C语言与VT100控制码编程 声明: 1. 如果您打算阅读本文,希望您已经了解过C语言的基本语法,本文不对C语言的基本语法进行说明,因为那些东西几乎唾手可得; 2. 本文在vim中编辑,请尽量是用vim进行阅读,因为有不对齐的现象; 3. 本人强烈建议您先编译,运行本文最后提供的sinDemo源代码,再看本文的正文,因为您看了运行效果,您就知道本人为什么要写这篇文章; \\\\\\--*目录*--/////////// | 一. 需求背景 | | 二. VT100控制码是什么 | | 三. sin函数动态图sinDemo示例 | \\\\\\\\//////////////// 一. 需求背景 以前很长时间里,打开Ubuntu的终端,使用会产生动态效果的shell命令(如top)让我觉得不可思议,于是很多时候也希望自己的程序也能那样动起来,但由于自己的知识面的原因,不知道的东西太多: 1. 如何改变字符输出的位置? 2. 如何改变前景色,背景色? 3. 最重要的是,查资料时用什么关键字查也不知道? 当然,也许有人会说,去问人,可问题是我也不知道怎么去描述我的需求,更不知道谁知道这玩意.那时候觉这是一件挺难的事,于是我开始凭着感觉是用不同的关键字百度,最后是通过python找到tput,然后通过tput找到VT100码,因为时间已经过去挺久了,具体的经过也基本上忘记了. :) 在使用了一段时间的VT100码以后,我发现,我们学C语言的时候,就应该学会配合使用VT100码,因为这样你可以在黑白的终端世界里做出很酷的东西,比如俄罗斯方块,贪吃蛇等等,还有其他的一些经典的动画效果,个人觉得早期开发游戏的那些人,也许就是这么干的,本文的Demo提供了一个生成sin函数的动画效果.
本人也使用VT100码实现了在终端绘制方框,填充方框,使用不同的字符绘制直线,等等内容,并且把这些做成了一个库供自己使用.其实shell命令里的tput也是这么做,Ncurses的底层也是这么干,只不过貌似他们做得比我好,考虑得更周到. :) 二. VT100控制码是什么 VT100是一个终端类型定义,VT100控制码是用来在终端扩展显示的代码.比如在终端上任意坐标用不同的颜色显示字符.所有的控制符是' 33'(033是八进制的数,十进制对应的是27,即ESC的ASCII码,如果需要查看,可以使用shell命令:man ascii)开头.用输出字符语句来输出,在C程序中用printf来输出VT100的控制字符. 1. VT100 控制码归类如下。 033[0m 取消之前所有属性 033[1m 设置高亮度 033[4m 下划线 033[5m 闪烁 033[7m 反显 033[8m 消隐 033[30m -- 033[37m 设置前景色 |------------+ 033[40m -- 033[47m 设置背景色 |------------+ 033[nA 光标上移 n 行 | 033[nB 光标下移 n 行 | 033[nC 光标右移 n 行 | 033[nD 光标左移 n 行 | 033[y;xH 设置光标位置 | 033[2J 清屏 | 033[K 清除从光标到行尾的内容 | 033[s 保存光标位置 | 033[u 恢复光标位置 | 033[?25l 隐藏光标 | 033[?25h 显示光标 | V +------<----------------------------<--+ | V 2. VT100 的颜色输出分为,前景色和背景色可以分别输出,如果不需要之前所有的设置可以用033[0m取消。 1. 字背景颜色范围:40----49 40:黑 41:深红 42:绿 43:黄色 44:蓝色 45:紫色 46:深绿 47:白色 2. 字前景颜色范围:30----39 30:黑 31:红 32:绿 33:黄 34:蓝色 35:紫色 36:深绿 37:白色 3. 输出一个字符串( something here )有前景色和背景色代码如下: printf(" 33[41;36m something here 33[0m"); 三. sin函数动态图sinDemo示例 1. 示例终端输出一屏图像: | SinDemo | 0123456789012345678901234567890123456789 0000 --------------------+------@--------------> Y 0001 |----------* 0002 |---------------* 0003 |------------------* 0004 |------------------* 0005 |------------------* 0006 |---------------* 0007 |----------* 0008 |-----* 0009 * 0010 *-----| 0011 *----------| 0012 *---------------| 0013 *------------------| 0014 *------------------| 0015 *------------------| 0016 *---------------| 0017 *----------| 0018 *-----| 0019 * 0020 V X 2. sinDemo源代码:
1 /****************************************************************** 2 * sinDemo 3 * 4 * 1. 本Demo主要目标是为了实现在终端下实现sin函数的动态效果; 5 * 2. 本Demo之前是使用shell tput和C语言实现的,这次将其改为 6 * C语言+VT100控制码的形式; 7 * 8 * 2015-3-27 阴 深圳 曾剑峰 9 * 10 *****************************************************************/ 11 #include <stdio.h> 12 #include <math.h> 13 #include <unistd.h> 14 15 /** 16 * 定义圆周率的值 17 */ 18 #define PI 3.14 19 /** 20 * 本Demo中假设sin曲线周期为20,幅值也是20,幅值分正负幅值, 21 * 所以后面的很多地方有SIN_AMPLITUDE*2,也就是Y轴方向上的值. 22 */ 23 #define SIN_AMPLITUDE 20 24 /** 25 * 定义每次刷新图形时间间隔为100ms 26 */ 27 #define DELAY_TIME 100000 28 /** 29 * 定义圆的一周角度为360度 30 */ 31 #define TRIANGLE 360.0 32 /** 33 * 输出的时候,数字行放在哪一行,也就是输出图形中的这行数字: 34 * 0123456789012345678901234567890123456789 35 * 本Demo中把上面这行数字放在界面的第3行 36 */ 37 #define Y_NUMBER_BEGIN_LINE 3 38 /** 39 * 在本Demo中,图形就在上面数字行的下一行,也就是输出图形中如下面的内容: 40 * 0000 --------------------@--------------------> Y 41 * 0001 |-----* 42 * 0002 |----------* 43 * 0003 |---------------* 44 * 0004 |------------------* 45 * 0005 |------------------* 46 * 0006 |------------------* 47 * 0007 |---------------* 48 * 0008 |----------* 49 * 0009 |-----* 50 * 0010 * 51 * 0011 *-----| 52 * 0012 *----------| 53 * 0013 *---------------| 54 * 0014 *------------------| 55 * 0015 *------------------| 56 * 0016 *------------------| 57 * 0017 *---------------| 58 * 0018 *----------| 59 * 0019 *-----| 60 * 0020 V X 61 */ 62 #define SIN_GRAPH_BEGIN_LINE (Y_NUMBER_BEGIN_LINE+1) 63 64 int main(int argc, char* argv[]){ 65 66 /** 67 * 局部变量说明: 68 * 1. i : 主要用于循环计算; 69 * 2. lineNumber : 用于保存行号; 70 * 3. offsetCenter : 用于保存sin曲线上的点的相对于中心轴的偏移; 71 * 4. nextInitAngle : 保存下一屏要输出图形的初始角度制角度(如30度); 72 * 5. currentInitAngle : 当前一屏要输出的图形的初始角度制角度(如30度); 73 * 6. currentInitradian : 当前一屏要输出的图形的初始弧度制弧度(如PI/6) 74 * 根据currentInitAngle换算而来,因为sin函数需要 75 * 角度制进行求值; 76 * 77 */ 78 int i = 0; 79 int lineNumber = 0; 80 int offsetCenter = 0; 81 int nextInitAngle = 0; 82 double currentInitAngle = 0; 83 double currentInitradian = 0; 84 85 //软件开始运行,清一次屏,保证屏幕上没有无关内容 86 printf(" 33[2J"); 87 88 //输出标题,因为这个软件名字叫: SinDemo 89 printf(" 33[1;1H | SinDemo | "); 90 91 /** 92 * 这里主要是完成那一行重复的0-9,SIN_AMPLITUDE*2是因为sin曲线的 93 * 最高点和最低点是2倍的幅值 94 */ 95 printf(" 33[%d;1H ", Y_NUMBER_BEGIN_LINE); 96 for (i = 0; i < SIN_AMPLITUDE*2; i++) 97 printf("%d", i%10); 98 printf(" "); 99 100 /** 101 * while循环主要完成内容: 102 * 1. 每次循环对局部变量重新初始化; 103 * 2. 将下一屏图形的初始角度赋值给当前的图形初始角; 104 * 3. 将下一屏图形的初始角度加上间隔角度(TRIANGLE/SIN_AMPLITUDE), 105 * TRIANGLE/SIN_AMPLITUDE在本Demo中是360/20=18度,就相当于X轴 106 * 每格代表18度 107 * 2. 调整光标到固定的位置; 108 * 3. 重新绘制整屏图形; 109 */ 110 while(1){ 111 112 //重新初始化局部变量,因为每一屏图形都像一个新的开始 113 i = 0; 114 offsetCenter = 0; 115 lineNumber = 0; 116 currentInitradian = 0; 117 118 //从nextInitAngle中获取当前的初始化角度 119 currentInitAngle = nextInitAngle; 120 121 //为下一次循环提供下一次的初始化角度 122 nextInitAngle += TRIANGLE/SIN_AMPLITUDE; 123 124 //将光标移动到开始绘图的位置去 125 printf(" 33[%d;1H", SIN_GRAPH_BEGIN_LINE); 126 127 /** 128 * 根据不同的情况绘制图形, 每一次循环,就是绘制了图形中的一行 129 */ 130 while(1){ 131 //判断是不是最后一行,lineNumber起始行是从0开始 132 if(lineNumber == SIN_AMPLITUDE){ 133 //打印最后一行前面的数字行号 134 printf(" 33[%d;1H%04d ", lineNumber+SIN_GRAPH_BEGIN_LINE, lineNumber); 135 for (i = 0; i < SIN_AMPLITUDE*2; i++) 136 /** 137 * 判断是否到达中间位置,因为中间位置要放V的箭头,同时在旁边输出一个X, 138 * 代表这是X轴方向. 139 */ 140 i == SIN_AMPLITUDE ? printf("V X") : printf(" "); 141 break; 142 } 143 144 145 /** 146 * 对currentInitAngle角度进行修整,比如370度和10度是对应相同的sin值 147 * 其实这一步可以不用,但是这里保留了,后面是将currentInitAngle角度制的值 148 * 换算成对应的弧度制的值,便于sin求值. 149 */ 150 currentInitAngle = ((int)currentInitAngle)%((int)TRIANGLE); 151 currentInitradian = currentInitAngle/(TRIANGLE/2)*PI; 152 153 /** 154 * 算出当前次currentInitradian对应的sin值,并乘以幅值SIN_AMPLITUDE,获取sin曲线 155 * 在Y轴上相对于中心轴的偏移offsetCenter,offsetCenter可能是正值,也可能是负值, 156 * 因为中心轴在中间. 157 */ 158 offsetCenter = (int)(sin(currentInitradian)*SIN_AMPLITUDE); 159 160 /** 161 * 在正确的地方输出正确的行号 :) 162 */ 163 printf(" 33[%d;1H%04d", lineNumber+SIN_GRAPH_BEGIN_LINE, lineNumber); 164 165 //用一个制表符,给出行号与图形的空间距离 166 printf(" "); 167 168 /** 169 * 第一行,和其他的行不一样,有区别,输出结果如下: 170 * 0000 ------------@-------+--------------------> Y 171 */ 172 if(lineNumber == 0){ 173 for (i = 0; i < SIN_AMPLITUDE*2; i++){ 174 /** 175 * 判断当前输出的字符位置是否是X,Y轴交叉的位置,如果是就输出'+', 176 * 不是就输出'-' 177 */ 178 i == SIN_AMPLITUDE ? printf("+") : printf("-"); 179 /** 180 * 判断当前输出的字符位置是否是sin曲线上的点对应的位置, 181 * 如果是就输出'@' 182 */ 183 if(i == offsetCenter+SIN_AMPLITUDE) 184 printf("@"); 185 } 186 //代表这个方向是Y轴 187 printf("-> Y "); 188 } else { 189 for (i = 0; i < SIN_AMPLITUDE*2; i++){ 190 //判断当前输出的字符位置是否是sin曲线上的点对应的位置,如果是就输出'*' 191 if(i == (offsetCenter+SIN_AMPLITUDE)){ 192 printf("*"); 193 //判断当前输出的字符位置是否是X轴上对应的位置,如果是就输出'|' 194 }else if(i == SIN_AMPLITUDE){ 195 printf("|"); 196 }else{ 197 /** 198 * 这里主要是要处理一行里面除了画'*'、'|'、之外的'-'、' ' 199 * 其中的SIN_AMPLITUDE到SIN_AMPLITUDE+offsetCenter正好就是需要输出'-'的地方 200 * 其他的地方输出' ' 201 */ 202 (((i > SIN_AMPLITUDE) && (i < SIN_AMPLITUDE+offsetCenter)) || 203 ((i < SIN_AMPLITUDE) && (i > SIN_AMPLITUDE+offsetCenter))) 204 ? printf("-") : printf(" "); 205 } 206 //行尾,输出换行符 207 if(i == (SIN_AMPLITUDE*2-1)) 208 printf(" "); 209 } 210 } 211 212 /** 213 * 一行输出完成,为下一行输出作准备,下一行比上一行在角度上多加TRIANGLE/SIN_AMPLITUDE, 214 * 在本Demo中相当于360/20=18,也就是加18度. 215 */ 216 currentInitAngle += TRIANGLE/SIN_AMPLITUDE; 217 218 //行号加1 219 lineNumber++; 220 } 221 /** 222 * 一屏图像输出完毕,最后输出一个换行符,并且延时一段时间再开始绘制下一屏图形 223 */ 224 printf(" "); 225 usleep(DELAY_TIME); 226 } 227 228 return 0; 229 }