Существует несколько веских причин для того, чтобы рассматривать консоль как фиктивный последовательный терминал. И не последняя из них заключается в том, что когда программа уже активизирована на последовательном терминале, она все еще работает. Еще более важным является то, что программа корректно работает в сетях (в наше время Internet), а также в окне терминального эмулятора под X или каким-либо другим графическим интерфейсом пользователя. Более того, удаленно работающие программы (либо через сеть, либо через последовательное соединение) соответствующим образом выводят информацию на вашу консоль.
Кроме того, вы заметите, что управляющие коды являются рациональными низкоуровневыми интерфейсами для экрана. Они также служат хорошей основой для построения примитивов более высокого уровня вроде модуля curses, описанного в [36]. И это не просто случайность; последовательные терминалы являются весьма уважаемой технологией, которая годами превосходно отвечает фактическим потребностям программистов. Консоль Linux основана на наиболее популярном семействе последовательных терминалов, наследников DEC VT100.
Большинство управляющих последовательностей используют символ перехода (escape) ANSI, который не имеет печатного представления. Мы будем следовать библиотекам termcap и terminfo, в которых для обозначения символа перехода ANSI применяется ^[. Имейте в виду при чтении, что они иногда ссылаются на тот же самый символ, как на \Е. Всюду в данной книге, как и в termcap и terminfo, выражение ^C указывает на символ Control-C.
21.1. Базы данных возможностей
Действия, контролируемые заданными управляющими последовательностями, часто называются возможностями (capabilities). Некоторые управляющие последовательности совместно используются большим числом терминалов. Многие из таких последовательностей определены в стандарте ANSI X3.64-1979. Почти все терминалы с возможностями поддержки цвета используют одни и те же последовательности для выбора цветов изображения. При этом многие терминалы поддерживают совершенно различные управляющие последовательности. Например, на терминале Wyse 30 нажатие <F1> передает последовательность ^A@\r, тогда как на консоли Linux — последовательность ^[[[А. Аналогично, для того, чтобы переместить курсор вверх на Wyse 30, нужно послать символ ^K, а на консоли Linux — последовательность ^[[А. Для создания программы, которая может работать на любом терминале, вам крайне необходим метод абстрагирования подобных различий, который позволит программировать возможности, а не необработанные последовательности символов.
Наиболее известная библиотека программирования, которая предоставляет такую абстракцию, называется curses[154] (предписания); она описана в [36]. В нее входит два важных концептуальных уровня. Первый уровень предлагает функции, которые (говоря в общем) посылают одну управляющую последовательность для выполнения одного действия, такого как перемещение курсора вверх или вниз, прокрутка экрана и так далее. Второй уровень реализует концепцию "окон": независимые области окна, которые могут обрабатываться отдельно, при этом curses обеспечивает кратчайшие последовательности символов для достижения требуемого эффекта.
Библиотека curses определяет, какие последовательности передавать в терминал, консультируясь с базой данных, которая для каждого терминала ставит в соответствие названия возможностей строкам, которые должны пересылаться.
Linux, как все современные системы Unix, предлагает две базы данных, которые описывают терминалы в смысле их возможностей и соответствующих им управляющих последовательностей. Более старая база данных называется termcap (сокращение от terminal capabilities — терминальные возможности) и хранится в одном большом двумерном ASCII-файле по имени /etc/termcap. Этот файл постепенно стал очень громоздким; его размер вырос приблизительно до половины мегабайта. Более новая база данных называется terminfo (сокращение от terminal information — терминальная информация) и хранится во множестве бинарных файлов (по одному на терминал), как правило, в подкаталогах каталога /usr/lib/terminfo.
Внутри каждой базы данных информация о возможностях для каждого терминала индексируется одним (или более) уникальным именем. Обе базы данных используют одно и то же имя для одного и того же сериала. Например, консоль Linux называется linux и в termcap, и в terminfo. Вы сообщаете программам, какой терминальный вход использовать, путем установки переменной окружения TERM. При создании программ, использующих termcap и terminfo, вам редко придется обращаться к переменной TERM; обычно это берут на себя низкоуровневые библиотеки для получения доступа к базам данных termcap или terminfo.
Если же вы хотите произвести специфическую для Linux оптимизацию, особенно если требуется применение нестандартных возможностей Linux, которые не описаны в базах данных, вы можете извлечь содержимое переменной окружения TERM с помощью показанного ниже кода.
if (!strcmp("linux", getenv("TERM"))) {
/* должна быть консоль Linux */
} else {
/* обрабатывать как обычный последовательный терминал */
}
Также если вы создаете программы на языках программирования, которые не предоставляют упрощенный доступ к curses или другим библиотекам, вы обязательно оцените удобство применения этой документации.
Разумеется, то, что ваш терминал имеет тип linux, не является гарантией того, что программа работает на локальном терминале. Это означает только то, что у вас есть доступ к управляющим последовательностям, описанным в данной главе, при этом вы не знаете, можете ли вы использовать устройства vcs (о них позже в этой главе) или ioctl(). Стандарт POSIX определяет функцию ttyname(), которую вы можете применить для извлечения имени файла устройства для управляющего терминала. В системе Linux виртуальные консоли называются /dev/ttyn, где n принимает значения от 1 до 63 (/dev/tty0 — всегда текущая консоль).
Полное описание систем termcap и terminfo можно найти в [37]. В настоящий момент базы данных termcap и terminfo поддерживает Эрик Раймонд (Eric Raymond), и они доступны по адресу http://www.ccil.org/~esr/terminfo/.
Исходный код ncurses (новая библиотека curses — реализация curses, используемая в Linux) включает в себя введение в программирование с применением curses (файл misc/ncurses-intro.html).
21.2. Глифы, символы и отображения
Когда вы выводите символ на любой терминал, могут произойти несколько шагов преобразования. Значение, выводимое на терминал, представляет собой номер символа, или его код. Однако такого кода символа недостаточно для определения того, что нужно изобразить на экране. Форма зависит от используемого шрифта. Символьный код 97 может быть распечатан как а (в шрифте, предназначенном для визуализации латиницы) или как ∂ (в шрифте для визуализации греческого алфавита или математических знаков). Изображаемая на экране форма называется глифом (glyph). Преобразование символьных кодов в глифы называется отображением.
154
Библиотека curses определена в X/Open. Реализация, которая входит в состав Linux, представляет собой совместимую в данный момент с X/Open XSI Curses версию базового уровня.