解析HTTP请求报文（GET、POST）

news2024/11/28 7:43:54

目的：

一个WEB服务器需要解析客户端（浏览器）发来的请求，两种常见的请求方式是GET和POST。

GET的请求格式：

  • GET请求没有请求体只有请求头
  • GET请求的请求参数放在URL后加上一个"?"的后面，参数以key=value的形式传递，参数与参数之间使用"&"进行连接。
GET /signin?next=%2F HTTP/2\r\n
Host: www.zhihu.com\r\n
User-Agent: Mozilla/5.0\r\n
Accept: */*\r\n
Accept-Language: zh-CN\r\n
Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n
Connection: keep-alive\r\n
Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n
Cache-Control: max-age=0\r\n
TE: trailers\r\n
\r\n
  1. 请求头中每一行的后面都要加"\r\n"结尾；
  2. 第一行是状态行，分别是请求方法(GET)、请求路径(/signin?next=%2F)、协议版本(HTTP/2)；
  3. 其余所有行均以XXX: XXXX的格式表示；
  4. 最后需要一个"\r\n"的空行作为请求头结束的标志。

POST的请求格式：

  • POST请求传送的数据放在请求体中；
  • POST请求的请求参数放在请求体中，由请求头中的"Content-Type"字段决定其格式；
  • 如果是"Content-Type: application/x-www-form-urlencoded"，则请求参数以key=value的形式传递，参数与参数之间使用"&"进行连接
  • 如果是"Content-Type: multipart/form-data"，则使用boundary(分割线)充当参数与参数之间的连接(相当于&)
POST /login HTTP/1.1\r\n
Host: 127.0.0.1:8888\r\n
User-Agent: Mozilla/5.0\r\n
Accept: */*\r\n
Accept-Language: zh-CN\r\n
Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n
Content-Length: 29\r\n
Connection: keep-alive\r\n
\r\n
username=root&password=123456
  1. 请求头中每一行的后面都要加"\r\n"结尾；
  2. 第一行是状态行，分别是请求方法(POST)、请求路径(/login)、协议版本(HTTP/1.1)；
  3. 请求头内的剩余内容均以XXX: XXXX的格式表示；
  4. 请求头最后需要一个"\r\n"的空行作为结束的标志；
  5. 放在请求体内的请求参数以key=value的形式传递，参数与参数之间使用"&"进行连接。

 

功能介绍： 

使用状态机和正则表达式完成了对HTTP请求报文的解析，支持解析GET报文和POST报文(仅限Content-Type: application/x-www-form-urlencoded)。

由于计划完成的web服务器需要实现展示主页(GET)、用户登录(POST)、用户注册(POST)、获取图片(GET)、获取视频(GET)五个功能，所以web服务器的请求解析模块满足：

若为GET请求，可根据状态行信息，完成对请求内容地址的转换，以及请求头内其他内容的提取。

若为POST请求，可根据请求参数，完成登录和注册这两个功能(登录：根据后台数据库表中的信息判断用户名与密码是否正确；注册：向后台数据库表中插入符合条件的新用户名和密码)。

状态机流程：

enum PARSE_STATE
    {
        REQUEST_LINE,
        HEADERS,
        BODY,
        FINISH
    };

如果为GET请求： REQUEST_LINE——>HEADERS——>FINISH；

如果为POST请求：REQUEST_LINE——>HEADERS——>BODY——>FINISH。
 

用到的正则表达式：

 1、^([^ ]*) ([^ ]*) HTTP/([^ ]*)$        匹配状态行

 2、^([^:]*): ?(.*)$        匹配请求头内的XXX: XXXX字段

 

 3、(?!&)(.*?)=(.*?)(?=&|$)        匹配POST的请求参数

 

 

HttpRequest类结构        httprequest.h

#ifndef HTTPREQUEST_H
#define HTTPREQUEST_H

#include <unordered_set>
#include <unordered_map>
#include <string>
#include <regex>
#include <algorithm>
#include <memory>
#include <mysql/mysql.h>

#include "buffer.h"
#include "log.h"
#include "sqlconnpool.h"
using std::string;

class HttpRequest
{
public:
    enum PARSE_STATE//解析流程的状态
    {
        REQUEST_LINE,
        HEADERS,
        BODY,
        FINISH
    };
    HttpRequest();
    ~HttpRequest()=default;

    bool parse(Buffer& buffer);//解析全过程
    const string& getMethod() const;
    const string& getPath() const;
    const string& getVersion() const;
    bool isKeepAlive() const;

private:
    void parseRequestLine(const string& line);//解析状态行
    void parseHeader(const string& line);//解析请求头
    void parseBody(const string& line);//解析请求体

    void parsePath();//解析请求路径
    void parsePost();//解析POST请求
    void parseUrlencoded();//解析POST请求的请求参数
    bool userVertify(const string& username,const string& password,int tag);//身份验证
    PARSE_STATE state;
    string method;
    string path;
    string version;
    string body;
    std::unordered_map<string,string> header;//存储请求头字段
    std::unordered_map<string,string> post; //存储POST请求参数
    static const std::unordered_set<string> DEFAULT_HTML;
    static const std::unordered_map<string,int> DEFAULT_HTML_TAG;
};

#endif // !HTTPREQUEST_H

 HttpRequest类实现       httprequest.cpp

#include "httprequest.h"

const std::unordered_set<string> HttpRequest::DEFAULT_HTML=
{"/home","/register","/login","/video","/picture"};

const std::unordered_map<string,int> HttpRequest::DEFAULT_HTML_TAG=
{{"/register.html", 0},{"/login.html", 1}};

HttpRequest::HttpRequest():state(REQUEST_LINE)
{
    Log::getInstance()->init();
}

bool HttpRequest::parse(Buffer& buffer)//解析全过程
{
    if(buffer.readableBytes()<=0)
        return false;
    while(buffer.readableBytes()&&state!=FINISH)
    {
        const char CRLF[3]="\r\n";
        const char* lineEnd=std::search(buffer.peek(),static_cast<const char*>(buffer.beginWrite()),CRLF,CRLF+2);
        string line(buffer.peek(),lineEnd);
        switch (state)
        {
        case REQUEST_LINE:
            parseRequestLine(line);//解析状态行
            parsePath();//解析请求路径
            break;
        case HEADERS:
            parseHeader(line);//解析请求头
            break;
        case BODY:
            parseBody(line);//解析请求体
            break;
        default:
            break;
        }
        if(lineEnd==buffer.beginWrite())//解析完请求体(不由"\r\n"结尾)
            break;
        buffer.retrieveUntil(lineEnd+2);//解析完一行请求头(由"\r\n"结尾)
    }
    return true;
}

void HttpRequest::parsePath()//解析请求路径
{
    if(path=="/") 
        path="/home.html";
    else
        if(DEFAULT_HTML.count(path))
            path+=".html";
}

void HttpRequest::parseRequestLine(const string& line)//解析状态行
{
    std::regex patten("^([^ ]*) ([^ ]*) HTTP/([^ ]*)$");
    std::smatch match;
    if(!std::regex_match(line,match,patten))
    {
        LOG_ERROR("%s","Parse RequestLine Error");
    }
    method=match[1];
    path=match[2];
    version=match[3];
    state=HEADERS;
}

void HttpRequest::parseHeader(const string& line)//解析请求头
{
    std::regex patten("^([^:]*): ?(.*)$");
    std::smatch match;
    if(std::regex_match(line,match,patten))
    {
        header[match[1]]=match[2];
        LOG_INFO("%s: %s",match[1].str().c_str(),match[2].str().c_str());
    }        
    else
    {
        state=BODY;
    }
}

void HttpRequest::parseBody(const string& line)//解析请求体
{
    body=line;
    parsePost();//解析POST请求的请求体
    state=FINISH;
}

void HttpRequest::parsePost()//解析POST请求的请求体
{
    if(method=="POST"&&header["Content-Type"]=="application/x-www-form-urlencoded")
    {
        parseUrlencoded();//解析POST请求的请求参数
        if(DEFAULT_HTML_TAG.count(path))
        {
            int tag=DEFAULT_HTML_TAG.find(path)->second;
            if(userVertify(post["username"],post["password"],tag))//身份验证成功
            {
                path="/home.html";
            }
            else//身份验证失败
            {
                path="/error.html";
            }
        }
    }
}

void HttpRequest::parseUrlencoded()//解析POST请求的请求参数
{
	std::regex patten("(?!&)(.*?)=(.*?)(?=&|$)");
    std::smatch match;
    string::const_iterator begin=body.begin();
    string::const_iterator end=body.end();
    while(std::regex_search(begin,end,match,patten))
    {
        post[match[1]]=match[2];
        begin=match[0].second;
        LOG_INFO("%s=%s",match[1].str().c_str(),match[2].str().c_str());
    }
}

bool HttpRequest::userVertify(const string& username,const string& password,int tag)
{
    SqlConnPool* pool = SqlConnPool::getInstance();
    std::shared_ptr<SqlConn> conn=pool->getConn();
    string order1="SELECT username,password FROM user WHERE username='"+username+"' LIMIT 1";
    string order2="INSERT INTO user(username, password) VALUES('"+username+"','"+password+"')";
    MYSQL_RES* res=conn->query(order1);
    string user;
    string pwd;
    MYSQL_ROW row=nullptr;
    while((row=mysql_fetch_row(res))!=nullptr) 
    {
        user=row[0];
        pwd=row[1];
    }
    if(tag)//登录
    {
        if(pwd!=password)//密码错误
        {
            LOG_ERROR("%s","Password Error");
            return false;
        }
    }
    else//注册
    {
        if(!user.empty())//用户名已被使用
        {
            LOG_ERROR("%s","Username Used");
            return false;
        }
        if(!conn->update(order2))//数据库插入失败
        {
            LOG_ERROR("%s","Insert Error");
            return false;
        }
        LOG_INFO("%s","Register Success");
    }
    mysql_free_result(res);
    return true;
}

const string& HttpRequest::getMethod() const
{
    return method;
}

const string& HttpRequest::getPath() const
{
    return path;
}

const string& HttpRequest::getVersion() const
{
    return version;
}

bool HttpRequest::isKeepAlive() const//检查isKeepAlive是否开启
{
    if(header.count("Connection"))
    {
        return header.find("Connection")->second=="keep-alive";
    }
    return false;
}

 

 测试程序        testHttpRequest.cpp

分别解析GET请求和POST请求，根据解析内容进行判断。

#include "httprequest.h"
#include <iostream>
using namespace std;
void testPost()
{
    HttpRequest request;
    Buffer input;
    input.append("POST /login HTTP/1.1\r\n"
            "Host: 127.0.0.1:8888\r\n"
            "User-Agent: Mozilla/5.0\r\n" 
            "Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9\r\n"
            "Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8,en-GB;q=0.7,en-US;q=0.6\r\n"
            "Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n"
            "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n"
            "Content-Length: 29\r\n"
            "Connection: keep-alive\r\n"
            "\r\n"
            "username=root&password=123456");
    request.parse(input);
    cout<<"method:"<<request.getMethod()<<endl;
    cout<<"path:"<<request.getPath()<<endl;
    cout<<"version:"<<request.getVersion()<<endl;
    if(request.isKeepAlive())   
        cout<<"isKeepAlive"<<endl;
}

void testGet()
{
    HttpRequest request;
    Buffer input;
    input.append("GET /signin?next=%2F HTTP/2\r\n"
            "Host: www.zhihu.com\r\n"
            "User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64; rv:91.0) Gecko/20100101 Firefox/91.0\r\n"
            "Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8\r\n"
            "Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,zh-TW;q=0.7,zh-HK;q=0.5,en-US;q=0.3,en;q=0.2\r\n"
            "Accept-Encoding: gzip, deflate, br\r\n"
            "Connection: keep-alive\r\n"
            "Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n"
            "Cache-Control: max-age=0\r\n"
            "TE: trailers\r\n"
            "\r\n");
    request.parse(input);
    cout<<"method:"<<request.getMethod()<<endl;
    cout<<"path:"<<request.getPath()<<endl;
    cout<<"version:"<<request.getVersion()<<endl;
    if(request.isKeepAlive())   
        cout<<"isKeepAlive"<<endl;
}

int main()
{
    cout<<"POST------------------------------------------"<<endl;
    testPost();
    cout<<"GET-------------------------------------------"<<endl;
    testGet();
}

运行结果：

 由日志信息可以判断，对GET和POST的请求解析正确。

 

附：

 Makefile

CXX = g++
CFLAGS = -std=c++14 -O2 -Wall -g 

TARGET = testHttpRequest
OBJS =  buffer.cpp log.cpp blockqueue.h\
		sqlconn.cpp sqlconnpool.cpp httprequest.cpp\
        testHttpRequest.cpp

all: $(OBJS)
	$(CXX) $(CFLAGS) $(OBJS) -o $(TARGET)  -pthread -L/usr/lib64/mysql -lmysqlclient

clean:
	rm -rf $(OBJS) $(TARGET)

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