CGI脚本---工作原理

Posted on 2010-07-28 16:45 幻海蓝梦阅读(1161) 评论(0) 编辑收藏所属分类: Linux

原文：http://www.infothink.cn/bbs/viewthread.php?tid=780
【引言】
新的网站设计人员在建立网站之后经常问到一个问题就是：“什么是CGI脚本，如何在我的网站上使用它？”或“如何在我的网站上创建交互式表单？”。

在本文中，我们将回答有关CGI脚本的问题，并演示如何创建自己的脚本。

【Web服务器】
如Web服务器工作原理一文中所述，Web服务器相当简单。从根本上说，Web服务器只是从磁盘中检索出文件，并通过网络将其发送到发出请求的浏览器。假设您键入 URL：http://www.bygpub.com/books/tg2rw/author.htm。Web服务器将会获得一个针对文件/books /tg2rw/author.htm的请求。查看下图，您可以了解服务器是如何解决该请求的：

在安装过程中，Web服务器已被告知c:My Documentswww是服务器的根目录。然后，该服务器会从根目录中找出/books/tg2rw/author.htm。当您请求URL http://www.bygpub.com/books/tg2rw/时，该服务器就会知道您正在查找该目录的默认文件。它会查找一些不同的文件名以试图找到默认文件：index.html、index.htm、default.html和default.htm。根据服务器的不同，它也可以查找其他文件名。因此，该服务器会将 http://www.bygpub.com/books/tg2rw/转换为 http://www.bygpub.com/books/tg2rw/index.htm并传送该文件。所有其他文件必须通过明确给出文件名来指定。

这就是所有Web服务器处理静态文件的方式。大多数Web服务器还可以通过称作通用网关接口（CGI）的机制处理动态文件。您已经在Web上的各种地方看到过CGI，只不过您当时可能对它并不了解。例如：

您可以在任何留言簿上通过HTML表单输入消息，当下一次查看此留言簿时，页面将会包含您输入的新条目。
Network Solutions上的WHOIS表单允许您在表单上输入域名，返回的网页将根据输入的域名而有所不同。
任何搜索引擎都允许您在HTML表单上输入关键字，然后它将根据您输入的关键字动态创建页面。

所有这些动态页面使用的都是CGI。

【CGI机制】
在大多数Web服务器上，通过以下方式使CGI机制标准化。在服务器视为根目录的普通目录树中，可以创建一个名为cgi-bin的子目录。（可以在上一页的图示中查看此目录。）然后，服务器了解到不应只是读取和发送从特殊cgi-bin目录中请求的任何文件，而应执行它们。执行的程序的输出内容是它实际发送给请求该页的浏览器的内容。一般来说，可执行程序既可以是一个纯可执行程序（就像C编译器的输出），也可以是一个PERL脚本。PERL是一种用于CGI脚本的最流行的语言。

假设您在浏览器中键入URL：http://www.howstuffworks.com/cgi-bin/search.pl。由于服务器了解到 search.pl位于cgi-bin目录中，因此它会执行search.pl（一个PERL脚本），并将执行的输出内容发送到浏览器。

您可以编写自己的脚本并试验CGI，前提是：

您了解某种编程语言，如C或PERL。
您对处理CGI脚本的Web服务器拥有访问权限。如果您已为用于承载您的网站的Web托管服务付费，则可以选择通过您的主机来访问CGI脚本。有关详细信息，请查看托管服务。如果您没有为用于承载您的网站的Web主机服务付费，则可以通过在家用计算机上安装Web服务器并学习如何使用它来进行试验。尽管第二种选择要稍微复杂一些，但您在此过程中肯定可以学到很多知识！

【简单的CGI脚本】
假定您对cgi-bin目录拥有访问权限（请参阅上一节），了解C编程语言或PERL，则可以使用CGI执行一系列有趣的试验。让我们从创建最简单的CGI脚本开始。

在网页基础知识一文中，我们研究了可能存在的最简单的HTML网页。这个网页的形式如下：

这个可能存在的最简单的CGI脚本在执行时，将会创建上述的简单的静态页面作为其输出。以下是用C语言编写此CGI程序的形式：

在Web服务器上，将此程序输入到文件simplest.c中，然后通过以下命令进行编译：

（有关如何编译C语言程序的详细信息，请参见C语言入门教程。）

将simplest.cgi放置在cgi-bin目录中，它就可以执行了。您现在就可以通过键入或单击此URL来尝试一下：http://www.howstuffworks.com/cgi-bin/simplest.cgi。您可以看到，该脚本所做的全部工作就是生成显示“Hello there!”的页面。唯一没有预料到的部分就是下面这行内容：

“Content-type:text/htmlnn”这行内容是一段特殊的文本，任何CGI脚本必须首先将它发送给浏览器。只要您记住这一点，就一切ok了。如果您忘记了这一点，则浏览器将拒绝输出脚本。

您可以在PERL中执行相同的操作。将下面这段PERL代码键入到一个名为simplest.pl的文件中：

将该文件放置到cgi-bin目录中。在UNIX计算机上，键入以下内容也许会有用：

这将告知UNIX该脚本是可执行的。您现在就可以通过键入或单击此URL来尝试一下：http://www.howstuffworks.com/cgi-bin/simplest.pl。

您现在已经了解了CGI脚本的基本概念。相当简单！实际上就是，执行一个程序，然后将程序的输出发送到调用脚本的浏览器。发送给stdout的正常输出就是发送给浏览器的输出。

不过，CGI脚本的重点在于创建动态内容——每次执行脚本时，输出应该是不同。毕竟，如果每次运行脚本时的输出都是相同的，您也可以使用静态页面。以下C语言程序演示了非常简单的动态内容：

使用一个文本编辑器，将此程序键入到一个名为count.c的文件中。通过键入以下命令对其进行编译：

创建另一个名为count.txt的文本文件，并在其中放入一个零。将counter.cgi和count.txt放置在cgi-bin目录中，即可以运行脚本。您现在就可以通过键入或单击此URL来尝试一下：http://www.howstuffworks.com/cgi-bin/count.cgi。您可以看到，脚本所做的全部工作就是生成一个显示“The current count is:X”的页面。运行一次脚本，其中的X就会递增一次。尝试将脚本运行几次，并注意观察页面内容的变化！

count.txt 文件保留当前计数，同时小的incrementcount()函数使count.txt文件中的计数递增。此函数将打开count.txt文件、从中读取数字、递增数字并将其写回到文件中。实际上，此函数会尝试打开文件两次。这样做是为了防止两个用户试图同时访问该文件。这项技术并非万无一失，但对于这类简单情况还是有效的。如果在第二次尝试时无法打开文件，则将为调用者返回错误值-1。更加完善的程序将识别返回值-1，并会生成相应的错误提示。

    gcc count.c -o count.cgi


#include 

int incrementcount() 
{ 
  FILE *f; 
  int i; 

  f=fopen("count.txt", "r+"); 
  if (!f) 
  { 
     sleep(1); 
     f=fopen("count.txt", "r+"); 
     if (!f) 
       return -1; 
  } 

  fscanf(f, "%d", andi); 
  i++; 
  fseek(f,0,SEEK_SET); 
  fprintf(f, "%d", i); 
  fclose(f); 
  return i; 
} 

int main() 
{ 
  printf("Content-type:text/htmlnn"); 
  printf("n"); 
  printf("n"); 
  printf("

    The current count is:") 
  printf("%dn", incrementcount()); 
  printf("n"); 
  printf("n"); 
  return 0; 
} 
  chmod 755 simplest.pl 
#! /usr/bin/perl 
print andquot;Content-type:text/htmlnnandquot;; 
print andquot;andlt;htmlandgt;andlt;bodyandgt;andlt;h1andgt;Hello World!andquot;; 
print andquot;
    nandquot;;
  printf("Content-type:text/htmlnn"); 
    gcc simplest.c -o simplest.cgi 
#include 

int main() 
{ 
  printf("Content-type:text/htmlnn"); 
  printf("n"); 
  printf("n"); 
  printf("andlt;h1andgt;Hello there!andlt;/h1andgt;n"); 
  printf("n"); 
  printf("n"); 
  return 0; 
} 

     andlt;h1andgt;Hello there!andlt;/h1andgt; 

【HTML表单】
我们已了解到CGI脚本的创建过程相当简单。Web服务器执行放置在cgi-bin目录中的任何可执行程序，并且可执行程序发送给
stdout的任何输出都将出现在调用该脚本的浏览器中。现在，我们需要找到一种用于将输入发送到脚本的方法。发送输入的一般方法是使用HTML表单。

表单在网络上随处可见。可以接受内容输入的任何页面都是表单。您可以在搜索引擎、留言簿、问卷等上面看到这些表单。您在HTML页上创建表单，并在表单的HTML标记中指定CGI脚本的名称，当用户单击表单上的Submit按钮时将调用该脚本。用户输入到表单中的值将会进行打包并发送到 CGI脚本，这样脚本就可以随意使用这些值。

实际上，上述情况是很常见的，只是您可能没有意识到而已。例如，转到 http://www.lycos.com，在“Search for:”框中键入“test”一词并按“Go Get It!”按钮。结果页的 URL 类似于下面这样：

您会发现Lycos主页就是一个表单。Lycos在cgi-bin目录中有一个名为pursuit的脚本。表单会向此脚本发送五个参数：

matchmode=and
cat=lycos
query=test
x=10
y=9

第三个参数正是我们输入的搜索字符串。其他四个参数也为脚本提供了一些信息。CGI脚本在Lycos数据库中查询“test”一词，然后返回结果。这就是任何搜索引擎的核心！

让我们创建一个简单的表单进行试验。创建一个名为simpleform.htm的文件，然后在其中输入以下 HTML：

可以单击此URL进行试验：http://www.howstuffworks.com/simpleform.htm。

您可以看到，HTML代码指定创建一个使用GET方法的表单，并将该方法发送给http://www.howstuffworks.com/cgi-bin /simpleform.cgi上的CGI脚本。该表单内包含一个文本输入区域以及标准的“Submit”和“Reset”按钮。

该表单引用的文件http://www.howstuffworks.com/cgi-bin/simpleform.cgi是一个C程序。它开始是作为一段C代码放置在名为simpleform.c的文件中：

使用以下命令对这段代码进行编译：

然后，将其放置在cgi-bin目录中。此程序只是收集表单发送的值并显示出来。例如，您可能会看到以下内容：

Name是表单中的文本输入字段的标识符（表单上的每个输入字段都应具有唯一的标识符），John+Smith是可能在表单上输入的典型姓名。请注意，“+”将替换空白字符。

通过本示例，您可以看出设置表单并将表单中的数据发送到CGI脚本中的基本过程是相当简单的。有几个细节需要注意：

表单上的每个输入字段应具有唯一的标识符。
表单需要使用GET或POST方法。使用GET方法的好处是，您可以在发送给脚本的URL中查看表单的值，从而使调试更简单。
由于对可以通过GET方法发送的字符数目存在一定的限制，因此对于大型表单，应优先使用POST方法。
使用GET方法发送的数据可以通过查看QUERY_STRING环境变量（通常使用 C 语言程序中的getenv函数和PERL中的$ENV工具读取）接收。使用POST方法发送的数据可以通过STDIN（使用C语言程序中的gets或PERL中的 ead）获取。
发送的数据会将所有字段串接在一个字符串中，并将替换许多字符，因此需要进行转换。例如，所有空白将替换为加号。

提到QUERY_STRING环境变量，有必要在此大致介绍一下环境变量。您可以在CGI 脚本中看到大量环境变量，其中包括：

AUTH_TYPE
CONTENT_LENGTH
CONTENT_TYPE
GATEWAY_INTERFACE
HTTP_ACCEPT
HTTP_USER_AGENT
PATH_INFO
PATH_TRANSLATED
QUERY_STRING
REMOTE_ADDR
REMOTE_HOST
REMOTE_IDENT
REMOTE_USER
REQUEST_METHOD
SCRIPT_NAME
SERVER_NAME
SERVER_PORT
SERVER_PROTOCOL
SERVER_SOFTWARE

这些环境变量中隐藏了许多有用的信息，其中包括输入字符串的长度 (CONTENT_LENGTH)、使用的METHOD（GET 或 POST -- REQUEST_METHOD可让您清楚是在STDIN 中还是在QUERY_STRING中查找输入）、用户计算机的IP地址 (REMOTE_ADDR)，等等。有关这些变量的完整说明，请参阅CGI环境变量。

The value entered was:Name=John+Smith
gcc simpleform.c -o simpleform.cgi
#include #include int main() { printf("Content-type:text/htmlnn"); printf("n"); printf("n"); printf("The value entered was:")
printf("%sn", getenv("QUERY_STRING"));
printf("n");
printf("n");
return 0;
}
A super-simple form
Enter Your Name:
http://www.lycos.com/cgi-bin/pursuit?matchmode=and andcat=lycosandquery=testandx=10andy=9

【创建真实表单】
一个真实的表单将包含各种输入区域，并需要在脚本中编写一些代码来撤消字符映射并分析出单个字符串。让我们先看看表单上的标准输入控件。这些控件包括：

单行文本输入
多行文本输入
选择列表
复选框
单选按钮
专用按钮 - 用于提交或清除表单

正如在任何其他网页上一样，你可以将这些控件与其他静态文本和图形组合在一起。

以下的一些示例演示了如何使用不同的控件标记：

单行编辑
“input”一词标识单行编辑区域。“name”字段为控件提供了一个用于 CGI 脚本的标识符，此标识符对于表单上的每个控件都应是唯一的。“size”字段指示表单上的输入区域的宽度（以字符为单位）；“Maxlength”对输入区域内的最大字符数进行限制。“value”设置初始值。

Enter Name:<input name=andquot;Nameandquot; size=30 maxlength=50
value=andquot;Sampleandquot;>

通常，输入区域的前面是一段静态文本，用于标识输入字段的用途。此处显示的是静态文本“Enter Name:”。

可以添加值“type=int”，以便将输入限制为整数值。默认情况下，值的类型为“text”，可接受任何字符。

多行编辑
多行编辑区域与输入区域类似。你可定义该控件的名称，并定义其在表单上的大小（以行和列为单位）。你在标记之前输入的任何内容都将作为默认值出现在控件中。

<textarea name=andquot;Company Addressandquot; cols=30
rows=4></textarea>

复选框
复选框是类型设置为“checkbox”的特殊形式的输入区域。

<input type=checkbox name=andquot;Includeandquot; value=1>

如果选中复选框，则将返回值。

单选按钮
单选按钮与复选框类似，但它们可以组合在一起呈现：

Choose the search area:<br>
<input type=radio CHECKED name=universe value=US-STOCK>
Stocks
<input type=radio name=universe value=CA-STOCK>
Canadian Stocks
<input type=radio name=universe value=MMF>
Money Markets
<input type=radio name=universe value=MUTUAL>
Mutual Funds

请注意，可以用 CHECKED 一词来标记默认的单选按钮。还请注意，同一组中的所有单选按钮的名称是相同的。

选择列表
选择列表使用户可以在许多选项中进行选择。选择列表的标记可让你在“size”字段中指定可见行的数目，并可让你指定所有选项的值。

Select an Option<br>
<SELECT size=2 NAME=andquot;Optionandquot;>
    <OPTION> Option 1
    <OPTION> Option 2
    <OPTION> Option 3
    <OPTION> Option 4
</SELECT>

MULTIPLE 一词将创建多选功能。

专用按钮
下列标记将创建两个专用按钮，一个按钮用于向服务器提交表单，另一个按钮用于重置表单：

<INPUT TYPE=submit value=andquot;Submitandquot;>
<INPUT TYPE=reset value=andquot;Resetandquot;>

【示例：创建网页问卷】
假设您要为某个网页创建一份简单的问卷。例如，您想要询问读者的姓名、性别、年龄和意见，然后在CGI脚本中进行处理。HTML表单可能存在于一个名为http://www.bowenwang.com.cn/survey.htm的文件中，形式如下：

<html>
  <body>
    <h1>BWW Survey Form<h1>
    <FORM METHOD=POST ACTION="http:
//www.bowenwang.com.cn/cgi-bin/survey.cgi">
    Enter Your Name:
    <input name="Name" size=20 maxlength=50>
    <>Enter your sex:
    <input type=radio CHECKED name=sex value=MALE>Male
    <input type=radio name=sex value=FEMALE>Female
    <>Select your age<br>
    <SELECT size=2 NAME=age>
      <OPTION> 1-10
      <OPTION> 11-20
      <OPTION> 21-30
      <OPTION> 31-40
      <OPTION> 41-50
      <OPTION> 51-60
      <OPTION> 61 and up
    </SELECT>
    <>Enter Your Comment:
    <input name="Name" size=40 maxlength=100>
    <>
    <INPUT TYPE=submit value="Submit">
    <INPUT TYPE=reset value="Reset">
    </FORM>
  </body>
</html>

此表单引用的CGI脚本将接收四条不同的数据：提交表单的读者的姓名、年龄、性别和意见。脚本将对这四个值进行分析并处理所有字符转换。文件http://www.bowenwang.com.cn/survey.c用于创建脚本 survey.cgi，其长度可能为100行。

【关于CGI的一些知识】
在这个关于CGI脚本的简明教程中，我们已了解到：

CGI脚本是一个程序——通常为C语言程序或PERL脚本。
在大多数服务器上，CGI脚本位于一个名为cgi-bin的目录中。当浏览器请求脚本的URL时，将执行该脚本。
脚本发送给STDOUT的任何内容都将被发送给浏览器。首先发送字符串“Content-type: text/htmlnn”。然后，再发送其他内容；但是一般来说，将发送有效HTML文档的有效HTML标记。
通过创建HTML表单并使用其中的 ACTION指定脚本的URL，可将输入内容发送给脚本。
当脚本接收到表单中的数据后，需要分析出不同的字符串并转换所有修改过的字符。我们演示了一个可以执行这些任务的简单C语言程序。PERL的CGI库（参见下一页）使PERL脚本可以轻松转换。

如果您在真实的网站上这样做，那么通常会将每次调查的结果存储在一个文本文件或数据库中，以便日后查看。利用C语言程序或PERL脚本很容易做到这一点。

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