一．基本原理
CGI：通用网关接口（Common Gateway Interface）是一个Webserver主机提供信息服务的标准接口。通过CGI接口，Webserver就行获取client提交的信息。转交给server端的CGI程序进行处理。最后返回结果给client。
组成CGI通信系统的是两部分：一部分是html页面。就是在用户端浏览器上显示的页面。还有一部分则是执行在server上的Cgi程序。
它们之间的通讯方式例如以下图：
server和client之间的通信，是client的浏览器和server端的httpserver之间的HTTP通信。我们仅仅须要知道浏览器请求运行server上哪个CGI程序就能够了，其它不必深究细节。由于这些过程不须要程序猿去操作。
server和CGI程序之间的通讯才是我们关注的。
普通情况下，server和CGI程序之间是通过标准输入输出来进行数据传递的，而这个过程须要环境变量的协作方可实现。
1. server将URL指向一个应用程序
2. server为应用程序运行做准备
3. 应用程序运行，读取标准输入和有关环境变量
4. 应用程序进行标准输出
对于Windows系统而言。还能够通过profile文件进行传输数据（如ini文件），但在
这里不做研究。
环境变量在CGI中有着重要的地位！
每一个CGI程序仅仅能处理一个用户请求，所以在激
活一个CGI程序进程时也创建了属于该进程的环境变量。
二．环境变量
对于CGI程序来说，它继承了系统的环境变量。CGI环境变量在CGI程序启动时初始化，在结束时销毁。
当一个CGI程序不是被HTTPserver调用时。它的环境变量差点儿是系统环境变量的复制。
当这个CGI程序被HTTPserver调用时，它的环境变量就会多了下面关于HTTPserver、client、CGI传输过程等项目。
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与请求相关的环境变量 |
REQUEST_METHOD |
server与CGI程序之间的信息传输方式 |
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QUERY_STRING |
採用GET时所传输的信息 |
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CONTENT_LENGTH |
STDIO中的有效信息长度 |
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CONTENT_TYPE |
指示所传来的信息的MIME类型 |
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CONTENT_FILE |
使用Windows HTTPd/WinCGI标准时。用来传送数据的文件名称 |
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PATH_INFO |
路径信息 |
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PATH_TRANSLATED |
CGI程序的完整路径名 |
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SCRIPT_NAME |
所调用的CGI程序的名字 |
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与server相关的环境变量 |
GATEWAY_INTERFACE |
server所实现的CGI版本号 |
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SERVER_NAME |
server的IP或名字 |
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SERVER_PORT |
主机的port号 |
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SERVER_SOFTWARE |
调用CGI程序的HTTPserver的名称和版本 |
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与client相关的环境变量 |
REMOTE_ADDR |
客户机的主机名 |
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REMOTE_HOST |
客户机的IP地址 |
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ACCEPT |
例出能被次请求接受的应答方式 |
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ACCEPT_ENCODING |
列出客户机支持的编码方式 |
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ACCEPT_LANGUAGE |
表明客户机可接受语言的ISO代码 |
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AUTORIZATION |
表明被证实了的用户 |
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FORM |
列出客户机的EMAIL地址 |
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IF_MODIFIED_SINGCE |
当用get方式请求而且仅仅有当文档比指定日期更早时才返回数据 |
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PRAGMA |
设定将来要用到的server代理 |
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REFFERER |
指出连接到当前文档的文档的URL |
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USER_AGENT |
client浏览器的信息 |
CONTENT_TYPE:如application/x-www-form-urlencoded，表示数据来自HTML表单，而且经过了URL编码。
ACCEPT:客户机所支持的MIME类型清单。内容如：”image/gif,image/jpeg”
REQUEST_METHOD：它的值一般包含两种:POST和GET，但我们写CGI程序时，最后还要考虑其它的情况。
1．POST方法
假设採用POST方法。那么client来的用户数据将存放在CGI进程的标准输入中，同一时候将用户数据的长度赋予环境变量中的CONTENT_LENGTH。client用POST方式发送数据有一个对应的MIME类型（通用Internet邮件扩充服务：Multi-purpose Internet Mail Extensions）。眼下，MIME类型通常是：application/x-wwww-form-urlencoded，该类型表示数据来自HTML表单。
该类型记录在环境变量CONTENT_TYPE中，CGI程序应该检查该变量的值。
2．GET方法
在该方法下，CGI程序无法直接从server的标准输入中获取数据，由于server把它从标
准输入接收到得数据编码到环境变量QUERY_STRING（或PATH_INFO）。
GET与POST的差别：採用GET方法提交HTML表单数据的时候。客户机将把这些数
据附加到由ACTION标记命名的URL的末尾，用一个包含把经过URL编码后的信息与CGI程序的名字分开：http://www.mycorp.com/hello.html？name=hgq$id=1。QUERY_STRING的值为name=hgq&id=1
有些程序猿不愿意採用GET方法，由于在他们看来，把动态信息附加在URL的末尾有
违URL的出发点：URL作为一种标准用语。通常是用作网络资源的唯一定位标示。
环境变量是一个保存用户信息的内存区。
当client的用户通过浏览器发出CGI请求时，server就寻找本地的对应CGI程序并运行它。
在运行CGI程序的同一时候，server把该用户的信息保存到环境变量里。
接下来，CGI程序的运行流程是这种：查询与该CGI程序进程对应的环境变量：第一步是request_method，假设是POST，就从环境变量的len，然后到该进程对应的标准输入取出len长的数据。
假设是GET。则用户数据就在环境变量的QUERY_STRING里。
3．POST与GET的差别
以 GET 方式接收的数据是有长度限制，而用 POST 方式接收的数据是没有长度限制的。
而且。以 GET 方式发送数据，能够通过 URL 的形式来发送，但 POST方式发送的数据必需要通过 Form 才到发送。
三．CGI程序实现步骤
1．从server获取数据
C语言实现代码：
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#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h>
int get_inputs() { int length; char *method; char *inputstring;
method = getenv(“REQUEST_METHOD”); //将返回结果赋予指针 if(method == NULL) return 1; //找不到环境变量REQUEST_METHOD if(!strcmp(method, ”POST”)) // POST方法 { length = atoi(getenv(“CONTENT_LENGTH”)); //结果是字符，须要转换 if(length != 0) { inputstring = malloc(sizeof(char)*length + 1) //必须申请缓存。由于stdin是不带缓存的。
fread(inputstring, sizeof(char), length, stdin); //从标准输入读取一定数据 } } else if(!strcmp(method, “GET”)) { Inputstring = getenv(“QUERY_STRING”); length = strlen(inputstring); } if(length == 0) return 0; } |
Perl实现代码：
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$method = $ENV{‘REQUEST_METHOD’}; if($method eq ‘POST’) { Read(STDIN, $input, $ENV{‘CONTENT_LENGTH’}); } if($method eq ‘GET’ || $method eq ‘HEAD’) { $input = $ENV{‘QUERY_STRING’}; } if($input eq “”) { &print_form; exit; } |
PYTHON代码实现
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#!/usr/local/bin/python import cgi def main(): form = cgi.FieldStorage()
Python代码实现更简单，cgi.FieldStorage()返回一个字典，字典的每个key就是变量名，key相应的值就是变量名的值。更本无需用户再去进行数据解码！
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获取环境变量的时候，假设先推断“REQUEST_METHOD”是否存在，程序会更健壮，否则在某些情况下可能会造成程序崩溃。
由于假若CGI程序不是由server调用的，那么环境变量集里就没有与CGI相关的环境变量（如REQUEST_METHOD。REMOTE_ADDR等）加入进来，也就是说“getenv(“REQUEST_METHOD”)”将返回NULL。
2．URL编码
无论是POST还是GET方式，client浏览器发送给server的数据都不是原始的用户数据，而是经过URL编码的。此时。CGI的环境变量Content_type将被设置，如Content_type = application/x-www-form-urlencode就表示server收到的是经过URL编码的包括有HTML表单变量数据。
编码的基本规则是：
变量之间用“&”分开；
变量与其相应值用“=”连接。
空格用“+”取代。
保留的控制字符则用“%”连接相应的16禁止ASCII码取代；
某些具有特殊意义的字符也用“%”接相应的16进制ASCII码取代。
空格是非法字符；
随意不可打印的ASCII控制字符均为非法字符。
比如，如果3个HTML表单变量filename、e-mail和comments，它们的值相应分别为hello、mike@hotmail.com和I’ll be there for you，则经过URL编码后应为：
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filename=hello&e-mail=hello@hotmail.com&comments=I%27ll+be+there+for+you
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所以，CGI程序从标准输入或环境变量中获取client数据后，还须要进行解码。
解码的过程就是URL编码的逆变：依据“&”和“=”分离HTML表单变量，以及特殊字符的替换。
在解码方面，PYTHON代码实现是最理想的，cgi.FieldStorage()函数在获取数据的同一时候就已自己主动进行代码转换了，无需程序猿再进行额外的代码编写。Perl其次，由于在一个现成的Perl库：cgi-lib.pl中提供了ReadParse函数，用它来进行URL解码非常easy：
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require ‘cgi-lib.pl’; &ReadParse(*input); |
3．CGI数据输出
CGI程序怎样将信息处理结果返回给client？这实际上是CGI格式化输出。
在CGI程序中的标准输出stdout是经过重定义了的，它并没有在server上产生不论什么的输出内容。而是被重定向到客户浏览器，这与它是由C。还是Perl或Python实现无关。
所以，我们能够用打印来实现client新的HTML页面的生成。
比方，C的printf是向该进程的标准输出发送数据，Perl和Python用print向该进程的标准输出发送数据。
（1） CGI标题
CGI的格式输出内容必须组织成标题/内容的形式。CGI标准规定了CGI程序能够使用
的三个HTTP标题。
标题必须占领第一行输出！
并且必须随后带有一个空行。
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标题 |
描写叙述 |
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Content_type (内容类型) |
设定随后输出数据所用的MIME类型 |
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Location (地址) |
设定输出为另外一个文档（URL） |
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Status (状态) |
指定HTTP状态码 |
MIME：
向标准输出发送网页内容时要遵守MIME格式规则：
随意输出前面必须有一个用于定义MIME类型的输出内容（Content-type）行。并且随后还必须跟一个空行。假设遗漏了这一条，服务将会返回一个错误信息。
（相同使用于其它标题）
比如Perl和Python：
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print “Content-type:text/html ”; //输出HTML格式的数据 print “<body>welcome<br>” print “</body>” |
C语言：
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printf( “Content-type:text/html ”); printf(“Welcome ”); |
MIME类型以类型/子类型（type/subtype）的形式表示。
当中type表示一下几种典型文件格式的一种：
Text、Audio、Video、Image、Application、Mutipart、Message
Subtype则用来描写叙述详细所用的数据格式。
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Application/msword |
微软的Word文件 |
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Application/octet-stream |
一种通用的二进制文件格式 |
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Application/zip |
Zip压缩文件 |
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Application/pdf |
Pdf文件 |
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。。 。。。。 。。。。 。。 。。 。 。。 。。。。。 。。。。 |
。 。。。 。。。 。 。。。。。。。。。。。 。 。 。。 。 。 |
Location：
使用Location标题。一个CGI能够使当前用户转而訪问同一server上的另外一个程序，甚至能够訪问另外一个URL，但server对他们的处理方式不一样。
使用Location的格式为：Location：Filename/URL，比如：
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print “Location:/test.html ”; 这与直接链接到test.html的效果是一样的。
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print “Location:http://www.chinaunix.com/ ” 因为该URL并不指向当前server，用户浏览器并不会直接链接到指定的URL。而是给用户输出提示信息。 |
HTTP状态码：
表示了请求的结果状态。是CGI程序通过server用来通知用户其请求是否成功运行的信息码，本文不做研究。
四．CGI中的信号量和文件锁
因为CGI程序时公用的，而WEBserver都支持多进程执行，因此可能会发生同一时候有多个用户訪问同一个CGI程序的情况。比方，有2个用户差点儿同一时候訪问同一个CGI程序，server为他们创建了2个CGI程序进程。设为进程A和进程B。假如进程A首先打开了某个文件，然后因为某种原因被挂起（通常是因为操作系统的进程调度）。而就在进程A被挂起的这段时间内，进程B完毕了对文件的整个操作流程：打开。写入。关闭；进程A再继续往下执行，但进程A所操作的文件依然是原来文件的就版本号，此时进程A的操作结果将覆盖进程B的操作结果。
为了防止这样的情况发生，须要用到文件锁或者信号量。
钥匙文件？
假如有多个不同的HTML能够调用同一个CGI程序，那么CGI程序怎样区分它们呢？一个是通过隐含的INPUT标签。
只是认为这个比較麻烦，由于CGI必须经过一系列解码后才干找到这个隐含INPUT的变量和其值。
五．设置HTTPserver以兼容CGI
用Perl编写的CGI程序后缀为：.pl；Python编写的CGI程序后缀为：.py；而C编写的CGI程序后缀为：.cgi。假设在win下编译出来的是.exe，最好将它重命名为.cgi。这些都是为了HTTP服务可以识别并调用它们。
当使用appche httpdserver时。请编辑它的配置文件httpd.conf例如以下：
改动AddHandler cgi-script一句为AddHandler cgi-script .cgi .py .pl
六．关于CGI的C语言库——cgihtml
Cgihtml是一个应用很广泛的C语言编写的CGI库。
它提供的功能函数例如以下：
Read_cgi_input()：获取并解析HTML表单输入，返回一个指向某结构体的指针
Cgi_val()：获取每一个表单变量的值
Html_header():输出HTML标题栏
Html_begin():输出HTML文档的開始部分
H1():输出一行字符，字体为H1
Html_end():输出HTML文档的结尾部分。
#include “cgi-lib.h”
#include “html-lib.h”
#include “string-lib.h”
六．后话
有的人觉得能够用JavaScript来代替CGI程序，这事实上是一个概念上的错误。
JavaScript仅仅能够在客户浏览器中执行，而CGI却是工作在server上的。
他们所做的工作有一些交集。比方表单数据验证一类的。可是JavaScript是绝对无法代替CGI的。但能够这样说，假设一项工作即能够用JavaScript来做，又能够用CGI来做，那么绝对要使用JavaScript，在执行的速度上，JavaScript比CGI有着先天的优势。
仅仅有那些在client解决不了的问题，比方和某个远程数据库交互。这时就应该使用CGI了。
SSI:一种用来动态输出HTML文本的特殊程序。
网页里包括有某个变量，提交给server后，仅仅有该变量改变。此时我们希望server不要把整个页面内容都发送过来，而仅仅须要告诉client的浏览器，哪个变量的值便成什么样了，浏览器会自己主动更新。
SSI在server端执行。
SSI不须要外部接口，它不像CGI从标准输入接收信息。
你浏览你的HTML文档时看不到SSI标记，由于它已经被对应的程序输出所替代。
全部的SSI命令都是嵌入在普通的HTML凝视行中的。当server无法解释SSI时，它将不解释并直接把文档传给浏览器。因为命令在凝视中，故浏览器将忽略它们。
而当server识别SSI时。它并不将该命令传给浏览器，相反，server将从上到下扫描HTML文档，运行每个嵌入凝视的命令，并将命令的运行结果取代原凝视。
<! –凝视文本-- >。server将根本不查看凝视，除非已启动SSI。
与纯凝视不同的是，全部的SSI命令都是以#打头。
<! --#command tagname = “parameter”-- >,command指出server做什么，tagname指出參数类型，parameter是该命令的用户定义值。
The current date is<! --#echo var = “DATE.LOCAL”-- >，server将向浏览器输出时间。