• C++ Web 编程

    C++ Web 编程

    什么是 CGI？

    • 公共网关接口（CGI），是一套标准，定义了信息是如何在 Web 服务器和客户端脚本之间进行交换的。
    • CGI 规范目前是由 NCSA 维护的，NCSA 定义 CGI 如下：
    • 公共网关接口（CGI），是一种用于外部网关程序与信息服务器（如 HTTP 服务器）对接的接口标准。
    • 目前的版本是 CGI/1.1，CGI/1.2 版本正在推进中。

    Web 浏览

    为了更好地了解 CGI 的概念，让我们点击一个超链接，浏览一个特定的网页或 URL，看看会发生什么。

    • 您的浏览器联系上 HTTP Web 服务器，并请求 URL，即文件名。
    • Web 服务器将解析 URL，并查找文件名。如果找到请求的文件，Web 服务器会把文件发送回浏览器，否则发送一条错误消息，表明您请求了一个错误的文件。
    • Web 浏览器从 Web 服务器获取响应，并根据接收到的响应来显示文件或错误消息。

    然而，以这种方式搭建起来的 HTTP 服务器，不管何时请求目录中的某个文件，HTTP 服务器发送回来的不是该文件，而是以程序形式执行，并把执行产生的输出发送回浏览器显示出来。

    公共网关接口（CGI），是使得应用程序（称为 CGI 程序或 CGI 脚本）能够与 Web 服务器以及客户端进行交互的标准协议。这些 CGI 程序可以用 Python、PERL、Shell、C 或 C++ 等进行编写。

    CGI 架构图

    下图演示了 CGI 的架构：

    Web 服务器配置

    在您进行 CGI 编程之前，请确保您的 Web 服务器支持 CGI，并已配置成可以处理 CGI 程序。所有由 HTTP 服务器执行的 CGI 程序，都必须在预配置的目录中。该目录称为 CGI 目录，按照惯例命名为 /var/www/cgi-bin。虽然 CGI 文件是 C++ 可执行文件，但是按照惯例它的扩展名是 .cgi。

    默认情况下，Apache Web 服务器会配置在 /var/www/cgi-bin 中运行 CGI 程序。如果您想指定其他目录来运行 CGI 脚本，您可以在 httpd.conf 文件中修改以下部分：

    
   AllowOverride None
   Options ExecCGI
   Order allow,deny
   Allow from all

 

Options All

    在这里，我们假设已经配置好 Web 服务器并能成功运行，你可以运行任意的 CGI 程序，比如 Perl 或 Shell 等。

    第一个 CGI 程序

    请看下面的 C++ 程序：

    实例

    1. #include 
    2. using namespace std;
    3.  
    4. int main ()
    5. {
    6.     
    7.    cout << "Content-type:text/html\r\n\r\n";
    8.    cout << "\n";
    9.    cout << "\n";
    10.    cout << "Hello World - 第一个 CGI 程序\n";
    11.    cout << "\n";
    12.    cout << "\n";
    13.    cout << "
      Hello World! 这是我的第一个 CGI 程序
      \n"      ;
    14.    cout << "\n";
    15.    cout << "\n";
    16.    
    17.    return 0;
    18. }

    编译上面的代码，把可执行文件命名为 cplusplus.cgi，并把这个文件保存在 /var/www/cgi-bin 目录中。在运行 CGI 程序之前，请使用 chmod 755 cplusplus.cgi UNIX 命令来修改文件模式，确保文件可执行。访问可执行文件，您会看到下面的输出：

    Hello World! 这是我的第一个 CGI 程序

    上面的 C++ 程序是一个简单的程序，把它的输出写在 STDOUT 文件上，即显示在屏幕上。在这里，值得注意一点，第一行输出 Content-type:text/html\r\n\r\n。这一行发送回浏览器，并指定要显示在浏览器窗口上的内容类型。您必须理解 CGI 的基本概念，这样才能进一步使用 Python 编写更多复杂的 CGI 程序。C++ CGI 程序可以与任何其他外部的系统（如 RDBMS）进行交互。

    HTTP 头信息

    行 Content-type:text/html\r\n\r\n 是 HTTP 头信息的组成部分，它被发送到浏览器，以便更好地理解页面内容。HTTP 头信息的形式如下：

    HTTP 字段名称: 字段内容
 
例如
Content-type: text/html\r\n\r\n

    还有一些其他的重要的 HTTP 头信息，这些在您的 CGI 编程中都会经常被用到。

    头信息描述
    Content-type:MIME 字符串，定义返回的文件格式。例如 Content-type:text/html。
    Expires: Date信息变成无效的日期。浏览器使用它来判断一个页面何时需要刷新。一个有效的日期字符串的格式应为 01 Jan 1998 12:00:00 GMT。
    Location: URL这个 URL 是指应该返回的 URL，而不是请求的 URL。你可以使用它来重定向一个请求到任意的文件。
    Last-modified: Date资源的最后修改日期。
    Content-length: N要返回的数据的长度，以字节为单位。浏览器使用这个值来表示一个文件的预计下载时间。
    Set-Cookie: String通过 string 设置 cookie。

    CGI 环境变量

    所有的 CGI 程序都可以访问下列的环境变量。这些变量在编写 CGI 程序时扮演了非常重要的角色。

    变量名描述
    CONTENT_TYPE内容的数据类型。当客户端向服务器发送附加内容时使用。例如，文件上传等功能。
    CONTENT_LENGTH查询的信息长度。只对 POST 请求可用。
    HTTP_COOKIE以键 & 值对的形式返回设置的 cookies。
    HTTP_USER_AGENT用户代理请求标头字段，递交用户发起请求的有关信息，包含了浏览器的名称、版本和其他平台性的附加信息。
    PATH_INFOCGI 脚本的路径。
    QUERY_STRING通过 GET 方法发送请求时的 URL 编码信息，包含 URL 中问号后面的参数。
    REMOTE_ADDR发出请求的远程主机的 IP 地址。这在日志记录和认证时是非常有用的。
    REMOTE_HOST发出请求的主机的完全限定名称。如果此信息不可用，则可以用 REMOTE_ADDR 来获取 IP 地址。
    REQUEST_METHOD用于发出请求的方法。最常见的方法是 GET 和 POST。
    SCRIPT_FILENAMECGI 脚本的完整路径。
    SCRIPT_NAMECGI 脚本的名称。
    SERVER_NAME服务器的主机名或 IP 地址。
    SERVER_SOFTWARE服务器上运行的软件的名称和版本。

    下面的 CGI 程序列出了所有的 CGI 变量。

    实例

    1. #include 
    2. #include 
    3. #include 
    4. using namespace std;
    5.  
    6. const string ENV[ 24 ] = {                 
    7.         "COMSPEC", "DOCUMENT_ROOT", "GATEWAY_INTERFACE",   
    8.         "HTTP_ACCEPT", "HTTP_ACCEPT_ENCODING",             
    9.         "HTTP_ACCEPT_LANGUAGE", "HTTP_CONNECTION",         
    10.         "HTTP_HOST", "HTTP_USER_AGENT", "PATH",            
    11.         "QUERY_STRING", "REMOTE_ADDR", "REMOTE_PORT",      
    12.         "REQUEST_METHOD", "REQUEST_URI", "SCRIPT_FILENAME",
    13.         "SCRIPT_NAME", "SERVER_ADDR", "SERVER_ADMIN",      
    14.         "SERVER_NAME","SERVER_PORT","SERVER_PROTOCOL",     
    15.         "SERVER_SIGNATURE","SERVER_SOFTWARE" };   
    16.  
    17. int main ()
    18. {
    19.     
    20.    cout << "Content-type:text/html\r\n\r\n";
    21.    cout << "\n";
    22.    cout << "\n";
    23.    cout << "CGI 环境变量\n";
    24.    cout << "\n";
    25.    cout << "\n";
    26.    cout << "";
    27.  
    28.    for ( int i = 0; i < 24; i++ )
    29.    {
    30.        cout << "
      31. \n";
    31.    }
    32.    cout << "
      33. " << ENV[ i ] << "";
    33.        // 尝试检索环境变量的值
    34.        char *value = getenv( ENV[ i ].c_str() );  
    35.        if ( value != 0 ){
    36.          cout << value;                                 
    37.        }else{
    38.          cout << "环境变量不存在。";
    39.        }
    40.        cout << "
      41. <\n"      ;
    41.    cout << "\n";
    42.    cout << "\n";
    43.    
    44.    return 0;
    45. }

    C++ CGI 库

    在真实的实例中，您需要通过 CGI 程序执行许多操作。这里有一个专为 C++ 程序而编写的 CGI 库，我们可以从 ftp://ftp.gnu.org/gnu/cgicc/ 上下载这个 CGI 库，并按照下面的步骤安装库：

    $ tar xzf cgicc-X.X.X.tar.gz 
$ cd cgicc-X.X.X/ 
$ ./configure --prefix=/usr 
$ make
$ make install

    注意：libcgicc.so 和 libcgicc.a 库会被安装到/usr/lib目录下，需执行拷贝命令：

    $ sudo cp /usr/lib/libcgicc.* /usr/lib64/

    才能使 CGI 程序自动找到 libcgicc.so 动态链接库。

    您可以点击 C++ CGI Lib Documentation，查看相关的库文档。

    GET 和 POST 方法

    您可能有遇到过这样的情况，当您需要从浏览器传递一些信息到 Web 服务器，最后再传到 CGI 程序。通常浏览器会使用两种方法把这个信息传到 Web 服务器，分别是 GET 和 POST 方法。

    使用 GET 方法传递信息

    GET 方法发送已编码的用户信息追加到页面请求中。页面和已编码信息通过 ? 字符分隔开，如下所示：

    http://www.test.com/cgi-bin/cpp.cgi?key1=value1&key2=value2

    GET 方法是默认的从浏览器向 Web 服务器传信息的方法，它会在浏览器的地址栏中生成一串很长的字符串。当您向服务器传密码或其他一些敏感信息时，不要使用 GET 方法。GET 方法有大小限制，在一个请求字符串中最多可以传 1024 个字符。

    当使用 GET 方法时，是使用 QUERY_STRING http 头来传递信息，在 CGI 程序中可使用 QUERY_STRING 环境变量来访问。

    您可以通过在 URL 后跟上简单连接的键值对，也可以通过使用 HTML

    标签的 GET 方法来传信息。

    简单的 URL 实例：Get 方法

    下面是一个简单的 URL，使用 GET 方法传递两个值给 hello_get.py 程序。

    /cgi-bin/cpp_get.cgi?first_name=ZARA&last_name=ALI

    下面的实例生成 cpp_get.cgi CGI 程序，用于处理 Web 浏览器给出的输入。通过使用 C++ CGI 库，可以很容易地访问传递的信息：

    实例

    1. #include 
    2. #include   
    3. #include   
    4. #include   
    5. #include  
    6.  
    7. #include  
    8. #include  
    9. #include  
    10. #include   
    11.  
    12. using namespace std;
    13. using namespace cgicc;
    14.  
    15. int main ()
    16. {
    17.    Cgicc formData;
    18.    
    19.    cout << "Content-type:text/html\r\n\r\n";
    20.    cout << "\n";
    21.    cout << "\n";
    22.    cout << "使用 GET 和 POST 方法\n";
    23.    cout << "\n";
    24.    cout << "\n";
    25.  
    26.    form_iterator fi = formData.getElement("first_name");  
    27.    if( !fi->isEmpty() && fi != (*formData).end()) {  
    28.       cout << "名：" << **fi << endl;  
    29.    }else{
    30.       cout << "No text entered for first name" << endl;  
    31.    }
    32.    cout << "
      \n"      ;
    33.    fi = formData.getElement("last_name");  
    34.    if( !fi->isEmpty() &&fi != (*formData).end()) {  
    35.       cout << "姓：" << **fi << endl;  
    36.    }else{
    37.       cout << "No text entered for last name" << endl;  
    38.    }
    39.    cout << "
      \n"      ;
    40.  
    41.    cout << "\n";
    42.    cout << "\n";
    43.    
    44.    return 0;
    45. }

    现在，编译上面的程序，如下所示：

    $g++ -o cpp_get.cgi cpp_get.cpp -lcgicc

    生成 cpp_get.cgi，并把它放在 CGI 目录中，并尝试使用下面的链接进行访问：

    /cgi-bin/cpp_get.cgi?first_name=ZARA&last_name=ALI

    这会产生以下结果：

    名：ZARA 
姓：ALI

    简单的表单实例：GET 方法

    下面是一个简单的实例，使用 HTML 表单和提交按钮传递两个值。我们将使用相同的 CGI 脚本 cpp_get.cgi 来处理输入。

    1. "/cgi-bin/cpp_get.cgi" method="get">
    2. 名："text" name="first_name">  
    3.  
    4. 姓："text" name="last_name" />
    5. "submit" value="提交" />

    下面是上述表单的实际输出，请输入名和姓，然后点击提交按钮查看结果。

    使用 POST 方法传递信息

    一个更可靠的向 CGI 程序传递信息的方法是 POST 方法。这种方法打包信息的方式与 GET 方法相同，不同的是，它不是把信息以文本字符串形式放在 URL 中的 ? 之后进行传递，而是把它以单独的消息形式进行传递。该消息是以标准输入的形式传给 CGI 脚本的。

    我们同样使用 cpp_get.cgi 程序来处理 POST 方法。让我们以同样的例子，通过使用 HTML 表单和提交按钮来传递两个值，只不过这次我们使用的不是 GET 方法，而是 POST 方法，如下所示：

    1. "/cgi-bin/cpp_get.cgi" method="post">
    2. 名："text" name="first_name">
    3. 姓："text" name="last_name" />
    4.  
    5. "submit" value="提交" />

    向 CGI 程序传递复选框数据

    当需要选择多个选项时，我们使用复选框。

    下面的 HTML 代码实例是一个带有两个复选框的表单：

    1. "/cgi-bin/cpp_checkbox.cgi" 
    2.          method="POST" 
    3.          target="_blank">
    4. "checkbox" name="maths" value="on" /> 数学
    5. "checkbox" name="physics" value="on" /> 物理
    6. "submit" value="选择学科" />

    下面的 C++ 程序会生成 cpp_checkbox.cgi 脚本，用于处理 Web 浏览器通过复选框给出的输入。

    实例

    1. #include 
    2. #include   
    3. #include   
    4. #include   
    5. #include  
    6.  
    7. #include  
    8. #include  
    9. #include  
    10. #include  
    11.  
    12. using namespace std;
    13. using namespace cgicc;
    14.  
    15. int main ()
    16. {
    17.    Cgicc formData;
    18.    bool maths_flag, physics_flag;
    19.  
    20.    cout << "Content-type:text/html\r\n\r\n";
    21.    cout << "\n";
    22.    cout << "\n";
    23.    cout << "向 CGI 程序传递复选框数据\n";
    24.    cout << "\n";
    25.    cout << "\n";
    26.  
    27.    maths_flag = formData.queryCheckbox("maths");
    28.    if( maths_flag ) {  
    29.       cout << "Maths Flag: ON " << endl;  
    30.    }else{
    31.       cout << "Maths Flag: OFF " << endl;  
    32.    }
    33.    cout << "
      \n"      ;
    34.  
    35.    physics_flag = formData.queryCheckbox("physics");
    36.    if( physics_flag ) {  
    37.       cout << "Physics Flag: ON " << endl;  
    38.    }else{
    39.       cout << "Physics Flag: OFF " << endl;  
    40.    }
    41.    cout << "
      \n"      ;
    42.    cout << "\n";
    43.    cout << "\n";
    44.    
    45.    return 0;
    46. }

    向 CGI 程序传递单选按钮数据

    当只需要选择一个选项时，我们使用单选按钮。

    下面的 HTML 代码实例是一个带有两个单选按钮的表单：

    1. "/cgi-bin/cpp_radiobutton.cgi" 
    2.          method="post" 
    3.          target="_blank">
    4. "radio" name="subject" value="maths" 
    5.                                     checked="checked"/> 数学 
    6. "radio" name="subject" value="physics" /> 物理
    7. "submit" value="选择学科" />

    下面的 C++ 程序会生成 cpp_radiobutton.cgi 脚本，用于处理 Web 浏览器通过单选按钮给出的输入。

    实例

    1. #include 
    2. #include   
    3. #include   
    4. #include   
    5. #include  
    6.  
    7. #include  
    8. #include  
    9. #include  
    10. #include  
    11.  
    12. using namespace std;
    13. using namespace cgicc;
    14.  
    15. int main ()
    16. {
    17.    Cgicc formData;
    18.   
    19.    cout << "Content-type:text/html\r\n\r\n";
    20.    cout << "\n";
    21.    cout << "\n";
    22.    cout << "向 CGI 程序传递单选按钮数据\n";
    23.    cout << "\n";
    24.    cout << "\n";
    25.  
    26.    form_iterator fi = formData.getElement("subject");  
    27.    if( !fi->isEmpty() && fi != (*formData).end()) {  
    28.       cout << "Radio box selected: " << **fi << endl;  
    29.    }
    30.   
    31.    cout << "
      \n"      ;
    32.    cout << "\n";
    33.    cout << "\n";
    34.    
    35.    return 0;
    36. }

    向 CGI 程序传递文本区域数据

    当需要向 CGI 程序传递多行文本时，我们使用 TEXTAREA 元素。

    下面的 HTML 代码实例是一个带有 TEXTAREA 框的表单：

    1. "/cgi-bin/cpp_textarea.cgi" 
    2.          method="post" 
    3.          target="_blank">
    5. "submit" value="提交" />

    下面的 C++ 程序会生成 cpp_textarea.cgi 脚本，用于处理 Web 浏览器通过文本区域给出的输入。

    实例

    1. #include 
    2. #include   
    3. #include   
    4. #include   
    5. #include  
    6.  
    7. #include  
    8. #include  
    9. #include  
    10. #include  
    11.  
    12. using namespace std;
    13. using namespace cgicc;
    14.  
    15. int main ()
    16. {
    17.    Cgicc formData;
    18.   
    19.    cout << "Content-type:text/html\r\n\r\n";
    20.    cout << "\n";
    21.    cout << "\n";
    22.    cout << "向 CGI 程序传递文本区域数据\n";
    23.    cout << "\n";
    24.    cout << "\n";
    25.  
    26.    form_iterator fi = formData.getElement("textcontent");  
    27.    if( !fi->isEmpty() && fi != (*formData).end()) {  
    28.       cout << "Text Content: " << **fi << endl;  
    29.    }else{
    30.       cout << "No text entered" << endl;  
    31.    }
    32.   
    33.    cout << "
      \n"      ;
    34.    cout << "\n";
    35.    cout << "\n";
    36.    
    37.    return 0;
    38. }

    向 CGI 程序传递下拉框数据

    当有多个选项可用，但只能选择一个或两个选项时，我们使用下拉框。

    下面的 HTML 代码实例是一个带有下拉框的表单：

    1. "/cgi-bin/cpp_dropdown.cgi" 
    2.                        method="post" target="_blank">
    4. "submit" value="提交"/>

    下面的 C++ 程序会生成 cpp_dropdown.cgi 脚本，用于处理 Web 浏览器通过下拉框给出的输入。

    实例

    1. #include 
    2. #include   
    3. #include   
    4. #include   
    5. #include  
    6.  
    7. #include  
    8. #include  
    9. #include  
    10. #include  
    11.  
    12. using namespace std;
    13. using namespace cgicc;
    14.  
    15. int main ()
    16. {
    17.    Cgicc formData;
    18.   
    19.    cout << "Content-type:text/html\r\n\r\n";
    20.    cout << "\n";
    21.    cout << "\n";
    22.    cout << "向 CGI 程序传递下拉框数据\n";
    23.    cout << "\n";
    24.    cout << "\n";
    25.  
    26.    form_iterator fi = formData.getElement("dropdown");  
    27.    if( !fi->isEmpty() && fi != (*formData).end()) {  
    28.       cout << "Value Selected: " << **fi << endl;  
    29.    }
    30.   
    31.    cout << "
      \n"      ;
    32.    cout << "\n";
    33.    cout << "\n";
    34.    
    35.    return 0;
    36. }
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