ncurses 入门指南
怎样使用 curses 来绘制终端屏幕?
虽然图形界面非常酷,但是不是所有的程序都需要点击式的界面。例如,令人尊敬的 Vi 编辑器在第一个 GUI 出现之前在纯文本终端运行了很久。
Vi 编辑器是一个在“文本”模式下绘制的 面向屏幕 程序的例子。它使用了一个叫 curses 的库。这个库提供了一系列的编程接口来操纵终端屏幕。curses 库产生于 BSD UNIX,但是 Linux 系统通过 ncurses 库提供这个功能。
要了解 ncurses “过去曾引起的风暴”,参见 [ncurses: Portable Screen-Handling for Linux, September 1, 1995, by Eric S. Raymond.]
使用 curses 创建程序实际上非常简单。在这个文章中,我展示了一个利用 curses 来在终端屏幕上绘图的示例程序。
谢尔宾斯基三角形
简单展示一些 curses 函数的一个方法是生成 谢尔宾斯基三角形 。如果你对生成谢尔宾斯基三角形的这种方法不熟悉的话,这里是一些产生谢尔宾斯基三角形的规则:
- 设置定义三角形的三个点。
- 随机选择任意的一个点
(x,y)
。
然后:
- 在三角形的顶点中随机选择一个点。
- 将新的
x,y
设置为先前的x,y
和三角顶点的中间点。 - 重复(上述步骤)。
所以我按照这些指令写了这个程序,程序使用 curses 函数来向终端屏幕绘制谢尔宾斯基三角形:
/* triangle.c */
#include <curses.h>
#include <stdlib.h>
#include "getrandom_int.h"
#define ITERMAX 10000
int main(void)
{
long iter;
int yi, xi;
int y[3], x[3];
int index;
int maxlines, maxcols;
/* initialize curses */
initscr();
cbreak();
noecho();
clear();
/* initialize triangle */
maxlines = LINES - 1;
maxcols = COLS - 1;
y[0] = 0;
x[0] = 0;
y[1] = maxlines;
x[1] = maxcols / 2;
y[2] = 0;
x[2] = maxcols;
mvaddch(y[0], x[0], '0');
mvaddch(y[1], x[1], '1');
mvaddch(y[2], x[2], '2');
/* initialize yi,xi with random values */
yi = getrandom_int() % maxlines;
xi = getrandom_int() % maxcols;
mvaddch(yi, xi, '.');
/* iterate the triangle */
for (iter = 0; iter < ITERMAX; iter++) {
index = getrandom_int() % 3;
yi = (yi + y[index]) / 2;
xi = (xi + x[index]) / 2;
mvaddch(yi, xi, '*');
refresh();
}
/* done */
mvaddstr(maxlines, 0, "Press any key to quit");
refresh();
getch();
endwin();
exit(0);
}
让我一边解释一边浏览这个程序。首先,getrandom_int()
函数是我对 Linux 系统调用 getrandom()
的包装器。它保证返回一个正整数(int
)值。(LCTT 译注:getrandom()
系统调用按照字节返回随机值到一个变量中,值是随机的,不保证正负,使用 stdlib.h
的 random()
函数可以达到同样的效果)另外,按照上面的规则,你应该能够辨认出初始化和迭代谢尔宾斯基三角形的代码。除此之外,我们来看看我用来在终端上绘制三角形的 curses 函数。
大多数 curses 程序以这四条指令开头。 initscr()
函数获取包括大小和特征在内的终端类型,并设置终端支持的 curses 环境。cbreak()
函数禁用行缓冲并设置 curses 每次只接受一个字符。noecho()
函数告诉 curses 不要把输入回显到屏幕上。而 clear()
函数清空了屏幕:
initscr();
cbreak();
noecho();
clear();
之后程序设置了三个定义三角的顶点。注意这里使用的 LINES
和 COLS
,它们是由 initscr()
来设置的。这些值告诉程序在终端的行数和列数。屏幕坐标从 0
开始,所以屏幕左上角是 0
行 0
列。屏幕右下角是 LINES - 1
行,COLS - 1
列。为了便于记忆,我的程序里把这些值分别设为了变量 maxlines
和 maxcols
。
在屏幕上绘制文字的两个简单方法是 addch()
和 addstr()
函数。也可以使用相关的 mvaddch()
和 mvaddstr()
函数可以将字符放到一个特定的屏幕位置。我的程序在很多地方都用到了这些函数。首先程序绘制三个定义三角的点并标记为 '0'
,'1'
和 '2'
:
mvaddch(y[0], x[0], '0');
mvaddch(y[1], x[1], '1');
mvaddch(y[2], x[2], '2');
为了绘制任意的一个初始点,程序做了类似的一个调用:
mvaddch(yi, xi, '.');
还有为了在谢尔宾斯基三角形递归中绘制连续的点:
mvaddch(yi, xi, '*');
当程序完成之后,将会在屏幕左下角(在 maxlines
行,0
列)显示一个帮助信息:
mvaddstr(maxlines, 0, "Press any key to quit");
注意 curses 在内存中维护了一个版本的屏幕显示,并且只有在你要求的时候才会更新这个屏幕,这很重要。特别是当你想要向屏幕显示大量的文字的时候,这样程序会有更好的性能表现。这是因为 curses 只能更新在上次更新之后改变的这部分屏幕。想要让 curses 更新终端屏幕,请使用 refresh()
函数。
在我的示例程序中,我选择在“绘制”每个谢尔宾斯基三角形中的连续点时更新屏幕。通过这样做,用户可以观察三角形中的每次迭代。(LCTT 译注:由于 CPU 太快,迭代过程执行就太快了,所以其实很难直接看到迭代过程)
在退出之前,我使用 getch()
函数等待用户按下一个键。然后我调用 endwin()
函数退出 curses 环境并返回终端程序到一般控制。
getch();
endwin();
编译和示例输出
现在你已经有了你的第一个 curses 示例程序,是时候编译运行它了。记住 Linux 操作系统通过 ncurses 库来实现 curses 功能,所以你需要在编译的时候通过 -lncurses
来链接——例如:
$ ls
getrandom_int.c getrandom_int.h triangle.c
$ gcc -Wall -lncurses -o triangle triangle.c getrandom_int.c
(LCTT 译注:此处命令行有问题,-lncurses
选项在我的 Ubuntu 16.04 系统 + gcc 4.9.3 环境下,必须放在命令行最后,否则找不到库文件,链接时会出现未定义的引用。)
在标准的 80x24 终端运行这个 triangle
程序并没什么意思。在那样的分辨率下你不能看见谢尔宾斯基三角形的很多细节。如果你运行终端窗口并设置非常小的字体大小,你可以更加容易地看到谢尔宾斯基三角形的不规则性质。在我的系统上,输出如图 1。
图 1. triangle 程序的输出
虽然迭代具有随机性,但是每次谢尔宾斯基三角形的运行看起来都会很一致。唯一的不同是最初绘制到屏幕的一些点的位置不同。在这个例子中,你可以看到三角形开始的一个小圆点,在点 1 附近。看起来程序接下来选择了点 2,然后你可以看到在圆点和“2”之间的星号。并且看起来程序随机选择了点 2 作为下一个随机数,因为你可以看到在第一个星号和“2”之间的星号。从这里开始,就不能继续分辨三角形是怎样被画出来的了,因为所有的连续点都属于三角形区域。
开始学习 ncurses
这个程序是一个怎样使用 curses 函数绘制字符到屏幕的简单例子。按照你的程序的需要,你可以通过 curses 做得更多。在下一篇文章中,我将会展示怎样使用 curses 让用户和屏幕交互。如果你对于学习 curses 有兴趣,我建议你去读位于 Linux 文档计划 的 Pradeep Padala 写的 NCURSES Programming HOWTO。
关于作者
Jim Hall 是一个自由及开源软件的倡议者,他最有名的工作是 FreeDOS 计划,也同样致力于开源软件的可用性。Jim 是在明尼苏达州的拉姆齐县的首席信息官。
via: http://www.linuxjournal.com/content/getting-started-ncurses