Qt | 安全的udp客户端搭建(代码框架值得学习)

#ifndef ADDRESSDIALOG_H // 如果没有定义 ADDRESSDIALOG_H#define ADDRESSDIALOG_H // 定义 ADDRESSDIALOG_H，避免重复包含​#include <QDialog> // 包含 QDialog 头文件，用于创建对话框​QT_BEGIN_NAMESPACE // 开始 Qt 命名空间namespace Ui { // 创建 Ui 命名空间class AddressDialog; // 前向声明 AddressDialog 类}QT_END_NAMESPACE // 结束 Qt 命名空间​class AddressDialog : public QDialog // 定义 AddressDialog 类，继承自 QDialog{    Q_OBJECT // 宏，启用 Qt 的信号和槽机制​public:    explicit AddressDialog(QWidget *parent = nullptr); // 构造函数，接受一个 QWidget 指针作为父对象    ~AddressDialog(); // 析构函数​    QString remoteName() const; // 获取远程名称的函数声明    quint16 remotePort() const; // 获取远程端口的函数声明​private:    void setupHostSelector(); // 初始化主机选择器的私有函数声明    void setupPortSelector(); // 初始化端口选择器的私有函数声明​    Ui::AddressDialog *ui = nullptr; // 指向 Ui::AddressDialog 的指针，初始化为 nullptr};​#endif // ADDRESSDIALOG_H // 结束条件编译指令，确保避免重复定义​

#include "addressdialog.h" // 包含自定义的 AddressDialog 头文件#include "ui_addressdialog.h" // 包含自动生成的 UI 界面头文件​#include <QtCore> // 包含 Qt 核心模块#include <QtNetwork> // 包含 Qt 网络模块#include <QtWidgets> // 包含 Qt 小部件模块​#include <limits> // 包含上限和下限的头文件​AddressDialog::AddressDialog(QWidget *parent) // 构造函数，接受一个 QWidget 指针作为父对象    : QDialog(parent), // 初始化父类 QDialog    ui(new Ui::AddressDialog) // 初始化 ui 指针{    ui->setupUi(this); // 设置用户界面    setupHostSelector(); // 调用函数设置主机选择器    setupPortSelector(); // 调用函数设置端口选择器}​AddressDialog::~AddressDialog() // 析构函数{    delete ui; // 删除 ui 指针以释放内存}​QString AddressDialog::remoteName() const // 获取远程名称的函数{    if (ui->addressSelector->count()) // 如果地址选择器有项        return ui->addressSelector->currentText(); // 返回当前选中的文本    return {}; // 否则返回一个空字符串}​quint16 AddressDialog::remotePort() const // 获取远程端口的函数{    return quint16(ui->portSelector->text().toUInt()); // 将端口选择器的文本转换为无符号整型}​void AddressDialog::setupHostSelector() // 设置主机选择器的函数{    QString name(QHostInfo::localHostName()); // 获取本地主机名    if (!name.isEmpty()) { // 如果主机名不为空        ui->addressSelector->addItem(name); // 将主机名添加到地址选择器        const QString domain = QHostInfo::localDomainName(); // 获取本地域名        if (!domain.isEmpty()) // 如果域名不为空            ui->addressSelector->addItem(name + QChar('.') + domain); // 添加主机名和域名的组合    }​    if (name != QStringLiteral("localhost")) // 如果主机名不是 "localhost"        ui->addressSelector->addItem(QStringLiteral("localhost")); // 添加 "localhost"​    const QList<QHostAddress> ipAddressesList = QNetworkInterface::allAddresses(); // 获取所有 IP 地址    for (const QHostAddress &ipAddress : ipAddressesList) { // 遍历 IP 地址列表        if (!ipAddress.isLoopback()) // 如果 IP 地址不是回环地址            ui->addressSelector->addItem(ipAddress.toString()); // 添加 IP 地址到选择器    }​    ui->addressSelector->insertSeparator(ui->addressSelector->count()); // 在选择器中插入分隔符​    for (const QHostAddress &ipAddress : ipAddressesList) { // 再次遍历 IP 地址列表        if (ipAddress.isLoopback()) // 如果是回环地址            ui->addressSelector->addItem(ipAddress.toString()); // 添加回环地址到选择器    }}​void AddressDialog::setupPortSelector() // 设置端口选择器的函数{    // 设置端口选择器的验证器，范围为 0 到 quint16 的最大值    ui->portSelector->setValidator(new QIntValidator(0, std::numeric_limits<quint16>::max(),                                                     ui->portSelector));    ui->portSelector->setText(QStringLiteral("22334")); // 将端口选择器的文本设置为默认值 "22334"}​

#ifndef ASSOCIATION_H // 如果没有定义 ASSOCIATION_H#define ASSOCIATION_H // 定义 ASSOCIATION_H，避免重复包含​#include <QtNetwork> // 包含 Qt 网络模块的头文件#include <QtCore> // 包含 Qt 核心模块的头文件​//! [0]class DtlsAssociation : public QObject // 定义 DtlsAssociation 类，继承自 QObject{    Q_OBJECT // 宏，启用 Qt 的信号和槽机制​public:    // 构造函数，接受一个 QHostAddress、一个端口号和一个连接名称    DtlsAssociation(const QHostAddress &address, quint16 port,                    const QString &connectionName);    ~DtlsAssociation(); // 析构函数    void startHandshake(); // 启动 TLS 握手的公共函数声明​signals: // 信号部分，用于向外部发送消息    void errorMessage(const QString &message); // 错误消息信号    void warningMessage(const QString &message); // 警告消息信号    void infoMessage(const QString &message); // 信息消息信号    void serverResponse(const QString &clientInfo, const QByteArray &datagraam,                        const QByteArray &plainText); // 服务器响应信号，包含客户端信息、数据报和明文​private slots: // 槽函数部分，处理信号的响应    void udpSocketConnected(); // UDP 套接字连接的槽函数    void readyRead(); // 数据可读的槽函数    void handshakeTimeout(); // 握手超时的槽函数    void pskRequired(QSslPreSharedKeyAuthenticator *auth); // 需要预共享密钥的槽函数    void pingTimeout(); // Ping 超时的槽函数​private:    QString name; // 连接名称    QUdpSocket socket; // UDP 套接字    QDtls crypto; // DTLs 加密对象​    QTimer pingTimer; // Ping 定时器    unsigned ping = 0; // Ping 计数器​    Q_DISABLE_COPY(DtlsAssociation) // 禁用拷贝构造函数和拷贝赋值运算符，以避免意外复制};//! [0]​#endif // ASSOCIATION_H // 结束条件编译指令，确保避免重复定义​

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* 提示：该行代码过长，系统自动注释不进行高亮。一键复制会移除系统注释 
* #include "association.h" // 包含自定义的 association 头文件​DtlsAssociation::DtlsAssociation(const QHostAddress &address, quint16 port,                                 const QString &connectionName) // 构造函数，接受地址、端口和连接名称    : name(connectionName), // 初始化名称    crypto(QSslSocket::SslClientMode) // 初始化加密对象为客户端模式{    //! [1]    auto configuration = QSslConfiguration::defaultDtlsConfiguration(); // 获取默认的 DTLS 配置    configuration.setPeerVerifyMode(QSslSocket::VerifyNone); // 设置对等体验证模式为不验证    crypto.setPeer(address, port); // 设置对等体地址和端口    crypto.setDtlsConfiguration(configuration); // 设置 DTLS 配置    //! [1]​    //! [2]    connect(&crypto, &QDtls::handshakeTimeout, this, &DtlsAssociation::handshakeTimeout); // 连接握手超时信号    //! [2]    connect(&crypto, &QDtls::pskRequired, this, &DtlsAssociation::pskRequired); // 连接需要预共享密钥的信号    //! [3]    socket.connectToHost(address.toString(), port); // 连接到指定地址和端口    //! [3]    //! [13]    connect(&socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &DtlsAssociation::readyRead); // 连接 UDP 套接字准备读信号    //! [13]    //! [4]    pingTimer.setInterval(5000); // 设置 Ping 定时器间隔为5000毫秒    connect(&pingTimer, &QTimer::timeout, this, &DtlsAssociation::pingTimeout); // 连接 Ping 超时信号    //! [4]}​//! [12]DtlsAssociation::~DtlsAssociation() // 析构函数{    if (crypto.isConnectionEncrypted()) // 如果连接是加密的        crypto.shutdown(&socket); // 关闭加密连接}//! [12]​//! [5]void DtlsAssociation::startHandshake() // 启动握手的函数{    if (socket.state() != QAbstractSocket::ConnectedState) { // 如果套接字状态不是已连接状态        emit infoMessage(tr("%1: connecting UDP socket first ...").arg(name)); // 发送信息消息，提示先连接 UDP 套接字        connect(&socket, &QAbstractSocket::connected, this, &DtlsAssociation::udpSocketConnected); // 连接套接字连接信号        return; // 返回    }​    if (!crypto.doHandshake(&socket)) // 如果握手失败        emit errorMessage(tr("%1: failed to start a handshake - %2").arg(name, crypto.dtlsErrorString())); // 发送错误消息    else        emit infoMessage(tr("%1: starting a handshake").arg(name)); // 发送信息消息，提示开始握手}//! [5]​void DtlsAssociation::udpSocketConnected() // UDP 套接字连接后的处理函数{    emit infoMessage(tr("%1: UDP socket is now in ConnectedState, continue with handshake ...").arg(name)); // 发送信息消息，提示 UDP 套接字已连接，继续握手    startHandshake(); // 启动握手}​void DtlsAssociation::readyRead() // 准备读取数据的函数{    if (socket.pendingDatagramSize() <= 0) { // 如果待处理的数据报大小小于等于0        emit warningMessage(tr("%1: spurious read notification?").arg(name)); // 发送警告消息，提示虚假的读取通知        return; // 返回    }​    //! [6]    QByteArray dgram(socket.pendingDatagramSize(), Qt::Uninitialized); // 创建一个数据报数组    const qint64 bytesRead = socket.readDatagram(dgram.data(), dgram.size()); // 读取数据报    if (bytesRead <= 0) { // 如果读取的字节小于等于0        emit warningMessage(tr("%1: spurious read notification?").arg(name)); // 发送警告消息，提示虚假的读取通知        return; // 返回    }​    dgram.resize(bytesRead); // 调整数据报大小    //! [6]    //! [7]    if (crypto.isConnectionEncrypted()) { // 如果连接是加密的        const QByteArray plainText = crypto.decryptDatagram(&socket, dgram); // 解密数据报        if (plainText.size()) { // 如果解密后的明文大小不为空            emit serverResponse(name, dgram, plainText); // 发送服务器响应            return; // 返回        }​        if (crypto.dtlsError() == QDtlsError::RemoteClosedConnectionError) { // 如果遇到远程关闭连接的错误            emit errorMessage(tr("%1: shutdown alert received").arg(name)); // 发送错误消息，提示收到关闭警告            socket.close(); // 关闭套接字            pingTimer.stop(); // 停止 Ping 定时器            return; // 返回        }​        emit warningMessage(tr("%1: zero-length datagram received?").arg(name)); // 发送警告消息，提示接收到零长度数据报    } else {        //! [7]        //! [8]        if (!crypto.doHandshake(&socket, dgram)) { // 如果握手失败            emit errorMessage(tr("%1: handshake error - %2").arg(name, crypto.dtlsErrorString())); // 发送错误消息，提示握手错误            return; // 返回        }        //! [8]​        //! [9]        if (crypto.isConnectionEncrypted()) { // 如果连接是加密的            emit infoMessage(tr("%1: encrypted connection established!").arg(name)); // 发送信息消息，提示加密连接已建立            pingTimer.start(); // 启动 Ping 定时器            pingTimeout(); // 处理 Ping 超时        } else {            //! [9]            emit infoMessage(tr("%1: continuing with handshake ...").arg(name)); // 发送信息消息，提示继续握手        }    }}​//! [11]void DtlsAssociation::handshakeTimeout() // 握手超时的函数{    emit warningMessage(tr("%1: handshake timeout, trying to re-transmit").arg(name)); // 发送警告消息，提示握手超时，尝试重新传输    if (!crypto.handleTimeout(&socket)) // 如果处理超时失败        emit errorMessage(tr("%1: failed to re-transmit - %2").arg(name, crypto.dtlsErrorString())); // 发送错误消息，提示重新传输失败}//! [11]​//! [14]void DtlsAssociation::pskRequired(QSslPreSharedKeyAuthenticator *auth) // 需要预共享密钥的函数{    Q_ASSERT(auth); // 确保 auth 不是 nullptr​    emit infoMessage(tr("%1: providing pre-shared key ...").arg(name)); // 发送信息消息，提示提供预共享密钥    auth->setIdentity(name.toLatin1()); // 设置身份为连接名称    auth->setPreSharedKey(QByteArrayLiteral("\x1a\x2b\x3c\x4d\x5e\x6f")); // 设置预共享密钥}//! [14]​//! [10]void DtlsAssociation::pingTimeout() // Ping 超时的函数{    static const QString message = QStringLiteral("I am %1, please, accept our ping %2"); // 定义 Ping 消息模板    const qint64 written = crypto.writeDatagramEncrypted(&socket, message.arg(name).arg(ping).toLatin1()); // 发送加密的 Ping 消息    if (written <= 0) { // 如果发送失败        emit errorMessage(tr("%1: failed to send a ping - %2").arg(name, crypto.dtlsErrorString())); // 发送错误消息，提示发送 Ping 失败        pingTimer.stop(); // 停止 Ping 定时器        return; // 返回    }​    ++ping; // 增加 Ping 计数}//! [10]​
*/

#ifndef MAINWINDOW_H // 如果没有定义 MAINWINDOW_H#define MAINWINDOW_H // 定义 MAINWINDOW_H，避免重复包含​#include <QMainWindow> // 包含 QMainWindow 头文件，用于创建主窗口#include <QSharedPointer> // 包含 QSharedPointer 头文件，用于使用共享指针#include <QList> // 包含 QList 头文件，用于使用 QList 容器​QT_BEGIN_NAMESPACE // 开始 Qt 命名空间namespace Ui { // 创建 Ui 命名空间class MainWindow; // 前向声明 MainWindow 类}QT_END_NAMESPACE // 结束 Qt 命名空间​class QHostAddress; // 前向声明 QHostAddress 类class QHostInfo; // 前向声明 QHostInfo 类​class DtlsAssociation; // 前向声明 DtlsAssociation 类​class MainWindow : public QMainWindow // 定义 MainWindow 类，继承自 QMainWindow{    Q_OBJECT // 宏，启用 Qt 的信号和槽机制​public:    explicit MainWindow(QWidget *parent = nullptr); // 构造函数，接受一个 QWidget 指针作为父对象    ~MainWindow(); // 析构函数​private slots: // 槽函数部分    void addErrorMessage(const QString &message); // 添加错误信息的槽函数    void addWarningMessage(const QString &message); // 添加警告信息的槽函数    void addInfoMessage(const QString &message); // 添加信息的槽函数    void addServerResponse(const QString &clientInfo, const QByteArray &datagram,                           const QByteArray &plainText); // 添加服务器响应的槽函数​    void on_connectButton_clicked(); // 连接按钮点击的槽函数    void on_shutdownButton_clicked(); // 关闭按钮点击的槽函数​    void lookupFinished(const QHostInfo &hostInfo); // 查询完成的槽函数​private:    void updateUi(); // 更新用户界面的私有函数声明    void startNewConnection(const QHostAddress &address); // 启动新连接的私有函数声明​    Ui::MainWindow *ui = nullptr; // 指向 Ui::MainWindow 的指针，初始化为 nullptr​    using AssocPtr = QSharedPointer<DtlsAssociation>; // 定义共享指针类型别名    QList<AssocPtr> connections; // 连接的列表，存储 DtlsAssociation 的共享指针​    QString nameTemplate; // 名称模板    unsigned nextId = 0; // 下一个 ID​    quint16 port = 0; // 端口号    int lookupId = -1; // 查询 ID，初始化为 -1};​#endif // MAINWINDOW_H // 结束条件编译指令，确保避免重复定义​

#include <QtCore> // 包含 Qt 核心模块#include <QtNetwork> // 包含 Qt 网络模块​#include "addressdialog.h" // 包含地址对话框头文件#include "association.h" // 包含关联头文件#include "mainwindow.h" // 包含主窗口头文件#include "ui_mainwindow.h" // 包含用户界面头文件​#include <utility> // 包含工具模块，用于 std::move​MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) // 构造函数，接受一个 QWidget 指针作为父对象    : QMainWindow(parent), // 初始化父类 QMainWindow    ui(new Ui::MainWindow), // 初始化 ui 指针    nameTemplate(QStringLiteral("Alice (clone number %1)")) // 初始化名称模板{    ui->setupUi(this); // 设置用户界面    updateUi(); // 更新用户界面}​MainWindow::~MainWindow() // 析构函数{    delete ui; // 删除 ui 指针以释放内存}​//! [0]​const QString colorizer(QStringLiteral("<font color=\"%1\">%2</font><br>")); // 定义一个消息字体颜色化的常量​void MainWindow::addErrorMessage(const QString &message) // 添加错误消息的函数{    ui->clientMessages->insertHtml(colorizer.arg(QStringLiteral("Crimson"), message)); // 插入错误消息}​void MainWindow::addWarningMessage(const QString &message) // 添加警告消息的函数{    ui->clientMessages->insertHtml(colorizer.arg(QStringLiteral("DarkOrange"), message)); // 插入警告消息}​void MainWindow::addInfoMessage(const QString &message) // 添加信息消息的函数{    ui->clientMessages->insertHtml(colorizer.arg(QStringLiteral("DarkBlue"), message)); // 插入信息消息}​void MainWindow::addServerResponse(const QString &clientInfo, const QByteArray &datagram,                                   const QByteArray &plainText) // 添加服务器响应的函数{    static const QString messageColor = QStringLiteral("DarkMagenta"); // 定义消息颜色    static const QString formatter = QStringLiteral("<br>---------------"                                                    "<br>%1 received a DTLS datagram:<br> %2"                                                    "<br>As plain text:<br> %3"); // 定义格式化字符串​    const QString html = formatter.arg(clientInfo, QString::fromUtf8(datagram.toHex(' ')),                                       QString::fromUtf8(plainText)); // 创建响应消息的 HTML    ui->serverMessages->insertHtml(colorizer.arg(messageColor, html)); // 插入服务器响应消息}​//! [0]​void MainWindow::on_connectButton_clicked() // 连接按钮点击的槽函数{    if (lookupId != -1) { // 如果正在进行主机查询        QHostInfo::abortHostLookup(lookupId); // 取消主机查询        lookupId = -1; // 重置查询 ID        port = 0; // 重置端口        updateUi(); // 更新用户界面        return; // 返回    }​    AddressDialog dialog; // 创建地址对话框实例    if (dialog.exec() != QDialog::Accepted) // 显示对话框，如果未被接受则返回        return;​    const QString hostName = dialog.remoteName(); // 获取远程主机名    if (hostName.isEmpty()) // 如果主机名为空        return addWarningMessage(tr("Host name or address required to connect")); // 添加警告消息，提示需要主机名或地址​    port = dialog.remotePort(); // 获取远程端口    QHostAddress remoteAddress; // 创建远程地址对象    if (remoteAddress.setAddress(hostName)) // 如果能将主机名转换为地址        return startNewConnection(remoteAddress); // 启动新连接​    addInfoMessage(tr("Looking up the host ...")); // 添加信息消息，提示正在查找主机    lookupId = QHostInfo::lookupHost(hostName, this, SLOT(lookupFinished(QHostInfo))); // 开始异步主机查找    updateUi(); // 更新用户界面}​void MainWindow::updateUi() // 更新用户界面的函数{    ui->connectButton->setText(lookupId == -1 ? tr("Connect ...") : tr("Cancel lookup")); // 根据查询 ID 设置按钮文本    ui->shutdownButton->setEnabled(connections.size() != 0); // 启用/禁用关闭按钮}​void MainWindow::lookupFinished(const QHostInfo &hostInfo) // 主机查找完成的槽函数{    if (hostInfo.lookupId() != lookupId) // 如果返回的查找 ID 与当前的查找 ID 不匹配        return; // 返回​    lookupId = -1; // 重置查找 ID    updateUi(); // 更新用户界面​    if (hostInfo.error() != QHostInfo::NoError) { // 如果查找发生错误        addErrorMessage(hostInfo.errorString()); // 添加错误消息        return; // 返回    }​    const QList<QHostAddress> foundAddresses = hostInfo.addresses(); // 获取查找到的地址列表    if (foundAddresses.empty()) { // 如果地址列表为空        addWarningMessage(tr("Host not found")); // 添加警告消息，提示未找到主机        return; // 返回    }​    const auto remoteAddress = foundAddresses.at(0); // 获取第一个找到的地址    addInfoMessage(tr("Connecting to: %1").arg(remoteAddress.toString())); // 添加信息消息，提示正在连接    startNewConnection(remoteAddress); // 启动新连接}​void MainWindow::startNewConnection(const QHostAddress &address) // 启动新连接的函数{    AssocPtr newConnection(new DtlsAssociation(address, port, nameTemplate.arg(nextId))); // 创建新的 DtlsAssociation 实例    connect(newConnection.data(), &DtlsAssociation::errorMessage, this, &MainWindow::addErrorMessage); // 连接错误消息信号    connect(newConnection.data(), &DtlsAssociation::warningMessage, this, &MainWindow::addWarningMessage); // 连接警告消息信号    connect(newConnection.data(), &DtlsAssociation::infoMessage, this, &MainWindow::addInfoMessage); // 连接信息消息信号    connect(newConnection.data(), &DtlsAssociation::serverResponse, this, &MainWindow::addServerResponse); // 连接服务器响应信号    connections.push_back(std::move(newConnection)); // 将新连接添加到连接列表    connections.back()->startHandshake(); // 启动握手    updateUi(); // 更新用户界面​    ++nextId; // 增加下一个 ID}​void MainWindow::on_shutdownButton_clicked() // 关闭按钮点击的槽函数{    connections.clear(); // 清空连接列表    updateUi(); // 更新用户界面}​