20 | linux的图形函数库 curses(基本的输入输出，以及字符显示格式)

许多全屏幕的应用程序都使用curses函数库，它易于使用，并且提供了终端无关的方式来编写全屏幕的基于字符的程序。在编写这类程序时，使用curses
函数库总是比直接使用escape转义序列要容易得多。curses还可以管理键盘，它还提供了一种简单易用的非阻塞字符输入模式。

定位：
你就将学习函数库curses。curses标准 作为一个重要的过渡，位于简单的文本行程序和完全图形化界面(一般也更难于编程)的X视窗系统程序(如GTK+/GNOME和QtKDE)之间。

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用 curses 函数库进行编译

我们主要介绍的都是基本curses函数。
当对使用curses函数库的程序进行编译时，你必须在程序中包含头文件curses.h，并在编译命令行中用-lcurses选项来链接curses函数库。

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curses 术语和概念

curses例程工作在屏幕、窗口和子窗口之上。无论何时，至少存在一一个curses窗口，我们称之为stdscr,它与物理屏幕的尺寸完全一样。

curses函数库用两个数据结构来映射终端屏幕

stdscr: 更重要一些，它会在curses函数产生输出时被刷新。stdscr 数据结构对应的是“标准屏幕”，它的工作方式与stdio函数库中的标准输出stdout非常相似。它是curses程序中的默认输出窗口。
curscr: 和stdscr相似，但它对应的是当前屏幕的样子。在程序调用refresh函数之前，输出到stdscr上的内容不会显示在屏幕上。curses函数库会在refresh函数被调用时比较stdscr(屏幕将会是什么样子)与第二个数据结构curscr (屏幕当前的样子)之间的不同之处，然后用这两个数据结构之间的差异来刷新屏幕。

综上所述，在curses程序中输出字符的过程如下所示。.
(1)使用curses函数刷新逻辑屏幕。
(2)要求curses用refresh函数来刷新物理屏幕。

除了易于编程以外，分成两个步骤来完成字符输出的好处还在于，curses屏幕的刷新效率很高。虽然这点对控制台屏幕来说并不重要，但如果你是通过慢速网络连接到主机上来运行程序，则屏幕刷
新效率的提高意义就很大了。

所有的curses函数使用的坐标都是y值(行号)在前、x值(列号)在后。每个位置不仅包含该屏幕位置处的字符，还包含它的属性。可显示的属性依赖物理终端的功能标志，但一般至少会支持粗体和下划线这两个属性。Linux控制台通常还支持反白显示和色彩属性。

由于curses函数库在使用时需要创建和删除一些临时的数据结构，所以所有的curses程序必须在开始使用curses函数库之前对其进行初始化，并在结東使用后允许curses恢复原先设置。这两项
工作是由initscr和endwin函数分别完成的。

🔧hello world

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <curses.h>

int main()
{
	initscr();
	move(5,15);
	printw("%s","hello world");
	refresh();
	sleep(2);
	endwin();
	exit(EXIT_SUCCESS);
}

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屏幕

正如你所看到的，所有的curses程序必须以initscr函数开始，以endwin 函数结束。下面是它们的头文件定义:

#include <curses.h>
WINDOW *initscr (void) ;
int endwin (void) ;

initscr函数在一个程序中只能调用一次。 如果成功，它返回一个指向stdscr结构的指针;如果失败，它就输出一条诊断错误信息并使程序退出。
endwin函数在成功时返回OK，失败时返回ERR。

你可以先调用endwin函数退出curses,然后通过调用clearok (stdscr, 1)和refresh函数继续curses操作。这实际上是首先让curses忘记物理屏幕的样子，然后强迫它执行一次完整的屏幕原文重现。

输出到屏幕

curses函数库提供了一些用于刷新屏幕的基本函数，它们是: ;

#include <curses.h>

int addch (const chtype char_to_add) ;
int addchstr (chtype *const string_to_add) ;
int printw(char *format，...);
int refresh (void) ;
int box (WINDOW *win_ptr, chtype vertical_char, chtype horizontal_char) ;
int insch (chtype char_to_insert) ;

int insertln(void) ;
int delch (void) ;
int deleteln(void) ;
int beep(void) ;
int flash (void) ;

函数	作用
add系列函数	在光标的当前位置添加指定的字符或字符串。
printw函数	采用与printf函数相同的方法对字符串进行格式化，然后将其添加到光标的当前位置。
refresh函数	刷新物理屏幕，成功时返回OK，发生错误时返回ERR。
box函数	用来围绕一个窗口绘制方框。
insch函数	插入一个字符将已有字符向右移，但此操作对行尾的影响并未定义，具体情况取决于你所使用的终端。
insertln函数	插入一个空白行将现有行依次向下移-行
beep函数	让程序发出声音。但因为有极少部分终端不能发出声音，所以有些curses设置会在调用beep函数时让屏幕闪烁。
flash函数	使屏幕闪烁，但如果无法产生闪烁效果，它将尝试在终端上发出声音

curses有其自己的字符类型chtype,在ncurses的标准Linux版本中，chtype实际上是unsigned long类型的一一个typedef类型定义。

从屏幕读取

你可以从屏幕上读取字符，虽然这个功能并不常用，因为一般来说，要想了解屏幕上所写内容很容易。但如果需要该功能，可用下面这些函数实现它:

#include <curses.h>
chtype inch (void) ;
int instr (char *string) ; 
int innstr (char *string, int number_of_characters) ; 

inch函数总是可用的，但instr和innstr函数并不总被支持。inch函数返回光标当前位置的字符及其属性信息。注意，inch函数返回的并不是一个字符，而是一个chtype类型的变量，而instr和
innstr函数则将返回内容写到字符数组中。

清除屏幕

清除屏幕上的某个区域主要有4种方法，它们是:

#include <curses . h>
int erase (void) ;
int clear (void) ; 
int clrtobot (void) ;
int clrtoeol (void) ;

清除屏幕上的某个区域主要有4种方法，它们是:

#include <curses. h>
int erase (void) ;
int clear (void) ;
int clrtobot (void) ;
int clrtoeol (void) ;

erase函数在每个屏幕位置写上空白字符。
clear函数的功能类似erase函数，它也是用于清屏，但它还通过在内部调用一个底层函数clearok来强制重现屏幕原文。
clearok函数会强制执行清屏操作，并在下次调用refresh函数时重现屏幕原文。

clear函数通常是使用一个终端命令来清除整个屏幕，而不是尝试删除当前屏幕上每个非空白的位置。因此，clear函数是一“种可以彻底清除屏幕的可靠方法。当屏幕显示变得混乱时，clear函数
和refresh函数的结合提供了一种有效的重新绘制屏幕的手段。

clrtobot函数清除当前光标位置直到屏幕结尾的所有内容。
clrtoeol函数清除当前光标位置直到光标所处行行尾的所有内容。

移动光标

用于移动光标的函数只有1个，另有1个函数用来控制在刷新屏幕后curses将光标放置的位置:

#include <curses.h>
int move (int new_y, int new_x) ;
int leaveok (WINDOW *window_ptr, bool leave_flag);

move函数用来将逻辑光标的位置移到指定地点。记住，屏幕坐标以左上角(0,0) 为起点。
在大多数curses版本中，有两个包含物理屏幕尺寸大小的外部整数LINES和COLUMNS,它们可用于决定参数new_y和Inew_x的最大可取值。
调用move函数本身并不会使物理光标移动，它仅改变逻辑屏幕上的光标位置，下次的输出内容就将出现在该位置上。
如果希望物理屏幕上的光标位置在调用move函数之后立刻有变化，就需在它之后立刻调用refresh函数。

leaveok函数设置了一个标志，该标志用于控制在屏幕刷新后curses将物理光标放置的位置。默
认情况下，该标志为false,这意味着屏幕刷新后，硬件光标将停留在屏幕上逻辑光标所处的位置。
如果该标志被设置为true，则硬件光标会被随机地放置在屏幕上的任意位置。一般来说，默认选项更符合用户的需求，这能确保光标停留在一一个有意义的位置。

字符属性

每个curses字符都可以有一些属性用于控制该字符在屏幕上的显示方式，前提是用于显示的硬件
设备能够支持要求的属性。预定义的属性有A_BLINK、 A_BOLD、A_DIM、A_REVERSE、A_STANDOUT和A_UNDERLINE.
你可以用下面这些函数来设置单个属性或同时设置多个属性:

#include <curses .h>
int attron (chtype attribute) ;
int attroff (chtype attribute) ;
int attrset (chtype attribute) ;
int standout (void) ;
int standend (void) ;

attrset函数设置curses属性;
attron和attroff函数在不影响其他属性的前提下启用或关闭指定的属性;
standout和standend函数提供了一种更加通用的强调或“突出”模式，在大多数终端上，它通常被映射为反白显示。

🔧 小实验

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <curses.h>

int main(){
	const char witch_one[]="first witch";
	const char witch_two[]="second witch";
	const char *scan_ptr;

	initscr();

	move(5,15);
	// 显示3组文本，以一秒为间隔依次显示再屏幕上，请注意对文本标志的开关
	attron(A_BOLD); //粗体
	printw("%s","Macbeth");
	attroff(A_BOLD);
	refresh();
	sleep(1);

	move(8,15);
	attron(A_STANDOUT);      //  突出显示
	printw("%s","Thunder and Lightning");
	attroff(A_STANDOUT);
	refresh();
	sleep(1);

	move(10,10);
	printw("%s","when shall we three meet again");
	move(11,23);
	printw("%s","in thunder");
	refresh();
	sleep(1);

	//字符串的显示用到 “哨兵思想” 
	attron(A_DIM);                //灰体
	scan_ptr=witch_one+strlen(witch_one)-1;
	while(scan_ptr!=witch_one){
		move(10,10);
		insch(*scan_ptr--);
	}
	scan_ptr=witch_two+strlen(witch_two)-1;
	while(scan_ptr!=witch_two){
		move(13,10);
		insch(*scan_ptr--);
	}
	attroff(A_DIM);
	refresh();
	sleep(1);
	//最后将光标移动到屏幕的右下角，结束程序
	move(LINES-1,COLS-1);
	refresh();
	sleep(1);
	endwin();
	exit(EXIT_SUCCESS);
}

在初始化一些变量和curses屏幕之后，使用move函数在屏幕上移动光标。通过attron和attroff函数来控制显示在屏幕上指定位置的文本的属性。然后，程序使用insch函数来演示如何插入字符。最后，程序关闭curses函数库并结束。

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键盘

curses 函数库不仅提供了控制屏幕显示的易用接口，还提供了控制键盘的简单方法。

键盘模式

键盘读取例程由键盘模式控制。用于设置键盘模式的函数有:

#include <curses . h>
int echo (void) ;
int noecho(void) ;

int cbreak(void) ;
int nocbreak(void) ;
int raw(void) ;
int noraw (void) ; 

两个echo函数用于开启或关闭输入字符的回显功能。其余4个函数调用用于控制在终端上输入的字符传送给curses程序的方式。
cooked模式
为解释清楚cbreak函数的作用，你需要首先理解何为默认输入模式。当curses程序通过调用initscr函数开始运行时，输入模式被设置为预处理模式(或称为cooked模式)。这意味着所有处理都是基于行的，也就是说，只有在用户按下回车键之后，输入的数据才会被传送给程序。

在这种模式下，键盘特殊字符被启用，所以按下合适的组合键即可在程序中产生一个信号，如果是通过串行口或调制解调器等连接终端，则流控也处于启用状态。
cbreak模式
程序可通过调用cbreak函数将输入模式设置为cbreak模式，在这种模式下，字符一经键入就被立刻传递给程序，而不像在cooked模式中那样首先缓存字符，直到用户按下回车键后才将用户输入的字符传递给程序。cbreak模式 与cooked模式一样，键盘特殊字符也被启用，但一些简单的特殊字符，如退格键Backspace会被直接传递给程序处理，所以如果想让退格键保留原来的功能，你就必须自己在程序中实现它。

raw函数调用的作用是关闭特殊字符的处理，所以执行该函数调用后，再想通过输入特殊字符序列来产生信号或进行流控就不可能了。nocbreak函数调用将输入模式重新设置为cooked模式，但特殊字符的处理方式保持不变。
noraw函数调用同时恢复cooked模式和特殊字符处理功能。（完好如初）

键盘输入

#include <curses.h>
int getch (void) ; .
int getstr(char * string) ;
int getnstr(char *string, int number_ of_ characters);
int scanw(char *format, ...);

这些函数的行为与它们的非curses版本getchar、gets和scanf非常相似。要注意的是，getstr 函数对其返回的字符串的长度没有限制，所以使用这个函数时要非常小心。如果所使用的curses版本支持getnstr函数(它可以对读取的字符数目加以限制)，你就应该尽可能地用它来替代getstr函数。

🔧小实验

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <curses.h>

#define PW_LEN 256
#define NAME_LEN 256

int main(){
	char name[NAME_LEN];
	char password[PW_LEN];
	const char*real_password="xyzzy";
	int i =0 ;
	initscr();

	move(5,10);
	printw("%s","please login:");

	move(7,10);
	printw("%s","user name:");
	getstr(name);

	move(8,10);
	printw("%s","Password:");
	refresh();

	cbreak();
	noecho();

	memset(password,'\0',sizeof(password));
	while(i<PW_LEN){
		password[i]=getch();
		if(password[i]=='\n') break;
		move(8,20+i);
		addch('*');
		// 与printw("*") 效果一样
		refresh();
		i++;
	}
	//重新启动键盘回显，并给出密码验证成功或者失败的消息
	echo();
	nocbreak();

	move(11,10);
	if(strncmp(real_password,password,strlen(real_password))==0)
		printw("%s","correct");
	else printw("%s","wrong");
	printw("%s","password");
	refresh();
	sleep(2);

	endwin();
	exit(EXIT_SUCCESS);
}