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（g++）形式的那一些（注释④）。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。
④：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 <string.h>
#include <vector> // 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<Pair> {
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 <stdio.h>
#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, "<%s>", emailName);
// Go to the beginning of the list:
fseek(list, 0, SEEK_SET);
// Read each line in the list:
while(fgets(lbuf, BSIZE, list)) {
// Strip off the newline:
char * newline = strchr(lbuf, '\n');
if(newline != 0)
*newline = '\0';
if(strstr(lbuf, emname) != 0)
return 1;
}
return 0;
}
void main() {
// You MUST print this out, otherwise the
// server will not send the response:
printf("Content-type: text/plain\n\n");
FILE* list = fopen(dataFile, "a+t");
if(list == 0) {
printf("error: could not open database. ");
printf("Notify %s", notify);
return;
}
// For a CGI "GET," the server puts the data
// in the environment variable QUERY_STRING:
CGI_vector query(getenv("QUERY_STRING"));
#if defined(DEBUG)
// Test: dump all names and values
for(int i = 0; i < query.size(); i++) {
printf("query[%d].name() = [%s], ",
i, query[i].name());
printf("query[%d].value() = [%s]\n",
i, query[i].value());
}
#endif(DEBUG)
Pair name = query[0];
Pair email = query[1];
if(name.empty() || email.empty()) {
printf("error: null name or email");
return;
}
if(inList(list, email.value())) {
printf("Already in list: %s", email.value());
return;
}
// It's not in the list, add it:
fseek(list, 0, SEEK_END);
fprintf(list, "%s <%s>;\n",
name.value(), email.value());
fflush(list);
fclose(list);
printf("%s <%s> added to list\n",
name.value(), email.value());
} ///:~
alreadyInList()函数与前一个版本几乎是完全相同的，只是它假定所有电子函件地址都在一个“<>”内。
在使用GET方法时（通过在FORM引导命令的METHOD标记内部设置，但这在这里由数据发送的方式控制），Web服务器会收集位于“?”后面的所有信息，并把它们置入环境变量QUERY_STRING（查询字串）里。所以为了读取那些信息，必须获得QUERY_STRING的值，这是用标准的C库函数getnv()完成的。在main()中，注意对QUERY_STRING的解析有多么容易：只需把它传递给用于CGI_vector对象的构建器（名为query），剩下的所有工作都会自动进行。从这时开始，我们就可以从query中取出名称和值，把它们当作数组看待（这是由于operator[]在vector里已经过载了）。在调试代码中，大家可看到这一切是如何运作的；调试代码封装在预处理器引导命令#if defined(DEBUG)和#endif(DEBUG)之间。
现在，我们迫切需要掌握一些与CGI有关的东西。CGI程序用两个方式之一传递它们的输入：在GET执行期间通过QUERY_STRING传递（目前用的这种方式），或者在POST期间通过标准输入。但CGI程序通过标准输出发送自己的输出，这通常是用C程序的printf()命令实现的。那么这个输出到哪里去了呢？它回到了Web服务器，由服务器决定该如何处理它。服务器作出决定的依据是content-type（内容类型）头数据。这意味着假如content-type头不是它看到的第一件东西，就不知道该如何处理收到的数据。因此，我们无论如何也要使所有CGI程序都从content-type头开始输出。
在目前这种情况下，我们希望服务器将所有信息都直接反馈回客户程序（亦即我们的程序片，它们正在等候给自己的回复）。信息应该原封不动，所以content-type设为text/plain（纯文本）。一旦服务器看到这个头，就会将所有字串都直接发还给客户。所以每个字串（三个用于出错条件，一个用于成功的加入）都会返回程序片。
我们用相同的代码添加电子函件名称（用户的姓名）。但在CGI脚本的情况下，并不存在无限循环——程序只是简单地响应，然后就中断。每次有一个CGI请求抵达时，程序都会启动，对那个请求作出反应，然后自行关闭。所以CPU不可能陷入空等待的尴尬境地，只有启动程序和打开文件时才存在性能上的隐患。Web服务器对CGI请求进行控制时，它的开销会将这种隐患减轻到最低程度。
这种设计的另一个好处是由于Pair和CGI_vector都得到了定义，大多数工作都帮我们自动完成了，所以只需修改main()即可轻松创建自己的CGI程序。尽管小服务程序（Servlet）最终会变得越来越流行，但为了创建快速的CGI程序，C++仍然显得非常方便。
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