時間：2017年6月21日

一、寫在前面：

        平時做圖形學的東西多一些，雖然一直對網路程式設計很感興趣，但是沒有什麼機會去嘗試一下。最近正好趕上期末的課程實習，然後就參考Qt官方的 Network Programming References，寫了一個區域網群聊軟體，還算比較好看吧~ ，因為是自己的提交的作業，所以比較簡陋將就一下，主要功能有：

        （1） 使用者註冊與登入

        （2） 多使用者加入聊天室聊天。

        （3） 找回密碼等服務功能。

二、在正文開始之前，先貼一下我的實現結果：

（1） 【客戶端】  聊天室聊天介面

       包含“使用者的基本資訊”、“聊天視窗”、“當前線上使用者表”。截圖中有四個使用者同時線上。

           、

（2） 【伺服器】 

          負責管理使用者資訊、轉發聊天訊息等功能。截圖為上圖時刻的伺服器狀態。

（3） 【客戶端】  使用者登入

三、【原理】 基於Qt實現Tcp協議的聊天室簡單Demo

1. 關於Tcp協議：

      TCP協議是一種面向連線的、可靠的、基於位元組流的傳輸層通訊協議。Qt對其提供了簡單的封裝，當然用windows API或Linux的<sys/socket.h>都能夠輕鬆實現。

      TCP協議被稱為面向連線的通訊協議。原因是TCP協議的傳輸依賴於TCP連線。一個TCP連線，由兩個套接字（socket）

2. 聊天室的通訊流程：

    首先，啟動一個伺服器（Server），並使其監聽（listen）伺服器端的某個埠（port）。

    當Server收到某個客戶端的socket發出的“建立連線”請求時，Server便在本地建立一個客戶端socket的本地代理（也是一個socket），這樣一個TCP連線便建立成功。 當然，伺服器可以通過這個本地代理（socket）向伺服器傳送訊息，而客戶端也可以通過自己的socket與伺服器方的代理socket傳送訊息。

    如果允許多個客戶端連線到Server，那麼可以用一個連結串列管理所有Server端的socket。

    我畫了一個上述過程的流程圖，如下：

3. Qt中的Tcp通訊

       在Qt中，套接字由QTcpSocket支援，伺服器由QTcpServer支援。關於這些類的具體資訊可以在Qt的官方幫助文件（Qt Assistance）中查詢到。

       在使用Qt的Network模組之前，先需要連線Qt的網路庫檔案。可在pro檔案中，新增如下程式碼實現：

                  QT    += network

【3.1】QTcpServer的主要函式：

boolQTcpServer::listen(const QHostAddress& address = QHostAddress::Any, quint16port = 0);          

      [Qt Assistance] Tells the server to listen for incoming connections on address and port. If port is 0, a port is chosen automatically. If address is QHostAddress::Any, the server will listen on all network interfaces.Returns true on success; otherwise returns false.

     告訴server他要監聽來自哪裡的連線和埠。如果address為QHostAddress::Any，server將會監聽所有網路的連線請求，埠可以取沒有被佔用的任意埠號（如：19999）

   QTcpSocket* QTcpServer::nextPendingConnection()                            

    [Qt Assistance] Returns the next pending connection as a connected QTcpSocket object.

返回伺服器下一個已申請建立連線，但還未處理的socket。

【3.2】QTcpSocket的主要函式：

     voidQSocket::connectToHost(const QHostAddress & address, quint16 port, OpenMode openMode = ReadWrite)

     [Qt Assistance] Attempts to make a connection to address on port.

嘗試連線到IP地址為address，埠號為port的伺服器。

     voidQAbstractSocket::abort()

     [Qt Assistance]  Aborts the current connection and resets the socket. 

中斷當前連線，並重置socket。

     讀寫操作：QTcpSocket::write(const char*)、QTcpSocket::writeAll(const char*)

4. 一個基於TCP協議的區域網聊天室的簡單demo的具體程式碼和下載連線：

demo程式功能簡介：該示例包含TcpClient和TcpServer兩個程式。TcpClient為通訊客戶端，可以同時開啟多個，TcpServer為伺服器，用於實現訊息的中繼和轉發。

demo程式演示圖：

demo程式的主幹程式碼：

（1） 客戶端程式 TcpClient

// 程式：TcpClient
// 標頭檔案：clientWindow.h

#ifndef CLIENTWINDOW_H
#define CLIENTWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QTcpSocket>
#include <QHostAddress>

namespace Ui {
class ClientWindow;
}

class ClientWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit ClientWindow(QWidget *parent = 0);
    ~ClientWindow();

    QTcpSocket* m_socket;      // 客戶端套接字

    void connectToServer();    // 連線到伺服器

private slots:
    void slot_readMessage();   // 處理接收伺服器方傳送的訊息
    void slot_btnSendMsg();    // 點擊發送按鈕後，後傳送訊息


private:
    Ui::ClientWindow *ui;
};

#endif // CLIENTWINDOW_H

// 程式：TcpClient
// 原始檔：clientWindow.cpp

#include "clientwindow.h"
#include "ui_clientwindow.h"

ClientWindow::ClientWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::ClientWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    connectToServer();
    // do other things
}

void ClientWindow::connectToServer()
{
    m_socket = new QTcpSocket(this);

    //連線到伺服器

    // 嘗試連線到IP為"127.0.0.1" & 埠號為19999伺服器
    // 如果想要實現區域網通訊, 只需將第一個IP地址設定為“伺服器”所在主機的IP地址即可
    // 如  m_socket->connectToHost("170.29.19.65", 19999);
    m_socket->connectToHost(QHostAddress::LocalHost, 9999);

    connect(m_socket,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(slot_readMessage()));   // 告訴socket, 要用slot_readMessage()去處理接收的訊息.

    connect(ui->pushButton,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(slot_btnSendMsg()));
}

void ClientWindow::slot_readMessage()   // 只會在socket接收到server訊息時呼叫
{
    QString str = m_socket->readAll().data();


    ui->textBrowser->setText(ui->textBrowser->toPlainText() + "\n" + str);
}

void ClientWindow::slot_btnSendMsg()
{
    QString str = ui->lineEdit->text();

    m_socket->write(str.toStdString().data());    // Exception

    ui->lineEdit->clear();
}

ClientWindow::~ClientWindow()
{
    delete ui;
}

// 程式：TcpClient
// 標頭檔案：serverWindow.h

#ifndef SERVERWINDOW_H
#define SERVERWINDOW_H

#include <QMainWindow>
#include <QTcpSocket>
#include <QTcpServer>

namespace Ui {
class ServerWindow;
}

class ServerWindow : public QMainWindow
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit ServerWindow(QWidget *parent = 0);
    ~ServerWindow();

    QTcpServer* m_server;

    QList<QTcpSocket*> m_sockets;   // 連線到server的所有客戶.  連結串列方式, 在伺服器端的一個備份(客戶端的socket)

    void startServer();    // 啟動一個server
public slots:
    void slot_newConnection();    //  對應客戶端的 connectToHost();

    void slot_readMessage();   // 每一個socket繫結


private:
    Ui::ServerWindow *ui;
};

#endif // SERVERWINDOW_H

// 程式：TcpClient
// 原始檔：serverWindow.cpp

#include "serverwindow.h"
#include "ui_serverwindow.h"

ServerWindow::ServerWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::ServerWindow)
{
    ui->setupUi(this);

    startServer();
}

void ServerWindow::startServer()
{
    m_server = new QTcpServer(this);

    m_server->listen(QHostAddress::Any, 19999);

    connect(m_server,SIGNAL(newConnection()),this,SLOT(slot_newConnection()));  //
}

void ServerWindow::slot_newConnection()
{
    // 把新加入的socket放入連結串列中
    QTcpSocket* socket = m_server->nextPendingConnection();

    m_sockets.push_back(socket);

    connect(socket,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(slot_readMessage()));
}

// 每一個socket處理收到訊息的函式
void ServerWindow::slot_readMessage()
{
    QTcpSocket* socket = (QTcpSocket*)QObject::sender();  // 獲得是哪個socket收到了訊息

    QString str = socket->readAll().data();

    for(int i=0; i<m_sockets.size(); i++)
    {
        m_sockets[i]->write(str.toStdString().data());
    }
}

ServerWindow::~ServerWindow()
{
    delete ui;
}