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Python3 CGI 编程

2016-07-22 21:08:12 更新

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

cgiarch

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（这里使用PHPstudy集成的Apache）：

打开Apache的配置文件httpd-conf，在文件中找到如下内容：

首先找到ScriptAlias（图片内容为已经修改过的值，默认值应该有所不同而且是被注释掉的）

修改为项目地址 ScriptAlias /cgi-bin/ "F:/phpstudy/phpstudy_pro/WWW/webpy" （之前的项目都放在F:/phpstudy/phpstudy_pro/WWW/下,这个文件夹是PHPstudy的apache默认项目文件夹，将路径改为这样可以方便localhost访问）。

然后找到Directory，将其修改为

<Directory "F:/phpstudy/phpstudy_pro/WWW/webpy">
    AllowOverride None
    Options +ExecCGI
    Order allow,deny
    Allow from all
 </Directory>

注意：这里的路径和上面设置的路径是一样的。

接着找到AddHandler

添加.py。使apache识别.py文件为cgi程序（图中已添加）。

接下来我们就可以在webpy文件夹下写pythonCGI程序了。

第一个CGI程序

我们使用 Python 创建第一个 CGI 程序，文件名为 hello.py，文件位于 /var/www/cgi-bin目录中，内容如下：

#!/usr/bin/python3
# 请注意第一行代码，在linux中需要在py文件中正确指定python解释器的路径才能运行
# 在Windows中使用Python CGI文件也需要正确指定python解释器的路径才能运行

#coding=utf-8
print("Content-type:text/html") # 指定返回的类型，没有这行代码会报错
print()              # 空行，告诉服务器结束头部
# 以下是要返回的HTML正文
print ('<html>')
print ('<head>')
print ('<title>Hello Word - 我的第一个 CGI 程序！</title>')
print ('</head>')
print ('<body>')
print ('<h2>Hello Word! 我的第一CGI程序</h2>')
print ('</body>')
print ('</html>')

文件保存后修改 hello.py，修改文件权限为 755（linux和macos需要在webpy文件夹下使用下面的命令来修改文件读写权限，在Windows环境下需要修改文件的读写权限）：

chmod 755 hello.py

以上程序在浏览器访问显示结果如下：

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"发送到浏览器并告知浏览器显示的内容类型为"text/html"。

用 print 输出一个空行用于告诉服务器结束头部信息。

注：如果此处出现乱码，可以在打印html的时候打印,在下文部分代码中有所体现（注意，这里不使用UTF-8的原因是小编在这里使用utf-8出现乱码，这是因为小编的系统是Windows系统，系统默认字符集是GBK，所以会出现乱码）。
另外：请注意第一行代码，在linux中需要在py文件中正确指定python解释器的路径才能运行。在Windows中使用Python CGI文件也需要正确指定python解释器的路径才能运行

HTTP头部

hello.py 文件内容中的" Content-type:text/html"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/python3
#coding=utf-8
import os

print ("Content-type: text/html")
print ()
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>")

将以上点保存为 test.py ,并修改文件权限为 755，执行结果如下：

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://localhost/webpy/test.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 test_get.py 程序发送两个参数：

http://localhost/webpy/test_get.py?name=W3Cschool教程&url=http://www.zijiebao.com

以下为 test_get.py 文件的代码：

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8

# CGI处理模块
import cgi, cgitb 

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

# 获取数据
site_name = form.getvalue('name')
site_url  = form.getvalue('url')

print ("Content-type:text/html")
print ()
print ("<html>")
print ("<head>")
print ("<title>W3Cschool教程 CGI 测试实例</title>")
print ("</head>")
print ("<body>")
print ("<h2>%s官网：%s</h2>" % (site_name, site_url))
print ("</body>")
print ("</html>")

文件保存后修改 hello_get.py，修改文件权限为 755：

chmod 755 hello_get.py

浏览器请求输出结果：

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 test_get.py 文件，hello_get.html 代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>W3Cschool教程(zijiebao.com)</title>
</head>
<body>
<form action="/webpy/test_get.py" method="get">
站点名称: <input type="text" name="name">  <br />

站点 URL: <input type="text" name="url" />
<input type="submit" value="提交" />
</form>
</body>
</html>

默认情况下 webpy 目录只能存放脚本文件，我们将 hello_get.html 存储在 WWW 目录下，修改文件权限为 755：

chmod 755 hello_get.html

Gif 演示如下所示：

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 test_get.py ，它也可以处理浏览器提交的 POST 表单数据:

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8

# CGI处理模块
import cgi, cgitb 

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

# 获取数据
site_name = form.getvalue('name')
site_url  = form.getvalue('url')

print ("Content-type:text/html")
print ()
print ("<html>")
print ("<head>")
print ("<meta charset=\"utf-8\">")
print ("<title>W3Cschool教程 CGI 测试实例</title>")
print ("</head>")
print ("<body>")
print ("<h2>%s官网：%s</h2>" % (site_name, site_url))
print ("</body>")
print ("</html>")

以下为表单通过 POST 方法（method="post"）向服务器脚本 test_get.py 提交数据:

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>W3Cschool教程(zijiebao.com)</title>
</head>
<body>
<form action="/webpy/hello_get.py" method="post">
站点名称: <input type="text" name="name">  <br />

站点 URL: <input type="text" name="url" />
<input type="submit" value="提交" />
</form>
</body>
</html>
</form>

Gif 演示如下所示：

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：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>W3Cschool教程(zijiebao.com)</title>
</head>
<body>
<form action="/webpy/checkbox.py" method="POST" target="_blank">
<input type="checkbox" name="youj" value="on" /> W3Cschool教程
<input type="checkbox" name="google" value="on" /> Google
<input type="submit" value="选择站点" />
</form>
</body>
</html>

以下为 checkbox.py 文件的代码：

#!/usr/bin/python3

#coding=utf-8
# 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('google'):
    google_flag = "是"
else:
    google_flag = "否"

if form.getvalue('youj'):
    youj_flag = "是"
else:
    youj_flag = "否"

print ("Content-type:text/html")
print ()
print ("<html>")
print ("<head>")
print ("<title>W3Cschool教程 CGI 测试实例</title>")
print ("</head>")
print ("<body>")
print ("<h2> W3Cschool教程是否选择了 : %s</h2>" % youj_flag)
print ("<h2> Google 是否选择了 : %s</h2>" % google_flag)
print ("</body>")
print ("</html>")

修改 checkbox.py 权限：

chmod 755 checkbox.py

浏览器访问 Gif 演示图：

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：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>W3Cschool教程(zijiebao.com)</title>
</head>
<body>
<form action="/webpy/radiobutton.py" method="post" target="_blank">
<input type="radio" name="site" value="W3Cschool教程" /> W3Cschool教程<input type="radio" name="site" value="google" /> Google
<input type="submit" value="提交" />
</form>
</body>
</html>

radiobutton.py 脚本代码如下：

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8

# 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('site'):
    site = form.getvalue('site')
else:
    site = "提交数据为空"

print ("Content-type:text/html")
print ()
print ("<html>")
print ("<head>")
print ("<title>W3Cschool教程 CGI 测试实例</title>")
print ("</head>")
print ("<body>")
print ("<h2> 选中的网站是 %s</h2>" % site)
print ("</body>")
print ("</html>")

修改 radiobutton.py 权限：

chmod 755 radiobutton.py

浏览器访问 Gif 演示图：

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：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>W3Cschool教程(zijiebao.com)</title>
</head>
<body>
<form action="/webpy/textarea.py" method="post" target="_blank">
<textarea name="textcontent" cols="40" rows="4">
在这里输入内容...
</textarea>
<input type="submit" value="提交" />
</form>
</body>
</html>

textarea.py 脚本代码如下：

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8
# 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('textcontent'):
    text_content = form.getvalue('textcontent')
else:
    text_content = "没有内容"

print ("Content-type:text/html")
print ()
print ("<html>")
print ("<head>")
print ("<title>W3Cschool教程 CGI 测试实例</title>")
print ("</head>")
print ("<body>")
print ("<h2> 输入的内容是：%s</h2>" % text_content)
print ("</body>")
print ("</html>")

修改 textarea.py 权限：

chmod 755 textarea.py

浏览器访问 Gif 演示图：

通过 CGI 程序传递下拉数据。

HTML 下拉框代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8">
<title>W3Cschool教程(zijiebao.com)</title>
</head>
<body>
<form action="/webpy/dropdown.py" method="post" target="_blank">
<select name="dropdown">
<option value="W3Cschool教程" selected>W3Cschool教程</option>
<option value="google">Google</option>
</select>
<input type="submit" value="提交"/>
</form>
</body>
</html>

dropdown.py 脚本代码如下所示：

#!/usr/bin/python3

#coding=utf-8
# 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('dropdown'):
    dropdown_value = form.getvalue('dropdown')
else:
    dropdown_value = "没有内容"

print ("Content-type:text/html")
print ()
print ("<html>")
print ("<head>")
print ("<meta charset=\"utf-8\">")
print ("<title>W3Cschool教程 CGI 测试实例</title>")
print ("</head>")
print ("<body>")
print ("<h2> 选中的选项是：%s</h2>" % dropdown_value)
print ("</body>")
print ("</html>")

修改 dropdown.py 权限：

chmod 755 dropdown.py

浏览器访问 Gif 演示图：

CGI 中使用 Cookie

在 http 协议一个很大的缺点就是不对用户身份的进行判断，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不足。

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 常用在身份校验中。

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="/webpy/"，如果path是一个文件，则cookie指对这个文件生效，例如：path="/webpy/cookie.py"。
domain=domain: 对 cookie 生效的域名，例如：domain="www.zijiebao.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name 和 expires：

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8
print ('Content-Type: text/html')
print ('Set-Cookie: name="W3Cschool";expires=Thu 02 Dec 2021 18:30:00 GMT')//注意，这个cookie在这个时间前有效，之后使用cookie会过期
print ()
print ("""
<html>
  <head>
    <meta charset="gbk">
    <title>W3Cschool教程(zijiebao.com)</title>
  </head>
    <body>
        <h1>Cookie set OK!</h1>
    </body>
</html>
""")

将以上代码保存到 cookie_set.py，并修改 cookie_set.py 权限：

chmod 755 cookie_set.py

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"之前。

注意：cookie不能存放中文，本文采用英文例子，如果要使用中文可以使用后端编码（可以采用utf-8等编码，python和JavaScript都有提供响应的编解码的功能）,传到前端后再将其解码即可。

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：

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8
# 导入模块
import os
import http.cookies
print ("Content-type: text/html")
print ()
print ("""
<html>
<head>
<meta charset="gbk">
<title>W3Cschool教程(zijiebao.com)</title>
</head>
<body>
<h1>读取cookie信息</h1>
""")
if 'HTTP_COOKIE' in os.environ:
    cookie_string=os.environ.get('HTTP_COOKIE')
    c=http.cookies.SimpleCookie()
    c.load(cookie_string)
    try:
        data=c['name'].value
        print ("cookie data: "+data+"<br>")
    except KeyError:
        print ("cookie 没有设置或者已过去<br>")
print ("""
</body>
</html>
""")

将以上代码保存到 cookie_get.py，并修改 cookie_get.py 权限：

chmod 755 cookie_get.py

以上 cookie 设置的Gif 如下所示：

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(zijiebao.com)</title>
</head>
<body>
 <form enctype="multipart/form-data" 
                     action="/webpy/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：

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8
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(os.getcwd()+'/tmp/' + fn, 'wb').write(fileitem.file.read())
   message = '文件 "' + fn + '" 上传成功'
   
else:
   message = '文件没有上传'
print ("Content-type: text/html")
print () 
print ("""
<html>
<head>
<meta charset="gbk">
<title>W3Cschool教程(zijiebao.com)</title>
</head>
<body>
   <p>%s</p>
</body>
</html>
""" % (message,))

将以上代码保存到 save_file.py，并修改 save_file.py 权限：

chmod 755 save_file.py

以上文件上传代码 Gif 如下所示：

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("\\", "/" ))

另外，请注意在webpy下创建一个tmp文件夹，不然上传的时候会报错

文件下载对话框

我们先在当前目录下创建 foo.txt 文件，用于程序的下载。

文件下载通过设置 HTTP 头信息来实现，功能代码如下：

#!/usr/bin/python3

# HTTP 头部
print ("Content-Disposition: attachment; filename=\"foo.txt\"")
print ()
# 打开文件
fo = open("foo.txt", "rb")

str = fo.read();
print (str)

# 关闭文件
fo.close()

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GET 和 POST 方法

使用 GET 方法传输数据

简单的 url 实例：GET 方法

简单的表单实例：GET 方法

使用 POST 方法传递数据

通过 CGI 程序传递 checkbox 数据

通过 CGI 程序传递 Textarea 数据

通过 CGI 程序传递下拉数据。

CGI 中使用 Cookie

cookie 的语法

Cookie 设置

检索Cookie信息

文件上传实例

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