关于c:C-语言实现一个简单的-web-服务器

说到 web 服务器想必大多数人首先想到的协定是 http，那么 http 之下则是 tcp，本篇文章将通过 tcp 来实现一个简略的 web 服务器。

起源：公众号（c 语言与 cpp 编程）

本篇文章将着重解说如何实现，对于 http 与 tcp 的概念本篇将不过多解说。

一、理解 Socket 及 web 服务工作原理

既然是基于 tcp 实现 web 服务器，很多学习 C 语言的小伙伴可能会很快的想到套接字 socket。socket 是一个较为形象的通信过程，或者说是主机与主机进行信息交互的一种形象。socket 能够将数据流送入网络中，也能够接管数据流。

socket 的信息交互与本地文件信息的读取从外表特色上看相似，但其中所存在的编写复杂度是本地 IO 不能比较的，但却有类似点。在 win 下 socket 的交互交互步骤为：WSAStartup 进行初始化 –> socket 创立套接字 –> bind 绑定 –> listen 监听 –> connect 连贯 –> accept 接管申请 –> send/recv 发送或接收数据 –> closesocket 敞开 socket–> WSACleanup 最终敞开。

理解完了一个 socket 的根本步骤后咱们理解一下一个根本 web 申请的用户惯例操作，操作分为：关上浏览器 –> 输出资源地址 ip 地址 –> 失去资源。当指标服务器接管到该操作产生掉申请后，咱们能够把服务器的响应流程步骤看为：取得 request 申请 –> 失去申请要害数据 –> 获取要害数据 –> 发送要害数据。服务器的这一步流程是在启动 socket 进行监听后能力响应。通过监听得悉接管到申请，应用 recv 接管申请数据，从而依据该参数失去进行资源获取，最初通过 send 将数据进行返回。

二、创立 sokect 实现监听

2.1 WSAStartup 初始化

首先在 c 语言头文件中引入依赖 WinSock2.h：

include <WinSock2.h>

在第一点中对 socket 的创立步骤已有阐明，首先须要实现 socket 的初始化操作，应用函数 WSAStartup，该函数的原型为：

int WSAStartup(
WORD wVersionRequired,
LPWSADATA lpWSAData
);

该函数的参数 wVersionRequired 示意 WinSock2 的版本号；lpWSAData 参数为指向 WSADATA 的指针，WSADATA 构造用于 WSAStartup 初始化后返回的信息。

wVersionRequired 能够应用 MAKEWORD 生成，在这里能够应用版本 1.1 或版本 2.2，1.1 只反对 TCP/IP，版本 2.1 则会有更多的反对，在此咱们抉择版本 1.1。

首先申明一个 WSADATA 构造体：

WSADATA wsaData;

随后传参至初始化函数 WSAStartup 实现初始化：

WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsaData)

WSAStartup 若初始化失败则会返回非 0 值：

if (WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsaData) != 0)
{
exit(1);
}

2.2 创立 socket 套接字

初始化结束后开始创立套接字，套接字创立应用函数，函数原型为：

SOCKET WSAAPI socket(
int af,
int type,
int protocol
);

在函数原型中，af 示意 IP 地址类型，应用 PF_INET 示意 IPV4，type 示意应用哪种通信类型，例如 SOCK_STREAM 示意 TCP，protocol 示意传输协定，应用 0 会依据前 2 个参数应用默认值。

int skt = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);

创立完 socket 后，若为 -1 示意创立失败，进行判断如下：

if (skt == -1)
{
return -1;
}

2.3 绑定服务器

创立完 socket 后须要对服务器进行绑定，配置端口信息、IP 地址等。首先查看 bind 函数须要哪一些参数，函数原型如下：

int bind(
SOCKET socket,
const sockaddr *addr,
int addrlen
);

参数 socket 示意绑定的 socket，传入 socket 即可；addr 为 sockaddr_in 的构造体变量的指针，在 sockaddr_in 构造体变量中配置一些服务器信息；addrlen 为 addr 的大小值。

通过 bind 函数原型得悉了咱们所须要的数据，接下来创立一个 sockaddr_in 构造体变量用于配置服务器信息：

struct sockaddr_in server_addr;

随后配置地址家族为 AF_INET 对应 TCP/IP：

server_addr.sin_family = AF_INET;

接着配置端口信息：

server_addr.sin_port = htons(8080);

再指定 ip 地址：

server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”);

ip 地址若不确定能够手动输出，最初应用神器 memset 初始化内存，残缺代码如下：

// 配置服务器
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”);
memset(&(server_addr.sin_zero), ‘0’, 8);

随后应用 bind 函数进行绑定且进行判断是否绑定胜利：

// 绑定
if (bind(skt, (struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr)) == -1) {
return -1;
}

2.4 listen 进行监听

绑定胜利后开始对端口进行监听。查看 listen 函数原型：

int listen(
int sockfd,
int backlog
)

函数原型中，参数 sockfd 示意监听的套接字，backlog 为设置内核中的某一些解决（此处不进行深刻解说），间接设置成 10 即可，最大下限为 128。应用监听并且判断是否胜利代码为：

if (listen(skt, 10) == -1 ) {
return -1;
}

此阶段残缺代码如下：

include <WinSock2.h>

include<stdio.h>

int main(){
// 初始化
WSADATA wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsaData) != 0) {
exit(1);
}
//socket 创立
int skt = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (skt == -1) {
return -1;
}
// 配置服务器
struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”);
memset(&(server_addr.sin_zero), ‘0’, 8);
// 绑定
if (bind(skt, (struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr)) == -1){
return -1;
}
// 监听
if (listen(skt, 10) == -1 ) {
return -1;
}

printf(“Listening … …n”);
}

运行代码可得悉代码无谬误，并且输入 listening：

在这里插入图片形容

2.5 获取申请

监听实现后开始获取申请。受限须要应用 accept 对套接字进行连贯，accept 函数原型如下：

int accept(
int sockfd,
struct sockaddr *addr,
socklen_t *addrlen
);

参数 sockfd 为指定的套接字；addr 为指向 struct sockaddr 的指针，个别为客户端地址；addrlen 个别设置为设置为 sizeof(struct   sockaddr_in) 即可。代码为：

struct sockaddr_in c_skt;
int s_size=sizeof(struct sockaddr_in);
int access_skt = accept(skt, (struct sockaddr *)&c_skt, &s_size);

接下来开始承受客户端的申请，应用 recv 函数，函数原型为：

ssize_t recv(
int sockfd,
void *buf,
size_t len,
int flags
)

参数 sockfd 为 accept 建设的通信；buf 为缓存，数据寄存的地位；len 为缓存大小；flags 个别设置为 0 即可：

// 获取数据
char buf[1024];
if (recv(access_skt, buf, 1024, 0) == -1) {
exit(1);
}

此时咱们再到 accpt 和 recv 外层增加一个循环，使之流程可反复：

while(1){
// 建设连贯
printf(“Listening … …n”);
struct sockaddr_in c_skt;
int s_size=sizeof(struct sockaddr_in);
int access_skt = accept(skt, (struct sockaddr *)&c_skt, &s_size);

// 获取数据
char buf[1024];
if (recv(access_skt, buf, 1024, 0) == -1) {
exit(1);
}
}

并且能够在浏览器输出 127.0.0.1:8080 将会看到客户端打印了 listening 新建了链接:

咱们增加 printf 语句可查看客户端申请：

while(1){
// 建设连贯
printf(“Listening … …n”);
struct sockaddr_in c_skt;
int s_size=sizeof(struct sockaddr_in);
int access_skt = accept(skt, (struct sockaddr *)&c_skt, &s_size);

// 获取数据
char buf[1024];
if (recv(access_skt, buf, 1024, 0) == -1) {
exit(1);
}

printf(“%s”,buf);
}

接下来咱们对申请头进行对应的操作。

2.6 申请解决层编写

失去申请后开始编写解决层。持续接着代码往下写没有层级，编写一个函数名为 req，该函数接管申请信息与一个建设好的连贯为参数：

void req(char* buf, int access_socket)
{
}

而后先在 while 循环中传递须要的值：

req(buf, access_skt);

接着开始编写 req 函数，首先在 req 函数中标记当前目录下：

char arguments[BUFSIZ];
strcpy(arguments, “./”);

随后拆散出申请与参数：

char command[BUFSIZ];
sscanf(request, “%s%s”, command, arguments+2);

接着咱们标记一些头元素：

char* extension = “text/html”;
char* content_type = “text/plain”;
char* body_length = “Content-Length: “;

接着获取申请参数，若获取 index.html，就获取以后门路下的该文件：

FILE* rfile= fopen(arguments, “rb”);

获取文件后示意申请 ok，咱们先返回一个 200 状态：

char* head = “HTTP/1.1 200 OKrn”;
int len;
char ctype[30] = “Content-type:text/htmlrn”;
len = strlen(head);

接着编写一个发送函数 send_：

int send_(int s, char buf, int len)
{
int total;
int bytesleft;
int n;
total=0;
bytesleft=*len;
while(total < *len)
{
n = send(s, buf+total, bytesleft, 0);
if (n == -1)
{
break;
}
total += n;
bytesleft -= n;
}
*len = total;
return n==-1?-1:0;
}

send 函数性能并不难在此不再赘述，就是一个遍历发送的逻辑。随后发送 http 响应与文件类型：

send_(send_to, head, &len);
len = strlen(ctype);
send_(send_to, ctype, &len);

随后取得申请文件的形容，须要增加头文件 #include <sys/stat.h> 应用 fstat，且向已连贯的通信产生必要的信息：

// 获取文件形容
struct stat statbuf;
char read_buf[1024];
char length_buf[20];
fstat(fileno(rfile), &statbuf);
itoa(statbuf.st_size, length_buf, 10);
send(client_sock, body_length, strlen(body_length), 0);
send(client_sock, length_buf, strlen(length_buf), 0);

send(client_sock, “n”, 1, 0);
send(client_sock, “rn”, 2, 0);

最初发送数据：

//·数据发送
char read_buf[1024];
len = fread(read_buf ,1 , statbuf.st_size, rfile);
if (send_(client_sock, read_buf, &len) == -1) {
printf(“error!”);
}

最初拜访地址 http://127.0.0.1:8080/index.html，失去当前目录下 index.html 文件数据，并且在浏览器渲染：

所有代码如下：

include <WinSock2.h>

include<stdio.h>

include <sys/stat.h>

// 起源：公众号（c 语言与 cpp 编程）

int send_(int s, char buf, int len) {
int total;
int bytesleft;
int n;
total=0;
bytesleft=*len;
while(total < *len)
{
n = send(s, buf+total, bytesleft, 0);
if (n == -1)
{
break;
}
total += n;
bytesleft -= n;
}
*len = total;
return n==-1?-1:0;
}

void req(char* request, int client_sock) {
char arguments[BUFSIZ];
strcpy(arguments, “./”);

char command[BUFSIZ];
sscanf(request, “%s%s”, command, arguments+2);

char* extension = “text/html”;
char* content_type = “text/plain”;
char* body_length = “Content-Length: “;

FILE* rfile= fopen(arguments, “rb”);

char* head = “HTTP/1.1 200 OKrn”;
int len;
char ctype[30] = “Content-type:text/htmlrn”;
len = strlen(head);

send_(client_sock, head, &len);
len = strlen(ctype);
send_(client_sock, ctype, &len);

struct stat statbuf;

char length_buf[20];
fstat(fileno(rfile), &statbuf);
itoa(statbuf.st_size, length_buf, 10);
send(client_sock, body_length, strlen(body_length), 0);
send(client_sock, length_buf, strlen(length_buf), 0);

send(client_sock, “n”, 1, 0);
send(client_sock, “rn”, 2, 0);

char read_buf[1024];
len = fread(read_buf ,1 , statbuf.st_size, rfile);
if (send_(client_sock, read_buf, &len) == -1) {
printf(“error!”);
}

return;
}

int main(){
WSADATA wsaData;
if (WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsaData) != 0) {
exit(1);
}

int skt = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (skt == -1) {
return -1;
}

struct sockaddr_in server_addr;
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(8080);
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(“127.0.0.1”);
memset(&(server_addr.sin_zero), ‘0’, 8);

if (bind(skt, (struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(server_addr)) == -1) {
return -1;
}

if (listen(skt, 10) == -1 ) {
return -1;
}

while(1){

printf(“Listening … …n”);
struct sockaddr_in c_skt;
int s_size=sizeof(struct sockaddr_in);
int access_skt = accept(skt, (struct sockaddr *)&c_skt, &s_size);

char buf[1024];
if (recv(access_skt, buf, 1024, 0) == -1) {
exit(1);
}

req(buf, access_skt);
}

}

小伙伴们能够编写更加灵便的指定资源类型、错误处理等欠缺这个 demo。