《手写 C++ Web 服务器》：从 TCP 套接字到请求处理

2026年3月12日 77点热度 0人点赞 0条评论

从高中开始，我就对 0 和 1 构建出的庞大计算机体系充满震撼——那些冰冷的二进制数字，居然能搭建起如今包罗万象的互联网世界。那时候，我天真地想彻底搞明白“0 和 1 如何构建这一切”，但很快就发现，计算机的复杂度远超我的想象。操作系统、编译器、网络协议、分布式系统……每一层都像一座座高山，初学者几乎无法一口吃下全部知识。

于是，我决定退而求其次，从最基础的网络编程入手：先学 Socket 开发，理解数据如何在网络中传输；再一步步尝试，亲手实现一个属于自己的 Web 服务器。经过几个月的学习与实践，我完成了第一版轻量级 C++ Web 服务器。它基于 Boost.Asio，能够异步监听 TCP 端口、解析 HTTP 请求、返回响应，并通过线程池处理并发连接。为了方便大家学习，我已经将完整代码开源：https://github.com/Fall-Rain/asio_web_service

本篇文章将基于最初提交的代码，从 TCP 服务器搭建、Session 异步请求处理 到 响应发送，带大家了解手写 C++ Web 服务器的基础骨架。

一、TCP 服务器骨架

服务器入口在 main.cpp 中：

boost::asio::io_context io_context;
Server server(io_context, 8090);
server.start();
io_context.run();
server.stop();

流程解析：

io_context：Boost.Asio 的核心 I/O 对象，用于管理所有异步操作。
Server：封装了 TCP 端口监听、异步接受连接和线程池分发任务。
start() / stop()：分别用于启动监听和线程池，以及关闭服务器。
io_context.run()：进入事件循环，等待连接、读取和写入操作的回调执行。

Server 的核心：异步接受连接

void Server::do_accept() {
     acceptor_.async_accept([this](std::error_code ec, boost::asio::ip::tcp::socket socket) {
        if (!ec) {
            pool.post([session = std::make_shared<Session>(socket)] {
                session->start();
            });
        }
        do_accept();
    });
}

解析：

async_accept 非阻塞等待客户端连接，连接到来时触发回调
每个连接创建一个 Session 对象，独立处理请求
pool.post() 将任务放入线程池，提高并发处理能力
递归调用 do_accept() 实现循环监听下一连接

二、Session：单连接生命周期管理

每个客户端连接对应一个 Session 对象，负责管理从接收请求到发送响应的完整流程。

Session::Session(boost::asio::ip::tcp::socket &socket): client_socket_(std::move(socket)) {}

保存 TCP 套接字 client_socket_
使用 std::move 确保 socket 唯一所有权

异步读取请求

void Session::do_read() {
    boost::asio::async_read_until(client_socket_, client_buffer_, "\r\n\r\n",
        [self = shared_from_this()](std::error_code ec, std::size_t bytes_transferred) {
            if (!ec) {
                // 解析请求头
                ...
                self->do_write();
            }
        }
    );
}

async_read_until 异步读取，直到遇到 HTTP 报文结束标识 \r\n\r\n
回调中使用 shared_from_this() 保证对象在异步回调期间不会被销毁
解析请求头，读取请求体（如 POST 请求）

请求头解析逻辑

std::string request_header(boost::asio::buffers_begin(self->client_buffer_.data()),
                           boost::asio::buffers_begin(self->client_buffer_.data()) + bytes_transferred);
boost::split(headers, request_header, boost::is_any_of("\r\n"), boost::token_compress_on);

将请求头按行拆分
第一行解析 HTTP 方法、URI、版本
其他行解析为键值对存入 header_map

请求体读取

auto content_length = self->header_map.find("Content-Length");
if (content_length != self->header_map.end()) {
    ...
    boost::asio::read(self->client_socket_, boost::asio::buffer(buffer),
                      boost::asio::transfer_exactly(content_length - self->request_body.size()), error);
    ...
}

判断请求是否有 body
根据 Content-Length 精确读取请求体

三、发送响应

void Session::do_write() {
    std::ostringstream response_stream;
    response_stream << "HTTP/1.1 200 OK\r\n";
    response_stream << "Content-Type: text/html\r\n";
    response_stream << "Content-Length:" << self->request_body.size() << "\r\n";
    response_stream << "\r\n";
    response_stream << self->request_body;    boost::asio::async_write(client_socket_, boost::asio::buffer(response_stream.str()),
        [self = shared_from_this()](std::error_code ec, std::size_t length) {
            if (ec) std::cerr << "write error: " << ec.message() << std::endl;
        });
}

将请求体原样返回客户端，便于测试
使用 async_write 异步发送响应，提高服务器吞吐量

四、线程池支持高并发

ThreadPool::ThreadPool(std::size_t size) : work_(io_context_) {
    for (std::size_t i = 0; i < size; ++i) {
        threads_.emplace_back([this] { io_context_.run(); });
    }
}