一口气, 了解 Qt 的所有 IPC 方式

大家好，我是老吴。

今天整理一下 Qt 里几个重要的 IPC 方式。

Internet Socket

Qt 里的 Qt Network 模块，提供了一些类，让网络编程变得更容易，且支持跨平台。

具体地，有偏上层的 QNetworkAccessManager、QNetworkRequest、QNetworkReply。

以及偏底层的 QTcpSocket、QTcpServer、QUdpSocket。

示例

https://doc.qt.io/qt-5/qtnetwork-downloadmanager-example.html

这个例子演示了如何使用 QNetworkAccessManager 实现一个命令行下载工具，类似 wget 命令。

运行效果：

代码语言：javascript复制

$ ./downloadmanager https://dl.google.com/linux/direct/google-chrome-stable_current_amd64.deb

Downloading https://dl.google.com/linux/direct/google-chrome-stable_current_amd64.deb...

[##################################################] 100% 21.1 MB/s

Succeeded.
1/1 files downloaded successfully

支持进度显示、多文件排队下载。

代码分析

代码语言：javascript复制

// send request
void DownloadManager::startNextDownload()
{
    QNetworkRequest request(url);

    // manager is QNetworkAccessManager, 
    // currentDownload is QNetworkReply
    currentDownload = manager.get(request);

    connect(currentDownload, SIGNAL(readyRead()),
            SLOT(downloadReadyRead()));
}

// download data
void DownloadManager::downloadReadyRead()
{
    // output is QFile
    output.write(currentDownload->readAll());
}

3 个步骤：

发 Request，
拿到 Reply，
从 Reply 中读写数据。

更详细的说明：

https://doc.qt.io/qt-5/qtnetwork-index.html

Local Socket

Local Socket 用于在同一台计算机上运行的进程之间的通信，相关的类是 QLocalServer and QLocalSocket。

虽然 Internet Socket 可用于同一目的，但 Local Socket 的效率更高。

Local Socket 仅复制数据，它们并不执行协议处理，不需要添加或删除网络报头，无需计算校验和，不要产生顺序号，无需发送确认报文。

另外，后续如果有需要的话，可以很容易地升级成跨主机的版本。

示例

1. fortune server

https://doc.qt.io/qt-5/qtcore-ipc-localfortuneserver-example.html

这个例子演示如何使用 QLocalServer 实现一个随机应答服务器。

2. fortune client

https://doc.qt.io/qt-5/qtcore-ipc-localfortuneclient-example.html

这个例子演示如何使用 QLocalSocket 去连接 Local Socket Server。

运行效果：

点击 client 端的 "Get Forturn" 按键，会发起一个连接，server 端发现有新连接后，会随机发送一句话过来。

代码分析

Server 端：

代码语言：javascript复制

// create a local socket server
Server::Server(QWidget *parent)
    : QDialog(parent)
{
    server = new QLocalServer(this);
    server->listen("fortune")

    connect(server, &QLocalServer::newConnection, this, &Server::sendFortune);
}

代码语言：javascript复制

// send data
void Server::sendFortune()
{
    QLocalSocket *clientConnection = server->nextPendingConnection();
    clientConnection->write(block);
    clientConnection->flush();
    clientConnection->disconnectFromServer();
}

4 个步骤：

new 一个 socket;
用 listen() 监听;
用 nextPendingConnection() 获取连接;
常规的 read()/write() 操作;

Client 端的代码也很简单，请自行查看。

Shared Memory

QSharedMemory 用于支持跨平台的共享内存，它允许多个线程和进程安全地访问共享内存段。

此外，QSystemSemaphore 可用于控制对系统共享资源的访问和进程之间的通信。

示例

https://doc.qt.io/qt-5/qsharedmemory.html

这个例子演示进程间如何使用 QSharedMemory 以共享内存的方式进行通信。

需要启动 2 次该程序，其中一个程序先加载一张图片，然后另外一个程序通过共享内存来访问到同一张图片。

运行效果：

代码分析

创建 shared memory：

代码语言：javascript复制

void Dialog::loadFromFile()
{
    [...]
    // load buffer into share memory
    // buffer is QBuffer
    sharedMemory.create(size))
    sharedMemory.lock();
    char *to = (char*)sharedMemory.data();
    const char *from = buffer.data().data(); 
    memcpy(to, from, qMin(sharedMemory.size(), size));
    sharedMemory.unlock();
}

访问 shared memory：

代码语言：javascript复制

void Dialog::loadFromMemory()
{
    
    sharedMemory.attach();
    sharedMemory.lock();
    buffer.setData((char*)sharedMemory.constData(), sharedMemory.size());
    buffer.open(QBuffer::ReadOnly);
    in >> image;
    sharedMemory.unlock();

    sharedMemory.detach();
    ui.label->setPixmap(QPixmap::fromImage(image));
}

接口很简洁：

create() 创建一块共享内存;
attach() 和 detach() 用于访问;
lock() 和 unlock() 用于同步;

D-Bus protocol

D-Bus 是一种进程间通信 (IPC) 和远程过程调用 (RPC) 机制，最初是为 Linux 开发的，目的是用一个统一的协议替换现有的 IPC 方案。

D-Bus 实际上是基于 Unix Socket 的。它只提供了一个标准化的总线架构，允许许多进程相互通信。

Qt 提供了 Qt DBus 模块，把信号槽机制扩展到进程级别，使得开发者可以在一个进程中发出信号，由其它进程的槽函数响应信号。

示例

https://doc.qt.io/qt-5/qtdbus-chat-example.html

这个例子演示了如何使用 Qt DBus 实现一个基于 D-Bus 的简易聊天室。

运行效果：

代码分析

代码语言：javascript复制

ChatMainWindow::ChatMainWindow()
    : m_nickname(QLatin1String("nickname"))
{
    [...]
    connect(sendButton, SIGNAL(clicked(bool)), this, SLOT(sendClickedSlot()));
    
    // add our D-Bus interface and connect to D-Bus
    new ChatAdaptor(this);
    QDBusConnection::sessionBus().registerObject("/", this);

    org::example::chat *iface;
    iface = new org::example::chat(QString(), QString(), QDBusConnection::sessionBus(), this);

    QDBusConnection::sessionBus().connect(QString(), QString(), "org.example.chat", "message", this, SLOT(messageSlot(QString,QString)));
    [...]
}

接口感觉还是比较复杂，这里就不展开分析了。

更详细的说明：

https://doc.qt.io/qt-5/qtdbus-index.html
https://unix.stackexchange.com/questions/604258/what-is-d-bus-practically-useful-for

QProcess

QProcess 类可以用来启动外部程序作为子进程，并与它们进行通信。

示例代码

代码语言：javascript复制

QProcess gzip;
gzip.start("gzip", QStringList() << "-c");
if (!gzip.waitForStarted())
    return false;

gzip.write("Qt rocks!");
gzip.closeWriteChannel();

if (!gzip.waitForFinished())
    return false;

QByteArray result = gzip.readAll();

这里通过 QProcess 调用 gzip 命令来解压文件，通讯的接口就是 read() / write()。

Qt 官方没有提供示例，想看实例的话可以参考我之前的文章：

小伙子，要不要给你的 Linux 系统写一个launcher