终端IO编程A（《Linux编程技术详解》第6章）

6.4.3  获得当前终端名称

Linux系统中提供了ttyname函数，用于判断某个打开的文件描述符是否是某个终端设备。如果是，则返回终端设备的名称，该函数的具体信息如表6.1所示。

表6.1   ttyname函数

说明：ttyname函数用于返回终端的名称，其中fd为打开终端而获得文件描述符。

表6.1   ttyname函数

头文件
函数形式	char *ttyname(int fd);
返回值	成功	失败	是否设置errno
	返回终端设备的名称	NULL	是

错误信息：
EBADF：非法文件描述符。
ENOTTY：该文件描述符非终端设备描述符。

实例演练：
在程序p6.1.c中，通过使用ttyname函数获得了标准输入、标准输出和标准错误输出的终端名称。具体代码如下：

    
//p6.1.c 获得标准输入、输出和错误输出的终端名称
#include 
#include 
int main(int argc,char* argv[]){
//下面3个字符指针分别用来保存标准输入、标准输出和
//标准错误输出的终端名
char* tty_out_name;
char* tty_in_name;
char* tty_err_name;
//调用ttyname函数来获得终端名称，如果返回结果为NULL，表示
//调用失败，输出错误信息
if((tty_out_name=ttyname(STDOUT_FILENO))==NULL){
perror("Cannot get tty name");
return 1;
}
//打印输出获得的终端名称
printf("STDOUT_FILENO tty name is :%s\n",tty_out_name);
if((tty_in_name=ttyname(STDIN_FILENO))==NULL){
perror("Cannot get tty name");
return 1;
}
printf("STDIN_FILENO tty name is :%s\n",tty_in_name);
if((tty_err_name=ttyname(STDERR_FILENO))==NULL){
perror("Cannot get tty name");
return 1;
}
printf("STDERR_FILENO tty name is :%s\n",tty_err_name);
return 0;
}

使用gcc编译p6.1.c程序，获得名为p6.1的可执行程序。执行该程序，对比who命令的输出结果，发现标准输入、标准输出和标准错误输出的终端都被设置为了pts/6。具体过程如下：

   [program@localhost charter6]$ gcc -o p6.1 p6.1.c 
[program@localhost charter6]$ ./p6.1 
STDOUT_FILENO tty name is :/dev/pts/6
STDIN_FILENO tty name is :/dev/pts/6
STDERR_FILENO tty name is :/dev/pts/6
[program@localhost charter6]$ who
root     pts/3        2007-01-07 21:25 (:0.0)
program  pts/6        2007-01-07 22:57 (192.168.106.1)
[program@localhost charter6]$  

6.4.4  使用tcgetattr函数与tcsetattr函数控制终端

为了便于通过程序来获得和修改终端参数，Linux还提供了tcgetattr函数和tcsetattr函数。tcgetattr用于获取终端的相关参数，而tcsetattr函数用于设置终端参数。这两个函数的具体信息如表6.2所示。

表6.2   tcgetattr函数和tcsetattr函数

头文件
函数形式	int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p); int tcsetattr(int fd, int optional_actions, const struct termios *termios_p);
返回值	成功	失败	是否设置errno
	0	−1	是

说明：tcgetattr函数用于获取与终端相关的参数。参数fd为终端的文件描述符，返回的结果保存在termios结构体中，该结构体一般包括如下的成员：

    
tcflag_t c_iflag;      
tcflag_t c_oflag;      
tcflag_t c_cflag;      
tcflag_t c_lflag;     
cc_t     c_cc[NCCS];   

其具体意义如下。
 
c_iflag：输入模式标志，控制终端输入方式，具体参数如表6.3所示。

表6.3   c_iflag参数表

键    值	说    明
IGNBRK	忽略BREAK键输入
BRKINT	如果设置了IGNBRK，BREAK键的输入将被忽略，如果设置了BRKINT ，将产生SIGINT中断
IGNPAR	忽略奇偶校验错误
PARMRK	标识奇偶校验错误
INPCK	允许输入奇偶校验
ISTRIP	去除字符的第8个比特
INLCR	将输入的NL（换行）转换成CR（回车）
IGNCR	忽略输入的回车
ICRNL	将输入的回车转化成换行（如果IGNCR未设置的情况下）
IUCLC	将输入的大写字符转换成小写字符（非POSIX）
IXON	允许输入时对XON/XOFF流进行控制
IXANY	输入任何字符将重启停止的输出
IXOFF	允许输入时对XON/XOFF流进行控制
IMAXBEL	当输入队列满的时候开始响铃，Linux在使用该参数而是认为该参数总是已经设置

c_oflag：输出模式标志，控制终端输出方式，具体参数如表6.4所示。

表6.4   c_oflag参数

键    值	说    明
OPOST	处理后输出
OLCUC	将输入的小写字符转换成大写字符（非POSIX）
ONLCR	将输入的NL（换行）转换成CR（回车）及NL（换行）
OCRNL	将输入的CR（回车）转换成NL（换行）
ONOCR	第一行不输出回车符
ONLRET	不输出回车符
OFILL	发送填充字符以延迟终端输出
OFDEL	以ASCII码的DEL作为填充字符，如果未设置该参数，填充字符将是NUL（‘\0’）（非POSIX）
NLDLY	换行输出延时，可以取NL0（不延迟）或NL1（延迟0.1s）
CRDLY	回车延迟，取值范围为：CR0、CR1、CR2和 CR3
TABDLY	水平制表符输出延迟，取值范围为：TAB0、TAB1、TAB2和TAB3
BSDLY	空格输出延迟，可以取BS0或BS1
VTDLY	垂直制表符输出延迟，可以取VT0或VT1
FFDLY	换页延迟，可以取FF0或FF1

c_cflag：控制模式标志，指定终端硬件控制信息，具体参数如表6.5所示。

表6.5   c_oflag参数

键    值	说    明
CBAUD	波特率（4+1位）（非POSIX）
CBAUDEX	附加波特率（1位）（非POSIX）
CSIZE	字符长度，取值范围为CS5、CS6、CS7或CS8
CSTOPB	设置两个停止位
CREAD	使用接收器
PARENB	使用奇偶校验
PARODD	对输入使用奇偶校验，对输出使用偶校验
HUPCL	关闭设备时挂起
CLOCAL	忽略调制解调器线路状态
CRTSCTS	使用RTS/CTS流控制

c_lflag：本地模式标志，控制终端编辑功能，具体参数如表6.6所示。

表6.6   c_lflag参数

键    值	说    明
ISIG	当输入INTR、QUIT、SUSP或DSUSP时，产生相应的信号
ICANON	使用标准输入模式
XCASE	在ICANON和XCASE同时设置的情况下，终端只使用大写。如果只设置了XCASE，则输入字符将被转换为小写字符，除非字符使用了转义字符（非POSIX，且Linux不支持该参数）
ECHO	显示输入字符
ECHOE	如果ICANON同时设置，ERASE将删除输入的字符，WERASE将删除输入的单词
ECHOK	如果ICANON同时设置，KILL将删除当前行
ECHONL	如果ICANON同时设置，即使ECHO没有设置依然显示换行符
ECHOPRT	如果ECHO和ICANON同时设置，将删除打印出的字符（非POSIX）
TOSTOP	向后台输出发送SIGTTOU信号

c_cc[NCCS]：控制字符，用于保存终端驱动程序中的特殊字符，如输入结束符等。c_cc中定义了如表6.7所示的控制字符。

表6.7   c_cc支持的控制字符

宏	说    明	宏	说    明
VINTR	Interrupt字符	VEOL	附加的End-of-file字符
VQUIT	Quit字符	VTIME	非规范模式读取时的超时时间
VERASE	Erase字符	VSTOP	Stop字符
VKILL	Kill字符	VSTART	Start字符
VEOF	End-of-file字符	VSUSP	Suspend字符
VMIN	非规范模式读取时的最小字符数

tcsetattr函数用于设置终端的相关参数。参数fd为打开的终端文件描述符，参数optional_actions用于控制修改起作用的时间，而结构体termios_p中保存了要修改的参数。
optional_actions可以取如下的值。
 
TCSANOW：不等数据传输完毕就立即改变属性。
TCSADRAIN：等待所有数据传输结束才改变属性。
TCSAFLUSH：清空输入输出缓冲区才改变属性。

错误信息：
EBADF：非法的文件描述符。
EINTR：tcsetattr函数调用被信号中断。
EINVAL：参数optional_actions使用了非法值，或参数termios中使用了非法值。
ENCTTY：非终端的文件描述符。

实例演练：
程序p6.2.c通过修改终端控制字符，将终端输入结束符由“Ctrl+D”，修改成了“Ctrl+G”。首先，程序调用tcgetattr函数获得标准输入的termios信息，将termios结构体中的c_cc[VEOF]控制字符的修改成0x07（即Ctrl+G）；然后，使用tcsetattr函数将修改后的termios参数设置到终端中。具体代码如下所示：

    
//p6.2.c 修改终端控制字符示例
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(void){
//term用于存储获得的终端参数信息
struct termios term;
int err;
//获得标准输入的终端参数，将获得的信息保存在term变量中
if(tcgetattr(STDIN_FILENO,&term)==-1){
perror("Cannot get standard input description");
return 1;
}
//修改获得的终端信息的结束控制字符
term.c_cc[VEOF]=(cc_t)0x07;
//使用tcsetattr函数将修改后的终端参数设置到标准输入中
//err用于保存函数调用后的结果
err=tcsetattr(STDIN_FILENO,TCSAFLUSH,&term);
//如果err为-1或是出现EINTR错误（函数执行被信号中断），
//给出相关出错信息
if(err==-1 && err==EINTR){
perror("Failed to change EOF character");
return 1;
}
return 0;
}

使用gcc编译p6.2.c程序，得到名为p6.2的可执行程序。在执行p6.2程序前，按“Ctrl+D”可以使终端结束。执行p6.2程序后，按“Ctrl+D”失去了作用，而输入“Ctrl+G”实现了原来“Ctrl+D”的功能。

6.5  密码输入关闭回显的两种方法

在软件开发中，往往会遇到要求用户输入密码的情况。出于对密码的保密，输入的字符是不会显示到屏幕上的。例如，在登录Linux系统时，输入用户名后，输入的密码是不显示的。这里介绍两种方法来解决这一问题。

6.5.1  使用curses库

curses库是由柏克莱大学的Bill Joy及Ken Arnold所开发的。当时开发curses库的目的是为了解决程序对于不同终端的兼容性。curses库用于处理Linux/UNIX上的光标移动及屏幕显示问题。考虑到curses库的复杂性，这里只是简单地介绍一下curses库的使用。需要这方面详细信息可以查阅相关资料。

使用curses库中的函数前，需要进行必要的初始化工作。程序需要使用initscr函数来开启curses模式，
在结束前调用endwin函数来关闭curses模式。代码如下：

    
#include  
int main(int argc,char* argv[]){
initscr();
…
endwin();
}

在实际使用中，出于方便的目的，往往把一些初始化的动作放置在初始化函数中，以方便调用。具体代码如下：

   void initial() 
{ 
initscr(); 
cbreak(); 
nl(); 
noecho()；
intrflush(stdscr,FALSE); 
keypad(stdscr,TRUE); 
refresh(); 
}

代码中使用到了一些curses库的函数，含义如下。
 
cbreak()：调用cbreak函数后，除了“Del”和“Ctrl”键外，接受其他所有字符输入。

nl()/nonl()：输出时，换行是否作为回车字符。nl函数将换行作为回车符，而nonl函数相反。

noecho()/echo()：关闭/打开输入回显功能。

intrflush(WINDOW *win, bool bf)：win为标准输出。当bf为true时输入Break，可以加快中断的响应。但是，有可能会造成屏幕输出信息的混乱。
 
keypad（WINDOW *win, bool bf）：win为标准输出。调用keypad函数后，将可以使用键盘上的一些特殊字符，如方向键，转化成curses.h中的特殊键。
 
refresh()：重绘屏幕显示内容。在调用initscr函数后，第一次调用refresh函数会清除屏幕显示。

程序p6.3.c给出了使用curses库实现密码输入、屏蔽输出结果的实例。具体代码如下：

   
//p6.3.c 使用curses实现密码输入
#include 
#include 
#include 
#include 

void init()
{
initscr();
cbreak();
nl();
noecho();
intrflush(stdscr,FALSE);
keypad(stdscr,TRUE);
refresh();
}

int getpasswd(char* passwd, int size)
{
int c;
int n = 0;

printw("Please Input password:");
do{
c = getch();
if (c != '\n'){
echochar('*');//printw("*");
passwd[n++] = c;
}
}while(c != '\n' && n < (size - 1));
passwd[n] = '\0';

return n;
}

int main()
{
char passwd[20];
int n;

init();
n=getpasswd(passwd, sizeof(passwd));

printw("\nYour passwd is:%s\n", passwd);
printw("Press any key continue ...\n");

refresh();
getchar();
endwin();
return 0;
}

使用gcc编译该程序，获得名为p6.5的可执行程序。注意程序中使用了curses库，因此编译时要指明该库的名称。具体编译和执行情况如下：

   [program@localhost charter6]$ gcc -o p6.3 p6.3.c -lcurses
[program@localhost charter6]$ ./p6.3
Please Input password:*******
Your passwd is:afdafds
Press any key continue ...

6.5.2  使用tcgetattr函数和tcsetattr函数

还有种方法，可以不使用curses库解决密码输入的回显问题。程序p6.4.c通过使用tcgetattr函数和tcsetattr函数同样达到了目的。具体代码如下：

    
#include 
#include 
#include 
#include 
#define ECHOFLAGS (ECHO | ECHOE | ECHOK | ECHONL)
//函数set_disp_mode用于控制是否开启输入回显功能
//如果option为0，则关闭回显，为1则打开回显
int set_disp_mode(int fd,int option)
{
int err;
struct termios term;
if(tcgetattr(fd,&term)==-1){
perror("Cannot get the attribution of the terminal");
return 1;
}
if(option)
term.c_lflag|=ECHOFLAGS;
else
term.c_lflag &=~ECHOFLAGS;
err=tcsetattr(fd,TCSAFLUSH,&term);
if(err==-1 && err==EINTR){
perror("Cannot set the attribution of the terminal");
return 1;
}
return 0;
}

//函数getpasswd用于获得用户输入的密码，并将其存储在指定的字符数组中
int getpasswd(char* passwd, int size)
{
int c;
int n = 0;

printf("Please Input password:");

do{
c=getchar();
if (c != '\n'|c!='\r'){
passwd[n++] = c;
}
}while(c != '\n' && c !='\r' && n < (size - 1));
passwd[n] = '\0';

return n;
}

int main()
{
char passwd[20];

//首先关闭输出回显，这样输入密码时就不会显示输入的字符信息
set_disp_mode(STDIN_FILENO,0);
//调用getpasswd函数获得用户输入的密码
getpasswd(passwd, sizeof(passwd));

printf("\nYour passwd is:%s\n", passwd);
printf("Press any key continue ...\n");

set_disp_mode(STDIN_FILENO,1);
getchar(); 
return 0;
}

使用gcc编译p6.4.c代码，获得名为p6.4的可执行程序。执行该程序，得到如下的输出结果：

    
[program@localhost charter6]$ gcc -o p6.4 p6.4.c 
[program@localhost charter6]$ ./p6.4
Please Input password:
Your passwd is:afdfasf
Press any key continue ...

[program@localhost charter6]$