如何用C++写CGI的程序

　　经过前面的学习，大家应该能够根据例子用ANSI C为自己的服务器写出CGI程序。之所以选用ANSI C，是因为它几乎随处可见，是最流行的C语言标准。当然，现在的C++也非常流行了，特别是采用GNU C++编译器形式的那一些。可从网上许多地方免费下载g++，而且可选用几乎所有平台的版本(通常与Linux那样的操作系统配套提供，且已预先安装好)。正如大家即将看到的那样，从CGI程序可获得面向对象程序设计的许多好处。

　　GNU的全称是“Gnu's Not Unix”。这最早是由“自由软件基金会”(FSF)负责开发的一个项目，致力于用一个免费的版本取代原有的Unix操作系统。现在的Linux似乎正在做前人没有做到的事情。但GNU工具在Linux的开发中扮演了至关重要的角色。事实上，Linux的整套软件包附带了数量非常多的GNU组件。

　　为避免第一次就提出过多的新概念，这个程序并未打算成为一个“纯”C++程序;有些代码是用普通C写成的——尽管还可选用C++的一些替用形式。但这并不是个突出的问题，因为该程序用C++制作最大的好处就是能够创建类。在解析CGI信息的时候，由于我们最关心的是字段的“名称/值”对，所以要用一个类(Pair)来代表单个名称/值对;另一个类(CGI_vector)则将CGI字串自动解析到它会容纳的Pair对象里(作为一个vector)，这样即可在有空的时候把每个Pair(对)都取出来。

　　这个程序同时也非常有趣，因为它演示了C++与java相比的许多优缺点。大家会看到一些相似的东西;比如class关键字。访问控制使用的是完全相同的关键字public和private，但用法却有所不同。它们控制的是一个块，而非单个方法或字段(也就是说，如果指定private:，后续的每个定义都具有private属性，直到我们再指定public:为止)。另外在创建一个类的时候，所有定义都自动默认为private。

　　在这儿使用C++的一个原因是要利用C++“标准模板库”(STL)提供的便利。至少，STL包含了一个vector类。这是一个C++模板，可在编译期间进行配置，令其只容纳一种特定类型的对象(这里是Pair对象)。和Java的Vector不同，如果我们试图将除Pair对象之外的任何东西置入vector，C++的vector模板都会造成一个编译期错误;而Java的Vector能够照单全收。而且从vector里取出什么东西的时候，它会自动成为一个Pair对象，毋需进行造型处理。所以检查在编译期进行，这使程序显得更为“健壮”。此外，程序的运行速度也可以加快，因为没有必要进行运行期间的造型。vector也会过载operator[]，所以可以利用非常方便的语法来提取Pair对象。vector模板将在CGI_vector创建时使用;在那时，大家就可以体会到如此简短的一个定义居然蕴藏有那么巨大的能量。

　　若提到缺点，就一定不要忘记Pair在下列代码中定义时的复杂程度。与我们在Java代码中看到的相比，Pair的方法定义要多得多。这是由于C++的程序员必须提前知道如何用副本构建器控制复制过程，而且要用过载的operator=完成赋值。正如第12章解释的那样，我们有时也要在Java中考虑同样的事情。但在C++中，几乎一刻都不能放松对这些问题的关注。

　　这个项目首先创建一个可以重复使用的部分，由C++头文件中的Pair和CGI_vector构成。从技术角度看，确实不应把这些东西都塞到一个头文件里。但就目前的例子来说，这样做不会造成任何方面的损害，而且更具有Java风格，所以大家阅读理解代码时要显得轻松一些：

　　//: CGITools.h

　　// Automatically extracts and decodes data

　　// from CGI GETs and POSTs. Tested with GNU C++

　　// (available for most server machines).

　　#include

　　#include // STL vector

　　using namespace std;

　　// A class to hold a single name-value pair from

　　// a CGI query. CGI_vector holds Pair objects and

　　// returns them from its operator[].

　　class Pair {

　　char* nm;

　　char* val;

　　public:

　　Pair() { nm = val = 0; }

　　Pair(char* name, char* value) {

　　// Creates new memory:

　　nm = decodeURLString(name);

　　val = decodeURLString(value);

　　}

　　const char* name() const { return nm; }

　　const char* value() const { return val; }

　　// Test for "emptiness"

　　bool empty() const {

　　return (nm == 0) || (val == 0);

　　}

　　// Automatic type conversion for boolean test:

　　operator bool() const {

　　return (nm != 0) && (val != 0);

　　}

　　// The following constructors & destructor are

　　// necessary for bookkeeping in C++.

　　// Copy-constructor:

　　Pair(const Pair& p) {

　　if(p.nm == 0 || p.val == 0) {

　　nm = val = 0;

　　} else {

　　// Create storage & copy rhs values:

　　nm = new char[strlen(p.nm) + 1];

　　strcpy(nm, p.nm);

　　val = new char[strlen(p.val) + 1];

　　strcpy(val, p.val);

　　}

　　}

　　// Assignment operator:

　　Pair& operator=(const Pair& p) {

　　// Clean up old lvalues:

　　delete nm;

　　delete val;

　　if(p.nm == 0 || p.val == 0) {

　　nm = val = 0;

　　} else {

　　// Create storage & copy rhs values:

　　nm = new char[strlen(p.nm) + 1];

　　strcpy(nm, p.nm);

　　val = new char[strlen(p.val) + 1];

　　strcpy(val, p.val);

　　}

　　return *this;

　　}

　　~Pair() { // Destructor

　　delete nm; // 0 value OK

　　delete val;

　　}

　　// If you use this method outide this class,

　　// you're responsible for calling 'delete' on

　　// the pointer that's returned:

　　static char*

　　decodeURLString(const char* URLstr) {

　　int len = strlen(URLstr);

　　char* result = new char[len + 1];

　　memset(result, len + 1, 0);

　　for(int i = 0, j = 0; i <= len; i++, j++) {

　　if(URLstr[i] == '+')

　　result[j] = ' ';

　　else if(URLstr[i] == '%') {

　　result[j] =

　　translateHex(URLstr[i + 1]) * 16 +

　　translateHex(URLstr[i + 2]);

　　i += 2; // Move past hex code

　　} else // An ordinary character

　　result[j] = URLstr[i];

　　}

　　return result;

　　}

　　// Translate a single hex character; used by

　　// decodeURLString():

　　static char translateHex(char hex) {

　　if(hex >= 'A')

　　return (hex & 0xdf) - 'A' + 10;

　　else

　　return hex - '0';

　　}

　　};

　　// Parses any CGI query and turns it

　　// into an STL vector of Pair objects:

　　class CGI_vector : public vector {

　　char* qry;

　　const char* start; // Save starting position

　　// Prevent assignment and copy-construction:

　　void operator=(CGI_vector&);

　　CGI_vector(CGI_vector&);

　　public:

　　// const fields must be initialized in the C++

　　// "Constructor initializer list":

　　CGI_vector(char* query) :

　　start(new char[strlen(query) + 1]) {

　　qry = (char*)start; // Cast to non-const

　　strcpy(qry, query);

　　Pair p;

　　while((p = nextPair()) != 0)

　　push_back(p);

　　}

　　// Destructor:

　　~CGI_vector() { delete start; }

　　private:

　　// Produces name-value pairs from the query

　　// string. Returns an empty Pair when there's

　　// no more query string left:

　　Pair nextPair() {

　　char* name = qry;

　　if(name == 0 || *name == '\\0')

　　return Pair(); // End, return null Pair

　　char* value = strchr(name, '=');

　　if(value == 0)

　　return Pair(); // Error, return null Pair

　　// Null-terminate name, move value to start

　　// of its set of characters:

　　*value = '\\0';

　　value++;

　　// Look for end of value, marked by '&':

　　qry = strchr(value, '&');

　　if(qry == 0) qry = ""; // Last pair found

　　else {

　　*qry = '\\0'; // Terminate value string

　　qry++; // Move to next pair

　　}

　　return Pair(name, value);

　　}

　　}; ///:~

　　在#include语句后，可看到有一行是：

　　using namespace std;

　　C++中的“命名空间”(Namespace)解决了由Java的package负责的一个问题：将库名隐藏起来。std命名空间引用的是标准C++库，而vector就在这个库中，所以这一行是必需的。

　　Pair类表面看异常简单，只是容纳了两个(private)字符指针而已——一个用于名字，另一个用于值。默认构建器将这两个指针简单地设为零。这是由于在C++中，对象的内存不会自动置零。第二个构建器调用方法decodeURLString()，在新分配的堆内存中生成一个解码过后的字串。这个内存区域必须由对象负责管理及清除，这与“破坏器”中见到的相同。name()和value()方法为相关的字段产生只读指针。利用empty()方法，我们查询Pair对象它的某个字段是否为空;返回的结果是一个bool——C++内建的基本布尔数据类型。operator bool()使用的是C++“运算符过载”的一种特殊形式。它允许我们控制自动类型转换。如果有一个名为p的Pair对象，而且在一个本来希望是布尔结果的表达式中使用，比如if(p){//...，那么编译器能辨别出它有一个Pair，而且需要的是个布尔值，所以自动调用operator bool()，进行必要的转换。

　　接下来的三个方法属于常规编码，在C++中创建类时必须用到它们。根据C++类采用的所谓“经典形式”，我们必须定义必要的“原始”构建器，以及一个副本构建器和赋值运算符——operator=(以及破坏器，用于清除内存)。之所以要作这样的定义，是由于编译器会“默默”地调用它们。在对象传入、传出一个函数的时候，需要调用副本构建器;而在分配对象时，需要调用赋值运算符。只有真正掌握了副本构建器和赋值运算符的工作原理，才能在C++里写出真正“健壮”的类，但这需要需要一个比较艰苦的过程(注释⑤)。

　　⑤：我的《Thinking in C++》(Prentice-Hall,1995)用了一整章的地方来讨论这个主题。若需更多的帮助，请务必看看那一章。

　　只要将一个对象按值传入或传出函数，就会自动调用副本构建器Pair(const Pair&)。也就是说，对于准备为其制作一个完整副本的那个对象，我们不准备在函数框架中传递它的地址。这并不是Java提供的一个选项，由于我们只能传递句柄，所以在Java里没有所谓的副本构建器(如果想制作一个本地副本，可以“克隆”那个对象——使用clone()，参见第12章)。类似地，如果在Java里分配一个句柄，它会简单地复制。但C++中的赋值意味着整个对象都会复制。在副本构建器中，我们创建新的存储空间，并复制原始数据。但对于赋值运算符，我们必须在分配新存储空间之前释放老存储空间。我们要见到的也许是C++类最复杂的一种情况，但那正是Java的支持者们论证Java比C++简单得多的有力证据。在Java中，我们可以自由传递句柄，善后工作则由垃圾收集器负责，所以可以轻松许多。

　　但事情并没有完。Pair类为nm和val使用的是char*，最复杂的情况主要是围绕指针展开的。如果用较时髦的C++ string类来代替char*，事情就要变得简单得多(当然，并不是所有编译器都提供了对string的支持)。那么，Pair的第一部分看起来就象下面这样：

　　class Pair {

　　string nm;

　　string val;

　　public:

　　Pair() { }

　　Pair(char* name, char* value) {

　　nm = decodeURLString(name);

　　val = decodeURLString(value);

　　}

　　const char* name() const { return nm.c_str(); }

　　const char* value() const {

　　return val.c_str();

　　}

　　// Test for "emptiness"

　　bool empty() const {

　　return (nm.length() == 0)

　　|| (val.length() == 0);

　　}

　　// Automatic type conversion for boolean test:

　　operator bool() const {

　　return (nm.length() != 0)

　　&& (val.length() != 0);

　　}

　　(此外，对这个类decodeURLString()会返回一个string，而不是一个char*)。我们不必定义副本构建器、operator=或者破坏器，因为编译器已帮我们做了，而且做得非常好。但即使有些事情是自动进行的，C++程序员也必须了解副本构建以及赋值的细节。

　　Pair类剩下的部分由两个方法构成：decodeURLString()以及一个“帮助器”方法translateHex()——将由decodeURLString()使用。注意translateHex()并不能防范用户的恶意输入，比如“%1H”。分配好足够的存储空间后(必须由破坏器释放)，decodeURLString()就会其中遍历，将所有“+”都换成一个空格;将所有十六进制代码(以一个“%”打头)换成对应的字符。

　　CGI_vector用于解析和容纳整个CGI GET命令。它是从STL vector里继承的，后者例示为容纳Pair。C++中的继承是用一个冒号表示，在Java中则要用extends。此外，继承默认为private属性，所以几乎肯定需要用到public关键字，就象这样做的那样。大家也会发现CGI_vector有一个副本构建器以及一个operator=，但它们都声明成private。这样做是为了防止编译器同步两个函数(如果不自己声明它们，两者就会同步)。但这同时也禁止了客户程序员按值或者通过赋值传递一个CGI_vector。

　　CGI_vector的工作是获取QUERY_STRING，并把它解析成“名称/值”对，这需要在Pair的帮助下完成。它首先将字串复制到本地分配的内存，并用常数指针start跟踪起始地址(稍后会在破坏器中用于释放内存)。随后，它用自己的nextPair()方法将字串解析成原始的“名称/值”对，各个对之间用一个“=”和“&”符号分隔。这些对由nextPair()传递给Pair构建器，所以nextPair()返回的是一个Pair对象。随后用push_back()将该对象加入vector。nextPair()遍历完整个QUERY_STRING后，会返回一个零值。

　　现在基本工具已定义好，它们可以简单地在一个CGI程序中使用，就象下面这样：

　　//: Listmgr2.cpp

　　// CGI version of Listmgr.c in C++, which

　　// extracts its input via the GET submission

　　// from the associated applet. Also works as

　　// an ordinary CGI program with HTML forms.

　　#include

　　#include "CGITools.h"

　　const char* dataFile = "list2.txt";

　　const char* notify = "Bruce@EckelObjects.com";

　　#undef DEBUG

　　// Similar code as before, except that it looks

　　// for the email name inside of '<>':

　　int inList(FILE* list, const char* emailName) {

　　const int BSIZE = 255;

　　char lbuf[BSIZE];

　　char emname[BSIZE];

　　// Put the email name in '<>' so there's no

　　// possibility of a match within another name:

　　sprintf(emname, "