网络编程（24）——实现带参数的http-get请求

二十四、day24

我们在前文通过beast实现了http服务器的简单搭建，但是有很多问题我们并没有解决。

在前文中，我们的 get 请求不带任何参数，那如果我们想要实现带参数的 get 请求，我们应该如何做？首先应考虑实现 url 的解析函数，解析 get 请求携带的参数。

1. char 转为16进制

unsigned char ToHex(unsigned char x) {
    return x > 9 ? x + 55 : x + 48;
}

该函数用于将 4 位无符号整数（取值范围为 0 到 15）转换为十六进制字符（0到9 和 A到F），超过这个范围的值不属于十六进制的规范。

• 如果 x > 9，说明它是 10 到 15 之间的值，对应十六进制的 A 到 F。此时，x + 55 将其转换为对应的 ASCII 字符。
• 如果 x <= 9，说明它是 0 到 9 之间的值，对应十六进制的 0 到 9。此时，x + 48 将其转换为对应的 ASCII 字符。

举例：

int main() {
    for (int i = 0; i <= 15; ++i) {
        std::cout << "ToHex(" << i << ") = " << ToHex(i) << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出：

ToHex(0) = 0
ToHex(1) = 1
ToHex(2) = 2
ToHex(3) = 3
ToHex(4) = 4
ToHex(5) = 5
ToHex(6) = 6
ToHex(7) = 7
ToHex(8) = 8
ToHex(9) = 9
ToHex(10) = A
ToHex(11) = B
ToHex(12) = C
ToHex(13) = D
ToHex(14) = E
ToHex(15) = F

2. 16进制转为 char

unsigned char FromHex(unsigned char x) {
    unsigned char y;
    if (x >= 'A' && x <= 'Z') y = x - 'A' + 10;  // 处理大写字母
    else if (x >= 'a' && x <= 'z') y = x - 'a' + 10; // 处理小写字母
    else if (x >= '0' && x <= '9') y = x - '0';      // 处理数字
    else assert(0); // 如果输入非法，触发断言
    return y;
}

该函数用于将一个 十六进制字符 转换为其对应的 4 位无符号整数值，支持处理大写字母（A-Z）、小写字母（a-z）和数字（0-9）

3. URL 编码函数

至于为什么需要上面两个函数实现十六进制和十进制的互转，得益于下面这个函数。

std::string UrlEncode(const std::string& str) {
    std::string strTemp = "";
    size_t length = str.length();
    for (size_t i = 0; i < length; i++) {
        // 判断字符是否无需编码（字母、数字、安全字符）
        if (isalnum((unsigned char)str[i]) ||
            (str[i] == '-') || (str[i] == '_') || 
            (str[i] == '.') || (str[i] == '~')) {
            strTemp += str[i];
        }
        // 处理空格（替换为 '+'）
        else if (str[i] == ' ') {
            strTemp += "+";
        }
        // 其他字符进行百分比编码（%XX）
        else {
            strTemp += '%';
            strTemp += ToHex((unsigned char)str[i] >> 4);  // 高 4 位
            strTemp += ToHex((unsigned char)str[i] & 0x0F); // 低 4 位
        }
    }
    return strTemp;
}

该函数对输入的字符串进行 URL 编码（也称为百分比编码），确保字符串可以在 URL 中安全传输。URL 编码会将特殊字符转换为 % 后跟两个十六进制字符的形式。

编码规则

1. 无需编码的字符：
   • 字母（A-Z，a-z）、数字（0-9）。
   • 安全字符：-、_、.、~（根据 RFC 3986 标准）。
2. 空格处理：
   • 空格被替换为 +（符合 application/x-www-form-urlencoded 格式，常见于表单提交）。
3. 需要编码的字符：
   • 其他所有字符（如 !、#、$、%、&、= 等）会被转换为 % 后跟两个十六进制字符。
   • 例如，字符 @ 的 ASCII 码是 0x40，会被编码为 %40。

举例：

假设输入字符串为 "Hello World!@#"，编码过程如下：

1. 'H'、'e'、'l'、'l'、'o'：无需编码。
2. ' '（空格）：替换为 +。
3. 'W'、'o'、'r'、'l'、'd'：无需编码。
4. '!'：ASCII 码为 0x21，编码为 %21。
5. '@'：ASCII 码为 0x40，编码为 %40。
6. '#'：ASCII 码为 0x23，编码为 %23。

最终编码结果：
"Hello+World%21%40%23"

百分比编码：

• 使用 ToHex 函数将字符的高 4 位和低 4 位转换为十六进制字符。
• 例如，字符 '#'（ASCII 码 0x23）的转换：
  • 高 4 位：0x2 → '2'（ToHex(0x2) = '2'）。
  • 低 4 位：0x3 → '3'（ToHex(0x3) = '3'）。
  • 结果：%23。
• 同理，汉字的编码过程同样如此

严格遵循 URL 编码标准（RFC 3986）时，空格应编码为 %20，而非 +。+ 是 application/x-www-form-urlencoded 的约定。若需兼容 RFC 3986，可将 str[i] == ' ' 分支改为 strTemp += "%20"

4. URL 解码函数

std::string UrlDecode(const std::string& str)
{
    std::string strTemp = "";
    size_t length = str.length();
    for (size_t i = 0; i < length; i++)
    {
        //还原+为空
        if (str[i] == '+') strTemp += ' ';
        //遇到%将后面的两个字符从16进制转为char再拼接
        else if (str[i] == '%')
        {
            assert(i + 2 < length);
            unsigned char high = FromHex((unsigned char)str[++i]);
            unsigned char low = FromHex((unsigned char)str[++i]);
            // 将高 4 位和低 4 位组合成一个字节，即将一个十六进制字符转化为十进制
            strTemp += high * 16 + low;
        }
        else strTemp += str[i];
    }
    return strTemp;
}

该函数对 URL 编码的字符串进行解码，将其还原为原始字符串。

5. 实现 get 请求参数的解析

参考网络编程（21）——通过beast库快速实现http服务器 | 爱吃土豆的个人博客，我们在 HttpConnection 类中新添加两个私有成员：

std::string _get_url;
std::unordered_map<std::string, std::string> _get_params;

因为 URL 中 GET 请求的参数是通过查询字符串表示的，查询字符串附加在 URL 的末尾，用于向服务器传递键值对形式的参数，格式如下：

?key1=value1&key2=value2&key3=value3

• ?：表示查询字符串的开始。
• key=value：参数以键值对的形式表示。
• &：用于分隔多个键值对。

举例：

假设有一个 URL：

https://www.example.com/search?q=hello+world&lang=en%2Fus&page=2

• 查询字符串：?q=hello+world&lang=en%2Fus&page=2
• 参数：
  • q=hello world
  • lang=en/us
  • page=2

并定义函数 PreParseGetParam用于对查询字符串进行编解码：

void HttpConnection::PreParseGetParam() {
	// 提取 URI  http://localhost:1250/get_test?key1=value1&key2=value2
	auto uri = _request.target();
	// 查找查询字符串的开始位置（即 '?' 的位置）  
	auto query_pos = uri.find('?');
	if (query_pos == std::string::npos) {
		_get_url = uri;
		return;
	}
	// 获取 URI 的路径部分（? 前的部分）
	_get_url = uri.substr(0, query_pos);
	// 获取查询字符串（? 后的部分）
	std::string query_string = uri.substr(query_pos + 1);
	std::string key;
	std::string value;
	size_t pos = 0; // 循环中找到每个 & 分隔符的位置
	while ((pos = query_string.find('&')) != std::string::npos) {
		auto pair = query_string.substr(0, pos);
		size_t eq_pos = pair.find('=');
		if (eq_pos != std::string::npos) {
			key = UrlDecode(pair.substr(0, eq_pos)); // 假设有 url_decode 函数来处理URL解码  
			value = UrlDecode(pair.substr(eq_pos + 1));
			_get_params[key] = value;
		}
		query_string.erase(0, pos + 1);
	}
	// 处理最后一个参数对（如果没有 & 分隔符）  
	if (!query_string.empty()) {
		size_t eq_pos = query_string.find('=');
		if (eq_pos != std::string::npos) {
			key = UrlDecode(query_string.substr(0, eq_pos));
			value = UrlDecode(query_string.substr(eq_pos + 1));
			_get_params[key] = value;
		}
	}
}

然后在函数 process_request 中的 get 部分添加：

void process_request() {
//................
    case http::verb::get:
    	PreParseGetParam();
//................
}

然后在 create_response 函数中添加如下代码：

void create_response() {
//................
    else {
        _response.result(http::status::not_found);
        _response.set(http::field::content_type, "text/plain");
        beast::ostream(_response.body()) << "File not found\r\n";
    }
    
    int i = 0;
    for (auto& elem : _get_params) {
        i++;
        beast::ostream(connection->_response.body()) << "param " << i << "key is " << 		elem.first;
        beast::ostream(connection->_response.body()) << "param " << i << "value is " << 	elem.second << std::endl;
		}
}

用于显示获取的参数.

6. 测试

浏览器地址栏中输入：localhost:1250/get_test?key1=value1&key2=value2

浏览器显示如下结果：

不带参数的结果为：