Linux终端控制与ANSI转义序列

1 前言

在Windows系统中，我们可以通过系统提供的接口操作控制台缓冲区的显示。那么在linux平台应该如何实现呢？答案就是ANSI转义序列。
在计算机系统中，ANSI转义码(或转义序列)是一种使用带内信号控制视频文本终端的格式、颜色和其他输出选项的方法。
为了编码这种格式化信息，特定的字节序列被嵌入到文本中，终端将查找并将其解释为命令，而不是字符代码。

2 CSI

实际上，ANSI转义序列的范围比较大，包括ASCII码表中的被称为Control characters 控制字符（C0代码）之外，还包括了ESC字符开头的C1代码。
而这里介绍的就是C1代码中最常用的部分CSI序列。
ANSI转义序列中以 ESC [ 开头的叫作 Control Sequence Introducer，简写为 CSI。
以 CSI 开头的指令有很多，大致可分四类：光标控制、屏幕控制、和字符渲染(Graphic Rendition)指令。
CSI序列的语法如下所示：

0x1B + "[" + [[0-9]*[;]] + <fun>

• 开始，0x1B 是ansi escape code开始的标准
• 其次，[ 是CSI (Control Sequence Introducer)
• 然后，中间部分由0个或者多个数字组成，是函数的参数，多个参数之间由分号进行分割。
• 最终，一个字母代表需要调用的函数名

CSI (Control Sequence Introducer) 各部分的字符范围如下：

组成部分	字符范围	ASCII
参数字节	0x30–0x3F	0–9:;<=>?
中间字节	0x20–0x2F	空格、!"#$%&’()*+,-./
最终字节	0x40–0x7E	@A–Z[]^_`a–z{

2.1 光标控制

控制码	说明
\033[nA	光标上移 n（默认1） 行 <<若至屏幕顶端则无效>>
\033[nB	光标下移 n （默认1）行 <<若至屏幕底端则无效>>
\033[nC	光标前移 n （默认1）列 <<若至屏幕右端则无效>>
\033[nD	光标后退 n （默认1）列 <<若至屏幕左端则无效>>
\033[nE	光标下移 n （默认1）行 <<非标准>>
\033[nF	光标上移 n （默认1）行 <<非标准>>
\033[nG	光标移动至当前行n（默认1）列 <<非标准>>
\033[x;yH	光标移动至x行y列（默认从1开始，左上角）
\033[s	保存光标位置
\033[u	取出保存的光标位置来使用
\033[?25l	隐藏光标
\033[?25h	显示光标

2.2 屏幕控制

控制码	说明
\033[nJ	清除指定范围屏幕。0：光标位置至屏幕末尾；1：光标位置至屏幕开头；2：全屏幕
\033[nK	擦除行中指定范围列。0：光标位置至行尾；1：光标位置至行头；2：整行
\033[nS	整页向上滚动n行。<<非标准>>
\033[nT	整页向下滚动n行。<<非标准>>

2.3 字符渲染

字符渲指令全称 Select Graphic Rendition，简写为 SGR。其格式为 CSI n m，以数字开头，并以 m 结尾，n 的取值范围是 0-107。又可以分成两类，一类控制字符显示样式，另一类控制显示颜色。

代码	含义
0	所有属性 OFF，即返回正常显示模式 (Normal)
1	粗体(Bold)/高亮度显示 (Bright)
3	斜体(未广泛支持)
4	下划线
5	闪烁显示
7	反显（前景色与背景色交换）
39	默认前景色
49	默认背景色

设置颜色：

前景	背景	颜色
30	40	黑色
31	41	红色
32	42	绿色
33	43	黄色
34	44	蓝色
35	45	紫红色
36	46	青蓝色
37	47	白色

3 示例

3.1 清除屏幕

  printf("\x1b[2J"); // 清屏幕
  printf("\x1b[?25l"); // 设置光标不可见

3.2 禁用回显

  struct termios setting;
  tcgetattr(STDIN_FILENO, &setting); // 禁用回显
  setting.c_lflag &= ~ECHO;
  tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &setting);

3.3 获取标准输入

  fd_set io;
  FD_SET(STDIN_FILENO, &io);
  timeval timeout = {sec, usec};
  select(STDIN_FILENO + 1, &io, NULL, NULL, &timeout); // 监听标准输入

  char cmd[10] = {0};
  read(STDIN_FILENO, cmd, sizeof(cmd)); // read读取标准输入避免循环getc阻塞

3.4 数据输出到屏幕

  printf("\x1b[2;1H"); // 光标定位至第二行开头
  printf("\x1b[30;47m"); // 设置白底黑字
  fill(header, strlen(header)); // 输出
  printf("\x1b[39;49m"); // 设置默认颜色

// 光标移动至指定行的行首
void move(int y) { printf("\x1b[%d;1H", y); }

// 输出字符串同时清除光标后的列
void print(const char* str) { printf("%s\x1b[K", str); }

4 完整示例

平台实现简单的进程信息查看。simple_taskmgr