从零开始一个http服务器 （二)
代码地址 ： https://github.com/flamedancer/cserver
git checkout step2
解析http request
- 观察收到的http数据
- 解析 request 的 method url version
- 解析 header
- 解析 body
观察收到的http数据
上一节我们完成了一个简单的基于TCP/IP的socket server 程序。而HTTP正式基于TCP/IP的应用层协议，所以只要我们的程序能读懂HTTP数据，并做出符合HTTP协议的响应，那么就能完成HTTP的通信。
上一节最后我们用telnet成功连接了我们的服务器，但只是向它传送了一些没有意义的字符。如果是浏览器，会传送什么呢？我们试着在浏览器地址栏输入我们的服务器地址： 127.0.0.1:9734 后访问，发现浏览器说“127.0.0.1 发送的响应无效。”, 那是说我们返回给浏览器的数据浏览器读不懂，因为现代的浏览器默认用http协议请求访问我们的服务器,而我们的返回的数据只是"helloworld"字符串，并不符合http协议的返回格式。虽然如此,但浏览器却是很有诚意的给我们的服务器发标准的http请求，不信我们看下我们的服务器收到的信息：
GET / HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:9734
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_13_0) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/66.0.3359.181 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
先观察一会儿,看起来第一行是http请求的类型，第二行开始是一些":"号分割的键值对。的确如此，第一行告诉我们是用的GET请求，请求的url是"/",用的是1.1的HTTP版本。第二行开始是HTTP的请求头部。
除了GET请求外，另一种常用的请求是POST。用浏览器发POST请求稍麻烦，我们就借用curl工具来发送个HTTP POST请求给服务器看下数据又会是怎们样的：
curl -d "message=nice to meet you" 127.0.0.1:9734/hello, 服务器收到的信息：
POST /hello HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:9734
User-Agent: curl/7.54.0
Accept: */*
Content-Length: 24
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
message=nice to meet you
可以看到头部信息之后多了一空行和之后的POST的body数据信息。还要注意的是Content-Length头，代表POST的body数据的大小。
解析 request 的 method url version
先来解析最简单的第一行: "POST /hell HTTP/1.1", 只需要用空格split出三个字符串就好了。
// request.h
struct http_request {
char * method;
char * url;
char * version;
char * body;
};
void parse_request(
struct http_request * request,
char * http_data);
/* request.c
*/
#include "request.h"
void parse_request(
struct http_request * request,
char * http_data) {
char * start = http_data;
// 解析第一行
char * method = start;
char * url = 0;
char * version = 0;
for(;*start && *start != '\n'; start++) {
// method url version 是由 空格 分割的
if(*start == ' ') {
if(url == 0) {
url = start + 1;
} else {
version = start + 1;
}
*start = '\0';
}
}
*start = '\0';
request->method = method;
request->url = url;
request->version = version;
}
编写测试用例:
/* test/requestTest.c
*/
#include <stdio.h>
#include "../request.h"
int main() {
struct http_request request;
char data[] = "POST / HTTP/1.1\n";
parse_request(&request, data);
printf("method is %s; url is %s; version is %s \n", request.method, request.url, request.version);
}
在test目录下执行:` gcc ../request.h ../request.c requestTest.c && ./a.out`,可以看到我们解析的方法正确。
解析 header
header的解析看起来比较复杂，每一行很容易看出是用":"分割的key-value对，所以我们可以用HashMap来表达。如何判断header数据的结束呢，通过前面的观察，可以发现如果是POST会有一个空行和body隔开，是GET的话只能检查客户端的数据是否发完，发完就代表header也结尾了。
在正式解析header之前，我们先构造基本数据的数据结构，以方便以后使用。
1. 创建链表结构体
2. 创建哈希表结构体
3. 按行解析header，遇到空行或字符串结尾停止
- 创建链表结构体
首先声明链表结构体- 链表元素结构体，用来存放实际的值，再加一个指向下一个的指针
- 代表链表的结构体，存放链表的关键属性如大小，头尾指针
/* tools/utils.h
*/
struct ListItem {
struct ListItem* next;
char* value;
};
struct List {
struct ListItem* start;
struct ListItem* end;
int length;
};
再声明我们要用到的方法:初始化, 新增元素，打印链表
void initListItem(struct ListItem * listItem);
void initList(struct List * listItem);
void listAppend(struct List* list, struct ListItem* item);
void listPrint(struct List* List);
方法实现
#include <errno.h> /* errno */
#include <stdio.h> /* NULL */
#include "utils.h"
void initListItem(struct ListItem * listItem) {
listItem->next=NULL;
listItem->value=NULL;
}
void initList(struct List * list) {
list->start=list->end=NULL;
list->length=0;
}
/* 在list尾端添加item
1. 若list为空，首尾都指向item
2. 否则，尾端的下一项指向item, 再置尾端为item
3. length + 1
*/
void listAppend(struct List* list, struct ListItem* item) {
item->next = NULL;
if(list->start == NULL) {
list->start = list->end = item;
} else {
list->end->next = item;
list->end = item;
}
list->length++;
}
void listPrint(struct List* list) {
struct ListItem* point = list->start;
printf("[");
for(int i=0; i<list->length; i++) {
if( i>0 ) {
printf(", ");
}
printf("'%s'", point->value);
point = point->next;
}
printf("]\n");
}
测试
我们尝试增加两个元素，然后打印怎个list
/* test/utilsTest.c
test cmd :
gcc ../tools/utils.h ../tools/utils.c utilsTest.c && ./a.out
*/
#include <assert.h>
#include <stdio.h> /* printf */
#include "../tools/utils.h"
void listAppendTest() {
struct List list_instance;
struct List* list = &list_instance;
struct ListItem listItem_instance;
struct ListItem* listItem = &listItem_instance;
listItem->value = "hello world";
struct ListItem listItem_instance2;
struct ListItem* listItem2 = &listItem_instance2;
listItem2->value = "nice to meet you";
assert(list->length == 0);
listAppend(list, listItem);
assert(list->length == 1);
listAppend(list, listItem2);
listPrint(list);
printf("test listAppend OK\n");
}
int main() {
listAppendTest();
}
看到输出结果为
['hello world', 'nice to meet you']
完美！
- 创建哈希表结构体
和listItem不一样，我们的mapItem需要两个属性来分别代表key和value，为了方便起见，我们直接改造listItem来兼容map。
将ListItem改为Item:
struct Item {
struct Item* next;
char* key;
char* value;
};
然后在构造我们的map结构体。里面最主要的是用数组来表示的哈希表,表里的元素不用纯粹的Item而用List是为了遇到哈希碰撞时可以在相同的index中插入元素。除此之外，我们还需要一个计算字符串哈希值的方法。
/* tools/utils.h
*/
/* .... 省略部分代码*/
#define HashTableLen 100
struct Map {
struct List* table[HashTableLen];
int table_len;
int item_cnt;
};
void initMap(struct Map* map);
void releaseMap(struct Map* map);
int hashCode(char * str);
void mapPush(struct Map* map, struct Item* item);
void mapPrint(struct Map* map);
void mapGet(char * key);
/* tools/utils.c
*/
/* .... 省略部分代码*/
void initMap(struct Map* map){
map->table_len = HashTableLen;
map->item_cnt = 0;
for(int i=0; i<map->table_len; i++) {
map->table[i] = NULL;
}
}
void releaseMap(struct Map* map) {
for(int i=0; i<map->table_len; i++) {
if(map->table[i] != NULL) {
free(map->table[i]);
map->table[i] = NULL;
}
}
}
int hashCode(struct Item* item) {
char* str = item->key;
int code;
int len = 0;
int maxLen = 100;
for(code=0; *str != '\0' && len < maxLen; str++) {
code = code + 31 * (*str);
len++;
}
return code % HashTableLen;
}
void mapPush(struct Map* map, struct Item* newItem) {
int index = hashCode(newItem);
if(map->table[index] == NULL) {
struct List* list = malloc(sizeof(struct List));
initList(list);
if(list == NULL) {
perror("Error: out of storeage");
}
map->table[index] = list;
} else {
// 检查是否已经有key, 有则覆盖
struct Item* item;
key = newItem->key;
item = map->table[index]->start;
while(item != NULL) {
if(strcmp(key, item->key) == 0 ) {
item->value = newItem->value;
return;
}
item = item->next;
}
listAppend(map->table[index], item);
map->item_cnt++;
}
}
void mapPrint(struct Map* map) {
struct List* list;
struct Item* item;
int print_item_cnt = 0;
printf("{");
for(int i=0; i<map->table_len; i++) {
list = map->table[i];
if(list == NULL) {
continue;
}
item = list->start;
while(item != NULL) {
printf("'%s': '%s'", item->key, item->value);
item = item->next;
print_item_cnt++;
if(print_item_cnt != map->item_cnt) {
printf(", ");
}
}
}
printf("}\n");
}
/* 查找是否有这个 key 有则返回对应value 没有则返回null */
char * mapGet(struct Map * map, char * key) {
int index = hashCode(key);
if(map->table[index] == NULL) {
return NULL;
} else {
struct Item* item;
item = map->table[index]->start;
while(item != NULL) {
if(strcmp(key, item->key) == 0 ) {
return item->value;
}
item = item->next;
}
}
return NULL;
}
测试代码
void mapPushTest() {
struct Map map_instance;
initMap(&map_instance);
struct Map* map = &map_instance;
struct Item item_instance;
initItem(&item_instance);
struct Item* item = &item_instance;
item->key = "h";
item->value = "hello world";
mapPush(map, item);
mapPrint(map);
struct Item item_instance2;
initItem(&item_instance2);
struct Item* item2 = &item_instance2;
item2->key = "h2";
item2->value = "nice to meet you";
mapPush(map, item2);
mapPrint(map);
releaseMap(map);
}
看到输出结果为
{'h': 'hello world'}
{'h': 'hello world', 'h2': 'nice to meet you'}
3. 解析header代码
有了map结构体后，解析header就方便多了，只要按行根据":" 拆分成 key和value就行了
``` c
/* 第二行开始为 header 解析hedaer*/
start++; // 第二行开始
initMap(request->headers);
char * line = start;
char * key;
char * value;
while( *line != '\r' && *line != '\0') {
char * key;
char * value;
while(*(start++) != ':');
*(start - 1) = '\0';
key = line;
value = start;
// todo 超过 MAXREQUESTLEN 的 判断
while(start++, *start!='\0' && *start!='\r');
*start++ = '\0'; // \r -> \0
start++; // skip \n
printf("key is %s \n", key);
printf("value is %s \n", value);
line = start;
struct Item * item = (struct Item *) malloc(sizeof(struct Item));
initItem(item);
item->key = key;
item->value = value;
mapPush(request->headers, item);
mapPrint(request->headers);
}
releaseMap(request->headers);
解析body
解析body很简单,如果最后一行不是空格不是空行，说明是有body数据的，空行后面的就是body数据了.
header里面有个关键的key， ‘Content-Length’ 代表了body有多长，我们可以利用这个字段来判断body的结尾。
/* 如果最后一行不是空行 说明有body数据 */
if(*line == '\r') {
char * len_str = mapGet(request->headers, "Content-Length");
if(len_str != NULL) {
int len = atoi(len_str);
// 跳过 两个 \n
line = line + 2;
* (line + len) = '\0';
request->body = line;
}
}
printf("the request body is %s \n", request->body);
大功告成 最后打印我们的成果
/* 打印 request 信息 */
printf("---------------------------\n");
printf("method is: %s \n", request->method);
printf("url is: %s \n", request->url);
printf("http version is: %s \n", request->version);
printf("the headers are :\n");
mapPrint(request->headers);
printf("body is %s \n", request->body);
printf("---------------------------\n");
执行 gcc request.h request.c main.c tools/utils.c tools/utils.h && ./a.out
然后新开一个终端执行 curl -d "message=nice to meet you" 127.0.0.1:9734/hello-everyone
看到输出结果：
POST /hello-everyone HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:9734
User-Agent: curl/7.54.0
Accept: */*
Content-Length: 24
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
message=nice to meet you
---------------------------
method is: POST
url is: /hello-everyone
http version is: HTTP/1.1
the headers are :
{'User-Agent': ' curl/7.54.0', 'Content-Type': ' application/x-www-form-urlencoded', 'Host': ' 127.0.0.1:9734', 'Accept': ' */*', 'Content-Length': ' 24'}
body is message=nice to meet you
---------------------------