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HTTP协议的C语言实现:从底层网络编程到高级HTTP服务器设计

来源:www.mutilchain.com 时间:2024-06-10 01:12:04 作者:制定协议网 浏览: [手机版]

  HTTP协议是现代互联网的基石之一,它负责在客户端和服务器之间传输数据制定协议网。在本中,我们将探讨如何用C语言实现HTTP协议,从底层网络编程到高级HTTP服务器设计

HTTP协议的C语言实现:从底层网络编程到高级HTTP服务器设计(1)

第一部分:底层网络编程

在开始HTTP协议的实现之前,我们需要了解一些底层的网络编程知识。C语言提供了一些标准库函数来进行网络编程,如socket()、bind()、listen()和accept()等函数。我们可以使用这些函数来创建一个基本的网络连接。

  下是一个单的C语言程序,它创建了一个TCP服务器并监听来自客户端的连接请求:

  ```

  #include

  #include

#include

#include

  #include

  #include

  #define PORT 8080

  int main(int argc, char const *argv[]) {

  int server_fd, new_socket, valread;

  struct sockaddr_in address;

  int opt = 1;

int addrlen = sizeof(address);

  char buffer[1024] = {0};

  char *hello = "Hello from server";

if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {

  perror("socket failed");

  exit(EXIT_FAILURE);

  }

if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {

  perror("setsockopt");

  exit(EXIT_FAILURE);

  }

address.sin_family = AF_INET;

address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

  address.sin_port = htons(PORT);

  if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {

  perror("bind failed");

exit(EXIT_FAILURE);

  }

  if (listen(server_fd, 3) < 0) {

perror("listen");

  exit(EXIT_FAILURE);

  }

  if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {

perror("accept");

  exit(EXIT_FAILURE);

}

  valread = read(new_socket, buffer, 1024);

  printf("%s\n", buffer);

  send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);

  printf("Hello message sent\n");

  return 0;

  }

```

  在上的程序中,我们首先创建了一个socket象,然后设置socket选项,绑定IP地址和端口号,最后开始监听客户端连接请求。有客户端连接时,我们使用accept()函数接受连接并读取客户端发送的数据制~定~协~议~网

HTTP协议的C语言实现:从底层网络编程到高级HTTP服务器设计(2)

第二部分:HTTP协议的实现

  现在我们已经了解了底层网络编程,我们可以开始实现HTTP协议了。HTTP协议是一个本协议,它使用ASCII码来传输数据。HTTP协议定了一些请求方法,如GET、POST、PUT和DELETE等。我们可以使用这些请求方法来获取、修改和删除服务器上的资源。

是一个单的HTTP请求的例子:

```

  GET /index.html HTTP/1.1

  Host: www.example.com

User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:58.0) Gecko/20100101 Firefox/58.0

  Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8

Accept-Language: en-US,en;q=0.5

  Accept-Encoding: gzip, deflate, br

Connection: keep-alive

  Upgrade-Insecure-Requests: 1

  ```

  在上的例子中,我们使用GET请求方法来请求服务器上的/index.html件。我们还包括了一些HTTP头部息,如Host、User-Agent、Accept和Connection等欢迎www.mutilchain.com

现在我们可以开始实现一个单的HTTP服务器了。下是一个单的HTTP服务器程序,它可以处理GET请求并返回服务器上的HTML件:

```

  #include

#include

  #include

  #include

  #include

  #include

#include

  #define PORT 8080

  #define MAXLINE 1024

  void send_file(int sockfd, char *filename) {

  char buffer[MAXLINE];

  int fd = open(filename, O_RDONLY);

int n;

  while ((n = read(fd, buffer, MAXLINE)) > 0) {

  write(sockfd, buffer, n);

}

  close(fd);

  }

  int main(int argc, char const *argv[]) {

int server_fd, new_socket, valread;

  struct sockaddr_in address;

  int opt = 1;

  int addrlen = sizeof(address);

  char buffer[MAXLINE] = {0};

  char *hello = "HTTP/1.1 200 OK\nContent-Type: text/html\n\n";

  char *not_found = "HTTP/1.1 404 Not Found\nContent-Type: text/html\n\n";

  char *filename = "index.html";

if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {

  perror("socket failed");

  exit(EXIT_FAILURE);

}

if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {

  perror("setsockopt");

  exit(EXIT_FAILURE);

  }

  address.sin_family = AF_INET;

address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

address.sin_port = htons(PORT);

if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {

  perror("bind failed");

exit(EXIT_FAILURE);

  }

if (listen(server_fd, 3) < 0) {

  perror("listen");

  exit(EXIT_FAILURE);

  }

  while (1) {

if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {

  perror("accept");

  exit(EXIT_FAILURE);

  }

  valread = read(new_socket, buffer, MAXLINE);

  printf("%s\n", buffer);

  if (strstr(buffer, "GET") != NULL) {

if (strstr(buffer, filename) != NULL) {

  send(new_socket, hello, strlen(hello), 0);

  send_file(new_socket, filename);

  } else {

  send(new_socket, not_found, strlen(not_found), 0);

  }

}

close(new_socket);

  }

  return 0;

  }

```

在上的程序中,我们首先创建了一个socket象,然后设置socket选项,绑定IP地址和端口号,最后开始监听客户端连接请求。有客户端连接时,我们读取客户端发送的数据,并判请求方法是否为GET。如果是GET请求,我们检查请求的件是否存在,如果存在,我们发送HTTP头部息和件内容。

HTTP协议的C语言实现:从底层网络编程到高级HTTP服务器设计(3)

第三部分:高级HTTP服务器设计

  现在我们已经实现了一个单的HTTP服务器,但它还有很多限,比如只能处理GET请求,只能返回HTML件等。在实际应用中,我们需要更高级的HTTP服务器来满足不同的需求quQ

是一个高级的HTTP服务器设计,它可以处理GET、POST、PUT和DELETE等请求方法,并支持静态件和动态脚本:

  ```

#include

  #include

  #include

  #include

#include

  #include

  #include

  #include

  #include

#include

  #define PORT 8080

  #define MAXLINE 1024

  #define MAXARGS 128

  #define MAXPATH 1024

#define MAXCGI 1024

  void send_file(int sockfd, char *filename) {

  char buffer[MAXLINE];

  int fd = open(filename, O_RDONLY);

  int n;

  while ((n = read(fd, buffer, MAXLINE)) > 0) {

write(sockfd, buffer, n);

  }

  close(fd);

  }

  void send_error(int sockfd, char *message) {

  char buffer[MAXLINE];

  sprintf(buffer, "HTTP/1.1 500 Internal Server Error\nContent-Type: text/html\n\n%s\n", message);

send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);

  }

void send_not_found(int sockfd) {

char buffer[MAXLINE];

  sprintf(buffer, "HTTP/1.1 404 Not Found\nContent-Type: text/html\n\n404 Not Found404 Not Found\n");

send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);

}

void send_cgi(int sockfd, char *filename, char *query_string) {

char buffer[MAXLINE];

  char *argv[MAXARGS];

  char *envp[MAXARGS];

  char path[MAXPATH];

  char cgi[MAXCGI];

int n;

int status;

int pid;

  int fd[2];

  sprintf(cgi, "%s.cgi", filename);

if (access(cgi, X_OK) < 0) {

send_error(sockfd, "CGI program not found or not executable");

  return;

}

  sprintf(path, "PATH=%s", getenv("PATH"));

  envp[0] = path;

envp[1] = NULL;

  if (pipe(fd) < 0) {

send_error(sockfd, "Cannot create pipe");

return;

  }

  if ((pid = fork()) < 0) {

send_error(sockfd, "Cannot fork process");

return;

  }

if (pid == 0) {

  close(fd[0]);

dup2(fd[1], STDOUT_FILENO);

  setenv("QUERY_STRING", query_string, 1);

execve(cgi, argv, envp);

  exit(0);

  } else {

close(fd[1]);

sprintf(buffer, "HTTP/1.1 200 OK\nContent-Type: text/html\n\n");

send(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0);

while ((n = read(fd[0], buffer, MAXLINE)) > 0) {

  send(sockfd, buffer, n, 0);

  }

  waitpid(pid, &status, 0);

  }

  }

void handle_request(int sockfd) {

  char buffer[MAXLINE];

  char method[MAXLINE];

  char uri[MAXLINE];

char version[MAXLINE];

  char filename[MAXLINE];

  char query_string[MAXLINE];

char *p;

  int n;

memset(buffer, 0, MAXLINE);

  n = read(sockfd, buffer, MAXLINE);

  if (n == 0) {

  return;

  }

sscanf(buffer, "%s %s %s", method, uri, version);

  if (strcasecmp(method, "GET") == 0) {

p = strchr(uri, '?');

  if (p) {

  *p++ = '\0';

  strcpy(query_string, p);

  } else {

  strcpy(query_string, "");

}

sprintf(filename, ".%s", uri);

  if (access(filename, R_OK) < 0) {

  send_not_found(sockfd);

  return;

}

if (strstr(filename, ".cgi") != NULL) {

send_cgi(sockfd, filename, query_string);

  } else {

send_file(sockfd, filename);

  }

} else if (strcasecmp(method, "POST") == 0 || strcasecmp(method, "PUT") == 0 || strcasecmp(method, "DELETE") == 0) {

send_error(sockfd, "Method not implemented");

return;

  } else {

  send_error(sockfd, "Invalid method");

  return;

}

}

  int main(int argc, char const *argv[]) {

int server_fd, new_socket, valread;

  struct sockaddr_in address;

int opt = 1;

int addrlen = sizeof(address);

char buffer[MAXLINE] = {0};

  if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {

perror("socket failed");

  exit(EXIT_FAILURE);

  }

if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt))) {

  perror("setsockopt");

exit(EXIT_FAILURE);

}

address.sin_family = AF_INET;

address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

  address.sin_port = htons(PORT);

  if (bind(server_fd, (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) {

  perror("bind failed");

  exit(EXIT_FAILURE);

  }

  if (listen(server_fd, 3) < 0) {

perror("listen");

  exit(EXIT_FAILURE);

  }

  while (1) {

if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr *)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {

perror("accept");

  exit(EXIT_FAILURE);

  }

  handle_request(new_socket);

  close(new_socket);

  }

  return 0;

}

```

  在上的程序中,我们定了一些函数来处理HTTP请求。我们使用send_file()函数来发送静态件,使用send_error()函数来发送错误息,使用send_not_found()函数来发送404错误息,使用send_cgi()函数来执行CGI脚本。

在handle_request()函数中,我们首先解析HTTP请求方法、URI和版本号。如果是GET请求,我们检查请求的件是否存在,如果存在,我们检查件是否为CGI脚本,如果是CGI脚本,我们执行CGI脚本并发送输出结果,否则,我们发送件内容。如果是POST、PUT或DELETE请求,我们发送错误息。

结论

在本中,我们学习了如何用C语言实现HTTP协议制~定~协~议~网。我们从底层网络编程开始,了解了socket()、bind()、listen()和accept()等函数。然后我们实现了一个单的HTTP服务器,它可以处理GET请求并返回HTML件。最后,我们设计了一个高级的HTTP服务器,它可以处理GET、POST、PUT和DELETE请求,并支持静态件和动态脚本。这些知识于理解互联网和网络编程非常重要,望读者能够从中受益。

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