HTTP协议手写服务器

news2025/4/2 4:14:11

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一、请求的是Web根目录

二、GET方法通过URL传参

三、根据资源类型对应出Content-Type值

四、Http代码

项目完整源代码：Http · 周不才/cpp_linux study - 码云 - 开源中国

一、请求的是Web根目录

如果URL中请求的资源是Web根目录，则自动跳转到主页

例如QQ官网https://im.qq.com/，实际访问时会自动跳转到主页https://im.qq.com/index/

实现代码：

static const std::string homePage="index.html";//主页资源
//解析请求的资源路径path，如果请求的是web根目录
if(_path[_path.size()-1]=='/')
{
    _path+=homePage;
}

二、GET方法通过URL传参

GET方法和POST方法都可以通过表单等方式向服务器传递数据

GET方法会将表单的数据存放到URL中，再发送给服务器。符号？后面就是参数

https://fanyi.baidu.com/mtpe-individual/multimodal?query=%E5%8F%8D%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%8C%96&lang=zh2en

POST方法会将表单的数据存放到请求正文中，再发送给服务器

  • POST传参的数据可以很大，因为存放在正文中；GET方法传参的数据一定很小，因为存放在URL中
  • POST传参比GET传参安全，因为GET传参的数据会直接暴露在URL中。但这两种传参方法都不安全，需要对参数加密，即Https协议

提取GET方法传递的参数代码：

static const std::string argSep="?";//URL中参数的位置标识
//解析URL中携带的参数（GET方法）
if(strcasecmp(_method.c_str(),"GET")==0)//请求方法是GET
{
    auto pos=_url.find(argSep);
    if(pos!=std::string::npos)//URL中携带参数
    {
        _reqContent=_url.substr(pos+argSep.size());//提取URL中的参数，存放到请求正文中
        _url.resize(pos);//URL中去除参数部分
    }
}

三、根据资源类型对应出Content-Type值

根据请求后缀，如.html   .jpg   .png   .gif等对应出Content-Type值

//--------------------------------------------------------
        //建立资源后缀和Http协议中的资源类型之间的映射关系
        //--------------------------------------------------------
        _resourceType.insert({".html", "text/html"});
        _resourceType.insert({".htm", "text/html"});
        _resourceType.insert({".css", "text/css"});
        _resourceType.insert({".txt", "text/plain"});
        _resourceType.insert({".md", "text/markdown"});
        // 脚本类
        _resourceType.insert({".js", "application/javascript"});
        _resourceType.insert({".mjs", "application/javascript"});
        // 图像类
        _resourceType.insert({".jpg", "image/jpeg"});
        _resourceType.insert({".jpeg", "image/jpeg"});
        _resourceType.insert({".png", "image/png"});
        _resourceType.insert({".gif", "image/gif"});
        _resourceType.insert({".webp", "image/webp"});
        _resourceType.insert({".svg", "image/svg+xml"});
        _resourceType.insert({".ico", "image/x-icon"});
        // 字体类
        _resourceType.insert({".woff", "font/woff"});
        _resourceType.insert({".woff2", "font/woff2"});
        _resourceType.insert({".ttf", "font/ttf"});
        // 多媒体类
        _resourceType.insert({".mp3", "audio/mpeg"});
        _resourceType.insert({".wav", "audio/wav"});
        _resourceType.insert({".mp4", "video/mp4"});
        _resourceType.insert({".webm", "video/webm"});
        // 文档类
        _resourceType.insert({".pdf", "application/pdf"});
        _resourceType.insert({".doc", "application/msword"});
        _resourceType.insert({".docx", "application/vnd.openxmlformats-officedocument.wordprocessingml.document"});
        _resourceType.insert({".xls", "application/vnd.ms-excel"});
        _resourceType.insert({".xlsx", "application/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet"});
        _resourceType.insert({".ppt", "application/vnd.ms-powerpoint"});
        _resourceType.insert({".pptx", "application/vnd.openxmlformats-officedocument.presentationml.presentation"});
        // 压缩包类
        _resourceType.insert({".zip", "application/zip"});
        _resourceType.insert({".tar", "application/x-tar"});
        _resourceType.insert({".gz", "application/gzip"});
        // 数据格式类
        _resourceType.insert({".json", "application/json"});
        _resourceType.insert({".xml", "application/xml"});
        _resourceType.insert({".csv", "text/csv"});
        // 二进制流默认类型
        _resourceType.insert({".bin", "application/octet-stream"});
​大类​Content-Type值​描述
​文本类型text/plain纯文本，无格式（如TXT文件）
text/htmlHTML文档，用于网页
text/cssCSS样式表
text/javascriptJavaScript代码（旧标准，推荐使用 application/javascript）
text/markdownMarkdown格式文本
​图像类型image/jpegJPEG图像
image/pngPNG图像
image/gifGIF图像（支持动画）
image/webpWebP格式图像（现代高效压缩格式）
image/svg+xmlSVG矢量图（基于XML）
​应用程序类型application/jsonJSON格式数据，常用于API交互
application/xmlXML数据
application/pdfPDF文档
application/octet-stream二进制流（如文件下载）
application/x-www-form-urlencoded表单提交的默认编码格式
application/zipZIP压缩文件
application/javascriptJavaScript代码（现代标准）
application/wasmWebAssembly模块（用于高性能Web应用）
​多媒体类型audio/mpegMP3音频文件
audio/wavWAV音频文件
video/mp4MP4视频文件
video/webmWebM开放格式视频
​多部分类型multipart/form-data表单文件上传（支持二进制数据）
multipart/byteranges分块传输响应（用于HTTP范围请求）
​字体类型font/woffWeb开放字体格式（WOFF 1.0）
font/woff2WOFF 2.0字体（更高压缩率）
​其他类型application/vnd.ms-excelExcel文件（旧版，如 .xls）
application/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet新版Excel文件（.xlsx）

四、Http代码

//应用层协议：HTTP协议

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <unordered_map>
#include <sstream>
#include <cstring>//提供strcasecmp，忽略大小写比较字符串
#include <memory>//智能指针
#include <fstream>//文件操作

static const std::string baseSep="\r\n";//行与行之间的分隔符
static const std::string lineSep=" ";//请求行中各个属性的分隔符
static const std::string argSep="?";//URL中参数的位置标识
static const std::string homePage="index.html";//主页资源
static const std::string suffixSep=".";//资源后缀符号
static const std::string headerSep=": ";//单个报头属性之间的分隔符
static const std::string webRootDir="wwwroot";//Web根目录（path初始值即为web根目录）
static const std::string httpVersion="HTTP/1.0";//默认的Http协议版本（用于响应）

//Http请求
class HttpRequest
{
private:
    //Http协议请求的基本属性
    std::string _reqLine;//请求行
    std::vector<std::string> _reqHeaders;//请求报头
    std::string _blankLine;//空行
    std::string _reqContent;//请求正文

    //Http协议请求的详细属性
    std::string _method;//请求方法
    std::string _url;//请求资源的路径URL
    std::string _version;//Http版本
    std::unordered_map<std::string,std::string> _reqHeadersKV;//请求报头属性集合（请求报头的各种属性存储在哈希表中）
    std::string _path;//URL只是相对路径，要根据资源所在位置确定绝对路径
    std::string _suffix;//资源后缀，用于确定请求的资源是什么类型，以便填充请求报头中的Content-Type属性
public:
    //构造函数
    HttpRequest()
        :_blankLine(baseSep),
        _path(webRootDir)
    {}
    //析构函数
    ~HttpRequest()
    {}
private:
    //解析请求协议，获取单行数据（目的是将请求行、请求报头、请求正文拆分开）
    std::string GetLine(std::string& reqstr)
    {
        auto pos=reqstr.find(baseSep);//查找\r\n
        if(pos!=std::string::npos)
        {
            std::string line=reqstr.substr(0,pos);
            reqstr.erase(0,pos+baseSep.size());
            if(line.empty()) return baseSep;//如果获取一行的内容是空，说明该行是空行，返回\r\n
            else return line;//否则返回正常获取的一行数据
        }
        else
        {
            return std::string();
        }
    }
    //解析请求行
    void ParseReqLine()
    {
        //将请求行解析为请求方法、URL、http版本
        std::stringstream ss(_reqLine);//按空格为分隔符
        ss>>_method>>_url>>_version;

        //--------------------------------------------------------------
        //更详细地解析URL，以提取参数、初始化path、初始化资源后缀suffix

        //1.提取参数
        //解析URL中携带的参数（GET方法）
        if(strcasecmp(_method.c_str(),"GET")==0)//请求方法是GET
        {
            auto pos=_url.find(argSep);
            if(pos!=std::string::npos)//URL中携带参数
            {
                _reqContent=_url.substr(pos+argSep.size());//提取URL中的参数，存放到请求正文中
                _url.resize(pos);//URL中去除参数部分
            }
        }

        //2.初始化path
        //初始化请求的资源路径path（绝对路径）
        _path+=_url;
        //解析请求的资源路径path，如果请求的是web根目录
        if(_path[_path.size()-1]=='/')
        {
            _path+=homePage;
        }

        //3.初始化资源后缀suffix
        auto pos=_path.rfind(suffixSep);
        if(pos!=std::string::npos)
        {
            _suffix=_path.substr(pos);
        }
        else
        {
            _suffix=".default";
        }
    }
    //解析请求报头
    void ParseReqHeaders()
    {
        //将报头属性存储到哈希表中
        for(auto& reqHeader:_reqHeaders)
        {
            auto pos=reqHeader.find(headerSep);
            if(pos!=std::string::npos)
            {
                std::string k=reqHeader.substr(0,pos);
                std::string v=reqHeader.substr(pos+headerSep.size());
                if(k.empty()||v.empty()) continue;
                _reqHeadersKV[k]=v;
            }
            else
            {
                continue;
            }
        }
    }
public:
    //反序列化：序列化字符串➡基本属性➡详细属性
    void Deserialize(std::string& reqstr)
    {
        //基本的反序列化：拆分reqstr为请求行、请求报头、空行、请求正文

        //请求行
        _reqLine=GetLine(reqstr);
        //请求报头  todo1
        std::string reqHeader;
        while((reqHeader=GetLine(reqstr))!=baseSep)
        {
            _reqHeaders.emplace_back(reqHeader);
        }
        //空行
        _blankLine=baseSep;
        //请求正文  todo2
        _reqContent=reqstr;

        //---------------------------------------------
        //进一步反序列化：解析请求行、请求报头为更详细的属性
        ParseReqLine();
        ParseReqHeaders();
    }
    //获取路径
    std::string GetPath()
    {
        return _path;
    }
    //获取正文内容
    std::string GetReqContent()
    {
        return _reqContent;
    }
    //获取资源后缀
    std::string GetSuffix()
    {
        return _suffix;
    }
    //输出反序列化结果
    void Print()
    {
        std::cout<<"-----------------------------------------"<<std::endl;
        std::cout<<"请求行："<<_reqLine<<std::endl;
        std::cout<<"请求方法："<<_method<<std::endl;
        std::cout<<"URL："<<_url<<std::endl;
        std::cout<<"Http版本："<<_version<<std::endl;
        for(auto& reqHeader: _reqHeaders)
        {
            std::cout<<"请求报头："<<reqHeader<<std::endl;
        }
        std::cout<<"空行："<<_blankLine;
        std::cout<<"请求正文"<<_reqContent<<std::endl;
    }
};

//Http应答
class HttpResponse
{
private:
    //Http协议响应的基本属性
    std::string _statusLine;//状态行
    std::vector<std::string> _resHeaders;//响应报头
    std::string _blankLine;//空行
    std::string _resContent;//响应正文

    //Http协议响应的详细属性
    std::string _version;//http版本
    int _statusCode;//状态码
    std::string _statusDescribe;//状态码描述
    std::unordered_map<std::string,std::string> _resHeadersKV;//响应报头属性集合
public:
    //构造函数
    HttpResponse()
        :_blankLine(baseSep),
        _version(httpVersion)
    {}
    //析构函数
    ~HttpResponse()
    {}
public:
    //序列化
    std::string Serialize()
    {
        //构建状态行
        _statusLine+=_version+lineSep+std::to_string(_statusCode)+lineSep+_statusDescribe+baseSep;
        //构建应答报头
        for(auto& resHeader: _resHeadersKV)
        {
            _resHeaders.emplace_back(resHeader.first+headerSep+resHeader.second+baseSep);
        }
        
        //正式序列化：详细属性➡基本属性➡序列化字符串
        std::string responseStr=_statusLine;//加上状态行
        for(auto& resHeader:_resHeaders)//加上响应报头
        {
            responseStr+=resHeader;
        }
        responseStr+=_blankLine;//加上空行
        responseStr+=_resContent;//加上响应正文

        return responseStr;
    }
    //设置属性

    //设置状态码和状态码描述
    void AddStatusCodeAndDescribe(int statusCode, const std::string& statusDescribe)
    {
        _statusCode=statusCode;
        _statusDescribe=statusDescribe;
    }
    //添加报头属性
    void AddHeader(const std::string& k, const std::string& v)
    {
        _resHeadersKV[k]=v;
    }
    //添加应答正文
    void AddResContent(const std::string& resContent)
    {
        _resContent=resContent;
    }
}; 


//Http处理（将请求处理为应答）
class HttpServer
{
private:
    std::unordered_map<std::string,std::string> _resourceType;//资源类型（根据后缀，判定资源类型）
    std::unordered_map<int,std::string> _codeToDescribe;//状态码-状态码描述
    std::unordered_map<std::string,std::function<HttpResponse(HttpRequest)>> _serviceLists;//服务列表
public:
    //构造函数
    HttpServer()
    {
        //--------------------------------------------------------
        //建立资源后缀和Http协议中的资源类型之间的映射关系
        //--------------------------------------------------------
        _resourceType.insert({".html", "text/html"});
        _resourceType.insert({".htm", "text/html"});
        _resourceType.insert({".css", "text/css"});
        _resourceType.insert({".txt", "text/plain"});
        _resourceType.insert({".md", "text/markdown"});
        // 脚本类
        _resourceType.insert({".js", "application/javascript"});
        _resourceType.insert({".mjs", "application/javascript"});
        // 图像类
        _resourceType.insert({".jpg", "image/jpeg"});
        _resourceType.insert({".jpeg", "image/jpeg"});
        _resourceType.insert({".png", "image/png"});
        _resourceType.insert({".gif", "image/gif"});
        _resourceType.insert({".webp", "image/webp"});
        _resourceType.insert({".svg", "image/svg+xml"});
        _resourceType.insert({".ico", "image/x-icon"});
        // 字体类
        _resourceType.insert({".woff", "font/woff"});
        _resourceType.insert({".woff2", "font/woff2"});
        _resourceType.insert({".ttf", "font/ttf"});
        // 多媒体类
        _resourceType.insert({".mp3", "audio/mpeg"});
        _resourceType.insert({".wav", "audio/wav"});
        _resourceType.insert({".mp4", "video/mp4"});
        _resourceType.insert({".webm", "video/webm"});
        // 文档类
        _resourceType.insert({".pdf", "application/pdf"});
        _resourceType.insert({".doc", "application/msword"});
        _resourceType.insert({".docx", "application/vnd.openxmlformats-officedocument.wordprocessingml.document"});
        _resourceType.insert({".xls", "application/vnd.ms-excel"});
        _resourceType.insert({".xlsx", "application/vnd.openxmlformats-officedocument.spreadsheetml.sheet"});
        _resourceType.insert({".ppt", "application/vnd.ms-powerpoint"});
        _resourceType.insert({".pptx", "application/vnd.openxmlformats-officedocument.presentationml.presentation"});
        // 压缩包类
        _resourceType.insert({".zip", "application/zip"});
        _resourceType.insert({".tar", "application/x-tar"});
        _resourceType.insert({".gz", "application/gzip"});
        // 数据格式类
        _resourceType.insert({".json", "application/json"});
        _resourceType.insert({".xml", "application/xml"});
        _resourceType.insert({".csv", "text/csv"});
        // 二进制流默认类型
        _resourceType.insert({".bin", "application/octet-stream"});

        //--------------------------------------------------------
        // 建立状态码和状态码描述之间的映射关系
        //--------------------------------------------------------
        // 1xx 信息响应
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(100, "Continue"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(101, "Switching Protocols"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(102, "Processing"));
        // 2xx 成功
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(200, "OK"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(201, "Created"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(202, "Accepted"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(204, "No Content"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(206, "Partial Content"));
        // 3xx 重定向
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(300, "Multiple Choices"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(301, "Moved Permanently"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(302, "Found"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(304, "Not Modified"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(307, "Temporary Redirect"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(308, "Permanent Redirect"));
        // 4xx 客户端错误
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(400, "Bad Request"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(401, "Unauthorized"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(403, "Forbidden"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(404, "Not Found"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(405, "Method Not Allowed"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(408, "Request Timeout"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(413, "Payload Too Large"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(415, "Unsupported Media Type"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(429, "Too Many Requests"));
        // 5xx 服务端错误
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(500, "Internal Server Error"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(501, "Not Implemented"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(502, "Bad Gateway"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(503, "Service Unavailable"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(504, "Gateway Timeout"));
        _codeToDescribe.insert(std::make_pair(505, "HTTP Version Not Supported"));
    }
private:
    //获取文件资源
    std::string GetResource(const std::string& path)
    {
        std::ifstream file(path, std::ios::binary);//二进制方式打开path路径下的文件
        if(!file.is_open())//文件打开失败
        {
            return std::string();
        }
        file.seekg(0,file.end);//移动输入流指针到文件末尾
        int fileSize=file.tellg();//获取当前输入流指针位置，即获取文件大小
        file.seekg(0,file.beg);//回复输入流指针到文件开头

        std::string resource;
        resource.resize(fileSize);
        file.read((char *)resource.c_str(),fileSize);//读取文件资源内容存放到resource中
        file.close();//关闭文件
        return resource;
    }
public:
    //处理服务端接收到的Http请求，最后返回Http应答序列化后的字符串
    std::string Handle(std::string reqstr)
    {
        //参数说明：reqstr是客户端序列化过的Http请求

        HttpRequest req;
        req.Deserialize(reqstr);//反序列化


        //处理Http请求，转为Http应答
        HttpResponse res;

        if(req.GetPath()=="wwwroot/redir")//处理重定向，重定向到qq官网
        {
            std::string redirPath="https://www.qq.com";
            res.AddStatusCodeAndDescribe(301,_codeToDescribe[301]);
            res.AddHeader("Location",redirPath);
        }
        else if(!req.GetReqContent().empty())//处理参数，如果请求正文不为空，说明传递了参数，请求的不是资源，而是某个服务，要进行服务处理
        {
            if(_serviceLists.find(req.GetPath())!=_serviceLists.end())
            {
                res=_serviceLists[req.GetPath()](req);//该服务是一个处理函数，参数是req，返回值是res
            }
        }
        else//既没有重定向，也没有请求服务，那么直接进行序列化并返回请求的资源
        {
            std::string resource=GetResource(req.GetPath());//获取请求资源的内容
            if(resource.empty())//说明没有该资源，返回404.html资源
            {
                resource=GetResource("wwwroot/404.html");
                res.AddStatusCodeAndDescribe(404,_codeToDescribe[404]);
                res.AddHeader("Content-Length",std::to_string(resource.size()));
                res.AddHeader("Content-Type",_resourceType[".html"]);
                res.AddResContent(resource);
            }
            else
            {
                res.AddStatusCodeAndDescribe(200,_codeToDescribe[200]);
                res.AddHeader("Content-Length", std::to_string(resource.size()));
                res.AddHeader("Content-Type", _resourceType[req.GetSuffix()]);
                //res.AddHeader("Set-Cookie", "username=zhangsan");  //Cookie
                res.AddResContent(resource);
            }
        }

        return res.Serialize();//返回Http应答序列化后的字符串
    }

    //添加处理服务（当Http请求中携带参数时，说明其要请求的是某个服务，而不是资源）
    void InsertService(const std::string& serviceName, std::function<HttpResponse(HttpRequest)> service)
    {
        _serviceLists.insert(std::make_pair(serviceName+webRootDir,service));
    }
};

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