用 C 语言构建一个简单的 TCP 服务器

在这篇博文中，我们将探索如何用 C 语言创建一个可以提供 HTML 文件的简单 TCP 服务器。我们将分解代码，解释其工作原理，并讨论增强该项目的未来计划。这是一个很好的例子，说明了如何在 C 中“只做事情”而不会使过程过于复杂！

项目概况

该项目的目标是实现一个基本的 TCP 服务器，用于侦听客户端连接并根据请求提供 HTML 文件。服务器将处理客户端请求，读取指定的 HTML 文件，并将内容作为 HTTP 响应发送回客户端。

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项目结构

为了组织我们的代码，我们将按如下方式构建项目：

tcp_server_c/
├── CMakeLists.txt             # Build configuration
├── include/
│   ├── server.h               # Main server header file
│   ├── html_serve.h           # Header for serve_html function
│   ├── request_handler.h      # Header for handle_client function
│   └── socket_utils.h         # Header for socket utility functions
├── src/
│   ├── server.c               # Main server program
│   ├── html_serve.c           # serve_html function
│   ├── request_handler.c      # handle_client function
│   └── socket_utils.c         # Utility functions for socket operations
└── README.md                  # Project documentation

代码分解

1. 套接字实用程序

首先，让我们创建一个实用程序文件来处理套接字初始化。这将确保我们的主服务器代码保持干净和专注。

include/socket_utils.h

#ifndef SOCKET_UTILS_H
#define SOCKET_UTILS_H

#include <arpa/inet.h>

int initialize_server(struct sockaddr_in* address);

#endif

src/socket_utils.c

#include "socket_utils.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#define PORT 8080

int initialize_server(struct sockaddr_in* address) {
    int server_fd;
    int opt = 1;

    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("Socket failed!");
        return -1;
    }

    if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR | SO_REUSEPORT, &opt, sizeof(opt)) != 0) {
        perror("setsockopt failed");
        close(server_fd);
        return -1;
    }

    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);
        return -1;
    }

    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("Listen failed!");
        close(server_fd);
        return -1;
    }

    return server_fd;
}

2. HTML 服务功能

接下来，我们将创建一个服务 HTML 文件的函数。此函数将读取 HTML 文件的内容并将其返回给调用者。

include/html_server.h

#ifndef HTML_SERVER_H
#define HTML_SERVER_H

char* serve_html(const char* filename);

#endif

src/html_server.c

#include "html_server.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

char* serve_html(const char* filename) {
    FILE* file = fopen(filename, "r");
    if (!file) {
        perror("Error opening file");
        return NULL;
    }

    fseek(file, 0, SEEK_END);
    long length = ftell(file);
    fseek(file, 0, SEEK_SET);

    char* buffer = malloc(length + 1);
    if (!buffer) {
        perror("Error allocating memory");
        fclose(file);
        return NULL;
    }

    fread(buffer, 1, length, file);
    buffer[length] = '<pre class="brush:php;toolbar:false">#ifndef REQUEST_HANDLER_H
#define REQUEST_HANDLER_H

#include <sys/socket.h>

void handle_client(int new_socket);

#endif

'; // Null-terminate the buffer fclose(file); return buffer; }

3. 处理客户请求

现在，让我们实现处理传入客户端请求的逻辑。

include/request_handler.h

#include "request_handler.h"
#include "html_server.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

void handle_client(int new_socket) {
    char buffer[BUFFER_SIZE] = { 0 };
    read(new_socket, buffer, BUFFER_SIZE);

    // Serve the HTML file
    char* html_content = serve_html("../html/index.html");
    if (html_content) {
        write(new_socket, "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n", 48);
        write(new_socket, html_content, strlen(html_content));
    } else {
        const char* not_found_response = "HTTP/1.1 404 Not Found\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n<h1>404 Not Found</h1>";
        write(new_socket, not_found_response, strlen(not_found_response));
    }

    free(html_content);
    close(new_socket); // Close the connection with the current client
}

src/request_handler.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include "socket_utils.h"
#include "request_handler.h"

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

    server_fd = initialize_server(&address);
    if (server_fd == -1) {
        return EXIT_FAILURE;
    }

    printf("Server listening on port: 8080\n");

    while (1) {
        if ((new_socket = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&address, (socklen_t*)&addrlen)) < 0) {
            perror("Connection not accepted!");
            continue;
        }
        handle_client(new_socket); // Handle the client request
    }

    close(server_fd);
    return 0;
}

4. 主服务器逻辑

最后，让我们将所有内容放在主文件中。

src/main.c

未来计划

展望未来，我们计划实施多项增强功能和功能：

1. 多线程支持：为了同时处理多个客户端连接，我们将引入线程功能来提高服务器的效率。
2. 动态内容服务：通过与轻量级模板引擎集成来实现提供动态内容的功能。
3. 日志记录：添加日志记录机制来跟踪请求、错误和服务器性能。
4. 安全功能：探索添加 HTTPS 支持和输入验证以增强安全性。
5. 改进的错误处理：针对各种场景实现更好的错误处理，例如文件未找到、服务器过载等

结论

这个简单的 TCP 服务器项目作为如何用 C 创建 Web 服务器的基础示例，展示了该语言的强大功能和简单性。通过在此基础上构建，我们可以开发更复杂的功能并提高性能，使其成为服务 Web 内容的强大解决方案。

您可以在 GitHub 上找到完整的源代码并为该项目做出贡献：GitHub 存储库链接。

请随时提供反馈、提出问题或为未来的改进贡献您的想法！

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以上是用 C 语言构建一个简单的 TCP 服务器的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！