C++ 实现基于 JSON 与 HTTP 协议的 Web 服务器

1. 请求行：方法（GET/POST）、URL、协议版本。
2. 请求头：键值对，包含 Host、User-Agent 等信息。
3. 空行：分隔头部与正文。
4. 请求体：可选，POST 请求通常携带数据。

响应报文结构

响应报文同样包含状态行、响应头、空行和响应体。状态码首位数字代表类别：

• 2xx：成功
• 3xx：重定向
• 4xx：客户端错误
• 5xx：服务器错误

Web 服务器实现

基于上述理论，我们使用 C++ 封装 Socket 通信，构建一个支持多线程的 Web 服务器。

核心架构设计

1. Socket 封装：统一管理文件描述符，利用 RAII 机制自动释放资源。
2. 线程池：解耦连接接收与业务处理，避免频繁创建销毁线程。
3. 请求解析：读取完整 TCP 报文，识别 \r\n\r\n 作为头部结束标志。

代码实现片段

Socket 类封装

class sock {
public:
    void socket() {
        socketfd = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (socketfd < 0) exit(Socket_Error);
        int opt = 1;
        setsockopt(socketfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt));
    }
    // ... bind, listen, accept 等方法省略
};

请求处理流程

主循环接受连接后，将任务放入线程池。工作线程负责读取请求、解析并构造响应。

void run() {
    Http_Request hr;
    bool get_result = Get_HttpRequest(socketfd, hr);
    if (!get_result) { close(socketfd); return; }

    std::string res;
    if (hr.method == "GET") {
        res = Http_Get_Handler(hr);
    } else if (hr.method == "POST") {
        res = Http_Post_Handler(hr);
    }

    send(socketfd, res.c_str(), res.size(), 0);
    close(socketfd);
}

静态资源处理 (GET)

根据 URL 映射文件系统路径，读取文件内容并设置正确的 MIME Type。

std::string Http_Get_Handler(Http_Request& hr) {
    std::string file_path = path + hr.url;
    std::string body = read_file(file_path);
    
    if (body.empty()) {
        // 返回 404 页面
        return build_response("404 Not Found", read_file(path + "/404.html"));
    }
    
    // 返回 200 OK
    return build_response("200 OK", body);
}

动态计算处理 (POST)

解析表单数据，执行简单的算术运算并返回结果 HTML。

bool process_calculation(std::unordered_map<std::string, std::string>& val, int& result) {
    int a = std::stoi(val["a"]);
    int b = std::stoi(val["b"]);
    std::string op = val["op"];
    
    switch (op[0]) {
        case '+': result = a + b; break;
        case '-': result = a - b; break;
        case '*': result = a * b; break;
        case '/': 
            if (b == 0) return false;
            result = a / b; 
            break;
    }
    return true;
}

总结

本文从序列化原理入手，介绍了 JSON 库的使用及 HTTP 协议细节，最终落地实现了一个具备多线程并发能力的 C++ Web 服务器。通过封装 Socket 操作、解析 HTTP 报文以及分发业务逻辑，展示了网络编程的核心流程。开发者可根据此框架扩展更多功能，如数据库交互或 HTTPS 支持。