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光城归来之C语言开发网站

公众号guangcity

发布于 2019-09-20 09:23:08

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C语言开发网站

0.导语

最近要把防火墙项目做个页面，而底层全部c语言实现，那么就得做个web页面，想了一下，C大法这么厉害，也应该可以的，然后大家就见到了这篇文章。

本篇文章主要讲使用C语言如何开发网站，CGI，Nginx+CGI如何部署等问题。

1.Socket通信

初探网站开发，直接上手熟悉的Socket通信编程，这方面网上资料非常多。以网上一张图片为例：

图片来自：https://www.jianshu.com/p/dd580395bf11

本次实践以Get/Post提交表单为例，学习如何解析Html，后端与前端如何通信，Socket如何使用的问题。

直接先放主函数，然后再从每个函数讲解。

int main(){
    //1.创建监听套接字，返回是套接字描述符
    int sockfd = create_listenfd();
    int fd;
    while (1){
        //2.等待客户端响应
        int fd = accept(sockfd,NULL,NULL);
        //3.处理客户端发来的请求
        handle_request(fd);
        close(fd);
    }
    close(sockfd);
}

Socket操作分别为：

创建监听套接字，返回是套接字描述符
接收客户端发来的请求
处理客户端发来的请求

上述便是Socket通信的核心三步骤。

1.1 创建套接字

下面一一来分析上述三步如何写。

引入相关头文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

核心函数解析

（1）获取一个socket descriptor

/**
获取一个socket descriptor
@params:
    domain: 此处固定使用AF_INET
    type: 此处固定使用SOCK_STREAM
    protocol: 此处固定使用0
@returns:
    nonnegative descriptor if OK, -1 on error.
*/
int socket(int domain, int type, int protocol);

(2）客户端socket向服务器发起连接

/**
客户端socket向服务器发起连接
@params:
    sockfd: 发起连接的socket descriptor
    serv_addr: 连接的目标地址和端口
    addrlen: sizeof(*serv_addr)
@returns:
    0 if OK, -1 on error
*/
int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);

(3）绑定

/**
服务器socket绑定地址和端口
@params:
    sockfd: 当前socket descriptor
    my_addr: 指定绑定的本机地址和端口
    addrlen: sizeof(*my_addr)
@returns:
    0 if OK, -1 on error
*/
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)

(4）监听

/**
将当前socket转变为可以监听外部连接请求的socket
@params:
    sockfd: 当前socket descriptor
    backlog: 请求队列的最大长度
@returns:
    0 if OK, -1 on error
*/
int listen(int sockfd, int backlog);

开始对上述操作进行封装，上述封装函数如下：

//监听套接字创建
int create_listenfd(){
    //创建Tcp连接
    int fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
    int option = 1;
    setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &option, sizeof(option));
    struct sockaddr_in sin;
    bzero(&sin,sizeof(sin));
    sin.sin_family=AF_INET;
    sin.sin_port=htons(80);
    sin.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;

    int res = bind(fd,(struct sockaddr *)&sin,sizeof(sin));
    if (res==-1){
        perror("bind");
    }
    listen(fd,100);
    return fd;
}

1.2 等待客户端请求到达

等待客户端请求到达

/**
等待客户端请求到达，注意，成功返回得到的是一个新的socket descriptor，
而不是输入参数listenfd。
@params:
    listenfd: 当前正在用于监听的socket descriptor
    addr: 客户端请求地址（输出参数）
    addrlen: 客户端请求地址的长度（输出参数）
@returns:
    成功则返回一个非负的connected descriptor，出错则返回-1
*/
int accept(int listenfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen);

在main函数中，使用while 1循环来进行等待：

while (1){
    int fd = accept(sockfd,NULL,NULL);
}

1.3 处理客户端发来的请求

上述完成后，其实就可以运行代码，通过：

gcc -o main main.c 
./main

即可完成socket的web server搭建，而客户端与服务端的更多交互操作，则需要更深入的学习，那么接下来就是来做这方面工作的。

首先来看一下我们的运行结果：

index.html图

post图

info.html图

客户端post前服务端接受数据图

客户端post后服务端接受数据图

该函数完成了如下操作：

分别有两个页面，分别是index.html与info.html。

当第一次打开index.html时候，会通过get方式获取相关资源，如下图所示：

我们看到了获取index.html与2.jpg，所以我们看到了index页面信息。

而当我们发送post请求跳转到info.html时，我们会在info.html中看到post后的数据。

接下来就来看代码如何实现：

首先来看服务器端如何获取数据呢(也就是终端打印数据)：

char buffer[40*1024]={0};
int nread=read(fd,buffer,sizeof(buffer));
printf("读到的请求是：\n");
printf("%s",buffer);
printf("\n--------------------\n");
sscanf(buffer,"%s /%s HTTP/1.1",method,filename);

这里直接通过read函数传递一个socket描述符，然后通过read便可获取到当前index.html的数据。

接下来就是get请求：

在上述sscanf函数中，我们解析出来了文件名与请求方法，然后根据请求方法做判断即可！

打开文件并发送该文件内容给浏览器，浏览器便可以接收到服务器端的响应数据！

char filename[10]={0};
char method[10]={0};

if(strcmp(method,"GET")==0){

    printf("\n解析出来的文件名是%s\n",filename);
    char mime[40*1024]={0};
    get_filetype(filename,mime);
    char response[40*1024]={0};

    //\r\n\r\n表示换行后有一个空行
    sprintf(response, "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: %s\r\n\r\n", mime);
    int headlen = strlen(response);
    //打开文件，读取内容，构建响应，发回给客户端
    int filefd = open(filename,O_RDONLY);
    int filelen = read(filefd,response+headlen,sizeof(response)-headlen);

    //发送响应头+内容
    write(fd,response,headlen+filelen);
    close(filefd);

}

最后就是post请求：

上述我们通过post数据后到了info.html页面，那么这个如何做到的呢，就是通过解析post方法，然后对客户端，也就是浏览器做出响应即可！

char username[50] = { 0 };
char sex[50] = { 0 };
char email[50] = { 0 };
else if(strcmp(method,"POST")==0){
    char response[40*1024]={0};
    char mime[40*1024]={0};
    get_filetype(filename,mime);
    //\r\n\r\n表示换行后有一个空行
    sprintf(response, "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: %s\r\n\r\n", mime);
    int headlen = strlen(response);
    char *postbuffer = strstr(buffer, "username=");
    if(postbuffer){
        // char * after = strchr(buffer, '&');
        printf("------>%s\n",postbuffer);
        // printf("------>%s\n",postbuffer+9);
        char *sexbuffer = strstr(postbuffer, "&sex=");
        char *emailbuffer = strstr(sexbuffer, "&email=");
        printf("email:%s\n",emailbuffer);
        strncpy(username,(const char *)postbuffer,strlen(postbuffer)-strlen(sexbuffer));
        printf("用户名=%s\n",urldecode(username+9));
        strncpy(sex,(const char *)sexbuffer,strlen(sexbuffer)-strlen(emailbuffer));
        printf("性别=%s\n",urldecode(sex));
        printf("邮箱=%s\n",urldecode(emailbuffer+7));
        // char *email = strstr(buffer, "&email=");
        // int sex_email = email-sex;
    }
    char *res[100]={0};
    //发送数据给浏览器
    sprintf(res,"<!DOCTYPE html><html><head><meta charset=\"UTF-8\"><title>结果</title></head><body><p>POST结果：%s</p></body></html>",urldecode(postbuffer));
    sprintf(response,"%s",res);
    write(fd,response,headlen+strlen(res));
    printf("%s\n",response);

    // close(filefd);
    printf("\n解析出来的文件名是%s\n",filename);

}

除此之外，上述post后，碰到中文会出现乱码，以%的数据发送了过去，也就是通常的url编码与解码，这里直接用c实现解码函数即可：

// 解码url
char * urldecode(char url[])
{
    int i = 0;
    int len = strlen(url);
    int res_len = 0;
    char res[BURSIZE];
    for (i = 0; i < len; ++i)
    {
        char c = url[i];
        if (c != '%')
        {
            res[res_len++] = c;
        }
        else
        {
            char c1 = url[++i];
            char c0 = url[++i];
            int num = 0;
            num = hex2dec(c1) * 16 + hex2dec(c0);
            res[res_len++] = num;
        }
    }
    res[res_len] = '\0';
    strcpy(url, res);
    return url;
}

最后就会得到post后的含有特殊字符与中文的结果！

2.CGI+Nginx

2.1 概念初探

CGI

通用网关接口（Common Gateway Interface/CGI）描述了客户端和服务器程序之间传输数据的一种标准，可以让一个客户端，从网页浏览器向执行在网络服务器上的程序请求数据。CGI 独立于任何语言的，CGI 程序可以用任何脚本语言或者是完全独立编程语言实现，只要这个语言可以在这个系统上运行。Unix shell script, Python, Ruby, PHP, perl, Tcl,C/C++, 和 Visual Basic 都可以用来编写 CGI 程序。

如下图所示：

FastCGI

快速通用网关接口（Fast Common Gateway Interface／FastCGI）是通用网关接（CGI）的改进，描述了客户端和服务器程序之间传输数据的一种标准。FastCGI致力于减少Web服务器与CGI程式之间互动的开销，从而使服务器可以同时处理更多的Web请求。与为每个请求创建一个新的进程不同，FastCGI使用持续的进程来处理一连串的请求。这些进程由FastCGI进程管理器管理，而不是web服务器。

Nginx

Nginx是异步框架的Web服务器，也可以用作反向代理，负载平衡器和 HTTP缓存。

Nginx+CGI

nginx 不能直接执行外部可执行程序，并且cgi是接收到请求时才会启动cgi进程，不像fastcgi会在一开就启动好，这样nginx天生是不支持 cgi 的。nginx 虽然不支持cgi，但它支持fastCGI。所以，我们可以考虑使用fastcgi包装来支持 cgi。原理大致如下图所示：pre-fork几个通用的代理fastcgi程序——fastcgi-wrapper，fastcgi-wrapper启动执行cgi然后将cgi的执行结果返回给nginx（fork-and-exec）。

fastcgi-wrapper安装：进入下面地址：

https://github.com/gnosek/fcgiwrap

autoreconf -i
./configure
make && make install

启动fastcgi-wrapper：

spawn-fcgi -f /usr/local/sbin/fcgiwrap -p 9000

nginx源码安装同上(不用执行第一行auto操作)。

安装完后，进入conf目录进行fcgiwrap配置：

location ~ ^/cgi-bin/.*$ {
    root /home/light/nginx/; # 填写自己的nginx目录
    #cgi path 
    if (!-f $document_root$fastcgi_script_name) {
        return 404;
    }
    fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
    include fastcgi.conf;
}

在nginx目录下新建一个cgi-bin目录用于放置cgi程序。

编写cgi程序main.c：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    int count = 0;
    printf("Content-type: text/html;charset=utf-8\r\n"
        "\r\n"
        "<title>光城第一次使用CGI!</title>"

        "<h1>光城第一次使用CGI!</h1>"
        "Request number %d running on host <i>%s</i>\n",
        ++count, getenv("SERVER_NAME"));
    return 0;
}