bool joinMulticastGroup(const QHostAddress &groupAddress, const QNetworkInterface &iface = QNetworkInterface()) | 加入多播组。 |
bool leaveMulticastGroup(const QHostAddress &groupAddress, const QNetworkInterface &iface = QNetworkInterface()) | 离开多播组。 |
qint64 pendingDatagramSize() const | 返回下一个待读取的数据报的大小。 |
qint64 readDatagram(char *data, qint64 maxSize, QHostAddress *address = nullptr, quint16 *port = nullptr) | 读取数据报。 |
QByteArray readDatagram(qint64 maxSize, QHostAddress *address = nullptr, quint16 *port = nullptr) | 读取数据报，返回 QByteArray 对象。 |
qint64 writeDatagram(const char *data, qint64 size, const QHostAddress &address, quint16 port) | 发送数据报。 |
qint64 writeDatagram(const QByteArray &datagram, const QHostAddress &address, quint16 port) | 发送数据报，接受 QByteArray 对象。 |
QAbstractSocket::SocketState state() const | 返回套接字的当前状态。 |
QAbstractSocket::SocketType socketType() const | 返回套接字的类型。 |
bool isValid() const | 如果套接字有效，则返回 true；否则返回 false。 |
int error() const | 返回套接字的当前错误代码。 |
QHostAddress localAddress() const | 返回本地地址。 |
quint16 localPort() const | 返回本地端口。 |
int readBufferSize() const | 返回读取缓冲区的大小。 |
void setReadBufferSize(int size) | 设置读取缓冲区的大小。 |
QNetworkInterface multicastInterface() const | 返回多播组的网络接口。 |
void setMulticastInterface(const QNetworkInterface &iface) | 设置多播组的网络接口。 |
bool hasPendingDatagrams() const | 如果有待读取的数据报，则返回 true；否则返回 false。 |
bool isReadable() const | 如果套接字可读，则返回 true；否则返回 false。 |
bool isWritable() const | 如果套接字可写，则返回 true；否则返回 false。 |
bool setSocketDescriptor(int socketDescriptor, QUdpSocket::SocketState socketState = ConnectedState, QIODevice::OpenMode openMode = ReadWrite) | 设置套接字描述符。 |
int socketDescriptor() const | 返回套接字描述符。 |
bool waitForReadyRead(int msecs = 30000) | 等待套接字可读取数据。 |
bool waitForBytesWritten(int msecs = 30000) | 等待套接字已写入指定字节数的数据。 |
void ignoreSslErrors(const QList<QSslError> &errors) | 忽略 SSL 错误。 |
void abort() | 强制关闭套接字。 |
QNetworkProxy proxy() const | 返回套接字的代理设置。 |
void setProxy(const QNetworkProxy &networkProxy) | 设置套接字的代理设置。 |
QString errorString() const | 返回套接字的错误消息字符串。 |
这些函数提供了在 UDP 通信中使用 QUdpSocket 的各种功能，包括绑定、发送和接收数据报、设置和获取套接字的状态等。
1.1 初始化部分
在初始化部分我们首先通过new QUdpSocket来实现创建UDP对象，QUdpSocket 构造函数的函数原型如下：
QUdpSocket::QUdpSocket(QObject * parent = nullptr)如上构造函数创建一个新的 QUdpSocket 对象。如果提供了 parent 参数，则会将新创建的 QUdpSocket 对象添加到 parent 对象的子对象列表中，并且在 parent 对象被销毁时自动销毁 QUdpSocket 对象。如果没有提供 parent 参数，则 QUdpSocket 对象将不会有父对象，并且需要手动管理其生命周期。
初始化结束后，则下一步需要调用bind()，bind() 函数是 QUdpSocket 类的一个成员函数，用于将套接字绑定到特定的本地地址和端口。它的函数原型如下：
void QUdpSocket::bind(const QHostAddress &address, quint16 port, BindMode mode = DefaultForPlatform)address：要绑定的本地地址，通常是 QHostAddress::Any，表示绑定到所有可用的网络接口。port：要绑定的本地端口号。mode：绑定模式，指定套接字的行为。默认值是 DefaultForPlatform，表示使用平台默认的绑定模式。 该函数允许 QUdpSocket 在本地网络接口上监听传入的数据报。一旦调用了 bind() 函数，QUdpSocket 就可以接收来自指定地址和端口的数据报。
在调用 bind() 函数之后，如果成功绑定了指定的地址和端口，套接字将处于 BoundState 状态。如果出现错误，可以通过检查 error() 函数获取错误代码，并通过 errorString() 函数获取错误消息。
接着我们通过connect()函数依次绑定套接字到stateChanged状态改变信号，以及readyRead()读取信号上，这段初始化代码如下所示；
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) : QMainWindow(parent) , ui(new Ui::MainWindow){ ui->setupUi(this); udpSocket=new QUdpSocket(this); // 生成随机整数 包含2000 - 不包含65534 int randomInt = QRandomGenerator::global()->bounded(2000, 65534); if(udpSocket->bind(randomInt)) { this->setWindowTitle(this->windowTitle() + " | 地址: " + getLocalAddress() + " 绑定端口：" + QString::number(udpSocket->localPort())); } connect(udpSocket,SIGNAL(stateChanged(QAbstractSocket::SocketState)),this,SLOT(onSocketStateChange(QAbstractSocket::SocketState))); onSocketStateChange(udpSocket->state()); connect(udpSocket,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(onSocketReadyRead()));}接着切换到读取信号所对应的槽函数上，onSocketReadyRead是我们自定义的一个槽，该槽函数功能如下所示；
// 读取收到的数据报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="[消息来自 " + peerAddr.toString()+":"+QString::number(peerPort)+"] | "; ui->plainTextEdit->appendPlainText(peer+str); }}首先在代码中调用pendingDatagramSize函数，pendingDatagramSize() 是 QUdpSocket 类的一个成员函数，用于获取下一个待读取的数据报的大小。它的函数原型如下：
qint64 QUdpSocket::pendingDatagramSize() const该函数返回一个 qint64 类型的值，表示下一个待读取的数据报的大小（以字节为单位）。如果没有待读取的数据报，或者发生了错误，该函数将返回 -1。
通常，可以在调用 readDatagram() 函数之前调用 pendingDatagramSize() 函数来获取下一个待读取的数据报的大小。这样可以为数据缓冲区分配正确大小的空间，以确保完整地读取数据报。
当有了待读取字节后，接着就可以直接通过调用readDatagram函数来从套接字中读取数据报，readDatagram() 是 QUdpSocket 类的一个成员函数，它有几个重载形式，其中最常用的是：
qint64 QUdpSocket::readDatagram(char * data, qint64 maxSize, QHostAddress * address = nullptr, quint16 * port = nullptr)该函数用于读取数据报并将其存储到指定的缓冲区 data 中，最多读取 maxSize 个字节的数据。可选参数 address 和 port 用于返回数据报的源地址和端口号。如果不需要这些信息，可以将它们设置为 nullptr。
函数返回实际读取的字节数，如果发生错误，返回 -1。要查看错误信息，可以使用 error() 和 errorString() 函数。
另外，还有一个更简单的重载形式：
QByteArray QUdpSocket::readDatagram(qint64 maxSize, QHostAddress * address = nullptr, quint16 * port = nullptr)这个重载函数直接返回一个 QByteArray 对象，其中包含了读取的数据报。
1.2 单播与广播消息
单播（Unicast）和广播（Broadcast）是网络通信中常见的两种数据传输方式，它们在数据包的传输范围和目标数量上有所不同。
单播（Unicast）
单播是一种一对一的通信方式，其中数据包从一个发送者传输到一个接收者。在单播通信中，数据包只发送到目标主机的网络接口，并且只有目标主机能够接收和处理这个数据包。
一对一通信：每个数据包只有一个发送者和一个接收者。目标明确：数据包只发送到特定的目标主机，其他主机不会接收到这个数据包。点到点通信：适用于直接通信的场景，如客户端与服务器之间的通信。当按钮发送消息被点击后，则是一种单播模式，通常该模式需要得到目标地址与端口号，并通过调用writeDatagram来实现数据的发送，该函数通过传入三个参数，分别是发送字符串，目标地址与目标端口来实现一对一推送。
void MainWindow::on_pushButton_clicked(){ QHostAddress targetAddr(ui->lineEdit_addr->text()); QString portString = ui->lineEdit_port->text(); quint16 targetPort = portString.toUShort(); QString msg=ui->lineEdit_msg->text(); QByteArray str=msg.toUtf8(); // 发送数据报 udpSocket->writeDatagram(str,targetAddr,targetPort); ui->plainTextEdit->appendPlainText("[单播消息] | " + msg);}广播（Broadcast）
广播是一种一对多的通信方式，其中数据包从一个发送者传输到同一网络中的所有主机。在广播通信中，数据包被发送到网络中的所有主机，并且所有的主机都能够接收和处理这个数据包。
一对多通信：每个数据包有一个发送者，但可以有多个接收者。目标不明确：数据包被发送到网络中的所有主机，不需要知道接收者的具体地址。广播域：在局域网中进行广播，只有在同一广播域内的主机才能接收到广播消息。网络负载：在大型网络中使用广播可能会产生大量的网络流量，影响网络性能。当按钮广播消息被点击后，则同样是调用writeDatagram函数与，唯一的区别在于第二个参数并未指定地址，而是使用了QHostAddress::Broadcast来代替，意味着只要端口是一致的则对所有的客户推送消息，其他保持不变。
void MainWindow::on_pushButton_2_clicked(){ // 广播地址 QString portString = ui->lineEdit_port->text(); quint16 targetPort = portString.toUShort(); QString msg=ui->lineEdit_msg->text(); QByteArray str=msg.toUtf8(); udpSocket->writeDatagram(str,QHostAddress::Broadcast,targetPort); ui->plainTextEdit->appendPlainText("[广播消息] | " + msg);}读者可自行运行两次客户端，此时的端口将会随机分配，当指定对端端口后就可以向其发送数据，如下图所示；具体实现细节，请参考文章附件。
