练习46：三叉搜索树
后记：“解构 K&R ..

笨办法学C (Learn C The Hard Way)

练习47：一个快速的URL路由

原文：Exercise 47: A Fast URL Router

译者：飞龙

我现在打算向你展示使用TSTree来创建服务器中的快速URL路由。它适用于应用中的简单的URL匹配，而不是在许多Web应用框架中的更复杂（一些情况下也不必要）的路由发现功能。

我打算编程一个小型命令行工具和路由交互，他叫做urlor，读取简单的路由文件，之后提示用户输入要检索的URL。

#include <lcthw/tstree.h>
#include <lcthw/bstrlib.h>

TSTree *add_route_data(TSTree *routes, bstring line)
{
    struct bstrList *data = bsplit(line, ' ');
    check(data->qty == 2, "Line '%s' does not have 2 columns",
            bdata(line));

    routes = TSTree_insert(routes,
            bdata(data->entry[0]), blength(data->entry[0]),
            bstrcpy(data->entry[1]));

    bstrListDestroy(data);

    return routes;

error:
    return NULL;
}

TSTree *load_routes(const char *file)
{
    TSTree *routes = NULL;
    bstring line = NULL;
    FILE *routes_map = NULL;

    routes_map = fopen(file, "r");
    check(routes_map != NULL, "Failed to open routes: %s", file);

    while((line = bgets((bNgetc)fgetc, routes_map, '\n')) != NULL) {
        check(btrimws(line) == BSTR_OK, "Failed to trim line.");
        routes = add_route_data(routes, line);
        check(routes != NULL, "Failed to add route.");
        bdestroy(line);
    }

    fclose(routes_map);
    return routes;

error:
    if(routes_map) fclose(routes_map);
    if(line) bdestroy(line);

    return NULL;
}

bstring match_url(TSTree *routes, bstring url)
{
    bstring route = TSTree_search(routes, bdata(url), blength(url));

    if(route == NULL) {
        printf("No exact match found, trying prefix.\n");
        route = TSTree_search_prefix(routes, bdata(url), blength(url));
    }

    return route;
}

bstring read_line(const char *prompt)
{
    printf("%s", prompt);

    bstring result = bgets((bNgetc)fgetc, stdin, '\n');
    check_debug(result != NULL, "stdin closed.");

    check(btrimws(result) == BSTR_OK, "Failed to trim.");

    return result;

error:
    return NULL;
}

void bdestroy_cb(void *value, void *ignored)
{
    (void)ignored;
    bdestroy((bstring)value);
}

void destroy_routes(TSTree *routes)
{
    TSTree_traverse(routes, bdestroy_cb, NULL);
    TSTree_destroy(routes);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    bstring url = NULL;
    bstring route = NULL;
    check(argc == 2, "USAGE: urlor <urlfile>");

    TSTree *routes = load_routes(argv[1]);
    check(routes != NULL, "Your route file has an error.");

    while(1) {
        url = read_line("URL> ");
        check_debug(url != NULL, "goodbye.");

        route = match_url(routes, url);

        if(route) {
            printf("MATCH: %s == %s\n", bdata(url), bdata(route));
        } else {
            printf("FAIL: %s\n", bdata(url));
        }

        bdestroy(url);
    }

    destroy_routes(routes);
    return 0;

error:
    destroy_routes(routes);
    return 1;
}

之后我创建了一个简单的文件，含有一些用于交互的伪造的路由：

/ MainApp /hello Hello /hello/ Hello /signup Signup /logout Logout /album/ Album

你会看到什么

一旦你使urlor工作，并且创建了路由文件，你可以尝试这样：

$ ./bin/urlor urls.txt
URL> /
MATCH: / == MainApp
URL> /hello
MATCH: /hello == Hello
URL> /hello/zed  
No exact match found, trying prefix.
MATCH: /hello/zed == Hello
URL> /album
No exact match found, trying prefix.
MATCH: /album == Album
URL> /album/12345
No exact match found, trying prefix.
MATCH: /album/12345 == Album
URL> asdfasfdasfd
No exact match found, trying prefix.
FAIL: asdfasfdasfd
URL> /asdfasdfasf
No exact match found, trying prefix.
MATCH: /asdfasdfasf == MainApp
URL>
$

你可以看到路由系统首先尝试精确匹配，之后如果找不到的话则会尝试前缀匹配。这主要是尝试这二者的不同。根据你的URL的语义，你可能想要之中精确匹配，始终前缀匹配，或者执行二者并选出“最好”的那个。

如何改进

URL非常古怪。因为人们想让它们神奇地处理它们的web应用所具有的，所有疯狂的事情，即使不是很合逻辑。在这个对如何将TSTree用作路由的简单演示中，它具有一些人们不想要的缺陷。比如，它会把/al匹配到Album，它是人们通常不想要的。它们想要/album/*匹配到Album以及/al匹配到404错误。

这并不难以实现，因为你可以修改前缀算法来以你想要的任何方式匹配。如果你修改了匹配算法，来寻找所有匹配的前缀，之后选出“最好”的那个，你就可以轻易做到它。这种情况下，/al回匹配MainApp或者Album。获得这些结果之后，就可以执行一些逻辑来决定哪个“最好”。

另一件你能在真正的路由系统里做的事情，就是使用TSTree来寻找所有可能的匹配，但是这些匹配是需要检查的一些模式串。在许多web应用中，有一个正则表达式的列表，用于和每个请求的URL进行匹配。匹配所有这些正则表达式非常花时间，所以你可以使用TSTree来通过它们的前缀寻找所有可能的结果。于是你就可以缩小模式串的范围，更快速地做尝试。

使用这种方式，你的URL会精确匹配，因为你实际上运行了正则表达式，它们匹配起来更快，因为你通过可能的前缀来查找它们。

这种算法也可用于所有需要用户可视化的灵活路由机制。域名、IP地址、包注册器和目录，文件或者URL。

附加题

  • 创建一个实际的引擎，使用Handler结构储存应用，而不是仅仅储存应用的字符串。这个结构储存它所绑定的URL，名称和任何需要构建实际路由系统的东西。
  • 将URL映射到.so文件而不是任意的名字，并且使用dlopen系统动态加载处理器，并执行它们所包含的回调。将这些回调放进你的Handler结构体中，之后你就用C编写了动态回调处理器系统的全部。
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