ncurses 入門指南

雖然圖形界面非常酷，但是不是所有的程序都需要點擊式的界面。例如，令人尊敬的 Vi 編輯器在第一個 GUI 出現之前在純文本終端運行了很久。

Vi 編輯器是一個在「文本」模式下繪製的 面向屏幕 screen-oriented 程序的例子。它使用了一個叫 curses 的庫。這個庫提供了一系列的編程介面來操縱終端屏幕。curses 庫產生於 BSD UNIX，但是 Linux 系統通過 ncurses 庫提供這個功能。

[要了解 ncurses 「過去曾引起的風暴」，參見 ncurses: Portable Screen-Handling for Linux, September 1, 1995, by Eric S. Raymond.]

使用 curses 創建程序實際上非常簡單。在這個文章中，我展示了一個利用 curses 來在終端屏幕上繪圖的示常式序。

謝爾賓斯基三角形

簡單展示一些 curses 函數的一個方法是生成 謝爾賓斯基三角形 Sierpinski's Triangle 。如果你對生成謝爾賓斯基三角形的這種方法不熟悉的話，這裡是一些產生謝爾賓斯基三角形的規則：

1. 設置定義三角形的三個點。
2. 隨機選擇任意的一個點 (x,y)。

然後：

1. 在三角形的頂點中隨機選擇一個點。
2. 將新的 x,y 設置為先前的 x,y 和三角頂點的中間點。
3. 重複（上述步驟）。

所以我按照這些指令寫了這個程序，程序使用 curses 函數來向終端屏幕繪製謝爾賓斯基三角形：

/* 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], &apos;0&apos;);
  mvaddch(y[1], x[1], &apos;1&apos;);
  mvaddch(y[2], x[2], &apos;2&apos;);

  /* initialize yi,xi with random values */

  yi = getrandom_int() % maxlines;
  xi = getrandom_int() % maxcols;

  mvaddch(yi, xi, &apos;.&apos;);

  /* 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, &apos;*&apos;);
      refresh();
  }

  /* done */

  mvaddstr(maxlines, 0, "Press any key to quit");

  refresh();

  getch();
  endwin();

  exit(0);
}

讓我一邊解釋一邊瀏覽這個程序。首先，getrandom_int() 函數是我對 Linux 系統調用 getrandom() 的包裝器。它保證返回一個正整數（int）值。（LCTT 譯註：getrandom() 系統調用按照位元組返回隨機值到一個變數中，值是隨機的，不保證正負，使用 stdlib.h 的 random() 函數可以達到同樣的效果）另外，按照上面的規則，你應該能夠辨認出初始化和迭代謝爾賓斯基三角形的代碼。除此之外，我們來看看我用來在終端上繪製三角形的 curses 函數。

大多數 curses 程序以這四條指令開頭。 initscr() 函數獲取包括大小和特徵在內的終端類型，並設置終端支持的 curses 環境。cbreak() 函數禁用行緩衝並設置 curses 每次只接受一個字元。noecho() 函數告訴 curses 不要把輸入回顯到屏幕上。而 clear() 函數清空了屏幕：

  initscr();
  cbreak();
  noecho();

  clear();

之後程序設置了三個定義三角的頂點。注意這裡使用的 LINES 和 COLS，它們是由 initscr() 來設置的。這些值告訴程序在終端的行數和列數。屏幕坐標從 0 開始，所以屏幕左上角是 0 行 0 列。屏幕右下角是 LINES - 1 行，COLS - 1 列。為了便於記憶，我的程序里把這些值分別設為了變數 maxlines 和 maxcols。

在屏幕上繪製文字的兩個簡單方法是 addch() 和 addstr() 函數。也可以使用相關的 mvaddch() 和 mvaddstr() 函數可以將字元放到一個特定的屏幕位置。我的程序在很多地方都用到了這些函數。首先程序繪製三個定義三角的點並標記為 '0'，'1' 和 '2'：

  mvaddch(y[0], x[0], '0');
  mvaddch(y[1], x[1], '1');
  mvaddch(y[2], x[2], '2');

為了繪製任意的一個初始點，程序做了類似的一個調用：

  mvaddch(yi, xi, '.');

還有為了在謝爾賓斯基三角形遞歸中繪製連續的點：

      mvaddch(yi, xi, '*');

當程序完成之後，將會在屏幕左下角（在 maxlines 行，0 列）顯示一個幫助信息：

  mvaddstr(maxlines, 0, "Press any key to quit");

注意 curses 在內存中維護了一個版本的屏幕顯示，並且只有在你要求的時候才會更新這個屏幕，這很重要。特別是當你想要向屏幕顯示大量的文字的時候，這樣程序會有更好的性能表現。這是因為 curses 只能更新在上次更新之後改變的這部分屏幕。想要讓 curses 更新終端屏幕，請使用 refresh() 函數。

在我的示常式序中，我選擇在「繪製」每個謝爾賓斯基三角形中的連續點時更新屏幕。通過這樣做，用戶可以觀察三角形中的每次迭代。（LCTT 譯註：由於 CPU 太快，迭代過程執行就太快了，所以其實很難直接看到迭代過程）

在退出之前，我使用 getch() 函數等待用戶按下一個鍵。然後我調用 endwin() 函數退出 curses 環境並返回終端程序到一般控制。

  getch();
  endwin();

編譯和示例輸出

現在你已經有了你的第一個 curses 示常式序，是時候編譯運行它了。記住 Linux 操作系統通過 ncurses 庫來實現 curses 功能，所以你需要在編譯的時候通過 -lncurses來鏈接——例如：

$ ls
getrandom_int.c  getrandom_int.h  triangle.c

$ gcc -Wall -lncurses -o triangle triangle.c getrandom_int.c

（LCTT 譯註：此處命令行有問題，-lncurses 選項在我的 Ubuntu 16.04 系統 + gcc 4.9.3 環境下，必須放在命令行最後，否則找不到庫文件，鏈接時會出現未定義的引用。）

在標準的 80x24 終端運行這個 triangle 程序並沒什麼意思。在那樣的解析度下你不能看見謝爾賓斯基三角形的很多細節。如果你運行終端窗口並設置非常小的字體大小，你可以更加容易地看到謝爾賓斯基三角形的不規則性質。在我的系統上，輸出如圖 1。

圖 1. triangle 程序的輸出

雖然迭代具有隨機性，但是每次謝爾賓斯基三角形的運行看起來都會很一致。唯一的不同是最初繪製到屏幕的一些點的位置不同。在這個例子中，你可以看到三角形開始的一個小圓點，在點 1 附近。看起來程序接下來選擇了點 2，然後你可以看到在圓點和「2」之間的星號。並且看起來程序隨機選擇了點 2 作為下一個隨機數，因為你可以看到在第一個星號和「2」之間的星號。從這裡開始，就不能繼續分辨三角形是怎樣被畫出來的了，因為所有的連續點都屬於三角形區域。

開始學習 ncurses

這個程序是一個怎樣使用 curses 函數繪製字元到屏幕的簡單例子。按照你的程序的需要，你可以通過 curses 做得更多。在下一篇文章中，我將會展示怎樣使用 curses 讓用戶和屏幕交互。如果你對於學習 curses 有興趣，我建議你去讀位於 Linux 文檔計劃 Linux Documentation Project 的 Pradeep Padala 寫的 NCURSES Programming HOWTO。

關於作者

Jim Hall 是一個自由及開源軟體的倡議者，他最有名的工作是 FreeDOS 計劃，也同樣致力於開源軟體的可用性。Jim 是在明尼蘇達州的拉姆齊縣的首席信息官。

via: http://www.linuxjournal.com/content/getting-started-ncurses

作者：Jim Hall 譯者：leemeans 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出

本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive