一、实现基于TCP的服务器端/客户端

1.1 TCP服务端的默认函数调用顺序

图4-6给出了TCP服务器端默认的函数调用顺序，绝大部分TCP服务器端都按照该顺序调用。
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调用socket函数创建套接字，声明并初始化地址信息结构体变量，调用bind函数向套接字分配地址。接下来介绍在这之后的几个过程。

1.2 进入等待连接请求状态

我们已调用bind函数给套接字分配了地址,接下来就要通过调用listen函数进人等待连接请求状态。只有调用了listen函数，客户端才能调用connect函数(若提前调用将发生错误)。

#include <sys/socket.h>

int listen(int sock, int backlog);

函数执行成功时返回0，失败时返回-1

sock：希望进入等待连接请求状态的套接字文件描述符，传递的描述符套接字参数成为服务器端套接字（监听套接字）
backlog：连接请求等待队列（Queue）的长度，若为5，则队列长度为5，表示最多使5个连接请求进入队列

先解释一下等待连接请求状态的含义和连接请求等待队列。“服务器端处于等待连接请求状态”是指，客户端请求连接时,受理连接前一直使请求处于等待状态。图4-7给出了这个过程。

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由图4-7可知作为listen函数的第一个参数传递的文件描述符套接字的用途。客户端连接请求本身也是从网络中接收到的一种数据，而要想接收就需要套接字。此任务就由服务器端套接字完成。服务器端套接字是接收连接请求的一名门卫或一扇门。

客户端如果向服务器端询问:“请问我是否可以发起连接?”服务器端套接字就会亲切应答:“您好!当然可以，但系统正忙,请到等候室排号等待,准备好后会立即受理您的连接。”同时将连接请求请到等候室。调用Iisten函数即可生成这种门卫(服务器端套接字), listen函数的第二个参数决定了等候室的大小。等候室称为连接请求等待队列，准备好服务器端套接字和连接请求等待队列后，这种可接收连接请求的状态称为等待连接请求状态。

listen函数的第二个参数值与服务器端的特性有关,像频繁接收请求的Web服务器端至少应为15。另外，连接请求队列的大小始终根据实验结果而定。

1.3 受理客户端连接请求

调用listen函数后，若有新的连接请求，则应按序受理。受理请求意味着进入可接受数据的状态。也许各位已经猜到进入这种状态所需部件——当然是套接字！大家可能认为可以使用服务器端套接字，但服务器端套接字是做门卫的。如果在与客户端的数据交换中使用门卫，那谁来守门呢？因此需要另外一个套接字，但没必要亲自创建。下面这个函数将自动创建套接字，并连接到发起请求的客户端。

#include<sys/socket.h>

int accept(int sock,struct sockaddr* addr,socklen_t * addrlen);

成功时返回创建的套接字文件描述符，失败时返回-1

sock：服务器套接字的文件描述符
addr：保存发起连接请求的客户端地址信息的变量地址值，调用函数后向传递来的地址变量参数填充客户端地址信息
第二个参数addr结构体的长度。函数调用完成后，该变量即被填入客户端地址长度。

accept函数受理连接请求等待队列中待处理的客户端连接请求。函数调用成功时, accept函数内部将产生用于数据I/O的套接字，并返回其文件描述符。需要强调的是，套接字是自动创建的，并自动与发起连接请求的客户端建立连接。图4-8展示了accept函数调用过程。

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1.4 回顾Hello world服务器端

前面结束了服务器端实现方法的所有讲解，下面分析之前未理解透的Hello world服务器端。第1章已给出其源代码，此处重列是为了便于讲解。

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1.5 TCP客户端的默认函数调用顺序

TCP客户端的实现要比服务端简单很多，因为创建套接字和请求连接就是客户端的全部内容，如图4-9所示：
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与服务器端相比，区别就在于“请求连接”，它是创建客户端套接字后向服务器端发起的连接请求。服务器端调用listen函数后创建连接请求等待队列，之后客户端即可请求连接。那如何发起连接请求呢?通过调用如下函数完成。

#include<sys/socket.h>

int connect(int sock, struct sockaddr* servaddr, socklen_t addrlen);

成功时返回0，失败时返回-1

sock：客户端套接字文件描述符
servaddr：保存目标服务器端地址信息的变量地址值
addrlen：以字节为单位传递已传递给第二个结构体参数servaddr的地址变量长度

客户端调用connect函数后，发生以下情况之一才会返回（完成函数调用）：

服务器端接收连接请求
发生断网等异常情况而中断连接请求

需要注意，所谓的“接收连接”并不意味着服务器端调用accept函数，其实是服务器端把连接请求信息记录到等待队列。因此connect函数返回后并不立即进行数据交换。

补充：客户端套接字地址信息在哪？

实现服务器端必经过程之一-就是给套接字分配IP和端口号。但客户端实现过程中并未出现套接字地址分配，而是创建套接字后立即调用connect函数。难道客户端套接字无需分配IP和端口?当然不是!网络数据交换必须分配IP和端口。既然如此，那客户端套接字何时、何地、如何分配地址呢?

何时?调用connect函数时
何地?操作系统，更准确地说是在内核中。
如何? IP用计算机(主机)的IP，端口随机。

客户端的IP地址和端口在调用connect函数时自动分配，无需调用标记的bind函数进行分配。

1.6 回顾Hello world客户端

与前面回顾Hello world服务器端一样，再来分析一下Hello world客户端。

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1.6 基于TCP的服务器端/客户端函数调用关系

图4-10勾勒出了TCP服务器端/客户端的实现顺序：

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图4-10的总体流程整理如下:服务器端创建套接字后连续调用bind、listen函数进人等待状态,客户端通过调用connect函数发起连接请求。需要注意的是，客户端只能等到服务器端调用listen丽数后才能调connect函数。同时要清楚，客户端调用connect函数前，服务器端有可能率先调用accept函数。当然，此时服务器端在调用accept函数时进人阻塞( blocking)状态，直到客户端调connect函数为止。

二、实现迭代服务器端/客户端

本节编写回声(echo )服务器端/客户端。顾名思义，服务器端将客户端传输的字符串数据原封不动地传回客户端，就像回声一样。在此之前，需要先解释一下迭代服务器端。

2.1 实现迭代服务器端

之前讨论的Hello world服务器端处理完1个客户端连接请求即退出，连接请求等待队列实际没有太大意义。但这并非我们想象的服务器端。设置好等待队列的大小后，应向所有客户端提供服务。如果想继续受理后续的客户端连接请求，应怎样扩展代码?最简单的办法就是插人循环语句反复调用accept函数，如图4-11所示。
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