Передача и прием дейтаграмм UDP
Передача и прием дейтаграмм UDP
Класс QUdpSocket может использоваться для отправки и приема дейтаграмм UDP. UDP — это ненадежный, ориентированный на дейтаграммы протокол. Некоторые приложения применяют протокол UDP, поскольку с ним легче работать, чем с протоколом TCP. По протоколу UDP данные передаются пакетами (дейтаграммами) от одного хоста к другому. Для него не существует понятия соединения, и если доставка пакета UDP в пункт назначения завершается неудачей, никакого сообщения об ошибке не передается отправителю.
Рис. 14.3. Приложение Weather Station.
Мы рассмотрим способы применения UDP в приложении Qt на примере приложений Weather Balloon (метеозонд) и Weather Station (метеостанция). Приложение Weather Balloon является приложением без графического интерфейса, которое посылает каждые 2 секунды дейтаграммы UDP с параметрами текущего атмосферного состояния. Приложение Weather Station получает эти дейтаграммы и выводит их на экран. Мы начнем с рассмотрения программного кода приложения Weather Balloon.
01 class WeatherBalloon : public QPushButton
02 {
03 Q_OBJECT
04 public:
05 WeatherBalloon(QWidget *parent = 0);
06 double temperature() const;
07 double humidity() const;
08 double altitude() const;
09 private slots:
10 void sendDatagram();
11 private:
12 QUdpSocket udpSocket;
13 QTimer timer;
14 };
Класс WeatherBalloon наследует QPushButton. Он использует свою закрытую переменную типа QUdpSocket для обеспечения связи с приложением Weather Station.
01 WeatherBalloon::WeatherBalloon(QWidget *parent)
02 : QPushButton(tr("Quit"), parent)
03 {
03 connect(this, SIGNAL(clicked()), this, SLOT(close()));
04 connect(&timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(sendDatagram()));
05 timer.start(2 * 1000);
06 setWindowTitle(tr("Weather Balloon"));
07 }
В конструкторе мы запускаем QTimer для вызова sendDatagram() через каждые 2 секунды.
01 void WeatherBalloon::sendDatagram()
02 {
03 QByteArray datagram;
04 QDataStream out(&datagram, QIODevice::WriteOnly);
05 out.setVersion(QDataStream::Qt_4_1);
06 out << QDateTime::currentDateTime() << temperature()
07 << humidity() << altitude();
08 udpSocket.writeDatagram(datagram, QHostAddress::LocalHost, 5824);
09 }
В sendDatagram() мы формируем и отсылаем дейтаграмму, содержащую текущую дату, время, температуру, влажность и высоту над уровнем моря.
• QDateTime — дата и время измерений,
• double — температура по Цельсию,
• double — влажность в процентах,
• double — высота над уровнем моря в метрах.
Эта дейтаграмма отсылается функцией QUdpSocket::writeBlock() (в коде "writeDatagram". wtf?). Вторым и третьим аргументами функции writeBlock() являются адрес IP и номер порта партнера (приложения Weather Station). В данном примере мы предполагаем, что приложение Weather Station выполняется на той же машине, на которой работает приложение Weather Balloon, и поэтому мы используем адрес IP 127.0.0.1 (QHostAddress::LocalHost) — специальный адрес, предназначенный для использования местными хостами.
В отличие от QAbstractSocket, класс QUdpSocket не получает имена хостов, а только их числовые адреса. Если нам нужно определить имя хоста по его адресу IP, мы имеем две возможности. Если мы готовы блокировать работу во время выполнения поиска, мы можем использовать статическую функцию QHostInfo::fromName(). В противном случае мы можем использовать статическую функцию QHostInfo::lookupHost(), которая немедленно возвращает управление и вызывает слот с передачей в качестве аргумента объекта QHostInfo, который будет содержать соответствующие адреса после завершения поиска.
01 int main(int argc, char *argv[])
02 {
03 QApplication app(argc, argv);
04 WeatherBalloon balloon;
05 balloon.show();
06 return app.exec();
07 }
Функция main() просто создает объект WeatherBalloon, кoтopый являeтcя yчacтником связи по протоколу UDP и одновременно представлен на экране кнопкой QPushButton. Нажимая кнопку QPushButton, пользователь может завершить приложение.
Теперь давайте рассмотрим исходный код клиентского приложения Weather Station.
01 class WeatherStation : public QDialog
02 {
03 Q_OBJECT
04 public:
05 WeatherStation(QWidget *parent = 0);
06 private slots:
07 void processPendingDatagrams();
08 private:
09 QUdpSocket udpSocket;
10 QLabel *dateLabel;
11 QLabel *timeLabel;
12 QLineEdit *altitudeLineEdit;
13 };
Класс WeatherStation наследует QDialog. Он прослушивает определенный порт UDP, выполняет синтаксический разбор поступающих дейтаграмм (от приложения Weather Balloon) и выводит на экран их содержимое в виде пяти строк редактирования QLineEdit, которые используются только для вывода данных. Здесь нас интересует только одна закрытая переменная udpSocket типа QUdpSocket, которая будет использована для приема дейтаграмм.
01 WeatherStation::WeatherStation(QWidget *parent)
02 : QDialog(parent)
03 {
04 udpSocket.bind(5824);
05 connect(&udpSocket, SIGNAL(readyRead()),
06 this, SLOT(processPendingDatagrams()));
07 }
Конструктор мы начинаем с привязки объекта QUdpSocket к порту, на который передает данные метеозонд. Поскольку мы не указали адрес хоста, сокет будет принимать дейтаграммы, посланные на любой адрес IP, принадлежащий машине, на которой работает приложение Weather Station. Затем мы связываем сигнал сокета readyRead() c закрытым слотом processPendingDatagrams(), который извлекает данные и отображает их на экране.
01 void WeatherStation::processPendingDatagrams()
02 {
03 QByteArray datagram;
04 do {
05 datagram.resize(udpSocket.pendingDatagramSize());
06 udpSocket.readDatagram(datagram.data(), datagram.size());
07 } while (udpSocket.hasPendingDatagrams());
08 QDateTime dateTime;
09 double temperature;
10 double humidity;
11 double altitude;
12 QDataStream in(&datagram, QIODevice::ReadOnly);
13 in.setVersion(QDataStream::Qt_4_1);
14 in >> dateTime >> temperature >> humidity >> altitude;
15 dateLineEdit->setText(dateTime.date().toString());
16 timeLineEdit->setText(dateTime.time().toString());
17 temperatureLineEdit->setText(tr("%1° C").arg(temperature));
18 humidityLineEdit->setText(tr("%1%").arg(humidity));
19 altitudeLineEdit->setText(tr("%1 m").arg(altitude));
20 }
Слот processPendingDatagrams() вызывается при получении дейтаграммы. QUdpSocket ставит в очередь поступившие дейтаграммы и позволяет получать к ним доступ последовательно в порядке очереди. Обычно в очереди будет только одна дейтаграмма, однако нельзя исключать возможность передачи отправителем последовательно нескольких дейтаграмм до генерации сигнала readyRead(). В этом случае мы игнорируем все дейтаграммы, кроме последней, поскольку предыдущие дейтаграммы содержат устаревшие параметры атмосферного состояния.
Функция pendingDatagramSize() возвращает размер первой ждущей обработки дейтаграммы. С точки зрения приложения дейтаграммы всегда посылаются и принимаются как один блок данных. Это означает, что при любом количестве байтов дейтаграмма будет считываться целиком. Вызов readDatagram() копирует содержимое первой ждущей обработки дейтаграммы в указанный буфер char * (обрезая данные, если размер буфера оказывается недостаточным) и осуществляет переход к следующей необработанной дейтаграмме. После считывания всех дейтаграмм мы разбиваем последнюю из них (имеющую самые свежие значения параметров атмосферного состояния) на составные части и заполняем строки редактирования QLineEdit новыми данными.
01 int main(int argc, char *argv[])
02 {
03 QApplication app(argc, argv);
04 WeatherStation station;
05 station.show();
06 return app.exec();
07 }
Наконец, в функции main() мы создаем и показываем объект WeatherStation.
На этом мы завершаем рассмотрение наших примеров по передаче и приему данных с применением протокола UDP. Представленные приложения максимально упрощены, причем приложение Weather Balloon посылает дейтаграммы, а приложение Weather Station получает их. В большинстве реальных приложений в обоих случаях пришлось бы как считывать, так записывать данные на свой сокет. Функциям QUdpSocket::writeDatagram() могут передаваться адрес хоста и номер порта, поэтому QUdpSocket может читать с хоста и порта, с которыми он был связан функцией bind(), и писать на какой-нибудь другой хост и порт.