终端IO(上)

一、综述

终端IO有两种不同的工作方式:

• 规范方式输入处理。在这种方式中，终端输入以行为单位进行处理。对于每个读要求，终端驱动程序最多返回一行。
• 非规范方式输入处理。输入字符不以行为单位进行装配

如果不做特殊处理，则默认方式是规范方式。vi编辑程序使用非规范方式，其原因是其命令是由不以换行符终止的一个或几个字符组成。
  POSIX.1定义了11个特殊输入字符。其中9个可以改变
  终端设备一般位于内核中的终端驱动程序所控制的。每个终端设备有一个输入队列，一个输出队列，见下图:
  

对此图要说明以下几点：

• 如果需要回送，则在输入队列和输出队列中间有一个隐含的连接。
• 输入队列的长度MAX_INPUT是有限值，当一个特定设备的输入队列已填满，各系统实现有所不同，大多数UNIX系统会送响铃字符。
• 图中没有显示另一个输入限制MAX_CANON，它是一个规范输入行中的最大字节数。
• 虽然输出队列通常也是有限长度，但是程序不能存取定义其长度的常数。这是因为当输出队列要填满时，内核使写进程睡眠直至写队列中有可用的空间，所以程序无需关心该队列的长度。

大多数UNIX系统在一个称为终端行规程(terminal line discipline)的模块中进行规范处理。它是位于内核类属读、写函数和实际设备驱动程序之间的模块,见下图
  

所有我们可以检测和更改的终端设备特性都包含在termios结构中。该结构在头文件<termios.h>中定义。

struct termios {
    tcflag_t    c_iflag; /* input flag */
    tcflag_t    c_oflag; /* output flags */
    tcflag_t    c_cflag; /* control flags */
    tcflag_t    c_lflag; /* local flags */
    cc_t        c_cc[NCCS]; /* control characters */
};

粗略而言，输入标志由终端设备驱动程序用来控制输入特性（剥除输入字节第8位，允许输入奇偶校验等等），输出标志则控制输出特性(执行输出处理，将新行映照为CR/LF等)，控制标志影响到RS-232串行线(忽略调制解调器的状态线，每个字符的一个或两个停止位等等)，本地标志影响驱动程序和用户之间的界面(回送的开或关，可试的擦除符，允许终端产生的信号，对后台作业输出的控制停止信号等)。
  类型tcflag_t的长度是以保持每个标志值。它经常被定义为unsigned long。c_cc数组包含了所有可以更改的特殊字符。NCCS是该数组的长度，POSIX.1定义为11，咯实现有所不同。cc_t类型的长度足以保持每个专用字符，典型的是unsigned char。
  下表列出了所有可以更改以影响终端设备特性的终端标志。
  

下表列出了POSIX.1定义对终端设备进行操作的各个函数。
  

对终端设备，POSIX.1没有使用ioctl，而使用了上表中列出的12个函数。这样做的理由是:对于终端设备的ioctl函数，最后一个参数的数据类型随执行动作的不同而不同。
  上表中12个函数之间的关系见下图:
  

二、特殊输入字符

POSIX.1定义了11个在输入时做特殊处理的字符。SVR4 另外加了6个特殊字符，4.3+BSD则加了7个。下表列出了这些字符
  

11个特殊字符中，9个可以更改为任何值。不能更改的是换行符\n和回车符\r。为了进行修改，只要更改termios结构中c_cc数组的相应项。该数组中的元素都用名字作为下标进行引用，每个名字都以字母V开头。

三、获取和设置终端属性

使用函数tcgetattr和tcsetattr可获得/设置termios。这样就可以检测和修改各种终端选择标志和特殊字符，以使终端按我们所希望的方式进行操作。

#include <termios.h>
int tcgetattr(int filedes, struct termios *termpptr);
int tcsetattr(int filedes, int opt, const struct termios *termpptr);\
返回值: 成功为1，出错为-1

因为这两个函数只对终端设备进行操作，所以若filedes并不引用一个终端设备则出错返回,error设置为ENOTTY
  tcsetattr的参数opt使我们可以指定在什么时候新的终端属性才起作用。opt可以指定为以下常数中的一个:

• TCSANOW 更改立即发生
• TCSADRAIN 发送了所有输出后更改才发生。若更改输出参数则应使用此选择项
• TCSAFLUSH 发送了所有输出后更改才发生。更进一步，在更改发生时未读的所有输入数据都被删除(刷清)。

tcsetattr函数的返回值易于产生混淆。如果执行了任意一种所要求的动作，即使未能执行所有要求的动作，它也返回0（表示成功）。如果函数返回0，则我们有必要调用tcgetattr获取实际终端属性与希望的终端属性做对比，判断是否真正的修改成功。