手把手写C++服务器(28)：手撕CGI通用网关接口服务器代码
Posted 沉迷单车的追风少年
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了手把手写C++服务器(28)：手撕CGI通用网关接口服务器代码相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
本系列文章导航： 手把手写C++服务器(0)：专栏文章-汇总导航【更新中】
前言：前文《手把手写C++服务器(26)：常用I/O操作、创建文件描述符》《手把手写C++服务器(27)：五大文件描述符零拷贝、控制总结》详细学习了I/O操作，这一讲在前面文章的基础之上，手把手实现一个CGI通用网关接口服务器。虽然通用网关接口已经被主流解决方案所抛弃，但是我们手撕源码的过程中，还是能够加深对I/O编程、网络编程的认识，非常具有现实意义。
目录
预备知识一：什么是CGI通用网关接口？
CGI基本已经被淘汰，并且通常有web内部模块来实现，这里简单了解一下背景。
早期的Web服务器，只能响应浏览器发来的HTTP静态资源的请求，并将存储在服务器中的静态资源返回给浏览器。随着Web技术的发展，逐渐出现了动态技术，但是Web服务器并不能够直接运行动态脚本，为了解决Web服务器与外部应用程序（CGI程序）之间数据互通，于是出现了CGI（Common Gateway Interface）通用网关接口。简单理解，可以认为CGI是Web服务器和运行其上的应用程序进行“交流”的一种约定。
CGI是Web服务器和一个独立的进程之间的协议，它会把HTTP请求Request的Header头设置成进程的环境变量，HTTP请求的Body正文设置成进程的标准输入，进程的标准输出设置为HTTP响应Response，包含Header头和Body正文。在系统中的位置如下图所示：
通过CGI接口，Web服务器就能够获取客户端传递的数据，并转交给服务器端的CGI程序处理，然后返回结果给客户端。简单来说，CGI实际上是一个接口标准。而通常所说的CGI指代其实是CGI程序，也就是实现了CGI接口标准的程序，只要编程语言具有标准输入、标准输出和环境变量，就可以用来编写CGI程序。
预备知识二：socket一般框架
前文《手把手写C++服务器(24)：socket响应一般框架、TCP修改缓冲区、内核监听listen最大长度》说过，大部分的代码都大同小异，如果有知识点不太熟欢迎跳转到24讲。
响应框架：
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
/* 创建监听socket文件描述符 */
int listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
/* 创建监听socket的TCP/IP的IPV4 socket地址 */
struct sockaddr_in address;
bzero(&address, sizeof(address));
address.sin_family = AF_INET;
address.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /* INADDR_ANY：将套接字绑定到所有可用的接口 */
address.sin_port = htons(port);
int flag = 1;
/* SO_REUSEADDR 允许端口被重复使用 */
setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &flag, sizeof(flag));
/* 绑定socket和它的地址 */
ret = bind(listenfd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
/* 创建监听队列以存放待处理的客户连接，在这些客户连接被accept()之前 */
ret = listen(listenfd, 5);请求框架：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
int main(){
//创建套接字
int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
//向服务器（特定的IP和端口）发起请求
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每个字节都用0填充
serv_addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具体的IP地址
serv_addr.sin_port = htons(1234); //端口
connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
//读取服务器传回的数据
char buffer[40];
read(sock, buffer, sizeof(buffer)-1);
printf("Message form server: %s\\n", buffer);
//关闭套接字
close(sock);
return 0;
}预备知识三：dup/dup2
本系列第26讲《手把手写C++服务器(26)：常用I/O操作、创建文件描述符》讲述过这个知识点，不太熟悉的可以跳转到前文温故一下。
dup()和dup2()在文件重定向中经常使用， 或者可以简单理解为复制一个文件描述符。但是复制的文件描述符并不继承原文件描述符的属性。
#include <unistd.h>
int dup(int file_descriptor);
int dup2(int file_descriptor_one, int file_descriptor_two);dup函数创建一个新的文件描述符，该新文件描述符合原有文件描述符file_descriptor指向相同的文件、管道或者网络连接。并且dup返回的文件描述符总是取系统当前可用的最小整数值。
dup2将返回第一个不小于file_descriptor_two的整数值。
示例源码
int main(void)
{
int fd;
int new_fd;
fd = open("./test.file", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
printf("fd = %d\\n", fd);
new_fd = dup(fd); //复制文件描述符,把fd复制给new_fd
printf("new_fd = %d\\n", new_fd);
write(new_fd, "hello", 5);
close(fd);
close(new_fd);
return 0;
}预备知识四：更新缓冲区fflush
fflush()会强迫将缓冲区内的数据写回参数stream 指定的文件中. 如果参数stream 为NULL,fflush()会将所有打开的文件数据更新。
#include <stdio.h>
int fflush(FILE *stream)参数释义：stream是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个缓冲流。
如果成功刷新,fflush返回0。指定的流没有缓冲区或者只读打开时也返回0值。返回EOF指出一个错误。
示例源码
demo1：每次都刷新一次输出缓冲区，理论上每次输出的时候缓冲区都被刷新了，每个数字是一次次出现的。
#include <stdio.h>
int main() {
for(int i = 0; i < 10; i++) {
printf("%d", i);
fflush(stdout);
}
return 0;
}demo2：清理输入缓冲区的无用值
#include <stdio.h>
int main()
{
char c;
scanf("%c", &c);
printf("%d\\n", c);
fflush(stdin); // 清理输入缓冲区中的无用值
scanf("%c", &c);
printf("%d\\n", c);
return 0;
}现在正式开始吧！
通过上文的分析，我们需要做的事情如下：
- 参照一般架构构建一个响应结构和请求结构
- 关闭标准输出中的文件描述符
- 使用dup，返回系统中最小可用文件描述符，即刚才关闭的标准输出文件描述符
- 服务器的输出与客户连接的socket对接上
- 使用fflush更新缓冲区
- 标准输出的内容会被客户获得，实现简易的CGI服务器
server.cpp
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <assert.h>
#include <errno.h>
#include <netinet/in.h>
int main(int argc, char* argv[]){
if (argc <= 1) {
printf("error! please input port!\\n");
return 1;
}
//创建套接字
int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
assert(serv_sock);
int port = atoi(argv[1]);
//将套接字和IP、端口绑定
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每个字节都用0填充
serv_addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具体的IP地址
serv_addr.sin_port = htons(port); //端口
bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
//进入监听状态，等待用户发起请求
listen(serv_sock, 20);
//接收客户端请求
struct sockaddr_in clnt_addr;
socklen_t clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
int connfd = 0;
for ( ; ; ) {
if ((connfd = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size)) < 0) {
printf("accept error: %s\\n",strerror(errno));
return 1;
}
int ret = close(STDOUT_FILENO); // 关闭标准文件描述符
if (ret < 0) {
printf("close error: %s",strerror(errno));
exit(1);
}
if (dup(connfd) < 0) {
printf("dup error: %s\\n",strerror(errno));
return 1;
}
printf("this is STDOUT_FILENO while be sended");
fflush(stdout);
close(connfd);
}
close(serv_sock);
/*
int clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
if (clnt_sock < 0) {
printf("error is %d\\n", errno);
} else {
//向客户端发送数据
//向客户端发送数据
char str[] = "bingo from sever";
write(clnt_sock, str, sizeof(str));
}
//关闭套接字
close(clnt_sock);
close(serv_sock);
*/
return 0;
}
client.cpp
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
int main(){
//创建套接字
int sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
//向服务器（特定的IP和端口）发起请求
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每个字节都用0填充
serv_addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具体的IP地址
serv_addr.sin_port = htons(1234); //端口
connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
//读取服务器传回的数据
char buffer[40];
read(sock, buffer, sizeof(buffer)-1);
printf("Message form server: %s\\n", buffer);
//关闭套接字
close(sock);
return 0;
}
编译与运行
不熟悉Linux编译的同学欢迎查看第六讲《手把手写C++服务器(6)：编译实操——打开gcc/g++世界》
g++ server.cpp -o serverg++ client.cpp -o client运行
./server 1234./client
Message form server: this is STDOUT_FILENO while be sended参考
以上是关于手把手写C++服务器(28)：手撕CGI通用网关接口服务器代码的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
手把手写C++服务器(30)：手撕代码——基于TCP/IP的抛弃服务discard
手把手写C++服务器(31)：服务器性能提升关键——IO复用技术两万字长文
手把手写C++服务器(31)：服务器性能提升关键——IO复用技术两万字长文