基于C语言的简单HTTP Web服务器实现

1. 概述

本案例使用C语言实现了一个简单的HTTP服务器，能够处理客户端的GET请求，并返回静态文件（如HTML、图片等）。在此案例中案例，我们主要使用的知识点有：

Socket编程：基于TCP协议的Socket通信。
HTTP协议：HTTP请求和响应的基本格式。
多线程：使用多线程处理客户端请求。
文件操作：读取本地文件并发送给客户端。
MIME类型：根据文件扩展名设置正确的Content-Type。

2. 主要知识点

2.1 Socket编程

Socket是网络通信的基础，本案例使用Windows下的Socket API（winsock2.h）实现TCP通信。主要函数包括：

WSAStartup：初始化Winsock库。
socket：创建套接字。
bind：绑定套接字到本地地址和端口。
listen：监听客户端连接。
accept：接受客户端连接。
send/recv：发送和接收数据。
closesocket：关闭套接字。

2.2 HTTP协议

HTTP是一种无状态的请求-响应协议。本案例实现了HTTP/1.0的基本功能：

请求格式：
```
GET /path HTTP/1.0
Host: 127.0.0.1:8080
```
响应格式：
```
HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: text/html<html>...</html>
```
2.3 多线程

为了支持多个客户端同时连接，本案例使用Windows的CreateThread函数创建新线程处理每个客户端请求。

2.4 文件操作

服务器需要读取本地文件并发送给客户端。本案例使用fopen、fread等函数操作文件。

2.5 MIME类型

根据文件扩展名设置正确的Content-Type，例如：

.html -> text/html
.jpg -> image/jpeg
.png -> image/png

3. 实现思路

3.1 服务器启动流程

初始化Winsock库：调用WSAStartup初始化网络通信。
创建套接字：调用socket创建TCP套接字。
绑定地址和端口：调用bind绑定套接字到本地地址和端口。
监听连接：调用listen开始监听客户端连接。
接受连接：调用accept接受客户端连接，并为每个连接创建新线程。

3.2 处理客户端请求

读取请求行：从客户端读取HTTP请求的第一行，解析请求方法和URL。
解析URL：根据URL确定请求的文件路径。
检查文件是否存在：使用stat函数检查文件是否存在。
发送响应头：根据文件类型设置Content-Type，并发送HTTP响应头。
发送文件内容：读取文件内容并发送给客户端。

3.3 多线程处理

每个客户端连接由一个独立的线程处理，避免阻塞主线程。

4. 代码细节分析

4.1 初始化网络和创建套接字

int startup(unsigned short* port) {WSADATA wsaData;int ret = WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsaData);if (ret) {printf("初始化网络通信失败\n");return -1;}int server_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);if (server_sock == INVALID_SOCKET) {error_die("socket()失败");}// 设置端口复用int opt = 1;setsockopt(server_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char*)&opt, sizeof(opt));// 绑定地址和端口struct sockaddr_in server_addr;memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));server_addr.sin_family = AF_INET;server_addr.sin_port = htons(*port);server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);ret = bind(server_sock, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));if (ret == SOCKET_ERROR) {error_die("bind()失败");}// 动态分配端口if (*port == 0) {int len = sizeof(server_addr);getsockname(server_sock, (struct sockaddr*)&server_addr, &len);*port = ntohs(server_addr.sin_port);}// 监听连接ret = listen(server_sock, 5);if (ret == SOCKET_ERROR) {error_die("listen()失败");}return server_sock;
}

4.2 读取HTTP请求

int get_line(int sock, char* buf, int size) {int i = 0;char c = 0;while (i < size - 1 && c != '\n') {int n = recv(sock, &c, 1, 0);if (n <= 0) break;if (c == '\r') {n = recv(sock, &c, 1, MSG_PEEK);if (n > 0 && c == '\n') recv(sock, &c, 1, 0);c = '\n';}buf[i++] = c;}buf[i] = '\0';return i;
}

4.3 处理客户端请求

DWORD WINAPI accept_request(LPVOID arg) {int client = (SOCKET)arg;char buf[1024], method[255], url[255], path[255];int numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));// 解析请求方法和URLsscanf(buf, "%s %s", method, url);// 检查请求方法if (_stricmp(method, "GET") && _stricmp(method, "POST")) {unimplemented(client);return 0;}// 构造文件路径sprintf(path, "htdocs%s", url);if (path[strlen(path) - 1] == '/') strcat(path, "index.html");// 检查文件是否存在struct stat st;if (stat(path, &st) == -1) {while ((numchars > 0) && strcmp("\n", buf))numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));not_found(client);} else {if ((st.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR) strcat(path, "/index.html");server_file(client, path);}closesocket(client);return 0;
}

4.4 发送文件内容

void cat(int client_sock, FILE* resource) {char buf[4096];int count = 0;while (1) {int ret = fread(buf, sizeof(char), sizeof(buf), resource);if (ret <= 0) break;send(client_sock, buf, ret, 0);count += ret;}printf("总共发送了%d字节\n", count);
}

5. 总结

通过这个案例，我们实现了一个简单的HTTP服务器，支持静态文件的请求和响应。核心知识点包括Socket编程、HTTP协议、多线程和文件操作。这个案例是学习网络编程的入门项目，后续可以扩展支持更多功能，如POST请求、动态内容生成等。

静态资源的访问位置记得改成自己的，这是我存放的静态资源位置。

如果edge浏览器访问不了可以多刷新几次，或者使用谷歌等其他浏览器。

如果通过路径访问的资源不存在，则返回404信息

案例完整代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include <stdio.h>
#include <winsock2.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/stat.h> //访问文件的属性#define PRINTF(str) printf("[%s - %d] "#str" = %s\r\n",__func__,__LINE__,str);#define ISspace(x) isspace((int)(x))void error_die(const char* msg) {// 打印错误信息printf("%s\n", msg);// 退出程序exit(1);
}// 初始化网络并创建服务端的套接字
int startup(unsigned short* port) {// 1. 网络通信初始化WSADATA wsaData;int ret = WSAStartup(MAKEWORD(1, 1), &wsaData);if (ret) {printf("初始化网络通信失败\n");return -1;}// 2. 创建服务端的套接字int server_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);if (server_sock == INVALID_SOCKET) {error_die("socket()失败");}// 设置端口号可复用int opt = 1;ret = setsockopt(server_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char*)&opt, sizeof(opt));if (ret == -1) {error_die("setsockopt()失败");}// 配置服务端套接字地址struct sockaddr_in server_addr;memset(&server_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in)); // 清空结构体server_addr.sin_family = AF_INET; // 地址族，这里是IPv4server_addr.sin_port = htons(*port); // 端口号server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // IP地址，这里是任意IP// 绑定套接字与服务端地址ret = bind(server_sock, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(struct sockaddr));if (ret == SOCKET_ERROR) {error_die("bind()失败");}// 动态分配一个端口号if (*port == 0) {int len = sizeof(struct sockaddr);getsockname(server_sock, (struct sockaddr*)&server_addr, &len);*port = ntohs(server_addr.sin_port);}// 创建监听队列ret = listen(server_sock, 5);if (ret == SOCKET_ERROR) {error_die("listen()失败");}return server_sock; // 返回server_sock而不是0
}//返回从套接字读取一行信息，并把数据存入buf中
int get_line(int sock, char* buf, int size) {int i = 0;int n;char c = 0;while (i < size - 1 && c != '\n') {n = recv(sock, &c, 1, 0);if (n <= 0) {// 连接关闭或出错，结束循环break;}if (c == '\r') {// 查看下一个字符是否是'\n'char next_char;n = recv(sock, &next_char, 1, MSG_PEEK);if (n > 0 && next_char == '\n') {// 读取并消耗'\n'recv(sock, &next_char, 1, 0);}c = '\n'; // 统一转换为换行符}buf[i++] = c;if (c == '\n') {break; // 换行符结束行读取}}buf[i] = '\0'; // 添加字符串终止符return i; // 返回读取的字符数（不含终止符）
}void unimplemented(int client_sock) {// 发送501响应char buf[1024];strcpy(buf, "HTTP/1.0 501 Method Not Implemented\r\n");send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);strcpy(buf, "Server: RockHTTP/0.1 libcurl/7.22.0\r\n");send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);strcpy(buf, "Content-Type: text/html\r\n");send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);strcpy(buf, "\r\n");send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);// 发送501页面char unimplemented_html[] = "<HTML><HEAD><TITLE>Method Not Implemented</TITLE></HEAD><BODY><H1>501 Method Not Implemented</H1></BODY></HTML>";send(client_sock, unimplemented_html, strlen(unimplemented_html), 0);
}void not_found(int client_sock) {// 发送404响应char buf[1024];strcpy(buf, "HTTP/1.0 404 Not Found\r\n");send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);strcpy(buf, "Server: RockHTTP/0.1 libcurl/7.22.0\r\n");send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "Content-Type: text/html\r\n");send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);strcpy(buf, "\r\n");send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);// 发送404页面char not_found_html[] = "<HTML><HEAD><TITLE>Not Found</TITLE></HEAD><BODY><H1>404 Not Found</H1></BODY></HTML>";send(client_sock, not_found_html, strlen(not_found_html), 0);
}const char* get_content_type(const char* path) {const char* last_dot = strrchr(path, '.');if (last_dot) {if (strcmp(last_dot, ".html") == 0 || strcmp(last_dot, ".htm") == 0) {return "text/html";}else if (strcmp(last_dot, ".jpg") == 0 || strcmp(last_dot, ".jpeg") == 0) {return "image/jpeg";}else if (strcmp(last_dot, ".png") == 0) {return "image/png";}else if (strcmp(last_dot, ".gif") == 0) {return "image/gif";}else if (strcmp(last_dot, ".css") == 0) {return "text/css";}else if (strcmp(last_dot, ".js") == 0) {return "application/javascript";}}return "text/plain";
}void headers(int client_sock, const char* path) {// 发送HTTP头部                         char buf[1024];strcpy(buf, "HTTP/1.0 200 OK\r\n");send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);sprintf(buf, "Content-Type: %s\r\n", get_content_type(path));send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);strcpy(buf, "\r\n");send(client_sock, buf, strlen(buf), 0);
}void cat(int client_sock, FILE* resource) {char buf[4096];int count = 0;while (1) {int ret = fread(buf, sizeof(char), sizeof(buf), resource);if (ret <= 0) {break;}send(client_sock, buf, ret, 0);count += ret;}printf("总共发送了%d字节\n", count);
}void server_file(int client_sock, const char* fileName) {char numchars = 1;char buf[1024];// 将请求包剩余数据读完，直到遇到换行符while (numchars > 0 && strcmp(buf, "\n")) {numchars = get_line(client_sock, buf, sizeof(buf));PRINTF(buf);}// 发送文件内容FILE* resource = fopen(fileName, "rb"); // 以二进制模式打开文件if (resource == NULL) {printf("文件打开失败\n");not_found(client_sock);}else {// 返回数据给浏览器headers(client_sock, fileName);// 发送请求的资源cat(client_sock, resource);printf("资源发送完毕\n");}fclose(resource);
}// 处理客户端的连接请求 
DWORD WINAPI accept_request(LPVOID arg) {char buf[1024];int numchars;char method[255];char url[255];char path[255];size_t i, j;struct stat st;int cgi = 0;int client = (SOCKET)arg;// 读取一行信息numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));printf("read %d bytes of data from client\n", numchars);PRINTF(buf);char* query_string = NULL;i = 0; j = 0;while (!ISspace(buf[j]) && (i < sizeof(method) - 1)) {method[i] = buf[j];i++;j++;}method[i] = 0;  // 解析后， method的值："GET"或者"POST"PRINTF(method);// 判断是否为GET或POST请求if (_stricmp(method, "GET") && _stricmp(method, "POST")) {unimplemented(client);return 0;}// 判断是否为CGI请求if (_stricmp(method, "POST") == 0)cgi = 1;// 解析URL，获得资源路径i = 0;while (ISspace(buf[j]) && (j < sizeof(buf))) // 跳过buff中的空格j++;while (!ISspace(buf[j]) && (i < sizeof(url) - 1) && (j < sizeof(buf))) // 获得资源url 比如 / 或者 /images/head.png{url[i] = buf[j];i++; j++;}url[i] = '\0';PRINTF(url);sprintf(path, "htdocs%s", url);if (path[strlen(path) - 1] == '/')strcat(path, "index.html"); // 如果路径以"/"结尾，则认为是目录，拼接上默认的HTML文件名PRINTF(path);struct stat status;// 检查访问的资源是否存在if (stat(path, &st) == -1) {  // stat获取指定文件的属性信息// 如果不能访问它的属性信息，那么这个文件就不存在// 此时，就需要把这个请求报文，读完！虽然已经没有用了，但是也要把这个报文读完while ((numchars > 0) && strcmp("\n", buf))  /* read & discard headers */numchars = get_line(client, buf, sizeof(buf));not_found(client);}else {// 如果浏览器的地址输入：http://127.0.0.1:8000/movies // 如果movies是目录，就默认访问这个目录下的index.htmlif ((st.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR)strcat(path, "/index.html");server_file(client, path);}closesocket(client);return 0;
}int main() {// httpd默认的端口是80，这里指定了8000端口，也可以使用其它端口unsigned short port = 8080;// 初始化网络，并使用指定端口来创建服务端的套接字int server_sock = startup(&port);printf("httpd running on port %d\n", port);while (1) {// 等待客户端的连接struct sockaddr_in client_addr;int client_len = sizeof(struct sockaddr);// 阻塞式等待客户端的连接int client_sock = accept(server_sock, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_len);if (client_sock == -1) {error_die("accept"); // 打印错误信息并结束}// 创建一个线程来处理客户端请求DWORD threadId = 0;HANDLE handleFirst = CreateThread(NULL, 0, accept_request, (void*)client_sock, 0, &threadId);if (handleFirst == NULL) {error_die("CreateThread()失败");}}return 0;
}