Linux P2P 聊天程式實作：Socket、fork 與訊號同步

關鍵程式碼片段

Server 主流程

int listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on));
bind(listenfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr));
listen(listenfd, SOMAXCONN);

int conn = accept(listenfd, (SA*)&peeraddr, &socklen);
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) { // 子進程：發送
    signal(SIGUSR1, handler);
    while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin))
        write(conn, sendbuf, strlen(sendbuf));
    exit(0);
} else { // 父進程：接收
    while (read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf)) > 0)
        fputs(recvbuf, stdout);
    kill(pid, SIGUSR1); // 通知子進程退出
    exit(0);
}

Client 主流程

int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
connect(sockfd, (SA*)&servaddr, sizeof(servaddr));
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) { // 子進程：接收
    while (read(sockfd, recvbuf, sizeof(recvbuf)) > 0)
        fputs(recvbuf, stdout);
    kill(getppid(), SIGUSR1);
} else { // 父進程：發送
    signal(SIGUSR1, handler);
    while (fgets(sendbuf, sizeof(sendbuf), stdin))
        write(sockfd, sendbuf, strlen(sendbuf));
}

關鍵技術點解析

1. fork 實現雙工通訊：單進程難以同時阻塞於 read (網路) 與 fgets (標準輸入)，雙進程分工解決。
2. read 返回值語義：>0 收到資料，=0 對方關閉連線（EOF），=-1 錯誤。
3. SIGUSR1 自訂訊號：用於進程間通知退出，避免殭屍進程。
4. SO_REUSEADDR：允許 Server 重啟時立即重用埠，避免 TIME_WAIT 等待。

編譯與測試

gcc server.c -o server
gcc client.c -o client
# 終端 1
./server
# 終端 2
./client
# 雙向輸入文字即可聊天，Ctrl+D 或關閉視窗退出

擴展方向

• 使用 select/poll/epoll 替代多進程，支援高併發。
• 加入訊息協議（長度前綴、JSON）實現結構化傳輸。
• 整合 TLS (OpenSSL) 實現加密通訊。