第 62 章终端 (Terminals)

核心结论

终端驱动的两个输入模式：默认 canonical mode 行缓冲 + 行编辑（NL/EOF/ERASE/KILL 等生效）；noncanonical mode 按字符返回给应用（vi / less 必备）。
termios 结构是终端属性配置中心：c_iflag/c_oflag/c_cflag/c_lflag 四个位掩码 + c_cc[NCCS] 特殊字符数组；tcgetattr 取出、tcsetattr(fd, optional_actions, &tp) 推回（TCSANOW/TCSADRAIN/TCSAFLUSH 控制时序）。
特殊字符驱动的信号生成：^C(INTR→SIGINT)、\(QUIT→SIGQUIT)、^Z(SUSP→SIGTSTP)、D(EOF→read 返回 0)、^U(KILL→擦行)；由 ISIG / ICANON / IEXTEN 控制；调试时常需禁用。
noncanonical 的 MIN/TIME 控制 read 何时返回：(MIN=0,TIME=0) polling；(MIN>0,TIME=0) blocking；(MIN=0,TIME>0) 读超时；(MIN>0,TIME>0) interbyte 超时——这是 escape sequence 解码（方向键）的关键。
「cooked / cbreak / raw」是历史模式：在 POSIX termios 上要手动组合 flags；TLPI ttySetCbreak/ttySetRaw 用 ISIG/ICANON/IEXTEN/ECHO/OPOST 等位的清零 / 设置模拟。
窗口大小 / 终端识别：SIGWINCH + ioctl TIOCGWINSZ（winsize 结构）；isatty/ttyname 判定 fd 是否终端 / 取设备名（/dev/pts/N 或 /dev/ttyN）。

本章主旨

本章聚焦「程序如何与终端驱动对话」——background 分支进程组 / 中断字符 / 行编辑 / 行缓冲／非缓冲／raw 的对应 flags。本书主要关注软件终端（xterm / pty），硬件串行只作概述。读者需理解：(1) 如何用 tcgetattr/tcsetattr 安全修改 termios；(2) canonical vs noncanonical 的语义差别与何时切换；(3) MIN/TIME 何时选哪种组合；(4) 程序退出 / SIGINT / SIGTSTP 时如何还原终端属性（避免留下乱套的 shell）。

一、核心概念

本章围绕 6 个核心概念：termios 与 tcgetattr/tcsetattr、special 字符、c_iflag/c_oflag/c_cflag/c_lflag flag、canonical vs noncanonical、MIN/TIME 模式、cooked/cbreak/raw 历史模拟。

概念定义 + 重要性实现提示

概念	定义 + 重要性	实现提示
termios 结构	`struct termios {c_iflag,c_oflag,c_cflag,c_lflag; c_cc[NCCS];}`；4 个位掩码字段 + 特殊字符数组；`tcgetattr(fd, &tp)` 取出当前配置；`tcsetattr(fd, when, &tp)` 推回修改。	§62.2；`<termios.h>`；修改流程：getattr → 修改 → setattr；`when` 是 `TCSANOW`/`TCSADRAIN`/`TCSAFLUSH`。
特殊字符表 (c_cc)	INTR(^\) / QUIT(^\) / ERASE(^?)/ KILL(^U)/ EOF(^D)/ START/STOP/XON-XOFF(^Q/S)/ SUSP(^Z)/ EOL/EOL2/ LNEXT(^V)/ WERASE/ REPRINT。由 `ISIG`/`ICANON`/`IEXTEN` 等 flag 控制是否生效。	§62.4；用 `fpathconf(fd, _PC_VDISABLE)` 禁用某字符；副作用：触发信号的字符不传给读进程。
c_iflag / c_oflag / c_cflag / c_lflag flag 组	c_iflag 控制输入（如 ICRNL 把 CR 映射成 NL）；c_oflag 控制输出（OPOST 启用输出处理、ONLCR 把 NL 映射为 CR-NL）；c_cflag 控制硬件（CS8=8bit 字长、PARENB 奇偶等）；c_lflag 控制本地行为（ICANON/ISIG/ECHO/IEXTEN/TOSTOP）。	§62.5；表 62-2 给全部 flag 默认值；修改前需 tcgetattr 备份。
Canonical vs Noncanonical I/O	Canonical = 行缓冲 + 行编辑 + 特殊字符解释；`read` 等到一行 (or EOF) 才返回；vi/less 须改非 canonical。Noncanonical 中读返回受 VMIN/VTIME 控制。	§62.6；测试 echo 是默认 canonical；vi、ssh、read -n 1 都改非 canonical。
MIN / TIME 参数	决定 noncanonical read 何时返回：(0,0)=poll；(>0,0)=block until ≥ MIN；(0,>0)=timeout 至少 1 byte 或 0；(>0,>0)=interbyte timeout 解 escape sequence。	§62.6.2；VMIN/VTIME 常量可能在一些 UNIX 上和 VEOF/VEOL 共用，需保存原 termios 防恢复时丢 EOF 默认。
cooked / cbreak / raw 模式	历史 UNIX 模式，POSIX 上要组合 flag；cbreak=非 canonical+关 echo+留 INTR/QUIT/SUSP；raw=关一切（ICANON/ISIG/IEXTEN/ECHO/OPOST/ICRNL/IXON…）。	§62.6.3；TLPI Listing 62-3 `ttySetCbreak`/`ttySetRaw` 是经典实现范例；进入 raw 必须设信号处理器恢复属性。

termios 结构

struct termios {c_iflag,c_oflag,c_cflag,c_lflag; c_cc[NCCS];}；4 个位掩码字段 + 特殊字符数组；tcgetattr(fd, &tp) 取出当前配置；tcsetattr(fd, when, &tp) 推回修改。

§62.2；<termios.h>；修改流程：getattr → 修改 → setattr；when 是 TCSANOW/TCSADRAIN/TCSAFLUSH。

特殊字符表 (c_cc)

INTR(^\) / QUIT(^\) / ERASE(^?)/ KILL(^U)/ EOF(^D)/ START/STOP/XON-XOFF(^Q/S)/ SUSP(^Z)/ EOL/EOL2/ LNEXT(^V)/ WERASE/ REPRINT。由 ISIG/ICANON/IEXTEN 等 flag 控制是否生效。

§62.4；用 fpathconf(fd, _PC_VDISABLE) 禁用某字符；副作用：触发信号的字符不传给读进程。

c_iflag / c_oflag / c_cflag / c_lflag flag 组

c_iflag 控制输入（如 ICRNL 把 CR 映射成 NL）；c_oflag 控制输出（OPOST 启用输出处理、ONLCR 把 NL 映射为 CR-NL）；c_cflag 控制硬件（CS8=8bit 字长、PARENB 奇偶等）；c_lflag 控制本地行为（ICANON/ISIG/ECHO/IEXTEN/TOSTOP）。

§62.5；表 62-2 给全部 flag 默认值；修改前需 tcgetattr 备份。

Canonical vs Noncanonical I/O

Canonical = 行缓冲 + 行编辑 + 特殊字符解释；read 等到一行 (or EOF) 才返回；vi/less 须改非 canonical。Noncanonical 中读返回受 VMIN/VTIME 控制。

§62.6；测试 echo 是默认 canonical；vi、ssh、read -n 1 都改非 canonical。

MIN / TIME 参数

决定 noncanonical read 何时返回：(0,0)=poll；(>0,0)=block until ≥ MIN；(0,>0)=timeout 至少 1 byte 或 0；(>0,>0)=interbyte timeout 解 escape sequence。

§62.6.2；VMIN/VTIME 常量可能在一些 UNIX 上和 VEOF/VEOL 共用，需保存原 termios 防恢复时丢 EOF 默认。

cooked / cbreak / raw 模式

历史 UNIX 模式，POSIX 上要组合 flag；cbreak=非 canonical+关 echo+留 INTR/QUIT/SUSP；raw=关一切（ICANON/ISIG/IEXTEN/ECHO/OPOST/ICRNL/IXON…）。

§62.6.3；TLPI Listing 62-3 ttySetCbreak/ttySetRaw 是经典实现范例；进入 raw 必须设信号处理器恢复属性。

二、详细笔记

62.1 终端驱动概览

What：每个终端（含 pty）对应一个字符设备及终端驱动；驱动维护 input/output 两个队列（line-discipline 在两者之间），可分别处于 canonical mode 与 noncanonical mode。

Why：理解「输入先被 line discipline 处理」是后续 termios 行为的前提——^D 触发 EOF、^C 触发 SIGINT 等都是驱动层而非应用层的事件。

How：

元素默认模式改后模式

元素	默认模式	改后模式
Line discipline	N_TTY 实现 canonical mode	`c_line` 可选
输入队列	canonical：按行聚合	noncanonical：按字符
输出队列	output processing 默认 (OPOST) 开启	关闭 OPOST 时透传
队列上限	Linux 内核：4096 bytes（不查 MAX_INPUT）	sysconf 给出 255 但未实际使用
echo	默认 ECHO on	password 输入前应关

Line discipline

N_TTY 实现 canonical mode

c_line 可选

输入队列

canonical：按行聚合

noncanonical：按字符

输出队列

output processing 默认 (OPOST) 开启

关闭 OPOST 时透传

队列上限

Linux 内核：4096 bytes（不查 MAX_INPUT）

sysconf 给出 255 但未实际使用

echo

默认 ECHO on

password 输入前应关

When：(1) 写读 stdin 行处理程序——理解 canonical 缓冲；(2) 写字符实时处理程序——切 noncanonical；(3) 调试 SUSP/EOF 行为——查 c_cc + 触发 flag。

Example：ioctl(fd, FIONREAD, &cnt) 取输入队列未读字节数（非 SUSv3）。

62.2 tcgetattr / tcsetattr 与 termios

What：tcgetattr(fd, &tp) 把当前终端属性读到 struct termios；tcsetattr(fd, optional_actions, &tp) 把结构回写；optional_actions 三选一。

Why：所有 termios 修改都走这条 API；ioctl 接口老且类型不安全，POSIX 1.0 引入 tcgetattr/tcsetattr 统一接口。

How：

when	时机	典型用途
TCSANOW	立即生效	修改只影响输入的处理
TCSADRAIN	等当前输出排干	修改影响输出（如去掉 OPOST）
TCSAFLUSH	同 TCSADRAIN + 清输入队列	修改前要丢弃待输入（如关 echo 时）

when

时机

典型用途

TCSANOW

立即生效

修改只影响输入的处理

TCSADRAIN

等当前输出排干

修改影响输出（如去掉 OPOST）

TCSAFLUSH

同 TCSADRAIN + 清输入队列

修改前要丢弃待输入（如关 echo 时）

经典循环：tcgetattr → 备份到 struct termios save = tp; → 位运算修改字段 → tcsetattr；退出前用 save 恢复。

When：(1) 想关 echo → tp.c_lflag &= ~ECHO，TCSAFLUSH；(2) 想清 type-ahead → TCSAFLUSH；(3) 改 baud rate → cfsetispeed/cfsetospeed + tcsetattr(TCSANOW)。

Example：TLPI Listing 62-2 关闭 echo 读取密码风格：

// 摘自《The Linux Programming Interface》 第 62 章 Listing 62-2
#include <termios.h>
#include "tlpi_hdr.h"
#define BUF_SIZE 100
int main(int argc, char *argv[]) {
    struct termios tp, save;
    char buf[BUF_SIZE];
    if (tcgetattr(STDIN_FILENO, &tp) == -1) errExit("tcgetattr");
    save = tp;
    tp.c_lflag &= ~ECHO;
    if (tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSAFLUSH, &tp) == -1) errExit("tcsetattr");
    printf("Enter text: ");
    fflush(stdout);
    if (fgets(buf, BUF_SIZE, stdin) == NULL)
        printf("Got end-of-file/error on fgets()\n");
    else
        printf("\nRead: %s", buf);
    if (tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &save) == -1) errExit("tcsetattr");
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

注意事项

tcsetattr 在 background process group 中：会向 process group 发 SIGTTOU；orphaned 失败 EIO。
tcsetattr 即使部分字段未生效也成功——多字段修改后必要时二次 gettattr 校验。

62.3 stty 命令

What：stty 是 tcgetattr/tcsetattr 的命令行版本——stty -a 看全部属性、stty sane 重置、stty intr ^L 改 INTR。

Why：(1) 调试程序改坏了 terminal 用 Control-J stty sane Control-J 恢复（^J 是 ASCII 10，真 newline，shell 处理）；(2) 看 min/time 当前值。

How：stty -F /dev/ttyN 可读 / 改另一终端；不同 UNIX 上行为略不同；bash 内置命令行编辑会改 termios，--noediting 绕过。

When：(1) 程序崩溃后终端乱 → stty sane；(2) 想看当前 ICANON 设置 → stty -a；(3) 想改 INTR → stty intr ^L。

Example：发现按 ^C 不能终止程序时，stty -a | grep intr 看是否被改了。

62.4 终端特殊字符

What：c_cc[] 数组存特殊字符值，每个常量 VINTR/VEOF/VKILL/… 是数组下标。Linux 下 VMIN/VTIME 与 VEOF/VEOL 不重叠（SUSv3 允许重叠）。

Why：理解驱动把哪些字符变信号 / 编辑操作，避免在「按下能被识别为键」的字符上做字符串解析。

How（关键摘要）：

字符	默认值	行为	依赖 flag
INTR	^C	发 SIGINT 给前台进程组	ISIG
QUIT	^\	发 SIGQUIT	ISIG
SUSP	^Z	发 SIGTSTP	ISIG
EOF	^D	行首时 read 返回 0	ICANON
ERASE	^?	删一个字符（按 backspace 等价物）	ICANON
KILL	^U	删整行	ICANON
WERASE	^W	删一个 word	ICANON+IEXTEN
LNEXT	^V	literal next，下一字符按字面量	ICANON+IEXTEN
REPRINT	^R	重画未完成的输入行	ICANON+IEXTEN+ECHO
START/STOP	^Q/S	software flow control	IXON
EOL/EOL2	undef	额外的行定界符	ICANON [/ IEXTEN]

字符

默认值

行为

依赖 flag

INTR

发 SIGINT 给前台进程组

ISIG

QUIT

发 SIGQUIT

ISIG

SUSP

发 SIGTSTP

ISIG

EOF

行首时 read 返回 0

ICANON

ERASE

删一个字符（按 backspace 等价物）

ICANON

KILL

删整行

ICANON

WERASE

删一个 word

ICANON+IEXTEN

LNEXT

literal next，下一字符按字面量

ICANON+IEXTEN

REPRINT

重画未完成的输入行

ICANON+IEXTEN+ECHO

START/STOP

^Q/S

software flow control

IXON

EOL/EOL2

undef

额外的行定界符

ICANON [/ IEXTEN]

fpathconf(fd, _PC_VDISABLE) 返回某常量（常 = 0）禁用某特殊字符。

When：(1) 想禁用 INTR（不响应 ^C）→ tp.c_cc[VINTR] = fpathconf(STDIN_FILENO, _PC_VDISABLE);；(2) telnet 风格协议用 EOL2 做内嵌转义字符。

Example：TLPI Listing 62-1 new_intr.c——改 INTR 为其它字符；用于教学（如换成 ^L 让学生验证）。

62.5 终端 flag (c_iflag/c_oflag/c_cflag/c_lflag)

What：表 62-2 列出全部 flag；按字段分四组。

Why：(1) ECHO 控制密码输入；(2) ICANON 切 canonical/noncanonical；(3) OPOST 关输出处理；(4) IXON 关 software flow control；(5) ICRNL、ONLCR 控制 CR ↔ NL 转换。

How（必记常用）：

Flag	字段	默认	用途
ICANON	c_lflag	on	canonical 模式
ECHO	c_lflag	on	echo 输入字符
ISIG	c_lflag	on	INTR/QUIT/SUSP 触发信号
IEXTEN	c_lflag	on	WERASE/REPRINT/LNEXT 等扩展处理
OPOST	c_oflag	on	输出后处理（NL→CR-NL 等）
ICRNL	c_iflag	on	输入 CR→NL
INLCR	c_iflag	off	输入 NL→CR
IGNCR	c_iflag	off	输入 CR 丢弃
ONLCR	c_oflag	on	输出 NL→CR-NL
IXON	c_iflag	on	START/STOP software flow control
TOSTOP	c_lflag	off	后台输出触发 SIGTTOU
ISTRIP	c_iflag	off	剥除 bit 8
IXANY	c_iflag	off	任何字符恢复输出
CS8	c_cflag	on	8-bit 字长
PARENB	c_cflag	off	奇偶校验
HUPCL	c_cflag	on	最后 close 时 hangup modem

Flag

字段

默认

用途

ICANON

c_lflag

canonical 模式

ECHO

c_lflag

echo 输入字符

ISIG

c_lflag

INTR/QUIT/SUSP 触发信号

IEXTEN

c_lflag

WERASE/REPRINT/LNEXT 等扩展处理

OPOST

c_oflag

输出后处理（NL→CR-NL 等）

ICRNL

c_iflag

输入 CR→NL

INLCR

c_iflag

off

输入 NL→CR

IGNCR

c_iflag

off

输入 CR 丢弃

ONLCR

c_oflag

输出 NL→CR-NL

IXON

c_iflag

START/STOP software flow control

TOSTOP

c_lflag

off

后台输出触发 SIGTTOU

ISTRIP

c_iflag

off

剥除 bit 8

IXANY

c_iflag

off

任何字符恢复输出

CS8

c_cflag

8-bit 字长

PARENB

c_cflag

off

奇偶校验

HUPCL

c_cflag

最后 close 时 hangup modem

When：(1) 关 echo 读密码 → c_lflag &= ~ECHO；(2) 完全国际化 → OPOST | ICRNL | ONLCR 都关；(3) 写 password / passphrase prompt → 通常加 TCSAFLUSH 清 type-ahead。

Example：TLPI Listing 62-2 仅关闭 ECHO（保留 ISIG 让 Ctrl-C 还能终止）。

62.6 I/O 模式：canonical / noncanonical / cooked / cbreak / raw

What：三种语义模式 + 两种现代术语对应：

canonical mode（ICANON 置位）：行缓冲 + 行编辑。
noncanonical mode（ICANON 清零）：字符即返回。
cooked = canonical + 全开处理（ICRNL、OCRNL、echo、ISIG 等默认全开）。
cbreak = noncanonical + 关 echo + 留 ISIG（仍响应 ^C/Z/^\）——TLPI Listing 62-3 实现。
raw = noncanonical + 关 ISIG/IEXTEN/ECHO/OPOST/ICRNL 等一切——「数据流原样穿过驱动」。

Why：(1) 编辑器（vi）需要 raw / cbreak 实时响应按键；(2) shell / cat 用 cooked 完事；(3) curses 应用用 cbreak。

How：MIN/TIME 决定 noncanonical 何时返回：

MIN	TIME	read 行为
0	0	poll：立即返回（≥ 1 byte 返字节数；0 返 0）
> 0	0	block：直到 MIN 字节可用
0	> 0	timeout：1 byte 或 TIME 0.1s 到即返回；0 返 0
> 0	> 0	interbyte timeout：第一字节触发计时器，间 > TIME/10 s 时返

MIN

TIME

read 行为

poll：立即返回（≥ 1 byte 返字节数；0 返 0）

> 0

block：直到 MIN 字节可用

> 0

timeout：1 byte 或 TIME 0.1s 到即返回；0 返 0

> 0

interbyte timeout：第一字节触发计时器，间 > TIME/10 s 时返

TLPI Listing 62-3 给 cbreak / raw 函数：

// 摘自《The Linux Programming Interface》 第 62 章 Listing 62-3
#include <termios.h>
#include "tty_functions.h"
int ttySetCbreak(int fd, struct termios *prevTermios) {
    struct termios t;
    if (tcgetattr(fd, &t) == -1) return -1;
    if (prevTermios != NULL) *prevTermios = t;
    t.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO);
    t.c_lflag |= ISIG;
    t.c_iflag &= ~ICRNL;
    t.c_cc[VMIN] = 1;        /* block 直到 1 byte */
    t.c_cc[VTIME] = 0;
    if (tcsetattr(fd, TCSAFLUSH, &t) == -1) return -1;
    return 0;
}
int ttySetRaw(int fd, struct termios *prevTermios) {
    struct termios t;
    if (tcgetattr(fd, &t) == -1) return -1;
    if (prevTermios != NULL) *prevTermios = t;
    t.c_lflag &= ~(ICANON | ISIG | IEXTEN | ECHO);
    t.c_iflag &= ~(BRKINT | ICRNL | IGNBRK | IGNCR | INLCR
                  | INPCK | ISTRIP | IXON | PARMRK);
    t.c_oflag &= ~OPOST;
    t.c_cc[VMIN] = 1;
    t.c_cc[VTIME] = 0;
    if (tcsetattr(fd, TCSAFLUSH, &t) == -1) return -1;
    return 0;
}

When：(1) 写 readline 风格输入 → canonical；(2) vi 实现 → raw；(3) pager (less) → cbreak；(4) 想解析方向键 → 用 MIN>0+TIME>0 interbyte timeout。

Example：TLPI Listing 62-4 test_tty_functions.c——退出 / SIGINT / SIGTSTP 都恢复原始 termios（userTermios）；TUCH 的 tstpHandler 切回原 termios 后 raise SIGTSTP、再保存恢复。

62.7 线路速率 (cfgetispeed / cfsetispeed)

What：cfgetispeed/cfsetispeed 取 / 设输入速率；cfgetospeed/cfsetospeed 取 / 设输出速率；操作 termios 内的 speed_t（实际上藏在 c_cflag 的 CBAUD/CBAUDEX mask）。

Why：与老式调制解调器 / 终端打交道时；现代 USB / 串口多 115200 baud。

How：B300/B1200/B2400/B9600/B38400/B115200 为常用符号常量；cfsetispeed(0) = 「随 cfsetospeed」。

When：(1) 串口 9600 / 38400 / 115200 切换 → 调 cfsetospeed + tcsetattr(TCSANOW)；(2) 现代 Linux 上很少直接用到。

Example：cfsetospeed(&tp, B38400); tcsetattr(fd, TCSANOW, &tp);

62.8 线路控制 (tcsendbreak / tcdrain / tcflush / tcflow)

What：四个 POSIX 线路控制函数——send BREAK、drain 等发送完成、flush 输入/输出队列、suspend/resume 数据流（software flow control）。

Why：(1) tcdrain 在程序退出前保证输出排干（避免数据丢失）；(2) tcflush(fd, TCIFLUSH) 清用户 type-ahead（密码输入前）；(3) tcflow 配合 terminal 速度匹配。

How（tcflush 队列选择）：

queue_selector	含义
TCIFLUSH	flush 输入队列
TCOFLUSH	flush 输出队列
TCIOFLUSH	flush 双队列

queue_selector

含义

TCIFLUSH

flush 输入队列

TCOFLUSH

flush 输出队列

TCIOFLUSH

flush 双队列

tcflow：

action	含义
TCOOFF	suspend 输出
TCOON	resume 输出
TCIOFF	发 STOP 给对端（IXON 生效时）
TCION	发 START 给对端

action

含义

TCOOFF

suspend 输出

TCOON

resume 输出

TCIOFF

发 STOP 给对端（IXON 生效时）

TCION

发 START 给对端

When：(1) password 提示前 → tcflush(STDIN_FILENO, TCIFLUSH) 清 type-ahead；(2) 程序退出前 → tcdrain(STDOUT_FILENO)；(3) 想停终端输出 → tcflow(STDOUT_FILENO, TCOOFF)。

Example：TLPI 没给独立示例；这些函数多用于串口编程（modem 旧应用）。

62.9 窗口大小：SIGWINCH + TIOCGWINSZ

What：终端驱动记录 struct winsize {ws_row, ws_col, ws_xpixel, ws_ypixel}；resize 事件向 foreground process group 发 SIGWINCH；程序通过 ioctl TIOCGWINSZ 读取。

Why：curses / vim 等全屏程序须监听 resize 并重画；不解 SIGWINCH 会导致窗大小变化后「垃圾显示」。

How：

#include <sys/ioctl.h>
struct winsize ws;
ioctl(STDIN_FILENO, TIOCGWINSZ, &ws);    /* 读 */
ws.ws_row = 40; ws.ws_col = 100;
ioctl(STDIN_FILENO, TIOCSWINSZ, &ws);    /* 写（触发 SIGWINCH） */

注意：TIOCSWINSZ 不改变真实终端窗大小，只更新驱动记录并通知前台进程组；实际窗大小由 window manager / 终端模拟器决定。

When：(1) curses / ncurses 应用 resize → 必须处理 SIGWINCH；(2) demo 见 TLPI Listing 62-5。

Example：

// 摘自《The Linux Programming Interface》 第 62 章 Listing 62-5 (片段)
static void sigwinchHandler(int sig) {}
int main(int argc, char *argv[]) {
    struct winsize ws;
    sigaction(SIGWINCH, ...);  /* sigwinchHandler */
    for (;;) {
        pause();
        ioctl(STDIN_FILENO, TIOCGWINSZ, &ws);
        printf("Caught SIGWINCH, new window size: %d rows * %d columns\n",
               ws.ws_row, ws.ws_col);
    }
}

62.10 终端识别：isatty / ttyname

What：isatty(fd) 判断 fd 是否终端；ttyname(fd) 返回设备名（/dev/pts/0、/dev/tty1），查 /dev 与 /dev/pts 找到匹配 st_rdev 的入口。

Why：(1) 程序判断输入 / 输出是否终端（vim 决定 behavior、diff 输出颜色）；(2) 调试：日志里贴终端名。

How：ttyname_r 是可重入版。

When：(1) 编辑器等决定是否交互模式 → isatty(STDIN_FILENO)；(2) 日志系统识别 session → ttyname(STDERR_FILENO)；(3) tty(1) 是命令行版。

三、关键图表

关键系统调用 / 函数

函数语义头文件

tcgetattr / tcsetattr

读 / 写 termios 属性

<termios.h>

cfgetispeed / cfsetispeed

输入速率

同上

cfgetospeed / cfsetospeed

输出速率

同上

tcsendbreak / tcdrain / tcflush / tcflow

BREAK / 排干 / flush / flow

同上

isatty / ttyname

fd 是否终端 / 取设备名

<unistd.h>

ioctl TIOCGWINSZ / TIOCSWINSZ

读 / 写 winsize

<sys/ioctl.h>

read / write

标准 fd 操作

<unistd.h>

termios 关键 flag

Flag

默认

含义

ICANON

canonical mode（行缓冲 + 行编辑）

ECHO

输入字符自动回显

ISIG

INTR/QUIT/SUSP 触发信号

IEXTEN

扩展处理（WERASE/LNEXT/REPRINT）

OPOST

输出后处理

ICRNL

输入 CR→NL

ONLCR

输出 NL→CR-NL

IXON

START/STOP software flow control

TOSTOP

off

后台输出触发 SIGTTOU

CS8 / PARENB

CS8 on

8 bit 字长 / 奇偶校验

MIN/TIME 组合

MIN

TIME

read 行为

polling：立即返（无数据返 0）

> 0

block：直到 ≥ MIN bytes

> 0

读超时：≥1 byte 或 TIME/10 s

> 0

interbyte 超时（解 escape sequence）

四、思维导图

mindmap
  root((第 62 章 终端))
    终端驱动
      输入输出队列
      line discipline
      canonical default
    termios 结构
      c_iflag oflag
      c_cflag lflag
      c_cc 数组
    tcgetattr tcsetattr
      TCSANOW
      TCSADRAIN
      TCSAFLUSH
      标准流程
    特殊字符
      INTR QUIT SUSP
      EOF ERASE KILL
      LNEXT REPRINT
      WERASE START STOP
    flags
      ICANON ECHO ISIG
      OPOST ICRNL ONLCR
      IXON TOSTOP
      c_cflag 硬件
    输入模式
      canonical 非 canonical
      cooked cbreak raw
      MIN TIME 组合
    线路控制
      cfget cfset speed
      tcdrain tcflush
      tcflow tcsendbreak
    窗口大小
      SIGWINCH
      TIOCGWINSZ
      winsize
    终端识别
      isatty
      ttyname
      /dev/pts /dev

五、重点与易错点

「修改 termios」标准流程：tcgetattr → 修改 → tcsetattr——直接赋值给单个字段可能损坏 termios（其它字段保持不变）；务必先读完整结构。
不要忘记 atexit / exit handler 还原 termios——程序意外崩溃后 shell 仍持有乱套的 termios；TLPI test_tty 用 SIGINT/SIGTERM/SIGTSTP 各自 handler 恢复。
TCSAFLUSH 在改 input 相关 flag 时最安全——避免 type-ahead 被错误解释（如关 echo 时还遗留字符）。
pseudoserver 改 termios 前必须 tcgetattr 保存原值——不要假设启动时是 canonical；必须保存 user 设置。
Canonical 模式 read 一次最多返一行——若 read 缓冲区比一行大，后续 read 才返剩余；要按行分帧。
EOF (^D) 在行首导致 read 返 0；在行中只 flush 当前已输入部分，再读继续输入；与 fgets 类似行为。
Noncanonical + MIN/TIME 选择决定交互模型——vim 用 MIN=1 TIME=0 单字符阻塞；less / more 可用 MIN=0 TIME>0 读超时；escape sequence 用 MIN>0 TIME>0 interbyte timeout。
VMIN/VTIME 在 SUSv3 允许和 VEOF/VEOL 重叠——切回 canonical 模式前用保存的 termios 恢复；TLPI 警告 (Linux 上不重叠，但写 portable code 必须备份)。
ICANON = 0 后 ISIG 通常仍开——cbreak 模式；raw 模式才关 ISIG；vi 等需要 ISIG 让 Ctrl-C 还能终止程序。
OPOST 关 = no output processing——NL 不会自动变 CR-NL，光标不会下行；终端输出会有问题，不要随便关。
IXON software flow control 可能干扰 binary 协议——ftp/ssh 会改 mod；binary raw socket 时关 IXON。
SIGWINCH 默认被忽略——程序必须显式 install handler 才能感知 resize。
isatty 在 piped stdin 上返 0——许多交互程序 (vim, less, top) 通过此判定；测试时不要 pipe 输入否则 program 进入 non-interactive 模式。
ttyname 返回静态分配字符串——多线程下用 ttyname_r；否则要复制。
stty 修改不跨 stty 会话持久——stty 改只是本次 shell；要永久生效写到 shell 启动脚本。
跨章衔接：第 64 章 pty 借用一切 termios 概念；第 34 章 job control（SIGTSTP/SIGTTOU）依赖 ISIG/TOSTOP；第 8 章密码输入 getpass() 是用 TCSAFLUSH 关 echo 的范例；第 60-61 章 fork-per-client server 也常涉及「进程在 background 时终端行为」(SIGTTOU)。

第 62 章 终端 (Terminals)

核心结论

一、核心概念

二、详细笔记

62.1 终端驱动概览

62.2 tcgetattr / tcsetattr 与 termios

62.3 stty 命令

62.4 终端特殊字符

62.5 终端 flag (c_iflag/c_oflag/c_cflag/c_lflag)

62.6 I/O 模式：canonical / noncanonical / cooked / cbreak / raw

62.7 线路速率 (cfgetispeed / cfsetispeed)

62.8 线路控制 (tcsendbreak / tcdrain / tcflush / tcflow)

62.9 窗口大小：SIGWINCH + TIOCGWINSZ

62.10 终端识别：isatty / ttyname

三、关键图表

四、思维导图

五、重点与易错点

第 62 章终端 (Terminals)