サーバサイドプログラミングについて

WWW のさらなる仕組み

動的WEBページ

WWWとはで説明したように、 WWW サーバは基本的にはあらかじめ用意されたページを返すのですが、もっと自分のページを動的にしたい、例えば、「来訪者カウンタ（自分のページに何人来たか）を表示させたい」とか「メッセージを何か書きこんでもらう」などという要求があるのは当然のことです。

これを実現しようと思えばやはり「プログラム」が必要です。ただ一言で「プログラム作ってWEBページで動かす」といっても、大きく次の２つに分れました。

クライアントサイド（クライアント側のブラウザ上) で動かす
サーバサイド（サーバ側＝ＷＷＷサーバマシン上[プロバイダのサーバ等]） で動かす

です。これらのうち前者のクライアント側（ブラウザ）で動くものとしては、 JavaScript などがあります。これらは原則的に 状態が保存できない ため、ユーザの使い勝手をよくするとか、見た目を修飾する等の用途に使われます（説明は別資料）。

過去にはクライアント側で Java applet や VBScript が使われていたこともありますが、最近はほとんど見なくなりました (JavaScript で十分いろいろなことが出来る）。逆に、サーバー側で JavaScript を動かす Node.js というのもあります。

後者は、最近では「Webアプリケーション」と呼ばれることが多いものですが、「サーバ側で動かす」ことにより、サーバー上のデータ（情報）を変化・保存 することが可能となりますので、多彩な応用ができます。ネット通販に代表されるように、現在のインターネットビジネスは、この技術無しでは考えられません。サーバー側でプログラムを動かす方法としては、 Java Servletや ASP.NET 等があります。歴史的に、まず最初に実現されたのは CGI (Common Gateway Interface) とSSI (Server Side Include, 仕組みは CGI とほぼ同様なので詳細は略) です。

なぜ歴史的にサーバー側が先か、ということですが、サーバー側で動かす分にはクライアント側（ブラウザ）の変更は必要ないから、という理由が大きかったと思われます。圧倒的にクライアント側のほうが数が多く、かつ当時のクライアントコンピュータ（パソコン）は計算能力がさほど高くなかったので、ブラウザの変更と普及をいきなりするのは結構大変だったと思われます。
ちなみに CGI の最初とされる 1993 年当時、前田所有のパソコンのCPUは Intel i486/DX2 66MHz でメモリは 8Mb, ディスクは200Mb 程度でした。それでも Linux がちゃんと動いて感動した覚えがあります。

CGIとは？

CGI とは、サーバーホスト上で、WWW サーバプログラムが自分以外のプログラムを呼び出し、目的とする処理を依頼し、（HTML形式で記述されている）処理結果をWWW ブラウザに送りかえす仕組みです。ここで、呼び出した外部プログラムのことをゲートウェイと呼ぶことがあり、CGI という言葉ができました。以下の図のように、サーバーが外部プログラムの助けを借りて処理をおこなっています。（上の普通の WWW の場合と見比べながら仕組みを理解するのが良いかもしれません。）

CGI

この外部プログラムはそのサーバー上で動くプログラムであればどのような言語・開発環境でも良いです。とはいえ、初期の CGI では perl が最も一般的でした。それは、perl の特徴が CGI の要求によくマッチしていたからです。すなわち、

perl はインタプリタ、つまりコンパイルの必要のないプログラムを書けばすぐ動かせる言語です。C言語などで開発する場合はサーバーでコンパイル・リンクしてやらないと動かせない、つまり大抵の場合シェルアカウントが必要ですが、perl ならそんな手間は不要です。
上に関連して、サーバのアーキテクチャに依存してないので、サーバプログラムが (apache など）同じものであれば、ほとんどそのままでどこにもっていっても同じように動きます。コンパイルされたバイナリプログラムは、一般に機種（CPU、OSの種類）に依存するので、別の機種に持っていっても普通は動かないです。ちょっと思いつくだけでも、サーバーには Xeon, x86 系 (Intel)、Sparc (旧Sun Microsystems, 現 Oracle) など、いろんな可能性があるでしょう。インタープリタで動く perl ならその機種の心配は無用です。

しかし、今では、perl でごりごり書くのは流行らなくて、PHP/Python/Ruby で書き、さらに言うと、スクラッチから書くのではなくアプリケーションフレームワーク使って開発、というものが大規模サイトでも主流となっているようです（ここでは詳細は略）。

CGIの次に

上の説明のように、 Web アプリケーションの元祖（？）である CGI とは、サーバホスト上で WWW サーバ（デーモンプロセス）が自分以外のプログラム を呼び出し目的とする処理を依頼し、（HTML形式で記述されている）処理結果をWWW ブラウザに送りかえす仕組みです。つまり、サーバが外部プログラムの助けを借りて処理をおこなっているわけです。

この外部プログラムを起動する、ということは、サーバ自身を改造することなくサーバサイドプログラミングを実現するという意味では意義があったのですが、実はこれはサーバマシンにとって重い（CPU,メモリを消費する）処理で、CGI が発明された時から（同時に多数のアクセスをうけた場合パフォーマンスが低下したり、ひどい場合にはサービスが停止する等の）問題がありました。そこで、WWW サーバから別のプログラムを呼び出すのではなく、サーバの一部としてプログラムを動かしたいという要求が出て来ました。サーバでもクライアントでもどちらで動かしてもいい場合はクライアント側での JavaScript などで対応できますが、ネット通販、ブログ等の永続的（セッションを切ってもサーバー側に保存される）データ処理等はどうしてもサーバ側での処理じゃないと、構造的に実現不可能です。

そこで発明されたのが PHP です。PHPは、Webサーバソフト (Apache etc.) の モジュール として動作する、スクリプト言語を実行する環境です。

ちなみに PHPの生い立ちを簡単になぞると…
1994年秋、Rasmus Lerdorf（グリーンランド生まれのデンマーク育ち）が自分の履歴書ページの閲覧者を調べるために作っていた Perl スクリプト「Personal Home Page Tools」を C言語で書き直し、HTMLフォームを扱える動的な Webアプリケーションのための機能「Form Interpreter」に拡張したのが始まりとされ、その頭文字をとって、「PHP/FI」と呼ばれました。 Lerdorf はこのソフトウエアの開発に誰でも参加できるようにしていたこと、つまりオープン・ソースとしたことで大勢の開発者の支持を得ました。その後、 PHP開発の主体は個人からグループへ変化し、やがて、C、Perl 等の仕様まで取り入れるように拡張され、技術者にとって非常に取り組みやすい言語として発展ました。現在では、PHPは「PHP is Hypertext Pre-processer」 の略ということになっています。

モジュール とは、プログラムに後で組み込んで機能を拡張する仕組みのことです。つまりHTML文書中に記述されたスクリプトを apache に モジュール として組み込まれた PHP エンジン（インタープリタ）が実行し、結果を HTMLデータとしてWebブラウザに出力する仕組みです。

PHP

ちなみに最近の apache では、perl, python 等もモジュールとして動く仕組みができていますので、昔ほど負荷は高くないようです。が、それでも php の軽さにはかなわないようです。あと、perl に関しては仕様の複雑さ（同じ処理をいろんな書き方で書けるので、他人が書いたコードが読み辛い）も近年避けられてる要因の１つです。

PHP の利点

サーバーサイドのWebアプリケーションを開発する言語は、お馴染みの Perl、 Java、ASP などがあります。CGIプログラムを開発する perl言語は、多くの Webアプリケーションで利用されてきました。多分これからも無くなることは無いと思いますが、perl は、言語的に複雑で、柔軟性がありすぎてソースコードが汚くなりやすいですし、なにより CGI として起動する場合には処理が重いという欠点があります。 PHPは、perl と同様にテキストベースで構築できる手軽さがあり、基本的に HTMLファイルに埋め込む言語であるため、簡単なテキストエディタがあれば、誰でも書くことができるという利点はそのままです。

PHPが利用されている理由を整理すると以下のようになるかと思います。

Webアプリケーション開発を前提につくられた言語である
文法が比較的容易に誰でも習得することができる
テキストベースで手間がかからず、デバックも簡単に行える
perl CGIと比較すると、実行速度が早い
最初から、いろいろな種類のデータベースと接続可能になっている

こうした特徴を持つ PHPは、いろいろなサイトでも採用されています。また、 apache 以外の Webサーバでも PHPを実装しつつあることから、より多くのサイトでも PHP が使われています。

とはいえ直近で言うと、php はセキュリティ的に潜在的な弱さがある（php 自体というわけではないが、つい脆弱なプログラムを書いてしまう可能性がある）ので、人気は翳りをみせています。

PHP はじめの第一歩

まずはとにかく動かしてみる、ということで、スクリプトを作ってみましょう。

TeraTerm で liweb にログインして、
```
$  cd public_html 
$  nano phpinfo.php 
```
（$ はプロンプトなので、赤字のところだけ入力する）して nano エディタを開き、
```
<?php
phpinfo();
?>
```
を入力して、^X で保存して終了します。
そうしてサーバに
http://liweb.hannan-u.ac.jp/~giXXXXX/phpinfo.php
(giXXXXX は各自のユーザ名）で（サーバプログラム経由で！）アクセスすれば、php に関するいろいろな情報がえられます。これは実際インストール後のテストの定番です。

【超重要！！】
「サーバプログラム経由で」のアクセスが本質です。つまりWindows のファイル操作として ローカルに phpinfo.php を作ってダブルクリックしただけでは駄目（！） で、HTTP により WWW サーバプログラムである apache (のmod_phpモジュール）が動くようにアクセスしないと phpエンジンは動きようがない ＝プログラムは動作しない、です。
JavaScript は ブラウザ側に処理エンジン（インタープリタ）がある ので、javascript-sample.html を Edge等で開くだけで動かすことが出来るわけです。この違いを是非理解してください（過去の受講生でこれを全く理解出来てない人が少なからずいました…）

PHPコードの埋め込み

PHPは、Webアプリケーション構築を前提に開発された言語です。そのため、Webアプリケーション開発で頻繁に使用される処理などを簡単に利用できます。また、HTMLとの相性が良いことでも知られています。

HTMLテキストの中にPHPコードを埋め込むには、<?php ～ ?>を用います。 PHPは、HTMLテキストのデザインを崩すことなくコードを埋め込むことができるため、プログラマーだけでなく本格的なプログラミング経験がない Webデザイナーなどからも支持されています。

もちろん HTMLタグと閉じタグの間にも処理を埋め込むことができます。

プログラミング言語としての PHP

PHP は型の無い言語です。変数は perl 同様$で始まる英数字であらわし、宣言も不要です（インタープリタ系のデフォルト）。文 (statement) のおわりは ";" (semicolon) で終わるのも、 C/C++/Java/perl/... と同じです。

あと、当たりまえなのですが、PHP は他のプログラミング言語が持つ制御構造はほとんどすべてサポートしてます。（リンクをはってるので実行結果も確認して）以下の例を参考にしてください。

<html>
<head>
<title>
PHP examples
</title>
</head>
<body>
<?php
$var1 = 10;
$var2 = 2;
print "var1: $var1, var2: $var2 <p> " ;

print "var1 + var2= "; print $var1 + $var2 ; print "<br>" ;
print "var1 - var2= "; print $var1 - $var2 ; print "<br>" ;
print "var1 * var2= "; print $var1 * $var2 ; print "<br>" ;
print "var1 / var2= "; print $var1 / $var2 ; print "<br>" ;

if ($var1 == 1) {
  print "var1 is one\n";
} else {
  print "var1 is not one\n";
}
print "<p>" ;
while ($var1 > 0) {
  print "Now var1 is $var1.<br>" ;
  $var1 -= 1;
}
?>
</body>
</html>

フォーム処理

Webアプリケーションで頻繁に使用される処理に「フォーム処理」があります。通常、<form>タグのaction属性で指定されたWebアプリケーションは送信されたデータの解析、各フォームデータの抽出、格納などの複雑な手順を踏む必要があります。しかし、PHPではそのような複雑な手順を省略して、GET method で渡されるデータに関しては「$_GET["name属性"]」 で値を取り出せます。下記リスト(htmlと、それが呼び出す php スクリプト）は入力＆送信されたフォームデータを「$_GET["input1"]」「$_GET["input2"]」を利用して、画面に表示させる例です。

sample.php

<!doctype html> <html> <head> <meta charset="utf-8"> </head> <body> <h1> php input sample</h1> <?php print "結果: "; print $_GET["input1"]; print " and "; print $_GET["input2"]; ?> <hr> <form action="sample.php" method="GET"> <input type="text" name="input1"> <input type="text" name="input2"> <input type="submit" value="送信"> </form> </body> </html> ここでは漢字コードの処理は省略しているので ASCII 以外の文字列を入力すると文字化けするかもしれません。

最近の環境では、とりあえず UTF-8 にしておけばなんとかなる可能性が大です。

あと、<form>タグのmethod属性を「GET」から「POST」に変更する場合は、「$_POST["name属性"]」を使用します。GETメソッドでは送信できるデータの大きさに限界がありますし、またデータ内容を URL の一部として簡単に盗み見ることができるため、多くの場合は POSTメソッドが使用されるます。しかし逆に、検索結果まで URL として他人に教えたい場合は GET も使われるということも、ここで再確認しておいてください。

ちなみに $_POSTや$_GETはスーパーグローバル変数と呼ばれ、PHPであらかじめ用意された連想配列（配列のインデックスとして数字ではなく文字列で指定できるもの）です。ちなみに、ほかにもPOSTとGETどちらにも対応する「$_REQUEST["name属性"]」があります。

ファイル I/O

他のプログラミング言語同様、ファイルの入出力をサポートしています。操作の基本は；

まずファイルをオープンします。その時に、読込用か、書き出し用か、書き足し（追加）用かを指定します。オープンした時に帰って来る値は以降そのファイルを指し示すのに使うもので、ファイルディスクリプタと呼びます。
ファイルの入出力処理をおこないます。
処理がおわったら、ファイルを閉じます（クローズ）。

です。ここで、使われるファイルはクライアント側ではなく サーバー側 であることに注意してください。これで、Web アプリケーションによる（保存もできる）データ処理が可能になるわけです。以下に簡単な例をしめします。

<?php $fp = fopen("no-flock.txt", "a+"); // ファイルを書き足しでオープン for ($i=0;$i<10;$i++) { // $i が 0 から 9 (10 未満）まで＝１０回繰り返し $s = "Write " . $i . ";\n"; // $i を表示するための文字列をつくって fwrite($fp, $s); // その文字列をファイルに出力 sleep(1); // １秒待つ } fclose($fp); // ループを抜けたらファイルを閉じる ?> Finished!

おわりに

以上のような機構により、非常に簡単にサーバーサイドの処理ができるようになっています。実際には php というのはもっと奥が深い（オブジェクト指向をサポートしてる、等…データベースアクセスに関しては続編）のですが、詳細は他の資料にゆずりますので、興味のある人は自分でいろいろ調べてください。

前田としゆき maechan@hannan-u.ac.jp

講義用スタイル
 印刷用スタイル（開いてから、ページを再度更新してください）