CGI接口原理及实现（2012-12-7 Over）

1.CGI定义：

      CGI(CommonGateway Interface)是HTTP服务器与你的或其它机器上的程序进行“交谈”的一种工具，其程序须运行在网络服务器上。

2.CGI功能：

      绝大多数的CGI程序被用来解释处理来自表单的输入信息，并在服务器产生相应的处理，或将相应的信息反馈给浏览器。CGI程序使网页具有交互功能。

3.CGI运行环境：

       CGI程序在UNIX操作系统上CERN或NCSA格式的服务器上运行。 在其它操作系统（如：windows NT及windows95等）的服务器上 也广泛地使用CGI程序，同时它也适用于各种类型机器。

4.CGI处理步骤：

⑴通过Internet把用户请求送到服务器。

⑵服务器接收用户请求并交给CGI程序处理。

⑶CGI程序把处理结果传送给服务器。

⑷服务器把结果送回到用户。

5.CGI服务器配置：

       在许多服务器cgi-bin是仅能够放置CGI脚本的目录。

在Windows平台上将C或C++写好的程序的Debug或Release版本的.exe程序拷贝到cgi-bin的目录下（如上图所示），将.exe改为.cgi也可同样运行，如下2个图。

       cgi-bin目录是存放CGI脚本的地方。这些脚本使WWW服务器和浏览器能运行外部程序，而无需启动另一个程序。它是运行在Web服务器上的一个程序，并由来自于浏览者的输入触发。

       CGI程序不是放在服务器上就能顺利运行，如果要想使其在服务器上顺利的运行并准确的处理用户的请求，则须对所使用的服务器进行必要的设置。

       配置：根据所使用的服务器类型以及它的设置把CGI程序放在某一特定的目录中或使其带有特定的扩展名。

Apache网络服务器配置在/var/www/cgi-bin里（如下图所示笔者电脑的目录位置）。C++编译的可执行文件可以转换成扩展名为.cgi的文件。

更改初始配置的的方法：

<Directory"/var/www/cgi-bin">

   AllowOverride None

   Options ExecCGI

   Order allow,deny

   Allow from all

</Directory>

<Directory"/var/www/cgi-bin">

           Options All

</Directory>

6.CGI接口标准包括标准输入、环境变量、标准输出三部分。

7.环境变量

　　环境变量是文本串(名字/值对),可以被OSShell或其他程序设置 ,也可以被其他程序访问。它们是Web服务器传递数据给CGI程序的简单手段,之所以称为环境变量是因为它们是全局变量,任何程序都可以存取它们。

下面是CGI程序设计中常常要用到的一些环境变量。

环境变量         

意义

REQUEST-METHOD:指的是当Web服务器传递数据给CGI程序时所采用的方法,分为GET和POST两种方法。

【GET和POST方法的区别】:GET方法仅通过环境变量(如QUERY-STRING)传递数据给CGI程序,而POST方法通过环境变量和标准输入传递数据给CGI程序,因此POST方法可较方便地传递较多的数据给CGI程序。

       CONTENT-LENGTH:传递给CGI程序的数据字符数(字节数)。

       在C语言程序中,要访向环境变量,可使用getenv()库函数。例如:
       if (getenv (″CONTENT-LENGTH″))n=atoi(getenv(″CONTENT-LENGTH″));
　　请注意程序中最好调用两次getenv():第一次检查是否存在该环境变量,第二次再使用该环境变量。这是因为函数getenv()在给定的环境变量名不存在时,返回一个NULL(空)指针,如果你不首先检查而直接引用它,当该环境变量不存在时会引起CGI程序崩溃。

8. CGI的工作原理

         CGI是一个WEB服务器提供信息服务的标准接口，通过这样一个接口，WEB服务器能够执行程序，并将程序输出的信息返回给浏览器。因为在WEB网上的数据都是静态的，通过CGI程序能够动态的处理浏览者的请求，如保存用户输入的信息，根据用户信息返回相关的资料等等。当客户端发送一个CGI请求给WEB服务器后，WEB服务器将根据CGI程序的类型决定数据向CGI程序的传送方式，一般来讲是通过标准输入/输出流和环境变量来与CGI程序间传递数据。

CGI输入输出原理

         CGI的输入/输出方法：CGI程序通过标准输入（STDIN）和标准输出（STDOUT）来进行输入输出，STDIN和STDOUT是两个预先定义好的文件指针。你可以利用文件读写函数来对其进行操纵。

        此外CGI程序还通过环境变量来得到输入，只不过环境变量中提供的是一些常用的信息，并且通常不包括用户在WEB页面中输入的信息（除使用下面讲的GET方法时，通过检查环境变量QUERY_STRING来得到输入数据），而STDIN通常用来传递用户输入的信息。

        在输入时所使用的POST/GET方法：在WEB页面向CGI发送数据时通常采用两种方法：GET/POST，GET方法将数据附加在URL后发送，如：/cgi/a_cgi_test.exe?your_data，CGI程序通过检查环境变量QUERY_STRING来得到输入数据。

        示例一、下图即是GET方法!

        上图的对应程序为：

//2012-12-5 GET c程序示例..

void main(void)
{// 本程序将用户输入的数据打印出来
       fprintf(stdout,"content-type:text/plain\n\n");
       // 输出一个CGI标题，这行代码的意义后面会讲解
      
       char *pszMethod;
       pszMethod =getenv("REQUEST_METHOD");
       if(strcmp(pszMethod,"GET") == 0)
       {     //GET method
              //读取环境变量来获取数据
              printf("This is GETMETHOD!\n");
              printf("SERVER_NAME:%s\n",getenv("SERVER_NAME"));
              printf("REMOTE_ADDR:%s\n",getenv("REMOTE_ADDR"));
              fprintf(stdout,"input data is:%s\n",getenv("QUERY_STRING"));
       }
       else
       {  // POST method
              //读取STDIN来获取数据
              intiLength=atoi(getenv("CONTENT_LENGTH"));
                     printf("This is POSTMETHOD!\n");
 
              fprintf(stdout,"input data is:\n");
              for(int i=0;i<iLength;i++)
              {
                     char cGet=fgetc(stdin);
                     fputc(cGet,stdout);
              }
       }
}

         示例二、下图即是POST程序示例:

void unencode(char *src, char *last, char *dest)
{
  // str = hello+there%21 此处跳过data=... 
  // last = ; 已到末尾.
  // dest= ; 空串.
 
   //解码原则
   //原则1: '+'变' ';
   //原则2: '%xx'变成对应的16进制ASCII码值;
   for(; src != last; src++, dest++)
   {
         if(*src == '+')
         {
                *dest = ' ';
         }
         else if(*src == '%')
         {
                int code;
                if(sscanf(src+1, "%2x", &code) != 1)
                {
                        code = '?';
                }
                *dest = code;
                src +=2;
         }    
         else
         {
                *dest = *src;
         }
   }
 
   *dest = '\n';
   *++dest = '\0';
}
 
intmain(void)
{
       char *lenstr;
       char input[MAXINPUT], data[MAXINPUT];
       long len;
       printf("%s%c%c\n","Content-Type:text/html;charset=iso-8859-1",13,10);
       printf("<TITLE>Response</TITLE>\n");
      
       lenstr =getenv("CONTENT_LENGTH");
       printf("CONTENT_LENGTH =%s\n",lenstr);
      
       if(lenstr == NULL ||sscanf(lenstr,"%ld",&len)!=1 || len > MAXLEN)
       {
              printf("<P>Error ininvocation - wrong FORM probably.");
       }
       else
       {
              FILE *f;
              fgets(input, len+1, stdin);           //add by ycy从输入流中获取字符串.
              unencode(input+EXTRA, input+len,data);
             
              f = fopen(DATAFILE,"a");
              if(f == NULL)
              {
                     printf("<P>Sorry,cannot store your data.");
              }
              else
              {
                     fputs(data, f); //add byycy 将数据存储在对对应的文件中.
              }
              fclose(f);
              printf("<P>Thank you!Your contribution has been stored.");
       }
      
       return 0;
}

    请求过程即是：

（1）      send发送按钮--->（2）调用post.cgi--->（3）将数据存储在data\data.txt里面。

       示例三、下图即是GET/POST程序示例。

       综合实例：在上面两个程序上的扩展(应用Get方法及QUERY_STRING)，

        如上两图所示，在表单（cgi接口的表单只是在html语言的基础上用C或C++实现的扩展操作而已）的基础上，提交按钮对应的另一个CGI接口（6.exe或6.cgi），这样通过Get方法及QUERY_STRING参量就可以完成输出操作。

而POST方法则会将数据送入CGI程序的STDIN输入流。在表单（FORM）中的各个变量都会成为name=value的形式向WEB服务器发送，多个数据间用&分隔，如：name=value&name2=value2。其中名字（name，name2）是Form中定义的INPUT、SELECT或TEXTAREA等标置(Tag)名字,值是用户输入或选择的标置值。

       如上面说讲，在CGI程序输出时必须先输出一个CGI标题，标题共有以下三类：

·      Location: 标题，指明输出另一个文档的URL，例如 fprintf(stdout,"Location:http://www.vchelp.net/\n\n");

·      Content-Type: 标题，指明发送的数据的MIME类型，例如 fprintf(stdout,"Content-Type:text/html\n\n");

·      Status: 标题，指明HTTP状态码，例如 fprintf(stdout,"Status:200\n\n");

注意每种标题后都必须跟一个换行和一个空行。

MIME类型以类型/子类型的形式来表示，下面是一些常用的类型/子类型的组合：

·      Text/plain 普通文本类型

·      Text/html HTML格式的文本类型

·      Audio/basic 八位声音文件格式，后缀为.au

·      Video/mpeg MPEG文件格式

·      Video/quicktime QuickTime文件格式

·      Image/gif GIF图形文件

·      Image/jpeg JPEG图形文件

·      Image/x-xbitmap X bitmap图形文件，后缀为.xbm

有了上面的知识我们就可以写出一些CGI程序，首先需要对输入数据进行分析，方法为：每当找到字符=,标志着一个Form变量名字的结束;每当找到字符& ,标志着一个Form变量值的结束。请注意输入数据的最后一个变量的值不以&结束。这样我们可以将输入数据分解为一组一组的值。

但随后会发现CGI的输入并不规则，例如有时会出现类似下面格式的输入字符号串：filename=hello&cmd=world+I%27，这是因为浏览器对一些上传的特殊字符进行了编码，所以在将数据分解开后需要进行解码，

     解码规则为：

     1)+: 将+转换成空格符;