c++实现简单的web服务器搭建

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

c++简单的web服务器搭建

web 服务器与 Http 协议

Web 浏览器（Web Browser）是一个用于文档检索和显示的客户应用程序，并通过超文本传输协议

Http（Hyper Text Transfer Protocol）与 Web 服务器相连。

通用的、低成本的浏览器节省了两层结构的 C/S 模式客户端软件的开发和维护费用。

HTTP 协议工作流程

首先客户机与服务器需要建立连接。只要单击某个超级链接，HTTP 的工作就开始了。
建立连接后，客户机发送一个请求给服务器，请求方式的格式为：统一资源标识符（URL）、协议版本号，后边是 MIME 信息：包括请求修饰符、客户机信息和可能的内容。
服务器接到请求后，给予相应的响应信息，其格式为一个状态行，包括信息的协议版本号、一个成功或错误的代码，后边是 MIME 信息包括服务器信息、实体信息和可能的内容。
客户端接收服务器所返回的信息通过浏览器显示在用户的显示屏上，然后客户机与服务器断开连接。

客户端请求方法

方法	描述
get	请求读一个万维网页
head	请求读一个万维网页的頭部
put	请求存储一个万维网页
post	附加一个命名的资源
delete	删除万维网页
link	连接两个已有资源
unlink	切断两个已有资源间的连接

服务器的搭建

服务器搭建需要对winsock版本以及套接字进行初始化，接着将本机的信息包括IP地址，端口进行绑定。

这样不仅本机，在局域网内的机器也是可以对服务器进行请求数据。

客户端请求的解析（请求方式以及请求资源的解析）

客户端请求的解析需要通过获取客户端的请求头来进行解析，如下图所示，Request URL是客户端请求的地址，Request Method 为请求的方式，因此只需要拿到客户端的请求头解析出请求内容以及请求方式即可。

在这里插入图片描述

HTTP 消息结构

HTTP是基于客户端/服务端（C/S）的架构模型，通过一个可靠的链接来交换信息，是一个无状态的请求/响应协议。

一个HTTP”客户端”是一个应用程序（Web浏览器或其他任何客户端），通过连接到服务器达到向服务器发送一个或多个HTTP的请求的目的。

一个HTTP”服务器”同样也是一个应用程序（通常是一个Web服务，如Apache Web服务器或IIS服务器等），通过接收客户端的请求并向客户端发送HTTP响应数据。

HTTP使用统一资源标识符（Uniform Resource Identifiers, URI）来传输数据和建立连接。

一旦建立连接后，数据消息就通过类似Internet邮件所使用的格式[RFC5322]和多用途Internet邮件扩展（MIME）[RFC2045]来传送。

客户端请求消息

客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括以下格式：请求行（request line）、请求头部（header）、空行和请求数据四个部分组成，下图给出了请求报文的一般格式。

在这里插入图片描述

服务器响应消息

HTTP响应也由四个部分组成，分别是：状态行、消息报头、空行和响应正文。

在这里插入图片描述

HTTP 响应头信息

HTTP请求头提供了关于请求，响应或者其他的发送实体的信息。

Content-Encoding
文档的编码（Encode）方法。只有在解码之后才可以得到Content-Type头指定的内容类型。利用gzip压缩文档能够显著地减少HTML文档的下载时间。Java的GZIPOutputStream可以很方便地进行gzip压缩，但只有Unix上的Netscape和Windows上的IE 4、IE 5才支持它。因此，Servlet应该通过查看Accept-Encoding头（即request.getHeader(“Accept-Encoding”)）检查浏览器是否支持gzip，为支持gzip的浏览器返回经gzip压缩的HTML页面，为其他浏览器返回普通页面。
Content-Length
表示内容长度。只有当浏览器使用持久HTTP连接时才需要这个数据。如果你想要利用持久连接的优势，可以把输出文档写入 ByteArrayOutputStream，完成后查看其大小，然后把该值放入Content-Length头，最后通过byteArrayStream.writeTo(response.getOutputStream()发送内容。
Content-Type
表示后面的文档属于什么MIME类型。Servlet默认为text/plain，但通常需要显式地指定为text/html。由于经常要设置Content-Type，因此HttpServletResponse提供了一个专用的方法setContentType。
Date
当前的GMT时间。你可以用setDateHeader来设置这个头以避免转换时间格式的麻烦。
Expires
应该在什么时候认为文档已经过期，从而不再缓存它？
Last-Modified
文档的最后改动时间。客户可以通过If-Modified-Since请求头提供一个日期，该请求将被视为一个条件GET，只有改动时间迟于指定时间的文档才会返回，否则返回一个304（Not Modified）状态。Last-Modified也可用setDateHeader方法来设置。
Location
表示客户应当到哪里去提取文档。Location通常不是直接设置的，而是通过HttpServletResponse的sendRedirect方法，该方法同时设置状态代码为302。
Refresh
表示浏览器应该在多少时间之后刷新文档，以秒计。除了刷新当前文档之外，你还可以通过setHeader(“Refresh”, “5; URL=http://host/path”)让浏览器读取指定的页面。
注意这种功能通常是通过设置HTML页面HEAD区的＜META HTTP-EQUIV=“Refresh” CONTENT=”5;URL=http://host/path”＞实现，这是因为，自动刷新或重定向对于那些不能使用CGI或Servlet的HTML编写者十分重要。但是，对于Servlet来说，直接设置Refresh头更加方便。

注意Refresh的意义是”N秒之后刷新本页面或访问指定页面”，而不是”每隔N秒刷新本页面或访问指定页面”。因此，连续刷新要求每次都发送一个Refresh头，而发送204状态代码则可以阻止浏览器继续刷新，不管是使用Refresh头还是＜META HTTP-EQUIV=“Refresh” …＞。

注意Refresh头不属于HTTP 1.1正式规范的一部分，而是一个扩展，但Netscape和IE都支持它。
Server
服务器名字。Servlet一般不设置这个值，而是由Web服务器自己设置。
Set-Cookie
设置和页面关联的Cookie。Servlet不应使用response.setHeader(“Set-Cookie”, …)，而是应使用HttpServletResponse提供的专用方法addCookie。参见下文有关Cookie设置的讨论。

HTTP 状态码

HTTP 响应头信息HTTP content-type
HTTP 状态码
当浏览者访问一个网页时，浏览者的浏览器会向网页所在服务器发出请求。当浏览器接收并显示网页前，此网页所在的服务器会返回一个包含 HTTP 状态码的信息头（server header）用以响应浏览器的请求。

HTTP 状态码的英文为 HTTP Status Code。
常见的 HTTP 状态码：
200 – 请求成功
301 – 资源（网页等）被永久转移到其它URL
404 – 请求的资源（网页等）不存在
500 – 内部服务器错误

详细设计

对客户端的请求头进行解析

recv(client_fd,buff,99,0)

服务器的建立（包括初始化winsock版本，初始化套接字）

    char recbuf[2048];
    WSADATA wsaData;
    int iResult = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
    SOCKADDR_IN svr_addr, cli_addr;
    int sin_len = sizeof(cli_addr);

    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock < 0)
    {
        cout<< "无法开启socket";
        exit(0);
    }

    int port = 81;
    svr_addr.sin_family = AF_INET;
    svr_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    svr_addr.sin_port = htons(port);

    if (bind(sock, ( SOCKADDR *) &svr_addr, sizeof(svr_addr)) == -1)
    {
        closesocket(sock);
        cout<<"无法绑定\n";
    }

    listen(sock, 5);

获得客户端的请求头

        if((numbytes = recv(client_fd,buff,99,0)) == -1)
        {
            perror("recv");
            exit(1);
        }

对请求头进行解析(分析出其中的请求方式)

    char data[1000];
    char cd[500];
    char args[500];
    strcpy(args,"./");
    if(sscanf(buff, "%s%s", cd, args+2)!=2)
    {
        return;
    }
 //  cout<<" 111 "<<cd<<endl;
  //  cout<<" 111 "<<args<<endl;
    if(strcmp(cd,"GET")!=0)
    {
        cout<<"请求类型错误"<<endl;
        return;
    }

对请求的资源进行分析

char response[] = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
                  "Content-Type: text/html; charset=UTF-8\r\n\r\n"
                  "<!DOCTYPE html>"
                  "<html lang=\"zh-CN\">"
                  "<head>"
                  "<meta charset=\"utf-8\">"
                  "<title>Hello World</title>"
                  "<style>body {width: 35em;margin: 200px auto;font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;}"
                  "</style>"
                  "</head>"
                  "<body>"
                  "<p>This is a simple webserver<p>"
                  "<p><em>And this html does not support ZH-CN</em></p>"
                  "</body></html>\r\n";


string s;
    char str[100];
    cout<<args<<endl;
    if(!strcmp(args,".//index.html"))
    {
        FILE * fp;
        if((fp=fopen(args,"rt"))==NULL)
        {
          //  cout<<"不行"<<endl;
        }
        else
        {
        //    cout<<"行"<<endl;
            while((fgets(str,1024,fp))!=NULL)
            {
                s += str;
                cout<<s<<endl;
            }
          //  cout<<"我giao"<<endl;
        }
        fclose(fp);
    cout<<s<<endl;
   // cout<<response<<endl;
    cout<< send(client_fd, r, sizeof(r), 0)<<"Bytes已发送" <<endl; // 发送请求的资源
    }else{
        cout<<response<<endl;
        cout<< send(client_fd, response, sizeof(response), 0)<<"Bytes已发送" <<endl;
    }

完整代码（这里只是对GET请求进行处理）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include<bits/stdc++.h>
#include <WinSock2.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<assert.h>
#include<unistd.h>

using namespace std;
int client_fd;
int numbytes;
char buff[100];
char response[] = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
                  "Content-Type: text/html; charset=UTF-8\r\n\r\n"
                  "<!DOCTYPE html>"
                  "<html lang=\"zh-CN\">"
                  "<head>"
                  "<meta charset=\"utf-8\">"
                  "<title>Hello World</title>"
                  "<style>body {width: 35em;margin: 200px auto;font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;}"
                  "</style>"
                  "</head>"
                  "<body>"
                  "<p>This is a simple webserver<p>"
                  "<p><em>And this html does not support ZH-CN</em></p>"
                  "</body></html>\r\n";


char r[] = "HTTP/1.1 200 OK\r\n""Content-Type: text/html; charset=UTF-8\r\n\r\n""<!DOCTYPE html><html><head><meta charset='utf-8'><</head><body>    <h1>yyy</h1>    <p>111</p></body></html>";

void solve()
{
    char data[1000];
    char cd[500];
    char args[500];
    strcpy(args,"./");
    if(sscanf(buff, "%s%s", cd, args+2)!=2)
    {
        return;
    }
 //  cout<<" 111 "<<cd<<endl;
  //  cout<<" 111 "<<args<<endl;
    if(strcmp(cd,"GET")!=0)
    {
        cout<<"请求类型错误"<<endl;
        return;
    }
    // int fd = open(args,O_RDONLY);
    // int x = send(client_fd,response, sizeof(response)-1,0);
//    send(client_fd,fd,NULL,2500);
    string s;
    char str[100];
    cout<<args<<endl;
    if(!strcmp(args,".//index.html"))
    {
        FILE * fp;
        if((fp=fopen(args,"rt"))==NULL)
        {
          //  cout<<"不行"<<endl;
        }
        else
        {
        //    cout<<"行"<<endl;
            while((fgets(str,1024,fp))!=NULL)
            {
                s += str;
                cout<<s<<endl;
            }
          //  cout<<"我giao"<<endl;
        }
        fclose(fp);
    cout<<s<<endl;
   // cout<<response<<endl;
    cout<< send(client_fd, r, sizeof(r), 0)<<"Bytes已发送" <<endl;
    }else{
        cout<<response<<endl;
        cout<< send(client_fd, response, sizeof(response), 0)<<"Bytes已发送" <<endl;
    }
    //  FILE * fp = open(args,O_RDONLY);

    // cout<< pBuf <<endl;
    return;
}
int main()
{
    char recbuf[2048];
    WSADATA wsaData;
    int iResult = WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData);
    SOCKADDR_IN svr_addr, cli_addr;
    int sin_len = sizeof(cli_addr);

    int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sock < 0)
    {
        cout<< "无法开启socket";
        exit(0);
    }

    int port = 81;
    svr_addr.sin_family = AF_INET;
    svr_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    svr_addr.sin_port = htons(port);

    if (bind(sock, ( SOCKADDR *) &svr_addr, sizeof(svr_addr)) == -1)
    {
        closesocket(sock);
        cout<<"无法绑定\n";
    }

    listen(sock, 5);
    while (1)
    {
        int len = sizeof(SOCKADDR);
        client_fd = accept(sock, (SOCKADDR *) &cli_addr, &sin_len);
        printf("客户端已连接\n");
        cout<<inet_ntoa(cli_addr.sin_addr)<<endl;
        if (client_fd == -1)
        {
            perror("accept()客户端连接出错");
            continue;
        }
        if((numbytes = recv(client_fd,buff,99,0)) == -1)
        {
            perror("recv");
            exit(1);
        }
        cout<<buff<<endl;

        solve();

        // cout<<response<<endl;
    }
    closesocket(client_fd);
    WSACleanup();
}