第 16 章 终端 IO

#include <termios.h>
struct termios{
    tcflag_t c_iflag;//input modes 输入模式标志位
    tcflag_t c_oflag;//output modes 输出模式标志位
    tcflag_t c_cflag;//control modes 控制模式标志位
    tcflag_t c_lflag;//local modes 本地模式标志位
    cc_t     c_cc[NCCS];//special characters 特殊字符
};

#include <termios.h>
#include <unistd.h>
int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);
int tcsetattr(int fd, int optional_actions,
             const struct termios *termios_p);

TCSANOW 更改立即发生
TCSADRAIN 发送了所有输出后更改才会发生,若更改输出参数则应使用此选项
TCSAFLUSH 发送了所有输出后更改才会发生，再更改发生时未读的所有输入数据都被丢弃（冲洗）

#include <iostream>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    struct termios m_termios;
    tcgetattr(STDIN_FILENO, &m_termios);
    cout << m_termios.c_ispeed << " " << m_termios.c_ospeed << endl;
    // 15 15
    return 0;
}

#include <termios.h>
#include <unistd.h>
//两个函数返回值为波特率值
speed_t cfgetispeed(const struct termios *termios_p);
speed_t cfgetospeed(const struct termios *termios_p);
//若成功返回0，失败返回-1
int cfsetispeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
int cfsetospeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
int cfsetspeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);

int set_interface_attribs(int fd, int speed, int parity)
{
    struct termios tty;
    memset(&tty, 0, sizeof tty);
    // 获取termios结构
    if (tcgetattr(fd, &tty) != 0)
    {
        // 错误处理
        return -1;
    }
    // 设置波特率
    cfsetospeed(&tty, speed);
    cfsetispeed(&tty, speed);
    // 设置8bit一个字节
    tty.c_cflag = (tty.c_cflag & ~CSIZE) | CS8; // 8 bits per byte
    // disable IGNBRK for mismatched speed tests; otherwise receive break
    // as \000 chars
    tty.c_iflag &= ~IGNBRK; // disable break processing
    /*
    这行代码是将tty结构体中c_iflag成员的IGNBRK位清零。在Linux系统编程中，termios结构体用于配置终端（包括串口终端），    c_iflag是其中的一个成员，用于配置输入模式标志。其中IGNBRK是一个输入模式标志，表示当检测到BREAK（即所有线路都处于空闲状态）时是否忽略它。
通过将c_iflag成员的IGNBRK位清零，上述代码表示禁用忽略BREAK功能，即当检测到BREAK时，将其视为普通的输入字符。这对于测试串口连接非常有用，因为它可以确保在发送BREAK时，接收端能够正确接收到它并将其视为输入字符。
    */
    tty.c_lflag = 0;        // no signaling chars, no echo,
                            // no canonical processing
    tty.c_oflag = 0;        // no remapping, no delays
    tty.c_cc[VMIN] = 0;     // read doesn't block
    /*
在这里，VMIN是c_cc数组的一个元素，它表示串口输入缓冲区中所需的最小字节数。当使用read函数读取串口输入时，如果输入缓冲区中可用的字节数小于VMIN，则read函数将阻塞，直到缓冲区中的字节数达到VMIN。如果VMIN为0，则read函数将立即返回，即使缓冲区中没有任何数据可用。
因此，将tty结构体中c_cc数组的VMIN元素设置为0，表示在读取串口输入时，read函数将立即返回，即使输入缓冲区中没有任何数据可用。这通常用于非阻塞读取串口输入的情况，例如在轮询循环中读取串口输入。
    */
    tty.c_cc[VTIME] = 5;    // 0.5 seconds read timeout
/*
在这里，VTIME是c_cc数组的一个元素，它表示读取串口输入时的超时时间，单位为1/10秒。当使用read函数读取串口输入时，如果输入缓冲区中的字节数大于等于VMIN，则read函数将返回缓冲区中的数据，否则它将等待，直到输入缓冲区中的字节数达到VMIN或超时时间到达。超时时间由VTIME决定，如果VTIME为0，则read函数将立即返回，否则它将等待VTIME*1/10秒。
因此，将tty结构体中c_cc数组的VTIME元素设置为5，表示在读取串口输入时，read函数将等待0.5秒（即5*1/10秒），如果输入缓冲区中的字节数还未达到VMIN，则read函数将超时并返回。这可以确保在读取串口输入时不会永久阻塞，而是在一定时间后返回。
*/
    tty.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY); // shut off xon/xoff ctrl
/*
IXON：表示开启XON/XOFF输出流控，即当输入缓冲区满时，发送停止输入控制字符（XOFF）；当输入缓冲区有空闲时，发送开始输入控制字符（XON）。
IXOFF：表示开启XON/XOFF输入流控，即当接收缓冲区满时，发送停止接收控制字符（XOFF）；当接收缓冲区有空闲时，发送开始接收控制字符（XON）。
IXANY：表示开启任意字符流控，即当输入缓冲区满时，发送停止输入控制字符（XOFF）；但只要接收到任何字符，就发送开始输入控制字符（XON）。
通过将tty结构体中c_iflag成员的IXON、IXOFF和IXANY位清零，上述代码表示禁用软件流控，即输入和输出都不会受到XON/XOFF或任意字符的控制，输入和输出都将自由进行。这通常用于不需要流控的简单串口通信场景，或者在使用硬件流控时，需要禁用软件流控。
*/
    tty.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);   // ignore modem controls,
                                       // enable reading
/*
这行代码是将tty结构体中c_cflag成员的CLOCAL和CREAD位设置为1。在Linux系统编程中，termios结构体用于配置终端（包括串口终端），c_cflag是其中的一个成员，用于配置控制模式标志。
CLOCAL：表示忽略调制解调器线路状态（DCD信号）。
CREAD：表示开启接收器。
通过将tty结构体中c_cflag成员的CLOCAL和CREAD位设置为1，上述代码表示打开接收器，并忽略DCD信号，即使调制解调器处于掉线状态，也能接收到串口数据。这通常用于与设备直接进行串口通信，而不需要调制解调器进行线路状态的控制。
*/
    tty.c_cflag &= ~(PARENB | PARODD); // shut off parity
/*
PARENB：表示开启奇偶校验功能。
PARODD：表示开启奇偶校验中的奇校验，即校验位为奇数时校验通过。
通过将tty结构体中c_cflag成员的PARENB和PARODD位清零，上述代码表示禁用奇偶校验，即不对串口数据进行奇偶校验。这通常用于简化串口通信协议，或者在通信中不需要进行奇偶校验的场景。
*/
    tty.c_cflag |= parity;
/*
这行代码中的parity是一个整数变量，用于表示要设置的奇偶校验方式。在一般的实现中，可以使用以下宏定义进行奇偶校验方式的设置：
PARENB：表示开启奇偶校验功能。
PARODD：表示开启奇偶校验中的奇校验，即校验位为奇数时校验通过 ~PARODD(偶校验)。
IGNPAR：表示忽略奇偶校验错误的数据。
INPCK：表示开启输入奇偶校验。
通过将tty结构体中c_cflag成员的parity位设置为指定的奇偶校验方式，上述代码表示设置指定的奇偶校验方式，从而对串口数据进行奇偶校验。奇偶校验通常用于检查数据的正确性，可以检测出一位数据的错误，但不能检测出两位或更多数据的错误。
*/
    tty.c_cflag &= ~CSTOPB;
/*
CSTOPB：表示使用两个停止位。
通过将tty结构体中c_cflag成员的CSTOPB位清零，上述代码表示使用一个停止位，即在每个数据字节的后面只有一个停止位。使用一个停止位可以减少串口数据传输的时间，提高传输效率。
*/
    tty.c_cflag &= ~CRTSCTS;
/*
CRTSCTS：表示开启硬件流控制。
通过将tty结构体中c_cflag成员的CRTSCTS位清零，上述代码表示禁用硬件流控制，即不使用硬件信号线进行数据流控制。硬件流控制通常用于在数据传输速度不匹配的情况下，控制数据的流量，防止数据溢出。但是，硬件流控制需要使用额外的硬件线路，增加了成本和复杂度。在某些场景下，软件流控制（使用特殊字符进行流控制）已经可以满足要求，因此禁用硬件流控制可以提高传输效率。
*/
    if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &tty) != 0)
    {
        // 错误处理
        return -1;
    }
    return 0;
}

#include <termios.h>
int tcdrain(int fd);
int tcflow(int fd, int action);
int tcflush(int fd, int queue_selector);
int tcsendbreak(int fd, int duration);

#include <stdio.h>
char* ctermid(char *ptr);

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <string>
using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    char buffer[100];
    cout << ctermid(buffer) << endl; // dev/tty
    cout << buffer << endl;          // dev/tty
    return 0;
}

#include <unistd.h>
int isatty(int fd);

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <unistd.h>
using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    cout << isatty(STDIN_FILENO) << endl;  // 1
    cout << isatty(STDOUT_FILENO) << endl; // 1
    cout << isatty(STDERR_FILENO) << endl; // 1
    return 0;
}

#include <unistd.h>
char *ttyname(int fd);
int ttyname_r(int fd, char *buf, size_t buflen);

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <unistd.h>
using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    cout << ttyname(STDIN_FILENO) << endl;  /// dev/pts/5
    cout << ttyname(STDOUT_FILENO) << endl; /// dev/pts/5
    cout << ttyname(STDERR_FILENO) << endl; /// dev/pts/5
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>

#define MAX_PASS_SIZE 8 // 最大字符

using namespace std;

static char *m_getpass(const char *prompt)
{
    static char buf[MAX_PASS_SIZE + 1];
    char *ptr;
    sigset_t sig, osig;
    struct termios ts, ots;
    int c;
    setbuf(stdin, nullptr);
    sigemptyset(&sig);
    sigaddset(&sig, SIGINT);
    sigaddset(&sig, SIGTSTP);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &sig, &osig); // 设置屏蔽
    int ret = tcgetattr(fileno(stdin), &ts);
    ots = ts;
    ts.c_lflag &= ~(ECHO | ECHOE | ECHOK | ECHONL); // 关闭回显
    ret = tcsetattr(fileno(stdin), TCSAFLUSH, &ts);
    fputs(prompt, stdout);
    ptr = buf;
    while ((c = getchar()) != EOF && c != '\n')
    {
        if (ptr < &buf[MAX_PASS_SIZE])
        {
            *ptr = c;
            ptr++;
        }
    }
    *ptr = 0;
    putc('\n', stdout);
    // 还原环境
    tcsetattr(fileno(stdin), TCSAFLUSH, &ots);
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &osig, nullptr);
    return buf;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    char *ptr = m_getpass("enter password:");
    if (ptr)
    {
        cout << ptr << endl;
    }
    return 0;
}

清屏：\033[2J
光标移动到指定位置：\033[row;colH 或 \033[row;colf
光标上移：\033[nA
光标下移：\033[nB
光标右移：\033[nC
光标左移：\033[nD
设置文本颜色：\033[0;3xm，其中m为颜色代码（0：黑色，1：红色，2：绿色，3：黄色，4：蓝色，5：洋红，6：青色，7：白色）
设置背景颜色：\033[0;4xm，其中0;(4x)为颜色代码
高亮显示：\033[1m
闪烁：\033[5m
反显：\033[7m
取消所有属性：\033[0m
需要注意的是，ANSI控制码在不同终端之间的表现可能会有所不同，因此在编写使用ANSI控制码的程序时，需要考虑到跨平台的兼容性。

#include <iostream>
#include <unistd.h>
using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    cout << "\033[2J" << flush; // 清屏
    // 定位到10行10列
    cout << "\033[10,10H" << flush;
    sleep(2);
    cout << "\033[31;40mhello world" << endl;
    // 黑底红字打印hello world
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>

#define MAX_PASS_SIZE 8 // 最大字符

using namespace std;

void m_input()
{
    static char buf[MAX_PASS_SIZE + 1];
    char *ptr;
    sigset_t sig, osig;
    struct termios ts, ots;
    int c;
    setbuf(stdin, nullptr);
    sigemptyset(&sig);
    sigaddset(&sig, SIGINT);
    sigaddset(&sig, SIGTSTP);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &sig, &osig); // 设置屏蔽
    int ret = tcgetattr(fileno(stdin), &ts);
    ots = ts;
    ts.c_lflag &= ~(ECHO | ECHOE | ECHOK | ECHONL | ICANON); // 关闭回显、非规范模式
    ret = tcsetattr(fileno(stdin), TCSAFLUSH, &ts);
    while ((c = getchar()) != EOF && c != '\n')
    {
        cout << (char)c << endl;
    }
    // 还原环境
    tcsetattr(fileno(stdin), TCSAFLUSH, &ots);
    sigprocmask(SIG_SETMASK, &osig, nullptr);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    m_input();
    return 0;
}

//ioctl-types.h
struct winsize{
    unsigned short ws_row;//rows,in characters
    unsigned short ws_col;//cols,in characters
    unsigned short ws_xpixel;//horizontal size,pixels
    unsgined short ws_ypixel;//vertical size,pixels
};

#include <sys/ioctl.h>
int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);

#include <iostream>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <signal.h>
using namespace std;

static void window(int fd)
{
    struct winsize size;
    if (ioctl(fd, TIOCGWINSZ, (char *)&size) < 0)
    {
        cerr << "TIOCGWINSZ error" << endl;
        exit(1);
    }
    cout << size.ws_col << " " << size.ws_row << " " << size.ws_xpixel << " " << size.ws_ypixel << endl;
}

static void sig_watch(int sig)
{
    window(STDIN_FILENO);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    signal(SIGWINCH, sig_watch);
    window(STDIN_FILENO);
    for (;;)
    {
        pause(); // wait for signal
    }
    return 0;
}