CGIプログラミングと再帰概念

情報システム概論 I 

                                       筑波大学 システム情報工学研究科 
                                       コンピュータサイエンス専攻, 電子・情報工学系
                                       新城 靖
                                       <yas@is.tsukuba.ac.jp>

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http://www.coins.tsukuba.ac.jp/~yas/
http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/

■連絡事項

試験について

3月6日(木)に、期末試験を行う。範囲は、第６週から第１０週まで。
試験の日は、１つおきに座る。座席の余裕がないので、部屋に入ったら、奥の方から座ること。
机の上には、次のようなＡ４メモ用紙（両面可）を置いてよい。
- 紙の表面上部に学籍番号と名前を記入すること。
- メモは、日本語、英語、C、Java、Ruby、その他採点者が理解できると思われる言語を用いて用いる。暗号化をしないこと。
- 採点者が読める程度の圧縮にとどめること。
メモ用紙は、試験との答案といっしょに提出する。メモが不要な場合には、学籍番号と名前を記入しただけのＡ４用紙を提出する。
上記メモ用紙以外の資料等は、置いてはいけない。
通信を行ってはならない。

メモ用紙の作り方

要約ではない。木構造で根に近い所を書くものではない。
脳で覚えるには苦手としているもの（コンピュータやネットワークでは得意なもの）を書く。木構造としては、枝葉に近い部分になっていることがある。
汎用のものよのり、個人に特化したものがよい。
返却しないので、コピーをとっておく。
ワード・プロセッサ等を用いて作成してもよい。印刷する時に n-up 機能を使い、複数ページを１ページにまとめる方法もある。

■復習

プロセス
インタプリタ
プロトコルスタック
クライアント・サーバ・モデル
ファイル
CPU は、ハードウェアによる機械語を解釈・実行するインタプリタ。

■目標

CGIプログラミングを通じて今までの内容を総合的に理解する。

Unix Super Text 上巻「第28章 World Wide Web」、「第36章 Perl入門」、下巻「第58章システムコールとライブラリ」参考。

■CGI

WWW サーバは、普通は、ファイルに保存された HTML データやイメージ・データを読み込み、WWWブラウザに返する。 CGI (Common Gateway Interface) では、ファイルが読み込まれる代わりにプログラムが実行され、その実行結果がブラウザに返される。

Gateway とは、WWW で使われている HTTP というプロトコルへの入り口という意味。プログラムの実行結果は、普通は、HTML にすることが多いが、普通のテキストであることもイメージであることもある。

図? CGIの仕組み

「プロセス」とは、実行中のプログラム。

CGI の利用例

ページの更新。
検索エンジンで検索すべきキーワードを受け取る。
アクセス・カウンタ。

◆CGIのファイル名

CGI になるファイル名のパタン

/cgi-bin/name
/dir/name.cgi

設定によっては、これ以外のものも可能である。

◆CGIプログラムを記述するための言語

スクリプト言語が多く使われる。

Perl
Ruby
Python
sh, csh

C言語やJava言語を使うこともできる。

◆アクセス・カウンタ

URL にアクセスするたびに、1増えた数を表示するC言語で記述したプログラム。次のプログラムをコンパイルして、counter.cgi という名前にする。

% cc -o counter.cgi counter.c

http://www.coins.tsukuba.ac.jp/~yas/coins/compsys1-2007/2008-02-21/counter.cgi

   1:	/*
   2:	        counter.c -- Simple access counter in C.
   3:	        CAUTION: This program does not work when multiple clients access it at the same time.
   4:	*/
   5:	#include <stdio.h>      /* printf() */
   6:	#include <stdlib.h>     /* exit() */
   7:	
   8:	static void load_counter();
   9:	static void save_counter();
  10:	static void print_error();
  11:	
  12:	int counter = 0;
  13:	
  14:	main()
  15:	{
  16:	        load_counter();
  17:	        printf("Content-Type: text/plain\n");
  18:	        printf("\n");
  19:	        printf("%d\n", counter );
  20:	        counter = counter + 1 ;
  21:	        save_counter();
  22:	}
  23:	
  24:	static void print_error()
  25:	{
  26:	        printf("Content-Type: text/plain\n");
  27:	        printf("\n");
  28:	        printf("Sorry, internal error.\n");
  29:	        exit(1);
  30:	}
  31:	
  32:	#include <unistd.h>     /* pread() */
  33:	#include <fcntl.h>      /* open() */
  34:	
  35:	#define FILENAME "counter.data"
  36:	
  37:	static void load_counter()
  38:	{
  39:	    int fd ;
  40:	        fd = open(FILENAME,O_RDWR|O_CREAT,0666);
  41:	        if( fd < 0 )
  42:	            print_error();
  43:	        read( fd, &counter, sizeof(counter) );
  44:	        close( fd );
  45:	}
  46:	
  47:	static void save_counter()
  48:	{
  49:	    int fd ;
  50:	        fd = open(FILENAME,O_RDWR|O_CREAT,0666);
  51:	        if( fd < 0 )
  52:	            print_error();
  53:	        write( fd, &counter, sizeof(counter) );
  54:	        close( fd );
  55:	}

load_counter() と save_counter() は、先週のcounter-file.c とほとんど同じ。

◆ファイルの操作

プログラムか見るとファイルには、次のような操作がある。

開く(open)
閉じる(close)
読み込む(read)
書き込む(write)
(ストリームとして扱った時、現在の読み書きする位置（先頭から数えた時のバイト数）を変更する(seek))

◆CGIプログラムの端末からの実行

WWW ブラウザを使って Apache 経由で実行させ、その結果を表示する代わりにシェルから実行し、結果を端末の画面に表示させる方法もある。

% cd ~yas/public_html/coins/compsys1-2007/2008-02-21 
% ./counter.cgi  
Content-Type: text/plain

16
% 
% ./counter.cgi 
Content-Type: text/plain

17
%

CGI のプログラムは、画面(標準出力)に結果を表示する。一行目は、 Content-Type: が多い。HTML を出力するなら、Content-Type: text/html とする。空行以降に、ブラウザの画面に表示されるべきデータを置く。 (空行以前は、HTTP のヘッダに関係している)。

WWW サーバ Apache は、１行目を解析(parse)して、クライアントに対して返すべき HTTP のヘッダを作成する。それ以外のヘッダも生成して送る。

◆telnetクライアント

telnet コマンドを使って、HTTP のクライアント側の命令(GETまたはPOST)をキーボードから手で打ってみる。Web ブラウザの動作をまねる。

% telnet www.coins.tsukuba.ac.jp 80 
Trying 130.158.86.207...
Connected to orchid-nwd.coins.tsukuba.ac.jp.
Escape character is '^]'.
GET /~yas/coins/compsys1-2007/2008-02-21/counter.cgi HTTP/1.0

HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 20 Feb 2008 10:06:36 GMT
Server: Apache/2.0.59 (Unix) PHP/4.4.7
Connection: close
Content-Type: text/plain

18
Connection closed by foreign host.
%

◆TCP/IPの実装

HTTP は、TCP/IP 上のプロトコル。

TCP/IP のプロトコルに従って通信メッセージを作成するプログラムは、オペレーティング・システムのカーネルに含まれている。TCP/IPで通信を行うプロセスは、システム・コールを通じて、カーネル内のプログラムを使う。

オペレーティング・システムのカーネルは、デバイス・ドライバを通じてネットワーク通信を行うハードウェア（ネットワーク・インタフェース・カード）を操作して通信メッセージを送受信する。

カーネル内にあるTCP/IPのプログラム

◆アクセス・カウンタ(Ruby版)

アクセス・カウンタのプログラムを、スクリプト言語 Ruby で書き直したもの。

   1:	#!/usr/bin/ruby
   2:	# counter-ruby.cgi -- Simple access counter in Ruby.
   3:	# CAUTION: This program does not work when multiple clients access it at the same time.
   4:	
   5:	def main()
   6:	        load_counter()
   7:	        printf("Content-Type: text/plain\n")
   8:	        printf("\n")
   9:	        printf("%d\n", @counter )
  10:	        @counter = @counter + 1 
  11:	        save_counter()
  12:	end
  13:	
  14:	def print_error()
  15:	        printf("Content-Type: text/plain\n");
  16:	        printf("\n");
  17:	        printf("Sorry, internal error.");
  18:	        exit( 1 )
  19:	end
  20:	
  21:	FILENAME="counter.data"
  22:	
  23:	def load_counter()
  24:	        begin
  25:	            fo = File.open(FILENAME,"r+",0666)
  26:	            buf1 = fo.read( 4 )
  27:	            buf2 = buf1.unpack("l")
  28:	            @counter = buf2[0]
  29:	        rescue StandardError => e
  30:	            print_error()
  31:	        end
  32:	end
  33:	
  34:	def save_counter()
  35:	        begin
  36:	            fo = File.open(FILENAME,"r+",0666)
  37:	            buf2 = [@counter]
  38:	            buf1 = buf2.pack("l")
  39:	            fo.write( buf1 )
  40:	            fo.close()
  41:	        rescue StandardError => e
  42:	            print_error()
  43:	        end
  44:	end
  45:	
  46:	main()

pack(), unpack() は、C 言語版の整数の読み書きに合わせるために難しくなっている。 Ruby だけなら、文字列にして読み書きする方が簡単である。

スクリプト言語を利用する利点。