C++ 实现 JSON 与 HTTP 协议，从零构建 Web 计算器服务器

URL 与域名解析

URL（统一资源定位符）包含协议、域名、端口、路径等信息。浏览器输入网址后，需通过 DNS 解析将域名转换为 IP 地址。DNS 查询过程涉及本地缓存、Hosts 文件、本地 DNS 服务器及根域名服务器的迭代查询。

HTTP 报文结构

请求报文由四部分组成：

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、Content-Type 等。
3. 空行：分隔头部与正文。
4. 请求正文：可选，POST 请求通常携带数据。

响应报文结构类似，包含状态行（如 200 OK）、响应头和响应正文。

GET 与 POST 的区别

• GET：获取资源，参数位于 URL 查询字符串中，无请求正文。适合非敏感数据查询。
• POST：提交数据，参数位于请求正文中。适合表单提交、文件上传等场景。

Web 服务器实现

基于上述理论，我们可以使用 C++ 实现一个简单的 Web 服务器。核心流程包括：Socket 监听、接收连接、解析 HTTP 请求、处理业务逻辑、返回响应。

架构设计

我们将服务器抽象为 Httpserver 类，底层封装 Socket 操作为 sock 类，采用 RAII 思想管理资源。为了处理并发请求，引入线程池机制，主线程负责接受新连接，工作线程负责处理具体请求。

Socket 封装

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

HTTP 请求解析

TCP 是流式协议，读取数据时需判断完整报文。HTTP 请求头以 `

结尾，据此可分割头部与正文。若存在Content-Length` 头，则需继续读取指定长度的正文。

bool Get_HttpRequest(size_t socketfd, Http_Request& hr) {
    std::string data;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    while (true) {
        ssize_t read_bytes = recv(socketfd, buffer, BUFFER_SIZE - 1, 0);
        if (read_bytes <= 0) return false;
        data.append(buffer, read_bytes);
        if (data.find("\r\n\r\n") != std::string::npos) break;
    }
    // 进一步解析 Content-Length 并读取正文...
    return hr.Deserialization(data.substr(0, data.find("\r\n\r\n") + 4));
}

业务处理

服务器根据请求方法分发处理函数：

• GET 请求：映射到静态文件目录，读取文件内容并返回，设置正确的 MIME 类型。
• POST 请求：解析请求正文中的键值对，执行计算逻辑（本例为计算器功能），返回 HTML 结果页。

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);
    } else {
        // 不支持的方法
        close(socketfd); return;
    }

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

静态资源与动态路由

GET 请求主要处理静态资源。通过 URL 拼接服务器根目录路径，查找文件。利用文件扩展名映射 MIME 类型（如 .html -> text/html）。若文件不存在，返回 404 错误页面。

POST 请求处理 /calc 路径，解析表单数据（a, b, op），执行加减乘除运算，并生成包含结果的 HTML 响应。

结语

本文从 JSON 序列化原理出发，深入剖析了 HTTP 协议细节，并结合 C++ Socket 编程与线程池技术，完成了一个具备基础功能的 Web 计算器服务器。掌握这些底层知识，有助于更好地理解网络应用开发的运作机制。