qt5.5中给全零地址发送udp数据包为何会失败？

在 Qt5.5 中，给全零地址发送 UDP 数据包失败的原因通常与操作系统对特殊 IP 地址（如 0.0.0.0）的处理方式以及 Qt 的网络层实现有关。下面我将详细解释这个问题：

1. 什么是全零地址 (0.0.0.0)？

在 IP 网络中，`0.0.0.0` 是一个特殊的 IP 地址，它通常不是一个真正可路由的地址。它的含义取决于上下文：

作为源地址时： 在某些情况下（例如，DHCP 客户端在获取 IP 地址之前），`0.0.0.0` 可能被用作源 IP 地址，表示“我还没有一个有效的 IP 地址”。
作为目标地址时： 在网络套接字绑定（binding）时，`0.0.0.0` 通常表示“绑定到所有可用的网络接口”。这意味着服务器可以监听来自任何网络接口的连接或数据包。
作为发送目标地址时： 当你尝试将 UDP 数据包发送到 `0.0.0.0` 时，这通常是无效的，因为 `0.0.0.0` 不指向任何特定的网络接口或主机。它不是一个可路由的目标。

2. 为什么发送到 0.0.0.0 会失败？

当你使用 Qt 的 `QUdpSocket` 或任何其他底层套接字 API 向 `0.0.0.0` 发送 UDP 数据包时，你会遇到以下问题：

不可路由性： 大多数网络设备和协议（包括 IP 协议本身）不会将数据包路由到 `0.0.0.0`。网络路由器会查找目标 IP 地址以确定将数据包发送到哪个网络。`0.0.0.0` 没有特定的路由信息，因此数据包在网络层就会被丢弃。
操作系统网络栈的处理： 即使你尝试将数据包发送到 `0.0.0.0`，操作系统也不会知道应该将其发送到哪个网络接口。它需要一个明确的目标接口或地址才能进行数据包的封装和传输。
Qt 的抽象层： `QUdpSocket` 是 Qt 对底层 UDP 套接字的一个封装。它依赖于操作系统的套接字实现。当 `QUdpSocket::writeDatagram()` 方法被调用，目标地址设置为 `0.0.0.0` 时，Qt 会将这个地址传递给底层的 `sendto()` 系统调用。然后，操作系统会根据其网络规则来处理这个 `sendto()` 调用。

3. Qt5.5 中 `QUdpSocket::writeDatagram()` 的行为

`QUdpSocket::writeDatagram(const QByteArray &datagram, const QHostAddress &host, quint16 port)` 方法用于发送 UDP 数据包。

`datagram`: 要发送的数据。
`host`: 目标主机的 IP 地址。
`port`: 目标主机的端口号。

当你传递 `QHostAddress("0.0.0.0")` 给 `host` 参数时：

Qt 的内部处理： Qt 可能会在内部将 `QHostAddress("0.0.0.0")` 转换为一个表示“任何地址”的内部表示。然而，当它调用底层的套接字发送函数时，这个“任何地址”的表示最终会被操作系统解释为需要一个实际的网络接口。
底层 `sendto()` 系统调用： 在 Linux/macOS 上，这会对应到 C 语言的 `sendto()` 函数。`sendto()` 函数需要一个 `sockaddr` 结构体，其中包含目标 IP 地址和端口。如果传递的 IP 地址是 `0.0.0.0`，操作系统会发现这是一个无效的目标地址，并可能返回一个错误，例如 `EHOSTUNREACH` (Host is unreachable) 或 `ENETUNREACH` (Network is unreachable)。
Qt 的错误报告： `QUdpSocket` 通常会通过 `error()` 信号来报告套接字错误。当底层 `sendto()` 调用失败时，`QUdpSocket` 可能会触发 `QAbstractSocket::SocketError::AddressInUseError` 或其他相关的错误代码，具体取决于操作系统的行为和 Qt 对这些错误的映射。

4. 为什么你可能会认为它“失败”？

数据包没有被发送出去： 如上所述，网络层会丢弃发往 `0.0.0.0` 的数据包，因此数据包根本不会离开你的计算机。
Qt 返回错误： `QUdpSocket` 的 `error()` 信号可能会被触发，表明发送操作遇到了问题。你可能需要检查这个信号来确认错误。
没有收到预期的响应： 如果你期望通过发送到 `0.0.0.0` 来激活某个进程或服务，而该进程/服务实际上并未监听 `0.0.0.0`，或者即使监听了，也无法接收发送到此地址的数据包，那么你会认为操作失败了。

5. 实际应用中如何处理类似情况？

广播地址： 如果你想向网络上的所有主机发送 UDP 数据包，你应该使用 广播地址，例如 `255.255.255.255` (受限广播地址，仅限于本地网络) 或你特定子网的广播地址（例如 `192.168.1.255`）。你需要设置套接字选项 `SO_BROADCAST` 为 `1` 才能发送广播包。
多播地址： 如果你想向一个特定的多播组发送数据，你应该使用多播 IP 地址（例如 `224.0.0.1`）。这需要加入相应的多播组。
绑定到特定接口： 如果你希望服务器监听所有接口的传入数据，那么你在绑定（`bind()`）时应该使用 `0.0.0.0`。但发送时，目标地址必须是可达的。
发送到本地回环接口： 如果你想发送数据到同一台机器上的另一个进程，并且该进程监听的是 `127.0.0.1` (localhost)，那么你应该将目标地址设置为 `127.0.0.1`。

总结：

在 Qt5.5 中给全零地址 `0.0.0.0` 发送 UDP 数据包会失败，是因为 `0.0.0.0` 在 IP 网络中不是一个有效的、可路由的目标地址。网络层会拒绝发送这样的数据包。Qt 的 `QUdpSocket` 会将这个无效目标地址传递给底层的操作系统套接字 API，操作系统会执行相应的错误处理，导致发送操作失败，并可能通过 Qt 的错误信号告知开发者。在实际应用中，你应该使用正确的广播、多播地址或具体的 IP 地址来发送 UDP 数据包，而不是 `0.0.0.0`。

QHostAddress::AnyIPv4 The IPv4 any-address. Equivalent to QHostAddress("0.0.0.0"). A socket bound with this address will listen only on IPv4 interace.

全 0 的IP 地址并不是合法的广播地址，全 0 的IP是用来在Listen的时候绑定所有network interface的。