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《分享一个Python CGI编程的实例教程》

在Web开发领域，CGI（Common Gateway Interface，通用网关接口）作为一种早期实现动态网页交互的技术，至今仍被用于简单的Web服务或遗留系统维护。Python凭借其简洁的语法和强大的标准库，成为实现CGI程序的理想选择。本文将通过一个完整的实例教程，从环境配置到代码实现，逐步讲解如何使用Python编写CGI程序，并处理表单数据、生成动态HTML响应。

一、CGI编程基础

CGI是一种标准协议，允许Web服务器（如Apache、Nginx）与外部程序（如Python脚本）交互。当用户访问特定URL时，服务器会调用CGI程序，并将用户输入（如表单数据）通过标准输入（stdin）传递给程序，程序处理后通过标准输出（stdout）返回HTML响应。

1.1 CGI工作流程

1. 用户通过浏览器提交表单或访问CGI脚本URL。
2. Web服务器接收到请求后，定位到CGI脚本（通常位于/cgi-bin/目录）。
3. 服务器设置环境变量（如QUERY_STRING、REQUEST_METHOD），并执行脚本。
4. 脚本读取输入数据，处理业务逻辑，生成HTML输出。
5. 服务器将脚本输出返回给浏览器。

1.2 环境准备

在开始前，需确保以下条件满足：
- 已安装Python（推荐3.6+版本）。
- Web服务器支持CGI（如Apache需启用mod_cgi模块）。
- CGI脚本需具有可执行权限（Linux下chmod +x script.py）。
- 脚本第一行需指定Python解释器路径（如#!/usr/bin/env python3）。

二、第一个Python CGI程序

以下是一个最简单的CGI脚本，仅返回"Hello, CGI!"字符串。

#!/usr/bin/env python3
print("Content-type: text/html\n\n")  # CGI必须输出的HTTP头
print("Hello, CGI!")

将上述代码保存为hello.py，放置于服务器的CGI目录（如Apache的/usr/lib/cgi-bin/），通过浏览器访问http://your-server/cgi-bin/hello.py即可看到效果。

2.1 关键点解析

- Content-type: text/html：必须输出的HTTP头，声明返回内容为HTML。
- 头与正文之间需用两个换行符（\n\n）分隔。
- 脚本需有可执行权限，且第一行shebang需正确指向Python解释器。

三、处理表单数据

CGI程序的核心功能之一是处理用户提交的表单数据。根据HTTP方法（GET/POST），数据获取方式略有不同。

3.1 处理GET请求

GET请求的数据通过URL的查询字符串（?key1=value1&key2=value2）传递，可通过os.environ字典的QUERY_STRING键获取。

#!/usr/bin/env python3
import os
from urllib.parse import parse_qs

print("Content-type: text/html\n\n")
query_string = os.environ.get('QUERY_STRING', '')
params = parse_qs(query_string)  # 解析查询字符串为字典

name = params.get('name', [''])[0]  # 获取name参数，默认空字符串
print(f"Hello, {name}!")

测试时，访问http://your-server/cgi-bin/script.py?name=Alice，页面将显示"Hello, Alice!"。

3.2 处理POST请求

POST请求的数据通过标准输入传递，需先读取CONTENT_LENGTH环境变量确定数据长度，再读取相应字节。

#!/usr/bin/env python3
import os
from urllib.parse import parse_qs

print("Content-type: text/html\n\n")

# 获取POST数据长度
content_length = int(os.environ.get('CONTENT_LENGTH', 0))
# 读取POST数据
post_data = os.read(0, content_length).decode('utf-8')
params = parse_qs(post_data)

name = params.get('name', [''])[0]
print(f"Hello, {name}!")

配套HTML表单：

四、生成动态HTML

CGI程序通常需要动态生成HTML内容。以下示例展示如何根据用户输入生成个性化页面。

#!/usr/bin/env python3
import os
from urllib.parse import parse_qs

def get_form_data():
    if os.environ.get('REQUEST_METHOD') == 'POST':
        content_length = int(os.environ.get('CONTENT_LENGTH', 0))
        return parse_qs(os.read(0, content_length).decode('utf-8'))
    else:
        return parse_qs(os.environ.get('QUERY_STRING', ''))

def generate_html(name, age):
    return f"""
    
    
User Info
    
        User Profile
        Name: {name}
        Age: {age}
    
    
    """

params = get_form_data()
name = params.get('name', [''])[0]
age = params.get('age', [''])[0]

print("Content-type: text/html\n\n")
print(generate_html(name, age))

配套HTML表单：


  Name: 

  Age:

五、错误处理与调试

CGI编程中常见的错误包括环境变量未设置、权限不足或语法错误。以下技巧可帮助调试：

5.1 记录错误日志

将错误信息写入日志文件，便于排查问题。

#!/usr/bin/env python3
import os
import sys

def log_error(message):
    with open('/tmp/cgi_errors.log', 'a') as f:
        f.write(f"[{time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')}] {message}\n")

try:
    # 主程序逻辑
    print("Content-type: text/html\n\n")
    print("Success!")
except Exception as e:
    log_error(str(e))
    print("Content-type: text/html\n\n")
    print(f"Error: {str(e)}")

5.2 测试环境变量

在开发阶段，可打印环境变量以验证配置是否正确。

#!/usr/bin/env python3
import os

print("Content-type: text/html\n\n")
print("Environment Variables")
print("")
for key, value in os.environ.items():
    print(f"{key}: {value}")
print("")

六、安全注意事项

CGI程序直接处理用户输入，需防范以下安全风险：
1. **跨站脚本攻击（XSS）**：对用户输入进行HTML转义。
2. **代码注入**：避免使用eval()或直接拼接SQL语句。
3. **文件上传漏洞**：限制上传文件类型和大小。

示例：使用html.escape转义用户输入。

#!/usr/bin/env python3
import os
from html import escape
from urllib.parse import parse_qs

params = parse_qs(os.environ.get('QUERY_STRING', ''))
safe_name = escape(params.get('name', [''])[0])

print("Content-type: text/html\n\n")
print(f"Hello, {safe_name}!")

七、完整实例：用户登录系统

以下是一个完整的用户登录系统，包含表单验证和会话管理（简化版）。

7.1 登录表单（HTML）


  Username: 

  Password:

7.2 登录处理脚本（Python CGI）

#!/usr/bin/env python3
import os
from html import escape
from urllib.parse import parse_qs

# 模拟用户数据库
USERS = {
    'admin': 'password123',
    'user1': 'hello123'
}

def authenticate(username, password):
    return USERS.get(username) == password

def generate_response(success, username):
    if success:
        return f"""
        
        
            Welcome, {escape(username)}!
            Login successful.
        
        
        """
    else:
        return """
        
        
            Login Failed
            Invalid username or password.
            Try again
        
        
        """

# 获取表单数据
params = parse_qs(os.read(0, int(os.environ.get('CONTENT_LENGTH', 0))).decode('utf-8'))
username = escape(params.get('username', [''])[0])
password = params.get('password', [''])[0]

# 验证用户
is_valid = authenticate(username, password)

# 生成响应
print("Content-type: text/html\n\n")
print(generate_response(is_valid, username))

八、总结与扩展

本文通过多个实例展示了Python CGI编程的核心概念，包括环境变量处理、表单数据解析、动态HTML生成和安全防护。尽管现代Web开发更倾向于使用WSGI或框架（如Django、Flask），但CGI仍适用于简单场景或学习基础原理。

扩展方向：
- 结合数据库（如SQLite）存储用户数据。
- 使用模板引擎（如Jinja2）分离逻辑与展示。
- 实现文件上传功能。

关键词：Python CGI编程、Web开发、表单处理、动态HTML、安全防护、实例教程

简介：本文通过完整的实例教程，详细讲解了Python CGI编程的基础知识、表单数据处理、动态HTML生成和安全注意事项，适合初学者快速掌握CGI开发的核心技术。

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