Http服务器实现文件上传与下载(一)

一、引言

　　大家都知道web编程的协议就是http协议，称为超文本传输协议。在J2EE中我们可以很快的实现一个Web工程，但在C++中就不是非常的迅速，原因无非就是底层的socket网络编写需要自己完成，上层的http协议需要我们自己完成，用户接口需要我们自己完成，如何高效和设计一个框架都是非常困难的一件事情。但这些事情Java已经在底层为我们封装好了，而我们仅仅只是在做业务层上的事情吧了。

　　在本Http服务器实现中，利用C++库和socket原套接字编程和pthread线程编写。拒绝使用第三方库。因为主要是让大家知道基本的实现方式，除去一些安全、高效等特性，但是不管怎么样，第三方商业库的基本原理还是一致的，只是他们对其进行了优化而已。在开始的编写时，我不会全部的简介Http的协议的内容，这样太枯燥了，我仅仅解释一些下面需要用到的协议字段。

　　在写本文的时候，之前也有些迷惑，C++到底能干啥，到网上一搜，无非就是能开发游戏，嵌入式编程，写服务器等等。接着如果问如何编写一个服务器的话，那么这些网络水人又会告诉你，你先把基础学好，看看什么书，之后你就知道了，我只能呵呵了，在无目的的学习中，尽管看了你也不知道如何写的，因为尽管你知道一些大概，但是没有一个人领导你入门，我们还是无法编写一个我们自己想要的东西，我写这篇博客主要是做一个小小的敲门砖吧，尽管网上有许多博客，关于如何编写HTTP服务器的，但是要不是第三方库acl，要么就是短短的几行代码，要么就是加入了微软的一些C#内容或者MFC，这些在我看来只是一些无关紧要的东西，加入后或许界面上你很舒服，但是大大增加了我们的学习成本，因为这些界面上的代码改变了我们所知道的程序流程走向，还有一些界面代码和核心代码的混合，非常不利于学习。

二、HTTP协议

在大家在浏览器的url输入栏上输入http://10.1.18.4/doing时。浏览器向10.1.18.4服务器80端口的进程发送了如下的一个协议头，它是一个文本字符串。每行以\r\n结束。表示回车换行。

1 GET /doing HTTP/1.1
2 Host: 10.1.18.4
3 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2; rv:40.0) Gecko/20100101 Firefox/40.0
4 Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
5 Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3
6 Accept-Encoding: gzip, deflate
7 Referer: http://10.1.18.4/
8 Connection: keep-alive

　　所以知道其实我们发送了一个URL请求，其实被转化为了一个如上的一些字符串。在这里我简单的解释一下这个协议头表示什么，因为在网上你可以找到非常多的信息来解释它们。

　　1）第一行中 GET /doing HTTP1.1 表示请求的方式是GET,URL是/doing ,HTTP协议的版本是1.1

　　2）第二行中 Host 就是服务器的IP

　　3）第三行中 User-Agent代表着你使用的是什么浏览器在什么系统上运行的。从上本可以这条信息显示是window上火狐浏览器发出的请求头

　　4）第四行中Accept代表着该浏览器可以接受的信息格式，可以是文本，html，或者应用文件（二进制文件）。其中q代表权重，表示更愿意接受前面的信息。还有一些其他的内容，读者可以自己百度。

　　5）以下的一些信息中，没有什么用到，我就不解释，看文本意义也大概知道一些信息。详细的请搜索网络。

在最重要的是一本请求头什么时候表示结束呢，那就是一个空行表示结束。其实就是"\r\n"结束。

　　说了这么多可能大家还是有点迷糊，知道这些那么在程序中又是怎么实现的呢。当初我也迷惑，现在我提出一个最简单的一种实现，就是直接连接一个字符串即可。在实际实现中我对其进行了分解，但是现在，我解释为如下编写程序：

1 char *str= "GET /doing HTTP/1.1\r\n\
2 Host: 10.1.18.4\r\n\
3 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2; rv:40.0) Gecko/20100101 Firefox/40.0\r\n\
4 Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*//*;q=0.8\r\n\
5 Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3\r\n\
6 Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n\
7 Referer: http://10.1.18.4/\r\n\
8 Connection: keep-alive\r\n\
9 Range: bytes=14584264-\r\n\r\n" ;

可能上面的协议内容跟之前的有点不一样，没关系，我只是截取了一些内容进行输入。很简单就是C语言的char*字符串。在没一行的的结尾都都有一个'\'，表示表示换行输入，去掉也行，需要把器内容写到一行上，是C语言语法，不懂的读者可以自己查阅C语言的字符串。我想说的是在每行的结尾都有一个\r\n。这两个转义字符就是代表回车换行。并且在第9行有2个\r\n，最后一个代表着空行，意思是说告诉服务器我的协议头到此位置。

　　为什么需要一个空行呢，这里就有一个网络编程的小小信息。在socket TCP流编程中，比如你调用了write或read函数，内部不是一次性接受或者发送所有的信息。所以当我们发送上述的str的时候，不一定一次全部的发送，那么服务端就不知道什么时候结尾了。所以我们需要HTTP规定以空行作为结尾代表着协议头的结束。

　　接下面了来就是我们编写的服务器接受到这个字符串。并且以空行表示接受到整个协议头，然后对其进行解析。下面就是解析这段字符串的代码，在工程中我对其封装，但是现在我们只要知道实现解析功能即可。

 1 #include <iostream>
 2 #include <cstring>
 3 #include <vector>
 4 #include <map>
 5 #include <algorithm>
 6 using namespace std;
 7
 8 char *str= "GET /download/JBPM4S.tt HTTP/1.1\r\n\
 9 Host: 10.1.18.4\r\n\
10 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2; rv:40.0) Gecko/20100101 Firefox/40.0\r\n\
11 Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*//*;q=0.8\r\n\
12 Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.8,en-US;q=0.5,en;q=0.3\r\n\
13 Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n\
14 Referer: http:http://10.1.18.4/\r\n\
15 Connection: keep-alive\r\n\
16 Range: bytes=14584264-\r\n\r\n" ;
17
18 string& ltrim(string &str) {
19     string::iterator p = find_if(str.begin(), str.end(), not1(ptr_fun<int, int>(isspace)));
20     str.erase(str.begin(), p);
21     return str;
22 }
23
24 string& rtrim(string &str) {
25     string::reverse_iterator p = find_if(str.rbegin(), str.rend(), not1(ptr_fun<int , int>(isspace)));
26     str.erase(p.base(), str.end());
27     return str;
28 }
29
30 string& trim(string &str) {
31     ltrim(rtrim(str));
32     return str;
33 }
34 string getContent(string& str,int start,char c,int &pos){
35     int i=start;
36     int len=str.size();
37     while(i<len&&str[i]!=c){
38         i++;
39     }
40     pos=i;
41     return str.substr(start,i-start);
42 }
43 map<string,string> parseHeader(char* str){
44     int len=strlen(str);
45     vector<string> vs;
46     int i=0;
47     while(i<len){
48         if(str[i]!='\r'){
49             int j=i;
50             while(i<len&& str[i]!='\r')
51                 i++;
52             vs.push_back(string(str+j,str+i));
53         }else{
54             i+=2;
55         }
56     }
57     int pos;
58     string method=getContent(vs[0],0,' ',pos);
59     string url=getContent(vs[0],method.size()+1,' ',pos);
60     map<string,string> mp;
61     mp["Method"]=method;
62     mp["Url"]=url;
63     for(int i=1;i<vs.size();i++){
64         string key=getContent(vs[i],0,':',pos);
65         string value=vs[i].substr(pos+1);
66         mp[key]=trim(value);
67     }
68     return mp;
69 }
70
71 int main(int argc, char **argv)
72 {
73     map<string,string> mp =parseHeader(str);
74     for(map<string,string>::const_iterator it=mp.begin();it!=mp.end();++it){
75         cout<<it->first <<"   "<<it->second<<endl;
76     }
77     return 0;
78 }

把一些信息解析都放到了一个map里面。这里的解析是先处理每一行，然后再对每一行进行解析。可能这样的处理方式有点慢，但是没什么关系，原因是字符串反正比较短，在大并发下效率不会影响太大，如果大家有什么更好的解析方式，可以回复我。

在服务端解析头信息后，我们可以得到/doing这个url，这样我们服务请就可以把客户端需要的内容返回给客户端了，这里就有浏览器请求的内容是否合法是否存在这些信息。就要在相应的响应头中说明，在《Http服务器实现文件上传与下载(二)》中会进行说明。

欢迎大家一起探讨这些问题。有什么想法的人给我回复，我们一起学习，一起进步哦。