在 Day 27 中，我們實作了 HTTP Response Builder，讓自製 TCP Stack 能夠回傳第一個靜態網頁（<h1>Hello World</h1>）。然而，不論客戶端請求什麼路徑，伺服器大多只能回傳固定內容。

Browser / curl
      ↓
TCP Stack (Handshake + Socket API)
      ↓
HTTP Parser
      ↓
HTTP Router (路徑分發)
      ↓
Controller (動態產生 JSON)
      ↓
HTTP Response (Content-Type: application/json)
      ↓
JSON API 回傳成功！

今天（Day 28），我們正式邁入現代後端架構的核心——Dynamic JSON API。我們不僅透過 C 標準函式庫動態產生即時 Unix Timestamp，更進一步將應用層業務邏輯自網卡主迴圈抽離，建立了清晰的 Route Handler（Controller 雛形） 架構。

今日學習目標與成果

• [x] 理解現代前後端分離架構下 JSON API 的重要性與運作原理。
• [x] 認識 JSON 本質為 ASCII 字串，學會使用 snprintf() 動態組裝 JSON 格式。
• [x] 掌握 Content-Type: application/json 與 text/html 的差異與客戶端解析行為。
• [x] 新增 /api/time 端點，透過 <time.h> 取得系統時間並動態輸出 Unix Timestamp。
• [x] 新增 /api/info 端點，回傳自製 TCP Stack 伺服器資訊。
• [x] 架構重構（職責分離）：建立 include/controller.h 與 src/controller.c，將 Route Handler / Controller 邏輯與網卡主迴圈完全解耦。
• [x] 使用 curl -i 完整驗證狀態碼、Header 與動態 JSON 內容。

核心概念深入剖析

1. 為什麼現代網站全面轉向 JSON API？

早期傳統 Web 伺服器大多採用伺服器端渲染（SSR），直接產出完整 HTML 頁面給瀏覽器：

Server ──(HTML)──> Browser

但現代網站與行動 App（例如 Instagram、Discord、LINE、ChatGPT）則採用前後端分離架構：

Client (Web / Mobile / curl)
       ↓  API Request
Server (Dynamic JSON API)
       ↓  JSON Response
Client (JavaScript / Swift / Kotlin 渲染 UI)

後端專注於資料的運算與邏輯處理，並透過輕量且語言無關的 JSON（JavaScript Object Notation） 格式傳遞資料。

2. JSON 的底層本質：它就是純文字

初學者常誤以為傳遞 JSON 需要非常複雜的二進位協定或龐大的第三方庫。但在底層網路傳輸視角：

{"message":"Hello","timestamp":1791010333}

其在 TCP Payload 中就是一連串符合 UTF-8 / ASCII 編碼的 bytes：

7B 22 6D 65 73 73 61 67 65 22 3A ... 7D 0A

因此在 C 語言中，只要格式字串符合規範，我們可以使用標準的 snprintf() 快速安全地格式化輸出。

3. Header 關鍵：Content-Type: application/json

HTTP 協定是透過 Content-Type Header 指示客戶端該如何解讀收到的 Body：

小提醒：Content-Type 並不會改變 TCP 傳送的 byte；它改變的是「接收端如何解讀這串 byte」。這也是 HTTP 能在同一條 TCP 連線上承載 HTML、JSON、圖片與任意二進位資料的關鍵。

4. 職責分離：從「麵條式 if-else」到「Controller 架構」

若將所有業務邏輯、路徑判斷與網卡收發混在 tap.c，會導致核心網路迴圈臃腫不堪。

今天我們建立了職責分明的四層架構：

+-------------------------------------------------------------+
| 1. TAP 驅動與封包分發 (src/tap.c)                             |
|    - 專注底層網路連線生命週期 (socket_accept / recv / send)      |
+-------------------------------------------------------------+
                              ↓
+-------------------------------------------------------------+
| 2. 通用 HTTP 協定庫 (src/http.c / include/http.h)            |
|    - http_parse_request: 解析 Method, Path, Headers         |
|    - http_build_response: 組裝 Status Line, Headers, Body   |
+-------------------------------------------------------------+
                              ↓
+-------------------------------------------------------------+
| 3. 路由派送 Router (src/controller.c)                       |
|    - http_route_dispatch: 比對 req->path 決定執行哪個 Handler |
+-------------------------------------------------------------+
                              ↓
+-------------------------------------------------------------+
| 4. 具體業務 Controller (src/controller.c)                   |
|    - handle_root: 首頁 HTML                                  |
|    - handle_time: 動態時間 JSON (/api/time)                  |
|    - handle_info: 伺服器資訊 JSON (/api/info)                |
|    - handle_not_found: 404 Not Found                         |
+-------------------------------------------------------------+

實作細節

1. Controller 介面定義 (include/controller.h)

#ifndef CONTROLLER_H
#define CONTROLLER_H

#include <stddef.h>
#include "http.h"

/* 具體業務 Controller Handlers */
void handle_root(const struct http_request *req, char *resp, size_t resp_len);
void handle_time(const struct http_request *req, char *resp, size_t resp_len);
void handle_info(const struct http_request *req, char *resp, size_t resp_len);
void handle_not_found(const struct http_request *req, char *resp, size_t resp_len);

/* Router 總派送入口：根據 req->path 分流到對應 Handler */
void http_route_dispatch(const struct http_request *req, char *resp, size_t resp_len);

#endif

2. Controller 實作 (src/controller.c)

#include "controller.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <time.h>

void handle_root(const struct http_request *req, char *resp, size_t resp_len) {
    (void)req;
    http_build_response(resp, resp_len,
        200, "OK", "text/html", "<h1>Hello World</h1>\n");
}

void handle_time(const struct http_request *req, char *resp, size_t resp_len) {
    (void)req;
    time_t now = time(NULL);
    char json[256];
    snprintf(json, sizeof(json),
        "{\"message\":\"Hello\",\"timestamp\":%ld}\n",
        (long)now);
    http_build_response(resp, resp_len,
        200, "OK", "application/json", json);
}

void handle_info(const struct http_request *req, char *resp, size_t resp_len) {
    (void)req;
    const char *json = "{\"name\":\"My TCP Stack\",\"version\":\"1.0\"}\n";
    http_build_response(resp, resp_len,
        200, "OK", "application/json", json);
}

void handle_not_found(const struct http_request *req, char *resp, size_t resp_len) {
    (void)req;
    http_build_response(resp, resp_len,
        404, "Not Found", "text/html", "<h1>404 Not Found</h1>\n");
}

void http_route_dispatch(const struct http_request *req, char *resp, size_t resp_len) {
    if (strcmp(req->path, "/") == 0) {
        handle_root(req, resp, resp_len);
    } else if (strcmp(req->path, "/api/time") == 0) {
        handle_time(req, resp, resp_len);
    } else if (strcmp(req->path, "/api/info") == 0) {
        handle_info(req, resp, resp_len);
    } else {
        handle_not_found(req, resp, resp_len);
    }
}

教學版限制：Day 28 的 JSON 由 snprintf() 手動組字串，適合固定欄位與短字串示範；若未來 JSON 內容來自使用者輸入，必須額外處理字串 escaping，例如雙引號、反斜線與換行，否則可能產生不合法 JSON。

3. 主迴圈極簡化 (src/tap.c)

struct http_request req;
if (http_parse_request((char *)buf, &req) == 0) {
    http_print_request(&req);
    char resp[1024];

    // 由 Controller 模組統一進行路由分流派送
    http_route_dispatch(&req, resp, sizeof(resp));

    socket_send(conn, (const uint8_t *)resp, strlen(resp));
}

驗收測試

1. 編譯專案

make clean && make network

2. 啟動伺服器

sudo ./network

3. 測試 /api/time（動態 JSON）

curl -i http://10.0.0.2:8080/api/time

輸出：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 43

{"message":"Hello","timestamp":1791010333}

4. 測試 /api/info（靜態 JSON）

curl -i http://10.0.0.2:8080/api/info

輸出：

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 40

{"name":"My TCP Stack","version":"1.0"}

5. 測試未定義路徑（404 Not Found）

curl -i http://10.0.0.2:8080/unknown

輸出：

HTTP/1.1 404 Not Found
Content-Type: text/html
Content-Length: 23

<h1>404 Not Found</h1>

今日總結

1. JSON 本質即是格式文字：透過 C 語言標準庫，即可完成現代 API 後端的核心功能。
2. 路由與控制器架構：從最原始的 if-else 分支，演化至現代後端框架（如 Gin、Chi、FastAPI）的 Router + Controller 模式。
3. 分層清晰的軟體設計：底層網路驅動（tap.c）只專注通訊，協定庫（http.c）只專注封包組裝，應用層（controller.c）專注商業邏輯。

Day 29 預告

今天的 API Response 仍然是由 C 程式動態組出來的字串。明天（Day 29），我們會把 Web Server 往真實伺服器再推進一步：讓它能從磁碟讀取 www/ 目錄下的 HTML 與圖片檔。

這會帶出一個非常重要的工程問題：文字檔可以用 strlen()，但圖片、favicon、壓縮檔等二進位資源中間可能含有 0x00。因此 Day 29 的重點會是 Static File Server 與 Binary-Safe HTTP Response。