基于 C++ 手写 HTTP 服务器：从请求解析到响应构建全流程解析

在上一篇博客中，我们了解到TCP是面向字节流式的进行网络通信的，所以不具备消息边界的功能，所以我们要实现一个完整的网络通信，就必须设计应用层协议，那么要是我们每次都要像上一篇博客那样定义如此麻烦的协议，确实很棘手，因此为了方便，其实已经有大佬定义了一些现成的，非常好用的应用层协议，可以让我们直接使用，不再需要我们自己去定义了，比如HTTP(超文本传输协议就是其中之一)。

这些就是常见的一些应用层协议。

认识URL

https://www.baidu.com/

现在，大家有问题一般都是问豆包等AI软件，以前没有AI的时候，大家有问题都是问度娘，这个URL就是我们访问百度的域名

当我们在浏览器中通过域名访问网站时，本质上其实并不是直接访问这个字符串，而是需要先将这个域名解析为对应的 IP 地址，然后进行访问

具体流程是：

• 首先，客户端（浏览器或操作系统）会向本地 DNS 服务器发送解析请求，这个服务器提供者就是三大运营商。
• 如果本地 DNS 服务器没有缓存结果，它会向更高层级的 DNS 服务器发起查询：
  • 根域名服务器
  • 顶级域名服务器
  • 权威域名服务器
• 最终找到该域名对应的 IP 地址，并将结果返回给客户端

拿到 IP 地址之后，客户端就可以通过：

👉 IP地址 + 端口号

但是又仔细的人就会看到上图中我们使用IP地址进行访问的时候，并没有看到端口号这个东西，难道只需要通过IP地址就可以访问到具体的网站了吗？其实并不是，其实是因为我们使用的是HTTPS协议，这个协议就代表着它的端口号就是443(这就像我们在生活中110就是报警电话，119就是火警电话一样)，所以我们就不需要在显现的写出来，浏览器替我们隐式补全了端口号，而不是端口号不存在。

IP 地址负责定位主机，端口号负责定位主机上的具体服务，二者缺一不可

HTTP协议

这张图其实展示的是一次完整的 HTTP 通信过程中，请求报文和响应报文的整体结构。从客户端角度来看，当浏览器发起请求时，会先构造一段符合 HTTP 协议规范的文本数据发送给服务器，这段数据最开始是请求行，包含请求方法（如 GET、POST）、资源路径以及 HTTP 版本，用来明确“我要做什么、访问哪里、用什么协议版本”。紧接着是多行请求报头，每一行都是 key:value 的形式，用于携带额外信息，比如目标主机、数据类型、客户端信息等，这些内容全部以 \r\n 作为分隔。

在请求报头结束后，会有一个非常关键的空行，它的作用是明确告诉服务器：报头部分已经结束，接下来如果还有内容，就是请求的有效载荷。对于 GET 请求来说通常没有正文，而 POST 请求则会在这里携带数据，比如表单或 JSON，这部分就是图中标注的“请求正文”。

服务器接收到请求并处理后，会按照同样的协议格式返回响应。响应报文的开头是状态行，包含 HTTP 版本、状态码以及对应的描述信息，例如 200 OK 表示请求成功。随后是多行响应报头，同样以 key:value 的形式存在，用来说明返回数据的类型、长度以及服务器相关信息等。报头之后同样会有一个空行，用于分隔元数据和真正的数据内容，最后的响应正文才是客户端真正关心的部分，可能是 HTML 页面、JSON 数据，或者 JS、CSS 等资源。

从整体来看，这张图的核心就是在说明：HTTP 通信本质上是在 TCP 之上，按照固定格式传输的一段“结构化字符串”，通过请求行/状态行、报头、空行和正文这几个部分进行组织，而 \r\n 则充当了天然的分隔符，使客户端和服务器能够准确地解析彼此发送的数据。

HTTP请求

• 首行：方法+url+版本
• Header:请求的属性，冒号分割的键值对；每一组属性之间用\r\n进行分割，遇到空行则表示Header部分结束
• Body:空行后面的内容就是Body，Body的内容可以是空字符串。

HTTP响应

• 首行：版本号+状态码+状态码解释
• Header：请求的属性，冒号分割的键值对；每一组属性之间用\r\n进行分割，遇到空行则表示Header部分结束
• Body：
• 空行后面的内容就是Body，Body的内容可以是空字符串。如果服务器返回了一个html页面, 那么html页面内容就是在 body中。

现在我们就来简单实现一个能被浏览器访问的 HTTP 服务器

HTTP服务器

一、实现效果

启动服务器后，在浏览器输入：

http://ip:port/

即可访问我们自己写的网页：

• 支持返回 index.html
• 支持简单页面跳转

 二、基本原理

HTTP 服务器本质还是一个 TCP 服务器，只不过多了一步：

👉 解析请求 + 返回符合 HTTP 协议的数据

整体流程：

socket → bind → listen → accept ↓ 创建线程 ↓ read → 解析 → write

三、核心代码思路

1️⃣ 读取浏览器请求

char buffer[1024]; ssize_t s = read(sockfd, buffer, sizeof(buffer) - 1);

浏览器发来的请求大致是：

GET /index.html HTTP/1.1 Host: xxx

2️⃣ 解析请求行

std::stringstream ss(req_header[0]); std::string method, url, version; ss >> method >> url >> version;

我们只关心：

• 请求方法（GET）
• 访问路径（url）

3️⃣ 拼接文件路径

std::string path; if (url == "/" || url == "/index.html") path = "./wwwroot/index.html"; else path = "./wwwroot" + url;

4️⃣ 读取网页内容

std::ifstream in(path); while (std::getline(in, line)) { content += line + "\n"; }

5️⃣ 构造 HTTP 响应

std::string response; response = "HTTP/1.0 200 OK\r\n"; response += "Content-Length: " + std::to_string(content.size()) + "\r\n"; response += "Content-Type: text/html\r\n"; response += "\r\n"; response += content;

然后发送给浏览器：

write(sockfd, response.c_str(), response.size());

6️⃣ 简单处理 404

if (!in.is_open()) { std::string body = "<h1>404 Not Found</h1>"; response = "HTTP/1.0 404 Not Found\r\n"; response += "Content-Length: " + std::to_string(body.size()) + "\r\n"; response += "Content-Type: text/html\r\n"; response += "\r\n"; response += body; }

HTTP服务器完整代码

Socket.hpp

#include <iostream> #include <string> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/stat.h> #include <arpa/inet.h> #include <cstring> enum Err { SocketErr = 1, BindErr, ListenErr }; class Socket { public: Socket() { } void Init() { sockfd_ = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (sockfd_ < 0) { std::cout << "socket fail!!!" << std::endl; exit(SocketErr); } } void Bind(uint16_t port, std::string ip) { struct sockaddr_in server; memset(&server, 0, sizeof server); server.sin_family = AF_INET; server.sin_port = htons(port); inet_pton(AF_INET, ip.c_str(), &server.sin_addr); if (bind(sockfd_, (struct sockaddr *)&server, sizeof server) < 0) { std::cout << "bind fail" << std::endl; exit(BindErr); } } void Listen() { if (listen(sockfd_, 10) < 0) { std::cout << "listen fail" << std::endl; exit(ListenErr); } } int Accept(uint16_t *client_port, std::string *client_ip) { struct sockaddr_in client; bzero(&client, sizeof client); socklen_t len = sizeof(client); int newfd = accept(sockfd_, (struct sockaddr *)&client, &len); if (newfd < 0) { return -1; } char ip[64]; inet_ntop(AF_INET, &client.sin_addr, ip, sizeof ip); *client_port = ntohs(client.sin_port); *client_ip = ip; return newfd; } bool Connect(uint16_t server_port, std::string server_ip) { struct sockaddr_in server; bzero(&server, sizeof server); server.sin_family = AF_INET; server.sin_port = htons(server_port); inet_pton(AF_INET, server_ip.c_str(), &server.sin_addr); if (connect(sockfd_, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server)) < 0) { return false; } return true; } ~Socket() { close(sockfd_); } private: int sockfd_; };

HttpServer.cc

#include <iostream> #include <unistd.h> #include "Socket.hpp" #include <fstream> #include <vector> #include <sstream> const std::string wwwroot = "./wwwroot"; class HttpServer; class ThreadData { public: ThreadData(int sockfd, HttpServer *ts) : sockfd_(sockfd), ts_(ts) { } public: int sockfd_; HttpServer *ts_; }; class HttpServer { public: HttpServer(uint16_t port, std::string ip) : port_(port), ip_(ip) { } void Init() { listenfd_.Init(); listenfd_.Bind(port_, ip_); listenfd_.Listen(); } void start() { while (1) { uint16_t client_port; std::string client_ip; int sockfd = listenfd_.Accept(&client_port, &client_ip); if (sockfd < 0) { continue; } ThreadData *td = new ThreadData(sockfd, this); pthread_t tid; pthread_create(&tid, nullptr, ThreadRun, td); } } static void *ThreadRun(void *arg) { pthread_detach(pthread_self()); ThreadData *td = (ThreadData *)arg; td->ts_->HttpHandler(td->sockfd_); delete td; return nullptr; } std::string ReadHtmlContent(std::string &htmlpath) { std::string content; std::ifstream in(htmlpath.c_str()); if (!in.is_open()) { return "404"; } std::string line; while (std::getline(in, line)) { content += line; } in.close(); return content; } void HttpHandler(int sockfd) { char buffer[1024]; ssize_t s = read(sockfd, buffer, sizeof buffer - 1); std::string request; if (s > 0) { buffer[s] = 0; std::cout << buffer << std::endl; request = buffer; std::vector<std::string> req_header; while (!request.empty()) { ssize_t pos = request.find("\r\n", 0); if (pos == std::string::npos) { break; } std::string line = request.substr(0, pos); if (line.empty()) { break; } req_header.push_back(line); request.erase(0, pos + 2); } std::stringstream ss(req_header[0]); std::string method; std::string url; std::string http_version; ss >> method >> url >> http_version; std::string path = url; if (path == "/" || path == "/index.html") { path = wwwroot + "/index.html"; } else { path = wwwroot + url; } std::string text = ReadHtmlContent(path); std::string response; if (text == "404") { std::string body = "<h1>404 Not Found</h1>"; response = "HTTP/1.0 404 Not Found\r\n"; response += "Content-Length: " + std::to_string(body.size()) + "\r\n"; response += "Content-Type: text/html\r\n"; response += "\r\n"; response += body; } else { response = "HTTP/1.0 200 OK\r\n"; response += "Content-Length: " + std::to_string(text.size()) + "\r\n"; response += "Content-Type: text/html\r\n"; response += "\r\n"; response += text; } write(sockfd, response.c_str(), response.size()); } close(sockfd); } ~HttpServer() { } private: Socket listenfd_; uint16_t port_; std::string ip_; }; int main(int argc, char *argv[]) { uint16_t port = std::stoi(argv[2]); std::string ip = argv[1]; HttpServer *svr = new HttpServer(port, ip); svr->Init(); svr->start(); return 0; }

index.html

<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"> <title>index</title> </head> <body> <h1>你是一个好人</h1> <a href="http://49.232.193.163:8080/a/b/hello.html">下一页</a> </body> </html>

hello.html

<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"> <title>Hello World</title> </head> <body> <h1>祝你幸福</h1> <a href="http://49.232.193.163:8080/index.html">回到首页</a> </body> </html> 

HTTP的方法

其中最常用的就是GET和POST方法

现在我们就来通过现象来看看GET和POST方法有什么不同。

GET方法

<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"> <title>index</title> </head> <body> <h1>你是一个好人</h1> <form action="http://49.232.193.163:8080/a/b/hello.html" method="GET"> 银行卡账号：<input type="text" name="user"><br> 银行卡密码：<input type="password" name="pass"><br> <input type="submit" value="登录"> </form> <a href="http://49.232.193.163:8080/a/b/hello.html">下一页</a> </body> </html>

通过现象我们可以看到，我们在输入银行卡账号和密码之后，点击登录之后，并没有跳转到我们想要的界面，而是返回给我们404响应码，这是因为我们在使用GET方法之后，会将我们提交的参数拼接到我们的url之后，这就使得我们的url中就有了我们提交的参数信息。

POST方法

<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8"> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"> <title>index</title> </head> <body> <h1>你是一个好人</h1> <form action="http://49.232.193.163:8080/a/b/hello.html" method="POST"> 银行卡账号：<input type="text" name="user"><br> 银行卡密码：<input type="password" name="pass"><br> <input type="submit" value="登录"> </form> <a href="http://49.232.193.163:8080/a/b/hello.html">下一页</a> </body> </html>

从结果来看，我们可以看到使用POST的方法的时候，POST的方法会将我们提交的参数显示到http请求信息中的正文部分，我们可以从正文部分看到我们提交的参数信息。

从之前博客中的 TCP 通信，到现在我们亲手实现一个 HTTP 服务器，其实我们已经了解了

• 一个请求是怎么被服务器解析的？
• 浏览器和服务器到底在“说什么”？
• GET 和 POST 的区别

总而言之就是：

👉 HTTP 不再是黑盒，而只是一个“有规则的字符串协议”