通用网关接口（CGI）是Web开发的基础技术标准， 它定义了Web服务器（如Apache/Nginx）如何将客户端请求（通常来自Web表单）转发给外部程序（如Python脚本）处理的规范机制。 通过CGI协议，服务器会将HTTP请求参数注入环境变量， Python脚本则通过标准输入输出与服务器交互，最终动态生成网页返回客户端。
这种轻量级方案使开发者无需部署专用应用服务器即可快速构建Web应用，
Python标准库中的cgi模块（含FieldStorage等工具类）为此提供了完整支持，
虽然现代Web开发已转向WSGI/ASGI等更高效的协议，但理解CGI仍有助于掌握Web底层交互原理，
详细技术文档可参考Python官方Web编程指南（http://wiki.python.org/moin/WebProgramming）。
Python CGI编程的关键工具是模块cgi，另一个对开发CGI脚本很有帮助的模块是cgitb 。
要让CGI脚本能够通过Web进行访问（和运行），
必须将其放在Web服务器能够访问的地方、添加!#行并设置合适的文件权限。
接下来依次介绍这三个步骤。
这里假设能够访问Web服务器。换而言之，能够将内容发布到Web。
通常，要将内容发布到Web，只需将网页、图像等放入特定的目录（在UNIX中通常为public_html）即可。
如果不知道如何将内容发布到Web，请咨询Internet服务提供商（ISP）或系统管理员。
提示：如果使用的是macOS系统，应随操作系统一起安装了Apache Web服务器。 要开启此服务器，可在系统首选项中的共享首选项面板中选择复选框“Web共享”。
如果只是想尝试使用CGI，可在Python中使用模块http.server直接运行一个临时Web服务器。
与其他模块一样，可通过向Python可执行文件提供开关-m来导入并运行这个模块。
如果同时 指定了--cgi，启动的服务器将支持CGI。请注意，
这个服务器将提供运行它时所在目录中的文件， 因此务必确保这个目录中没有机密内容。
$ python -m http.server --cgi
Serving HTTP on 0.0.0.0 port 8000 ...CGI程序也必须放在可通过Web访问的目录中。另外，必须将其标识为CGI脚本， 以免Web服务器以网页的方式提供其源代码。为此，有两种常见的方式：
- 将脚本放在子目录
cgi-bin中； - 将脚本文件的扩展名指定为
.cgi。
具体的工作原理随服务器而异。如果心存疑虑，请咨询ISP或系统管理员。
（例如，如果使用的是Apache，可能需要对目标目录启用ExecCGI选项。）
如果使用的是模块http.server中的服务器，应使用子目录cgi-bin。
将脚本放到正确的位置（还可能给它指定特定的文件扩展名）后，必须在其开头添加一个 !# 行。
通过添加 !# 行，无需显式地执行Python解释器就能执行脚本。
通常，这只是提供了便利，但对CGI脚本来说却至关重要，因为如果没有 !# 行，
Web服务器将不知道如何执行脚本。
（Web服务器只知道脚本可能是使用Perl、Ruby等其他编程语言编写的。）
一般而言，只需在脚本开头添加如下行即可：
#!/usr/bin/env python
请注意，它必须是第一行（之前没有空行）。若这样做无效，
就得确定Python可执行文件的准确位置，并在 !# 行中使用完整的路径，如下所示：
#!/usr/bin/python
如果同时安装了Python 2和Python 3，可能需要将python替换为python3（前面的env解决方案 亦如此）。
若这样做无效，可能存在看不到的错误，具体地说是!#行以\r\n而不是\n结尾，
把Web服务器搞糊涂了。请务必将脚本保存为UNIX风格的纯文本文件。
在Windows中，可使用Python可执行文件的完整路径，如下所示：
#!C:\Python36\python.exe
需要做的最后一件事情是设置合适的文件权限（至少当Web服务器运行在UNIX或Linux系统中时如此）。 必须确保谁都可以读取和执行脚本文件（否则Web服务器将无法运行它）， 同时确保只有自己才能写入（这样其他任何人都不能修改自己的脚本）。
提示：如果在Windows中编辑脚本，而它存储在UNIX磁盘服务器中（可使用Samba或FTP 来访问它）， 则当修改脚本后，其文件权限可能发生变化。因此，如果脚本无法运行， 请确定其文件权限依然是正确的。
在UNIX中，修改文件权限（或文件模式）的命令为chmod。要修改文件权限，
只需通过普通用户账户或专为完成Web任务而建立的账户执行下面的命令（这里假设脚本名为somescript.cgi)。
chmod 755 somescript.cgi
做好所有这些准备工作后，就应该能够像打开网页一样打开脚本来执行。
注意：在浏览器中，不应像打开本地文件那样打开脚本， 而必须使用完整的HTTP URL来打开它， 这样才能通过Web服务器取回它。
通常，CGI脚本不能修改计算机上的任何文件。要让它能够修改文件， 必须显式地赋予它权 限。为此，有两种选择：如果有root（系统管理员）权限， 可为脚本专门创建一个用户账户，并 调整需要修改的文件的所有者； 如果没有root权限，可设置该文件的文件权限， 让系统中的所有用户（包括Web服务器用来运行CGI脚本的账户）都能写入这个文件。 要设置这样的文件权限， 可使用如下命令：
chmod 666 editable_file.txt
警告：使用文件模式666存在潜在的安全风险。除非知道这样做的后果，否则最好不要这样做。
使用CGI程序存在一些安全风险。如果允许CGI脚本对服务器中的文件执行写入操作，
那么这可能被人利用来破坏数据——除非编写脚本时非常小心。同样，
如果直接将用户提供的数据 作为Python代码（如使用exec或eval）或shell命令（如使用os.system或模块subprocess）执行，
就可能执行恶意的命令，进而面临极大的风险。
即便在SQL查询中使用用户提供的字符串也很危险，
除非预先仔细审查这些字符串。SQL注入是一种常见的攻击系统的方式。
最简单的CGI脚本类似如下代码：
#!/usr/bin/env python
print('Content-type: text/plain')
Content-type: text/plain
打印一个空行，以结束首部。
print()
print('Hello, world!')
Hello, world!
如果将这些代码保存为文件simple1.cgi并通过Web服务器打开它，
将看到一个网页，其中只包含纯文本Hello, world!。
要通过Web服务器打开这个文件，必须将其放在Web服务器能够访问的地方。
在典型的UNIX环境中，可将其放在主目录下的目录public_html中，
有关这方面的详情，请咨询ISP或系统管理员。如果使用了目录cgi-bin，也可将这个文件命名为simple1.py。
这个程序写入到标准输出（如使用print）的内容都出现在网页中，至少大部分内容都如此。
事实上，首先打印的是HTTP首部，这些行包含有关网页的信息。这里关心的唯 一首部是 Content-type。
Content-type 后面跟着一个冒号、 一个空格和类型名 text/plain。
这指出这个网页是纯文本的。要指出网页是HTML的，应将这行修改成下面这样：
print('Content-type: text/html')
Content-type: text/html
打印所有的首部后，打印了一个空行，以指出接下来为文档本身。 这里的文档只包含字符串'Hello, world!'。
有时候，编程错误可能导致程序终止，并因未捕获的异常而显示栈跟踪。
通过CGI运行程序时，如果出现这种情况，可能导致Web服务器显示毫无帮助的错误消息甚至黑色网页。
如果能够访问服务器日志（例如，如果使用的是http.server），
可能能够在这里找到蛛丝马迹。然而，为帮助调试CGI脚本，
标准库提供了一个很有用的模块，名为cgitb（用于CGI栈跟踪）。
通过导入这个模块并调用其中的函数enable，可显示一个很有用的网页，
其中包含有关什么地方出了问题的信息。下面代码演示了如何使用模块cgitb。
显示栈跟踪的CGI脚本（faulty.cgi）
#!/usr/bin/env python
import cgitb; cgitb.enable()
print('Content-type: text/html\n')
print(1/0)
print('Hello, world!')在浏览器中通过Web服务器访问这个脚本时，结果如图所示。
到目前为止，所有CGI脚本都只生成输出，而没有使用任何形式的输入。
输入是通过HTML 表单（将在下一节介绍）以键-值对（字段）的方式提供给CGI脚本的。
在CGI脚本中，可使用模块cgi中的FieldStorage类来获取这些字段。
当创建FieldStorage实例（应只创建一个）时，它将从请求中取回输入变量（字段），
并通过一个类似于字典的接口将它们提供给脚本。要访问 FieldStorage中的值，
可通过普通的键查找，但出于一些技术原因（与文件上传相关，这里不讨论），
FieldStorage的元素并不是需要的值。例如，即便知道请求包含一个名为name的值，
也不能像下面这样做：
form = cgi.FieldStorage()
name = form['name']而必须这样做：
form = cgi.FieldStorage()
name = form['name'].value一种更简单的获取值的方式是使用方法getvalue。它类似于字典的方法get，但返回项目的
value属性的值，如下所示：
form = cgi.FieldStorage()
name = form.getvalue('name', 'Unknown')在这个示例中，提供了一个默认值（'Unknown'）。如果没有提供，默认值将为None。在字段 没有值时，将使用默认值。
下面是一个使用cgi.FieldStorage的简单示例：
从FieldStorage中获取单个值的CGI脚本（simple2.cgi）
#!/usr/bin/env python
import cgi
form = cgi.FieldStorage()
/tmp/ipykernel_10109/3838189618.py:1: DeprecationWarning: 'cgi' is deprecated and slated for removal in Python 3.13 import cgi
name = form.getvalue('name', 'world')
print('Content-type: text/plain\n')
Content-type: text/plain
print('Hello, {}!'.format(name))
Hello, world!
在不使用表单的情况下调用CGI脚本。
CGI脚本的输入通常来自提交的表单，但调用CGI脚本时也可直接指定参数。
为此可在指向脚本的URL后面加上问号，再加上用&分隔的键值对。例如，
脚本的URL为 http://www.example.com/simple2.cgi ，
可这样使用参数name=Gumby和age=42来调用这个脚本：http://www.example.com/simple2.cgi?name=Gumby&age=42 。
如果这样做，这个 CGI脚本将显示消息Hello, Gumby!而不是Hello, World!（请注意，没有使用参数age）。
要创建这样的URL查询，可使用模块urllib.parse中的方法urlencode：
urlencode({'name': 'Gumby', 'age': '42'})
'age=42&name=Gumby'可结合使用这种策略和urllib来创建能够与CGI脚本交互的屏幕抓取程序。然而，
与其在服务器端和客户端都采取这种做法，还不如使用Web服务。
有了处理用户请求的工具，该来创建用户可提交的表单了。 这个表单可以是独立的页面，但这里将它放在脚本中。 要深入地了解如何编写HTML表单（或HTML），可参考介绍HTML的优秀著作（当地书店可能就有不少）。 另外，在网上也能找到很多有关这个主题的信息。与往常一样，发现值得模仿的优秀网页后， 可在浏览器中查看其源代码，方法是从菜单中选择“查看源代码”之类的选项（具体是哪个选项取决于使用的浏览器）。
注意：从CGI脚本中获取信息的主要方式有两种：方法GET和方法POST。 就本章而言，两者的差别并不重要。大致上，GET用于获取信息并在URL中进行查询编码， 而POST可用于任何类型的查询，但对查询进行编码的方式稍有不同。
回到脚本，以下代码是扩展后的版本，包含HTML表单的问候脚本（simple3.cgi）。
#!/usr/bin/env python
import cgi
form = cgi.FieldStorage()
name = form.getvalue('name', 'world')
print("""Content-type: text/html
<html>
<head>
<title>Greeting Page</title>
</head>
<body>
<h1>Hello, {}!</h1>
<form action='simple3.cgi'>
Change name <input type='text' name='name' />
<input type='submit' />
</form>
</body>
</html>
""".format(name))
Content-type: text/html <html> <head> <title>Greeting Page</title> </head> <body> <h1>Hello, world!</h1> <form action='simple3.cgi'> Change name <input type='text' name='name' /> <input type='submit' /> </form> </body> </html>
在这个脚本开头，与以前一样获取CGI参数name，并将默认值设置为'world'。
如果在浏览器中打开这个脚本时没有提交任何值，将使用默认值。
接下来，打印了一个简单的HTML页面，其中的标题包含参数name的值。
另外，这个页面还包含一个HTML表单，该表单的属性action被设置为脚本的名称（simple3.cgi）。
这意味着提交表单后，将再次运行这个脚本。这个表单只包含一个输入元素，名为name的文本框。
因此，如果在文本框中输入新名字并提交表单，标题将发生变化，因为现在参数name包含值。
下图显示了通过Web服务器访问脚本程序的结果。
