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對終端進(jìn)行讀寫

在編寫程序時(shí)，我們往往需要從終端讀入數(shù)據(jù)。一種情況是需要連續(xù)地讀入用戶鍵入的選擇項(xiàng)，這往往出現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫程序中。程序員往往會(huì)使用getchar函數(shù)來讀取數(shù)據(jù)，繼而判斷輸入的數(shù)據(jù)是否有效，從而做出反應(yīng)。其實(shí)如此做帶有很大的風(fēng)險(xiǎn)，一個(gè)實(shí)例程序如下

#include <stdio.h>   char *menu[] = {         "a - add new record",         "d - delete record",         "q - quit",         NULL };   int getchoice(char *choices[]){         int chosen = 0;         int selected;         char **option;           do {                 option = choices;                 while(*option){                         printf("%s\n", *option);                         option++;                 }                 selected = getchar();                 option = choices;                 while(*option){                         if(option[0] == selected){                                 chosen = 1;                                 break;                         }                         option++;                 }                 if(!chosen){                         printf("Incorrect choice, select again.\n");                 }         } while(!chosen);           return selected; }   int main() {         int choice = 0;           do{                 choice = getchoice(menu);                 printf("You choose %c\n", choice);         } while('q' != choice);           exit(0); }

實(shí)例程序中，用戶需要鍵入“A/回車/Q/回車”才能做出選擇。但這種處理有著很大的風(fēng)險(xiǎn)，讀者可以自己測試一下。這也是初學(xué)者經(jīng)常碰到的問題。

默認(rèn)情況下，只有當(dāng)用戶按下回車鍵后，程序才能讀到終端的輸入。這種處理方式是規(guī)范模式或標(biāo)準(zhǔn)模式。在這種模式下，所有的輸入都給予行進(jìn)行處理，在一個(gè)輸入行完成前，終端接口負(fù)責(zé)管理所有的用戶鍵盤輸入，包括退格鍵，應(yīng)用程序讀不到用戶輸入的任何字符。

與標(biāo)準(zhǔn)模式相對的另一種模式為非標(biāo)準(zhǔn)模式，這種模式下，應(yīng)用程序?qū)τ脩糨斎胱址奶幚頁碛懈蟮目刂茩?quán)。

在上述程序中，Linux會(huì)暫存用戶讀入的內(nèi)容，直到用戶按下回車鍵，然后將用戶選擇的字符及緊隨其后的回車符一起傳送到程序。所以，每當(dāng)你選擇一個(gè)菜單時(shí)，程序就調(diào)用getchar函數(shù)處理該字符，而當(dāng)程序在下一次循環(huán)再次調(diào)用getchar函數(shù)時(shí)，它會(huì)立刻返回一個(gè)回車符。一個(gè)解決方案是程序在每次讀入數(shù)據(jù)前首先清空回車鍵之前的所有數(shù)據(jù)，典型代碼如下：

do{                 selected = getchar();         } while('\n' != selected);

 

終端驅(qū)動(dòng)程序和通用終端接口

有時(shí)，程序需要更加精細(xì)的終端控制能力，而不是僅通過簡單的文件操作來完成對終端的一些控制。Linux提供了一組編程接口，這使得我們能夠控制終端驅(qū)動(dòng)程序的行為，從而允許我們對終端的輸入和輸出進(jìn)行更好的控制。

有一組函數(shù)調(diào)用（GTI）用作控制終端，這組函數(shù)調(diào)用與用于讀寫數(shù)據(jù)的函數(shù)是分離的，這就使得讀寫數(shù)據(jù)的接口非常簡潔，同時(shí)又保證用戶可以對終端的行為進(jìn)行更精細(xì)的控制。

 

termios結(jié)構(gòu)

通過設(shè)置termios結(jié)構(gòu)中的值和使用一組函數(shù)調(diào)用，我們就可以對終端接口進(jìn)行控制。

提示：使用termios結(jié)構(gòu)及相關(guān)的函數(shù)調(diào)用，需要包含termios.h頭文件；同時(shí)需要包含curses函數(shù)庫。

控制終端的操作模式有以下幾種：輸入模式、輸出模式、控制模式、本地模式和特殊的控制字符。具體操作由tcgetattr函數(shù)和tcsetattr函數(shù)來完成。其中，本地模式是最常用，也是最重要的一種操作模式。

注意：程序要將終端設(shè)置恢復(fù)到程序開始運(yùn)行之前的狀態(tài)，這一點(diǎn)是非常重要的。首先保存這些值，然后在程序結(jié)束時(shí)恢復(fù)它們，這永遠(yuǎn)是程序的職責(zé)。

輸入模式控制輸入數(shù)據(jù)在被傳遞給程序之前的處理方式。通過設(shè)置termios結(jié)構(gòu)中的c_iflag成員的標(biāo)志對它們進(jìn)行控制。

輸出模式控制輸出字符的處理方式，即由程序發(fā)送出去的字符在傳遞到串行口或屏幕之前是如何處理的。通過設(shè)置termios結(jié)構(gòu)中c_oflag成員的標(biāo)志對輸出模式進(jìn)行控制。

控制模式控制終端的硬件特性。通過設(shè)置termios結(jié)構(gòu)中的c_cflag成員的標(biāo)志對控制模式進(jìn)行配置?？刂颇Ｊ街饕糜诖芯€連接調(diào)制解調(diào)器的情況。

本地模式控制終端的各種特性。通過設(shè)置termios結(jié)構(gòu)中的c_lflag成員的標(biāo)志對本地模式進(jìn)行配置。其中最常用的兩個(gè)標(biāo)志是ECHO和ICANON。前者抑制鍵入字符的回顯，后者將終端在兩個(gè)截然不同的接收字符處理模式之間進(jìn)行切換。如果設(shè)置了ICANON標(biāo)志，就啟用標(biāo)準(zhǔn)輸入行處理模式，否則就啟動(dòng)非標(biāo)準(zhǔn)模式。

當(dāng)用戶鍵入類似Ctrl-C這樣的組合鍵時(shí)，終端會(huì)采取一些特殊的處理方式。termios結(jié)構(gòu)中的c_cc數(shù)組成員將各種特殊的控制字符映射到對應(yīng)的支持函數(shù)。每個(gè)字符的位置是由一個(gè)宏定義的，但不限制這些字符必須是控制字符。

注意：在兩種不同的模式（標(biāo)準(zhǔn)模式和非標(biāo)準(zhǔn)模式）下，c_cc數(shù)組的下標(biāo)值有一部分是重疊的。出于這個(gè)原因，一定要注意不要將兩種模式各自的下標(biāo)值混淆。

可以通過stty命令查詢及修改終端模式。

通過termios結(jié)構(gòu)我們還可以控制終端的傳入和傳出的速度（波特率）。

 

終端的輸出

編寫能夠應(yīng)付連接到UNIX系統(tǒng)上的各種不同類型終端的程序看上去是一件非常讓人畏懼的事情。因?yàn)檫@樣的程序必須針對各種類型的終端編寫相應(yīng)的代碼。termifo軟件包的出現(xiàn)解決了這一問題。在絕大多數(shù)現(xiàn)代的UNIX系統(tǒng)上，這個(gè)軟件包和另一個(gè)軟件包curses集成在一起。

注意：在Linux系統(tǒng)上，在使用termifo軟件包時(shí)可能需要包含ncurses庫；該庫實(shí)現(xiàn)了curses軟件包的所有功能。

termifo的功能標(biāo)識由屬性描述，它們被保存在一組編譯好的terminfo文件中，而這些文件可以方便地在/usr/lib/terinfo或/usr/share/terinfo目錄下找到。例如，VT100終端的定義就放在文件/usr/share/terminfo/v/vt100中。你可以使用infocmp程序輸出terminfo編譯數(shù)據(jù)項(xiàng)的可讀版本。

 

虛擬控制臺

在Linux的典型安裝中將配置12個(gè)虛擬控制臺。虛擬控制臺通過字符設(shè)備文件/dev/ttyN使用，tty是Teletype的縮寫，而N代表一個(gè)數(shù)字，從1開始。

通過who和ps命令，可以查看目前登錄進(jìn)系統(tǒng)的用戶，以及目前在使用的虛擬控制臺及其上運(yùn)行的shell和程序。

Linux系統(tǒng)一般在前六個(gè)虛擬控制臺上運(yùn)行一個(gè)getty進(jìn)程，這樣用戶即可用同一個(gè)屏幕、鍵盤和鼠標(biāo)在六個(gè)不同的虛擬控制臺上登錄?？梢酝ㄟ^組合鍵Ctrl+Alt+F<N>在這六個(gè)不同的虛擬控制臺之間進(jìn)行切換。

如果Linux系統(tǒng)使用的是圖形登錄界面或者使用startx切入圖形界面，X視窗系統(tǒng)將使用第一個(gè)未使用的控制臺，通常是/dev/tty7。

而偽終端由字符設(shè)備文件/dev/pty使用，其中pty是pseudo tty的縮寫。它與tty終端的區(qū)別在于偽終端沒有對于的硬件設(shè)備。

運(yùn)程登錄的終端由字符設(shè)備文件/dev/pts/N使用