【C++】用C++在Linux环境下实现简单的Web服务器

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1. 前置知识

Web服务器的核心任务是处理客户端发来的HTTP请求并返回HTTP响应。实现这一功能的第一步是理解网络套接字。套接字是一种允许程序与网络通信的机制。在Linux中，创建和使用套接字的一般流程如下：

创建套接字（socket）：套接字函数socket()用于创建一个网络端点。
绑定地址（bind）：bind()函数将套接字绑定到一个IP地址和端口号。
监听连接（listen）：listen()函数使套接字进入监听状态，等待客户端连接。
接受连接（accept）：当有客户端请求时，accept()函数会接受该连接并返回一个新的套接字来处理客户端通信。
处理请求：通过读取客户端请求数据，解析HTTP请求并生成响应。
发送响应：将HTTP响应发送回客户端。

2. 基本的C++代码结构

以下是用C++编写一个简单Web服务器的基本框架。

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <cstring>

#define PORT 8080

void handle_client(int client_socket) {
    char buffer[1024] = {0};
    read(client_socket, buffer, 1024);
    std::cout << "Request:\n" << buffer << std::endl;

    const char* response = 
        "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
        "Content-Type: text/html\r\n\r\n"
        "<html><body><h1>Hello, World!</h1></body></html>";
    
    write(client_socket, response, strlen(response));
    close(client_socket);
}

int main() {
    int server_fd, client_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int addrlen = sizeof(address);

    // 1. 创建套接字
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("Socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 2. 绑定地址和端口
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(PORT);

    if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address)) < 0) {
        perror("Bind failed");
        close(server_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 3. 监听连接
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("Listen failed");
        close(server_fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    std::cout << "Server is listening on port " << PORT << std::endl;

    // 4. 接受客户端连接并处理请求
    while (true) {
        if ((client_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
            perror("Accept failed");
            close(server_fd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        // 处理客户端请求
        handle_client(client_socket);
    }

    close(server_fd);
    return 0;
}

3. 代码分析

创建套接字：通过socket()函数创建一个套接字，参数AF_INET指定使用IPv4，SOCK_STREAM指定使用TCP协议。
绑定端口：使用bind()函数将服务器的套接字绑定到指定的IP地址和端口。在这里，INADDR_ANY表示服务器将监听所有网络接口。
监听连接：通过listen()函数使套接字进入监听模式，能够接受来自客户端的连接请求。
接受连接并处理请求：在while (true)循环中，服务器通过accept()函数接受客户端连接，读取HTTP请求，并返回简单的HTTP响应。