C/S結構流程圖

服務端

socket函式

為了執行網路I/O，一個程序必須做的第一件事情就是建立一個socket函式

/* family 表示協議族     AF_INET(IPv4協議)、AF_INET6(IPv6協議)、AF_LOCAL(Unix域協議)、AF_ROUTE(路由套接字)、AF_KEY(  金鑰套接字)
   type 表示套接字型別   SOCK_STREAM(位元組流套接字)、SOCK_DGRAM(資料報套接字)、SOCK_SEQPACKET(有序分組套接字)、SOCK_ROW(原始套接字)
   protocol 表示傳輸協議 IPPROTO_TCP
 
(TCP傳輸協議)、IPPROTO_UDP(UDP傳輸協議)、IPPROTO_SCTP(SCTP傳輸協議)
   若成功返回非負描述符，若出錯返回-1  */
int socket(int family, int type, int protocol);

bind函式

bind函式把一個本地協議地址賦予一個套接字，對於網際協議，協議地址就是IP加埠的組合

/* sockfd 初始化的套接字
   myaddr 協議地址
   addrlen 協議地址長度
   若成功返回0 出錯返回-1 */
int bind(int sockfd, const struct sockaddr * myaddr, socklen_t addrlen)
 

這個函式的第二個引數是協議地址，注意，這個協議地址已經有定義好的結構體，使用IPv4套接字結構地址時候，地址結構體定義如下

struct sockaddr_in {
    uint8_t sin_len;    //結構體長度
    sa_family_t sin_family; //AF_INET
    in_port_t sin_port; //埠(16-bie)
    struct in_addr sin_addr; //IPv4地址(32-bit)
    char sin_zero[8]; //沒啥用，設定0即可
}

listen函式

listen函式僅有伺服器呼叫，它完成兩件事情：
1. 當使用socket函式建立一個套接字時，它被假設為一個主動套接字，也就是說，它是一個將傳送connect發起連線的客戶端套接字。當呼叫listen函式之後，它被轉成一個被動套接字，只是核心應該接受連線請求。所以，呼叫listen之後套接字由CLOSED狀態轉到LISTEN狀態
2. 這個函式規定核心應該為相應套接字排隊的最大連線數

//失敗時返回-1
int listen(int sockfd, int backlog)

backlog引數的設定其實是表示兩個佇列的總和，這兩個佇列分別是
1. 未完成連線佇列，在客戶端傳送一個SYN直到三次握手完成，都是這個狀態，SYN_RCVD狀態。

2. 已完成連線佇列，這個表示三次握手完成的狀態，ESTABLISHED狀態

accept函式

accept函式是由TCP伺服器呼叫，用於從已完成連線佇列的隊頭返回下一個已完成連線，如果已完成連線佇列為空，那麼程序進入睡眠模式

// sockdf 伺服器套接字莫描述符
// cliaddr 已連線的客戶端協議地址
// addrlen 已連線的客戶端協議地址長度
// 成功返回非負描述符，出錯返回-1
int accept(int sockfd, struct sockaddr *cliaddr, socklen_t *addrlen);

當accept成功時，返回值是由核心自動生成的全新描述符，代表與所返回的客戶端TCP連線。所以，在我們討論accept函式時，我們稱第一個引數為監聽套接字，它的返回值是已連線套接字，一個伺服器通常指建立一個監聽套接字（通常是80埠），核心為每個由伺服器程序接受的客戶端連線建立一個已連線套接字，當伺服器完成對某個給定的客戶端服務時，連線就會被關閉。
函式的第二個引數也是一個協議地址結構體，這個結構體和服務端協議地址是同一個結構體。我們可以不關心客戶端的協議，直接傳空，我們關係的是這個函式的返回值，因為它返回的是客戶端連線描述符，我們可以對這個描述符進行寫操作，從而實現給客戶端傳輸資料。

write函式

// sockfd socket檔案描述符
// buf 檔案內容
// count 內容長度
ssize_t write(int sockfd, const void * buff, size_t count);

完整的伺服器程式碼

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
int main()
{
    int listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    if(listenfd < 0){
        printf("socket error");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in svraddr;/*宣告一個變數，型別為協議地址型別*/
    svraddr.sin_family = AF_INET;/*使用IPv4協議*/
    svraddr.sin_port = htons(8887);/*監聽8887埠*/
    svraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/*繫結本機IP，使用巨集定義繫結*/

    if(bind(listenfd ,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(server_sockaddr)) < 0){
        printf("bind error");
        return -1;
    }

    if(listen(listenfd, 20) < 0){
        printf("listen error");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in cliaddr;/*只是宣告，並沒有賦值*/
    memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));
    socklen_t ret = sizeof(cliaddr);
    int sockfd= accept(listenfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &ret );

    if(sockfd < 0){
        printf("appect error");
        return -1;
    }

    char str[] = "Hello World";
    write(sockfd , str, sizeof(str));

    close(sockfd );
    close(listenfd);
}

客戶端

socket函式

客戶端要和服務端進行網路通訊，首先也必須呼叫socket函式,這裡的socket函式和服務端的一樣。

connect函式

TCP客戶端就是使用connect函式和服務端建立連線

// sockfd 客戶端TCP描述符
// sockaddr 服務端協議地址
// addrlen 服務端協議地址長度
int connect(int sockfd, const struct sockaddr * servaddr, socklen_t addrlen);

這個函式將觸發客戶端和服務端三次握手，函式的第一個引數sockfd表示客戶端返回的描述符，這裡不需要呼叫bind函式繫結埠，系統會自動分配。函式的第二個引數需要配置服務端IP和埠資訊，同樣有結構體規範這些資訊，結構體也是和服務端一樣使用sockaddr_in型別。

read函式

客戶端連線上伺服器之後返回的是一個Socket檔案描述符，既然是檔案描述符，就可以通過簡單的read函式獲取網路資料。

// sockdf 檔案描述符
// buf 檔案內容存放地址
// count 內容長度
ssize_t read(int sockfd,void *buf,size_t count)

完整的客戶端程式碼

#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
int main()
{
    int sockfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    if(sockfd== -1){
        printf("socket error");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in svraddr;
    svraddr.sin_family = AF_INET;/*使用IPv4協議*/
    svraddr.sin_port = htons(8887);/*需要連線的遠端伺服器埠*/
    svraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");/*需要連線的遠端伺服器IP*/

    if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&svraddr, sizeof(servaddr))  < 0){
        printf("connect error");
        return -1;
    }

    char str[64];
    read(sockfd, str, 64);
    printf(str);

    close(sockfd);
}

迭代伺服器

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>
int main()
{
    int listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    if(listenfd < 0){
        printf("socket error");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in svraddr;/*宣告一個變數，型別為協議地址型別*/
    svraddr.sin_family = AF_INET;/*使用IPv4協議*/
    svraddr.sin_port = htons(8887);/*監聽8887埠*/
    svraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/*繫結本機IP，使用巨集定義繫結*/

    if(bind(listenfd,(struct sockaddr *)&svraddr,sizeof(svraddr)) < 0){
        printf("bind error");
        return -1;
    }

    if(listen(listenfd, 20) == -1){
        printf("listen error");
        return -1;
    }

    for ( ; ; ){ 
        struct sockaddr_in cliaddr;/*只是宣告，並沒有賦值*/
        socklen_t cliaddr_size = sizeof(cliaddr);
        int sockfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &cliaddr_size );

        if(sockfd < 0){
            printf("appect error");
            return -1;
        }

        char str[] = "Hello World";
        sleep(3);//3秒之後再向客戶端傳送資料
        write(sockfd, str, sizeof(str));

        close(sockfd);
        /*close(listenfd);*/
    }
}

併發伺服器

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/socket.h>

void doit(int sockfd);

int main()
{
    int listenfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
    pid_t pid;

    if(listenfd < 0){
        printf("socket error");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in svraddr;/*宣告一個變數，型別為協議地址型別*/
    svraddr.sin_family = AF_INET;/*使用IPv4協議*/
    svraddr.sin_port = htons(8887);/*監聽8887埠*/
    svraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/*繫結本機IP，使用巨集定義繫結*/

    if(bind(listenfd,(struct sockaddr *)&svraddr,sizeof(svraddr)) < 0){
        printf("bind error");
        return -1;
    }

    if(listen(listenfd, 20) < 0){
        printf("listen error");
        return -1;
    }

    for( ; ; ){    
        struct sockaddr_in cliaddr;/*只是宣告，並沒有賦值*/
        socklen_t cliaddr_size = sizeof(cliaddr);
        int sockfd= accept(listenfd, (struct sockaddr*)&cliaddr, &cliaddr_size );

        if(sockfd < 0){
            printf("appect error");
            return -1;
        }

        if( (pid = fork()) == 0 ){
            close(listenfd);/*子程序不需要監聽，關閉*/
            doit(sockfd);/*針對已連線的客戶端套接字進行讀寫*/
            close(sockfd);/*處理完畢，關閉客戶端連線*/
            exit(0);/*自覺退出*/
        }    

        close(sockfd);
        /*close(listenfd);*/
    }
}

void doit(int sockfd){
    char str[] = "Hello World";
    sleep(3);//3秒之後再向客戶端傳送資料
    write(sockfd, str, sizeof(str));
}