UNIX 图形编程函数库

UNIX 图形编程函数库 c 语言 curses 一 前言 相信您在网路上一定用过如 tin elm 等工具 这些软体有项共同的 特色 即他们能利用上下左右等方向键来控制游标的位置 除此之外 这些 程式 的画面也较为美观 对 Programming 有兴趣的朋友一定对此感到好奇 也 许他能在 PC 上用 Turbo C 轻易地写出类似的程式 然而 但当他将 相同 的程式一字不变地移到工作站上来编译时 却出现一堆抓也抓不完的 错误 其实 原因很简单 他使用的函式库可能在 UNIX 上是没有定义的 有些 在 Turbo C 上被广泛使用的一些函式 可能在 UNIX 上是不被定义的 为了因应网路上各式各样的终端机形态 terminal UNIX 上特别发 展出 一套函式库 专门用来处理 UNIX 上游标移动及萤幕的显示 这就是 本篇 文章要为您介绍的 curses h 函式库 利用这个函式库 您也可以 写出 像 elm 般利用方向键来移动光棒位置的程式 CCCA 近来所提供的线 上选 课程式 及程式服务界面 即是笔者利用 curses 发展而成的 curses 的历史与版本 cureses 最早是由柏克莱大学的 Bill Joy 及 Ken Arnold 所发展出 来的 当时发展此一函式库主要原因是为了提高程式对不同终端机的相容性 而设 计的 因此 利用 curses 发展出来的程式将和您所使用的终端机 无关 也就是说 您不必担心您的程式因为换了一部终端机而无法使用 这 对程 式设计师而言 尤其是网路上程式的撰写 是件相当重要的一 件事 curses 之所以能对上百种以上的终端机工作 是因为它将所有终端机 的资 料 存放在一个叫 termcap 的资料库 而在第二版的 System V 系 统中 新版的 curses 以 terminfo 取代原来的 termcap 有了这些记录 程 式就能够知道遇到哪一种终端机时 须送什麽字元才能移动游标的 位置 送什麽字元才能清除整个萤幕清除 注一 另外 本文的介绍 以 System V 的 curses 版本为主 如何在您的程式使用 curses 在您的 C 程式的档头将 include 进来 当您引进 curses h 这个函式库後 系统会自动将 和 一并 include 进 来 另外 在 System V 版本中 这个函式库也 将一并 include 进来 include main 当然 您的系统内必须放有 curses h 这个函式库 如何编译 compile 当您编辑好您的程式 在 UNIX 提示符号下键入 usr 5bin cc file c lcurses 引进 curses h 这个 library 或 usr 5bin cc file c lcurses ltermlib 注二 如何开始我的第一个 curses 程式 在开始使用 curses 的一切命令之前 您必须先利用 initscr 这个 函式 来开启 curses 模式 相对的 在结束 curses 模式前 通常在您结束程式前 也必 须以 endwin 来关闭 curses 模式 include main initscr endwin 这是一般 curses 程式标准的模式 此外 您可以就您程式所须 而做不同的设定 当然 您可以不做设 定 而 只是呼叫 initscr 您可以自己写一个函式来存放所有您所须要的设定 平常使用时 只 要呼 叫这个函式即可启动 curses 并完成一切设定 下面的例子 即是笔者将平常较常用的一些设定放在一个叫 initial 的函 式内 void initial initscr cbreak nonl noecho intrflush stdscr FALSE keypad stdscr TRUE refresh 各函式分别介绍如下 initscr initscr 是一般 curses 程式必须先呼叫的函数 一但这个 函数 被呼叫之後 系统将根据终端机的形态并启动 curses 模式 endwin curses 通常以呼叫 endwin 来结束程式 endwin 可用来 关闭 curses 模式 或是暂时的跳离 curses 模式 如果您在程式中 须要 call shell 如呼叫 system 函式 或是需要做 system call 就必须先以 endwin 暂时跳离 curses 模式 最後 再以 wrefresh doupdate 来重返 curses 模式 cbreak nocbreak 当 cbreak 模式被开启後 除了 DELETE 或 CTRL 等仍被视为 特殊 控制字元外一切输入的字元将立刻被一一读取 当处於 nocbreak 模 式时 从键盘输入的字元将被储存在 buffer 里直到输入 RETURN 或 NEWLINE 在较旧版的 curses 须呼叫 crmode nocrmode 来 取代 cbreak nocbreak nl nonl 用来决定当输入资料时 按下 RETURN 键是否被对应为 NEWLINE 字 元 如 n 而输出资料时 NEWLINE 字元是否被对应为 RETURN 和 LINDFEED 系统预设是开启的 echo noecho 此函式用来控制从键盘输入字元时是否将字元显示在终端机上 系统 预设是开启的 intrflush win bf 呼叫 intrflush 时须传入两个值 win 为一 WINDOW 型态指标 通常传入标准输出入萤幕 stdscr bf 为 TRUE 或 FALSE 当 bf 为 true 时 当输入中断字元 如 break 时 中断的 反应 将较为快速 但可能会造成萤幕的错乱 keypad win bf 呼叫 keypad 时须传入两个值 win 为一 WINDOW 型态指标 通常传入标准输出入萤幕 stdscr bf 为 TRUE 或 FALSE 当开启 keypad 後 可以使用键盘上的一些特殊字元 如上下 左右 等方向键 curses 会将这些特殊字元转换成 curses h 内定义 的一 些特殊键 这些定义的特殊键通常以 KEY 开头 refresh refresh 为 curses 最常呼叫的一个函式 curses 为了使萤幕输出入达最佳化 当您呼叫萤幕输出函式企 图改 变萤幕上的画面时 curses 并不会立刻对萤幕做改变 而是 等到 refresh 呼叫後 才将刚才所做的变动一次完成 其馀的资 料将 维持不变 以尽可能送最少的字元至萤幕上 减少萤幕重绘的 时间 如果是 initscr 後第一次呼叫 refresh curses 将做清 除萤 幕的工作 游标的控制 move y x 将游标移动至 x y 的位置 getyx win y x 得到目前游标的位置 请注意 是 y x 而不是 addch ch addstr str 显示一串字串 mvaddstr y x str 在 x y 上显示一串字串 相当於呼叫 move y x addstr str printw format str 类似 printf 以一定的格式输出至 萤幕 mvprintw y x format str 在 x y 位置上做 printw 的工作 相当於呼叫 move y x printw format str 如何从键盘上读取字元 getch 从键盘读取一个字元 注意 传 回的是整数值 getstr 从键盘读取一串字元 scanw format char string1 80 请注意 不可宣告为 char string1 char string2 80 echo 开启 echo 模式 使输入立刻显示在萤幕 上 ch getch string1 getstr scanw s string2 mvprintw 10 10 String1 s string1 mvprintw 11 10 String2 s string2 如何利用方向键 curses 将一些如方向键等特殊控制字元 以 KEY 为开头定义在 curses h 这个档案里头 如 KEY UP 即代表方向键的 但 如果您 想使用 curses h 所为您定义的这些特殊键的话 您就必须将 keypad 设定为 TRUE 否则 您就必须自己为所有的特殊键定义了 curses h 为一些特殊键的定义如下 KEY UP 0403 KEY DOWN 0402 KEY LEFT 0404 KEY RIGHT 0405 KEY HOME 0406 Home key upward left arrow KEY BACKSPACE 0407 backspace unreliable KEY F0 0410 Function keys KEY F n KEY F0 n Formula for f KEY NPAGE 0522 Next page KEY PPAGE 0523 Previous page 以上仅列出笔者较常使用的一些控制键 至於其他控制键的定义 请 自行参 阅 man curses 注三 一并为您列出其他常用的一些特殊字元 TAB t ENTER r ESC 27 BACKSPACE 127 如何改变萤幕显示字元的属性 为了使输出的萤幕画面更为生动美丽 我们常须要在萤幕上做一些如 反白 闪烁等变化 curses 定义了一些特殊的属性 透过这些定义 我们 也可以 在 curses 程式 控制萤幕的输出变化 attron mod 开启属性 attroff mod 关闭属性 curses h 里头定义了一些属性 如 A UNDERLINE 加底线 A REVERSE 反白 A BLINK 闪烁 A BOLD 高亮度 A NORMAL 标准模式 只能配合 attrset 使用 当使用 attron 开启某一种特殊属性模式後 接下来在萤幕的输出 都会以 该种属性出现 直到您呼叫 attroff 将此模式关闭 请注意 当您欲 attron 开启另一种属性时 请记得利用 attroff 先关 闭原来的属性 或直接以 attrset A NORMAL 将所有特殊属性关闭 否则 curses 会将两种属性做重叠处理 例 attrset A NORMAL 先将属性设定为正常模式 attron A UNDERLINE 加底线 mvaddstr 9 10 加底线 加底线输出一串字元 attroff A UNDERLINE 关闭加底线模式 恢复正常 模式 attron A REVERSE 开启反白模式 mvaddstr 10 10 反白 输出一串反白字元 attroff A REVERSE 关闭反白模式 恢复正常模 式 attron A BLINK 开启闪烁模式 mvaddstr 11 10 闪烁 输出一串闪烁字元 attroff A BLINK 关闭闪烁模式 恢复正常模 式 attron A BOLD 开启高亮度模式 mvaddstr 12 10 高亮度 输出一串高亮度字元 attroff A BOLD 关闭高亮度模式 恢复正常 模式 其他常用的一些函式 beep 发出一声哔声 box win ch1 ch2 自动画方框 ch1 画方框时垂直方向所用 字元 ch2 画方框时水平方向所用 字元 example box stdscr 将以 及 围成一个方框 应用完整 例 下面所举的例子 即完全利用刚刚所介绍的含式来完成 这个程式可 将从键 盘上读取的字元显示在萤幕上 并且可以上下左右方向键来控制游标 的位置 当按下 ESC 後 程式即结束 您有没有发现 这不就是一个简单全萤幕编辑器的雏形吗 include 引进 curses h 并自 动引进 stdio h define StartX 1 决定游标初始位置 define StartY 1 void initial main int x StartX 宣告 x y 并设定其初值 int y StartY int ch 宣告 ch 为整数 配合 getch 使用 initial 呼叫 initial 启动 curses 模式 并完成其它设定 box stdscr 画方框 attron A REVERSE 开启反白模式 mvaddstr 0 20 Curses Program 在 20 0 处输出反白字 元 attroff A REVERSE 关闭反白模式 move x y 将游标移至初始位置 do 以无限回圈不断等待输入 ch getch 等待自键盘输入字元 switch ch 判断输入字元为何 case KEY UP y 判断是否 键被按下 break case KEY DOWN y 判断是否 键被按下 break case KEY RIGHT x 判断是否 键被按下 break case KEY LEFT x 判断是否 键被按下 break case r 判断是否 ENTER 键被按 下 y x 0 break case t 判断是否 TAB 键被按下 x 7 break case 127 判断是否 BACKSPACE 键 被按下 mvaddch y x delete 一个字元 break case 27 endwin 判断是否 ESC 键被按下 exit 1 结束 curses 模式 结束此程式 default addch ch 如果不是特殊字元 将此 字元印出 x break move y x 移动游标至现在位置 while 1 void initial 自定开启 curses 函式 initscr cbreak nonl noecho intrflush stdscr FALSE keypad stdscr TRUE refresh 後记 学完了上述的一些命令 相不相信您已经可以写出一个漂亮的全萤幕 编辑 器了 事实上 curses 提供的函式不下 200 个 可是笔者认为 一 切再 复杂的函式都可以用本文提到的一些组合变化而成 学了太多的函式 只 是徒增自己困扰罢了 当然 如果您对其它函式有兴趣 可以自行 参阅 curses 说明档 方法 man curses 本文不过行抛砖引玉之效 也 希望未来能陆续出现更多同学自行创作的程式 任何疑问及建议 欢迎 e mail 至 ljh CCCA NCTU edu tw 谢谢 注一 请参考 usr share lib termcup usr share lib terminfo s sun 注二 1 如果是 BSD 的版本 需使用 cc file c lcurses ltermcap 来完成 compile 2 计中工作站不知何故将原来的 usr 5bin cc 更改为 usr 5bin cc org 因此 您若想在计中工作站 compile curses 程式 需以 usr 5bin cc org 取代 usr 5bin cc 否则 compile 可能发生错误 3 较旧版的 curses 需同时引进 curses 和 termlib 这两个 library 因此 您必须使用 usr 5bin cc file c lcurses ltermlib 来 compile 注三 根据笔者的经验 上下左右方向键应可正常使用而不会发生问题 但其它 如 PgUp PgDn 功能键 Home End 等特殊键 很容易因机器 键盘不 同而无 法使用 因此 若您的程式须要在不同的机器上使用 建议您只用 方向键来 控制 其它的特殊键少用为妙 至於 PgUp PgDn 一些特殊键的控制方法 由於较为复杂 有兴趣的 同学可参 考 tin 原始程式 curses c 内所使用的一些方法 UNIX 图形编程函数库 c 语言 curses 二 在上期为您介绍完了 curses h 函式库的一些基本函式呼叫後在 在本期里 我们将继续为您介绍 curses 有关多视窗处理的函式 有了这些函 式 我们 可以在程式里同时处理多个不同的视窗 如 joe 编辑器内我们可将 萤幕切割 成好几个小萤幕 并且可以在这些不同的萤幕间做切换并编辑不同的 档案 这 就是多视处理的应用 另外 有关 POP UP 视窗的制作 以及视窗的 卷动 在 本文里 我们将以简单的例子 告诉您这些功能是如何做到的 关於 一些较基 本函式的用法 我们将不再特别介绍 如果您尚未熟悉 curses 基本 函式使用 方法 请参阅上一期 80 期 通讯 视窗的建立 视窗的建立 以 newwin 这个函式来完成 同时 需宣告此视窗为 WINDOW 结构变数 WINDOW newwin lines colums start y start x WINDOW win win newwin 10 20 0 0 如此 将以 0 0 为原点 取一个 10 列 20 行的矩形为一新的视窗 今後 我们只要呼叫 win 这个变数 就可以对这新视窗做处理 如 wmove win 3 2 多视窗处理函式的格式 这一类函式和一般的基本函式极为类似 几乎每一个基本函式都有一 个对应的 视窗处理函式 一般将 w 加在函式的里头作为区别 w 乃 window 之 意 另外 因为可同时处理多个视窗 在呼叫使用时 需特别指定欲 处理的视 窗 当然 如果您指定对 stdscr 做处理 由於是对标准输出入萤幕 处理 其 作用将相当於一般基本的函式 如 wmove win y x 即对 win 这个视窗做 move 动作 wmove stdscr y x 相当於 move y x 介绍一些较重要的函式 wmove win y x touchwin win wrefresh win mvwaddstr win y x str wattron attr delwin win subwin win ny nx y x 其他函式多和基本函式互为对应 故不全部列出 详细名称可参考 curses 的 online manual 视窗内的座标系 视窗内的座标系 将以此视窗的起始点为新原点 并以其相对位置作 为新的 座标 举例来说 win newwin 10 20 5 5 wmove win 2 3 将以 5 5 为新原点 y 方向移动 2 单位 x 方向移动 3 单位 因此实际 上 游标将移动至 y 7 x 8 的位置上 POP UP 视窗的建立 利用 curses 所提供的视窗处理函式 我们可以做出像 ONLINE HELP 的 POP UP 画面 当按下某键後 一个新的视窗将像 跳 出来一般覆盖 原来的画 面 当关掉此视窗後 又不会影响到原来被覆盖的画面 下面的例子 我们及模拟 ONLINE HELP 的形式 当按下 h 键时 视窗即出现 include main int ch x y WINDOW win initscr cbreak 启动 curses 模式 noecho nonl win newwin 4 30 LINES 2 3 COLS 2 15 建立一个新视窗 其 中 LINES COLS box win 为 curses 内定值 即萤幕行 列数 mvwaddstr win 1 4 This is another screen mvwaddstr win 2 2 Press anykey to continue for y 0 y LINES y 以 填满萤幕 for x 0 x COLS x mvprintw y x for refresh ch getch switch ch case q 按 q 键离开 endwin exit 0 case t 按 TAB 键 呼叫另一视窗 touchwin win wrefresh 前需 touchwin wrefresh win getch 按任意键关闭视窗 touchwin stdscr break default break 执行结果 原来画面被 填满 按下 TAB 键後 出现 POP UP 画面 This is another screen Press anykey to continue 视窗的卷动 视窗的卷动 掖 Q 用来配合视窗的处理 当我们持续对视窗输出直到 视窗的游 标移动至最後一列时 如果我们再输出一列或是输出一个换行字元时 视窗可 整个往上卷动一行 这对我们撰写一个编辑程式时 是尤其重要的 一个画面 无法卷动的编辑器 势必无法处理超过一个萤幕大小的档案 视窗的卷动是预设为关闭的 并以 scrollok 来控制开闭 scrollok win TRUE 开启 scrollok win FALSE 关闭 下面的例子因为不断地输出 0 1 2 故将以一个 40 10 的视窗不 停的卷动 include main int i WINDOW scrwin boxwin initscr cbreak 启动 curses 模式 noecho nonl scrwin newwin 10 40 LINES 2 6 COLS 2 25 设定另一视 窗大小 boxwin newwin 12 42 LINES 2 7 COLS 2 26 设定外框视 窗大小 scrollok scrwin TRUE 开启视窗卷动功能 box boxwin refresh wrefresh boxwin for i 0 i 不断地在视窗内输出 0 8 的数字 使视窗卷动 wprintw scrwin d i 9 wrefresh scrwin 执行结果 3456780123456780123412 视 3456780123456780123456 窗 7801234567801234567801 不 2345678012345678012345 停 6780123456780123456780 往 1234567801234567801234 上 5678012345678012345678 卷 0123456780123456780123 动 例 模拟 joe 分割画面同时编辑两个档案 在下面的例子里 我们应用了多视窗处理的函式 改良上回介绍的编 辑器 在这个程式里 我们可以同时编辑两个画面 并以 ESC 做不同视 窗间的 切换 同时 按下 TAB 键 会出现 POP UP 的 ONLINE HELP include void initial main WINDOW win 2 curwin helpwin int nowwin int x y int i int ch initial win 0 newwin LINES 2 1 COLS 1 0 0 设定两个视窗的 大小 win 1 newwin LINES 2 1 COLS 1 LINES 2 0 helpwin newwin 3 30 2 COLS 2 15 ONLINE HELP 的 大小 box helpwin mvwaddstr helpwin 0 10 ONLINE HELP ONLINE HELP 的 内容 mvwaddstr helpwin 1 4 Hit any key to continue for i 0 i 在 Cardinal Maxwell Cardinal 的文章中提到 1 开一个 new window newwin 2 设定 window 的彩色属性 wattrset 在设定彩色属性之前应该先设定颜色的 pair 所谓的 pair 是 指 foreground 及 background 的颜色 curses 的颜色有下面几种 type 为 short COLOR BLACK COLOR RED COLOR GREEN COLOR YELLOW COLOR BLUE COLOR MAGENTA COLOR CYAN COLOR WHITE 用 init pair short