Python3 CGI 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

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=&url=http://www.sxiaw.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> 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.cn)</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> 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.cn)</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.cn)</title>
</head>
<body>
<form action="/webpy/checkbox.py" method="POST" target="_blank">
<input type="checkbox" name="youj" value="on" /> 
<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> CGI 测试实例</title>")
print ("</head>")
print ("<body>")
print ("<h2> 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.cn)</title>
</head>
<body>
<form action="/webpy/radiobutton.py" method="post" target="_blank">
<input type="radio" name="site" value="" /> <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> 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.cn)</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> 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.cn)</title>
</head>
<body>
<form action="/webpy/dropdown.py" method="post" target="_blank">
<select name="dropdown">
<option value="" selected></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> 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.sxiaw.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.cn)</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.cn)</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.cn)</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.cn)</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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