Python CGI 编程

注：在pythonCGI编程方面，python2和python3的区别并不大（区别在于pythonCGI文件开头的指定解释器不同和print语句不同，不过在python27版本中也可以使用类似python3的print语句）。综合对比后小编觉得本篇文章有可取之处，所以保留本篇文章，python3 CGI编程文章内容较新，有更好的参考价值——python3CGI编程。

什么是 CGI

CGI 目前由 NCSA 维护，NCSA 定义 CGI 如下：

CGI(Common Gateway Interface)，通用网关接口，它是一段程序,运行在服务器上如：HTTP 服务器，提供同客户端 HTML 页面的接口。

网页浏览

为了更好的了解 CGI 是如何工作的，我们可以从在网页上点击一个链接或 URL 的流程：

1、使用你的浏览器访问 URL 并连接到 HTTP web 服务器。
2、Web 服务器接收到请求信息后会解析 URL，并查找访问的文件在服务器上是否存在，如果存在返回文件的内容，否则返回错误信息。
3、浏览器从服务器上接收信息，并显示接收的文件或者错误信息。

CGI 程序可以是 Python 脚本，PERL 脚本，SHELL 脚本，C 或者 C++ 程序等。

CGI 架构图

CGI构架图

Web 服务器支持及配置

在你进行 CGI 编程前，确保您的 Web 服务器支持 CGI 及已经配置了 CGI 的处理程序。

Apache 支持 CGI 配置：

设置好 CGI 目录：

ScriptAlias /cgi-bin/ /var/www/cgi-bin/

所有的 HTTP 服务器执行 CGI 程序都保存在一个预先配置的目录。这个目录被称为 CGI 目录，并按照惯例，它被命名为 /var/www/cgi-bin 目录。

CGI 文件的扩展名为 .cgi，Python也可以使用 .py 扩展名。

默认情况下，Linux 服务器配置运行的 cgi-bin 目录中为 /var/www。

如果你想指定其他运行 CGI 脚本的目录，可以修改 httpd.conf 配置文件，如下所示：

<Directory "/var/www/cgi-bin">
   AllowOverride None
   Options +ExecCGI
   Order allow,deny
   Allow from all
</Directory>

在 AddHandler 中添加 .py 后缀，这样我们就可以访问 .py 结尾的 Python 脚本文件：

AddHandler cgi-script .cgi .pl .py

第一个 CGI 程序

我们使用 Python 创建第一个 CGI 程序，文件名为 hellp.py，文件位于 /var/www/cgi-bin 目录中，内容如下，修改文件的权限为 755：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print '<html>'
print '<head>'
print '<title>Hello Word - First CGI Program</title>'
print '</head>'
print '<body>'
print '<h2>Hello Word! This is my first CGI program</h2>'
print '</body>'
print '</html>'

以上程序在浏览器访问显示结果如下：

Hello Word! This is my first CGI program

这个的hello.py脚本是一个简单的Python脚本，脚本第一行的输出内容"Content-type:text/html\r\n\r\n"发送到浏览器并告知浏览器显示的内容类型为"text/html"。

HTTP 头部

hello.py 文件内容中的" Content-type:text/html\r\n\r\n"即为 HTTP 头部的一部分，它会发送给浏览器告诉浏览器文件的内容类型。

HTTP 头部的格式如下：

HTTP 字段名: 字段内容

例如：

Content-type: text/html

以下表格介绍了 CGI 程序中 HTTP 头部经常使用的信息：

头	描述
Content-type:	请求的与实体对应的 MIME 信息。例如: Content-type:text/html
Expires: Date	响应过期的日期和时间
Location: URL	用来重定向接收方到非请求 URL 的位置来完成请求或标识新的资源
Last-modified: Date	请求资源的最后修改时间
Content-length: N	请求的内容长度
Set-Cookie: String	设置 Http Cookie

CGI 环境变量

所有的 CGI 程序都接收以下的环境变量，这些变量在 CGI 程序中发挥了重要的作用：

变量名	描述
CONTENT_TYPE	这个环境变量的值指示所传递来的信息的 MIME 类型。目前，环境变量 CONTENT_TYPE 一般都是：application/x-www-form-urlencoded，他表示数据来自于 HTML 表单。
CONTENT_LENGTH	如果服务器与 CGI 程序信息的传递方式是 POST，这个环境变量即使从标准输入 STDIN 中可以读到的有效数据的字节数。这个环境变量在读取所输入的数据时必须使用。
HTTP_COOKIE	客户机内的 COOKIE 内容。
HTTP_USER_AGENT	提供包含了版本数或其他专有数据的客户浏览器信息。
PATH_INFO	这个环境变量的值表示紧接在 CGI 程序名之后的其他路径信息。它常常作为 CGI 程序的参数出现。
QUERY_STRING	如果服务器与 CGI 程序信息的传递方式是 GET，这个环境变量的值即使所传递的信息。这个信息经跟在 CGI 程序名的后面，两者中间用一个问号'?'分隔。
REMOTE_ADDR	这个环境变量的值是发送请求的客户机的IP地址，例如上面的 192.168.1.67。这个值总是存在的。而且它是 Web 客户机需要提供给 Web 服务器的唯一标识，可以在 CGI 程序中用它来区分不同的 Web 客户机。
REMOTE_HOST	这个环境变量的值包含发送 CGI 请求的客户机的主机名。如果不支持你想查询，则无需定义此环境变量。
REQUEST_METHOD	提供脚本被调用的方法。对于使用 HTTP/1.0 协议的脚本，仅 GET 和 POST 有意义。
SCRIPT_FILENAME	CGI 脚本的完整路径
SCRIPT_NAME	CGI 脚本的的名称
SERVER_NAME	这是你的 WEB 服务器的主机名、别名或IP地址。
SERVER_SOFTWARE	这个环境变量的值包含了调用 CGI 程序的 HTTP 服务器的名称和版本号。例如，上面的值为 Apache/2.2.14(Unix)

以下是一个简单的 CGI 脚本输出 CGI 的环境变量：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
# filename:test.py

import os

print "Content-type: text/html"
print
print "<meta charset=\"utf-8\">"
print "<b>环境变量</b><br>";
print "<ul>"
for key in os.environ.keys():
    print "<li><span style='color:green'>%30s </span> : %s </li>" % (key,os.environ[key])
print "</ul>"

GET 和 POST 方法

浏览器客户端通过两种方法向服务器传递信息，这两种方法就是 GET 方法和 POST 方法。

使用 GET 方法传输数据

GET 方法发送编码后的用户信息到服务端，数据信息包含在请求页面的 URL 上，以"?"号分割, 如下所示：

http://www.test.com/cgi-bin/hello.py?key1=value1&key2=value2

有关 GET 请求的其他一些注释：

GET 请求可被缓存
GET 请求保留在浏览器历史记录中
GET 请求可被收藏为书签
GET 请求不应在处理敏感数据时使用
GET 请求有长度限制
GET 请求只应当用于取回数据

简单的 url 实例：GET方法

以下是一个简单的 URL，使用 GET 方法向 hello_get.py 程序发送两个参数：

/cgi-bin/hello_get.py?first_name=ZARA&last_name=ALI

以下为 hello_get.py 文件的代码：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

# CGI处理模块
import cgi, cgitb 

# 创建 FieldStorage 的实例化
form = cgi.FieldStorage() 

# 获取数据
first_name = form.getvalue('first_name')
last_name  = form.getvalue('last_name')

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>"
print "<title>Hello - Second CGI Program</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2>Hello %s %s</h2>" % (first_name, last_name)
print "</body>"
print "</html>"

浏览器请求输出结果：

Hello ZARA ALI

简单的表单实例：GET 方法

以下是一个通过 HTML 的表单使用 GET 方法向服务器发送两个数据，提交的服务器脚本同样是 hello_get.py 文件，代码如下：

<form action="/cgi-bin/hello_get.py" method="get">
First Name: <input type="text" name="first_name">  <br />

Last Name: <input type="text" name="last_name" />
<input type="submit" value="Submit" />
</form>

使用 POST 方法传递数据

使用 POST 方法向服务器传递数据是更安全可靠的，像一些敏感信息如用户密码等需要使用 POST 传输数据。

以下同样是 hello_get.py ，它也可以处理浏览器提交的 POST 表单数据:

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

# 引入 CGI 模块 
import cgi, cgitb 

# 创建 FieldStorage 实例
form = cgi.FieldStorage() 

# 获取表单数据
first_name = form.getvalue('first_name')
last_name  = form.getvalue('last_name')

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>"
print "<title>Hello - Second CGI Program</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2>Hello %s %s</h2>" % (first_name, last_name)
print "</body>"
print "</html>"

以下为表单通过 POST 方法向服务器脚本 hello_get.py 提交数据:

<form action="/cgi-bin/hello_get.py" method="post">
First Name: <input type="text" name="first_name"><br />
Last Name: <input type="text" name="last_name" />

<input type="submit" value="Submit" />
</form>

通过 CGI 程序传递 checkbox 数据

checkbox 用于提交一个或者多个选项数据，HTML 代码如下：

<form action="/cgi-bin/checkbox.cgi" method="POST" target="_blank">
<input type="checkbox" name="maths" value="on" /> Maths
<input type="checkbox" name="physics" value="on" /> Physics
<input type="submit" value="Select Subject" />
</form>

以下为 checkbox.cgi 文件的代码：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

# 引入 CGI 处理模块 
import cgi, cgitb 

# 创建 FieldStorage的实例 
form = cgi.FieldStorage() 

# 接收字段数据
if form.getvalue('maths'):
   math_flag = "ON"
else:
   math_flag = "OFF"

if form.getvalue('physics'):
   physics_flag = "ON"
else:
   physics_flag = "OFF"

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>"
print "<title>Checkbox - Third CGI Program</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2> CheckBox Maths is : %s</h2>" % math_flag
print "<h2> CheckBox Physics is : %s</h2>" % physics_flag
print "</body>"
print "</html>"

通过 CGI 程序传递 Radio 数据

Radio 只向服务器传递一个数据，HTML 代码如下：

<form action="/cgi-bin/radiobutton.py" method="post" target="_blank">
<input type="radio" name="subject" value="maths" /> Maths
<input type="radio" name="subject" value="physics" /> Physics
<input type="submit" value="Select Subject" />
</form>

radiobutton.py 脚本代码如下：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

# Import modules for CGI handling 
import cgi, cgitb 

# Create instance of FieldStorage 
form = cgi.FieldStorage() 

# Get data from fields
if form.getvalue('subject'):
   subject = form.getvalue('subject')
else:
   subject = "Not set"

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>"
print "<title>Radio - Fourth CGI Program</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2> Selected Subject is %s</h2>" % subject
print "</body>"
print "</html>"

通过 CGI 程序传递 Textarea 数据

Textarea 向服务器传递多行数据，HTML 代码如下：

<form action="/cgi-bin/textarea.py" method="post" target="_blank">
<textarea name="textcontent" cols="40" rows="4">
Type your text here...
</textarea>
<input type="submit" value="Submit" />
</form>

textarea.cgi脚本代码如下：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

# Import modules for CGI handling 
import cgi, cgitb 

# Create instance of FieldStorage 
form = cgi.FieldStorage() 

# Get data from fields
if form.getvalue('textcontent'):
   text_content = form.getvalue('textcontent')
else:
   text_content = "Not entered"

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>";
print "<title>Text Area - Fifth CGI Program</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2> Entered Text Content is %s</h2>" % text_content
print "</body>"

通过CGI程序传递下拉数据

HTML下拉框代码如下：

<form action="/cgi-bin/dropdown.py" method="post" target="_blank">
<select name="dropdown">
<option value="Maths" selected>Maths</option>
<option value="Physics">Physics</option>
</select>
<input type="submit" value="Submit"/>
</form>

dropdown.py 脚本代码如下所示：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

# Import modules for CGI handling 
import cgi, cgitb 

# Create instance of FieldStorage 
form = cgi.FieldStorage() 

# Get data from fields
if form.getvalue('dropdown'):
   subject = form.getvalue('dropdown')
else:
   subject = "Not entered"

print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
print "<html>"
print "<head>"
print "<title>Dropdown Box - Sixth CGI Program</title>"
print "</head>"
print "<body>"
print "<h2> Selected Subject is %s</h2>" % subject
print "</body>"
print "</html>"

CGI 中使用 Cookie

在 http 协议一个很大的缺点就是不作用户身份的判断，这样给编程人员带来很大的不便，

而 cookie 功能的出现弥补了这个缺憾。

所有 cookie 就是在客户访问脚本的同时，通过客户的浏览器，在客户硬盘上写入纪录数据，当下次客户访问脚本时取回数据信息，从而达到身份判别的功能，cookie 常用在密码判断中。

cookie 的语法

http cookie 的发送是通过 http 头部来实现的，他早于文件的传递，头部 set-cookie 的语法如下：

Set-cookie:name=name;expires=date;path=path;domain=domain;secure

name=name: 需要设置 cookie 的值 (name 不能使用"；"和"，"号),有多个name值时用"；"分隔例如：name1=name1;name2=name2;name3=name3。
expires=date: cookie 的有效期限,格式： expires="Wdy,DD-Mon-YYYY HH:MM:SS"
path=path: 设置 cookie 支持的路径,如果 path 是一个路径，则 cookie 对这个目录下的所有文件及子目录生效，例如： path="/cgi-bin/"，如果 path 是一个文件，则 cookie 指对这个文件生效，例如：path="/cgi-bin/cookie.cgi"。
domain=domain: 对 cookie 生效的域名，例如：domain="www.chinalb.com"
secure: 如果给出此标志，表示 cookie 只能通过 SSL 协议的 https 服务器来传递。
cookie 的接收是通过设置环境变量 HTTP_COOKIE 来实现的，CGI 程序可以通过检索该变量获取 cookie 信息。

Cookie 设置

Cookie 的设置非常简单，cookie 会在 http 头部单独发送。以下实例在 cookie 中设置了 UserID 和 Password：

<pre>
#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

print "Set-Cookie:UserID=XYZ;\r\n"
print "Set-Cookie:Password=XYZ123;\r\n"
print "Set-Cookie:Expires=Tuesday, 31-Dec-2007 23:12:40 GMT";\r\n"
print "Set-Cookie:Domain=www.w3cschool.cn;\r\n"
print "Set-Cookie:Path=/perl;\n"
print "Content-type:text/html\r\n\r\n"
...........Rest of the HTML Content....

以上实例使用了 Set-Cookie 头信息来设置 Cookie 信息，可选项中设置了 Cookie 的其他属性，如过期时间 Expires，域名 Domain，路径 Path。这些信息设置在 "Content-type:text/html\r\n\r\n"之前。

检索 Cookie 信息

Cookie 信息检索页非常简单，Cookie 信息存储在 CGI 的环境变量 HTTP_COOKIE 中，存储格式如下：

key1=value1;key2=value2;key3=value3....

以下是一个简单的 CGI 检索 cookie 信息的程序：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

# Import modules for CGI handling 
from os import environ
import cgi, cgitb

if environ.has_key('HTTP_COOKIE'):
   for cookie in map(strip, split(environ['HTTP_COOKIE'], ';')):
      (key, value ) = split(cookie, '=');
      if key == "UserID":
         user_id = value

      if key == "Password":
         password = value

print "User ID  = %s" % user_id
print "Password = %s" % password

以上脚本输出结果如下：

User ID = XYZ
Password = XYZ123

文件上传实例：

HTML 设置上传文件的表单需要设置 enctype 属性为 multipart/form-data，代码如下所示：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>w3cschool教程(w3cschool.cn)</title>
</head>
<body>
 <form enctype="multipart/form-data" action="/cgi-bin/save_file.py" method="post">
   <p>选中文件: <input type="file" name="filename" /></p>
   <p><input type="submit" value="上传" /></p>
   </form>
</body>
</html>

save_file.py 脚本文件代码如下：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

import cgi, os
import cgitb; cgitb.enable()

form = cgi.FieldStorage()

# 获取文件名
fileitem = form['filename']

# 检测文件是否上传
if fileitem.filename:
   # 设置文件路径 
   fn = os.path.basename(fileitem.filename)
   open('/tmp/' + fn, 'wb').write(fileitem.file.read())

   message = 'The file "' + fn + '" was uploaded successfully'
   
else:
   message = 'No file was uploaded'
   
print """\
Content-Type: text/html\n
<html>
<body>
   <p>%s</p>
</body>
</html>
""" % (message,)

如果你使用的系统是 Unix/Linux，你必须替换文件分隔符，在 window 下只需要使用 open() 语句即可：

fn = os.path.basename(fileitem.filename.replace("\\", "/" ))

文件下载对话框

如果我们需要为用户提供文件下载链接，并在用户点击链接后弹出文件下载对话框，我们通过设置 HTTP 头信息来实现这些功能，功能代码如下：

#coding=utf-8
#!/usr/bin/python

# HTTP Header
print "Content-Type:application/octet-stream; name=\"FileName\"\r\n";
print "Content-Disposition: attachment; filename=\"FileName\"\r\n\n";

# Actual File Content will go hear.
fo = open("foo.txt", "rb")

str = fo.read();
print str

# Close opend file
fo.close()

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