如何使用C/C++刷新在终端上已经打印的内容

news2024/10/7 8:29:47

写本文的起源是因为在安装一些工具的时候，发现在终端上并行安装的情况下，显示安装信息是会修改之前已经打印出来的内容，这是怎么做到的呢？抱着对这个问题的好奇我进行了一些探索。

终端是如何运行的

首先是最关键的问题：终端是如何运行的？

这个问题并不是我思考的第一个问题，但是在写本文的时候，我认为这是最关键的问题，思考了这个文件，那么面对一些问题就很好解释了：

下面介绍一下标准输出（stdout）和 C/C++ 之间的工作流程：

第一，标准输出（stdout）是一个只读文件，并不能进行修改，终端将会显示这些内容。
第二，如果是 C 语言，那么printf()将内容输出到标准输出（stdout）中，然后终端将会显示这些内容。
第三，如果是 C++，那么cout将会输出内容到缓冲streambuf中，最后在合适的机会将其传递给标准输出stdout中打印出来，比如说遇到fflush()刷新或者\n换行符的时候。

可能你对上面的一些点还是很迷惑，下面仔细来说说看。

刷新单行内容的最佳方法

如果是单行刷新，可以使用转义字符\r或\b：前者将会跳转到这行的开头再打印，而后者会移到前一个字符的位置再打印（带入一下旧式的打字机就可以理解了）。

举个例子，在同一行里，从1循环到100，既可以使用\b\b\b（因为最大是三位数）：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    int i = 1;
    while (i<=100) {
        printf("%d\b\b\b", i++);
        //休眠一秒再进入下次循环，不然显示太快了
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

比较推荐使用\r，这样就可以应对不同长度的数字。

但是二者在stdout中的内容并不会被覆盖，而是如下情况：

1\r2\r3\r4\r.......

所以如果需要刷新多行内容这种方法就不行了。因为\r或\b本质上并不是删除了之前的内容，而是在这里跳转了光标进行重新渲染输出，标准输出中的内容并没有发生任何改变。而且二者的跳转都是横向跳转的，\n是纵向的变化。

那么多行刷新应该怎么办呢？

多行内容刷新的解决方案一：使用 ANSI Code

这是一个诞生于上世纪七十年代的产物，它被用于控制终端上光标的位置、颜色、字体等属性。ANSI Code 本质是一个 ASCII Code 的组合，也是一种转义字符，结构为\033[XX（\033在 ASCII 中就是 “ESC”的意思，转义字符的英文就是 “Escape Character”），并且广泛应用于众多类 Unix 系统的终端中。

如果想打印出下面这样的情况（只刷新第一行的数字）：

39
倒计时中

那么就可以使用下面的代码（注意还是使用了\r，因为当前光标上移可能是在中间或最后的位置）：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    int i = 1;
    while (i<=100) {
        printf("%d\n", i++);
        printf("倒计时中\033[A\r");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

此外个人建议如果使用这种方法，最好在循环外加上printf("\n");，不然结束程序也可能会影响显示。

这里有篇文章记录了各种移动光标的转义字符，可以当做手册查看：《Bash Prompt HOWTO: Chapter 6. ANSI Escape Sequences: Colours and Cursor Movement》

你如果和我一样遍历过/bin，那么你可能会发现知道ls列出的第一个程序就是[（又名test），也是确定“condition”的。不过这个是评估条件的，而不是位置的（这句话是一个小双关），和 ANSI Code 并没有任何关系，只是巧合。

多行内容刷新的解决方案二：使用ncurses或Windows Console API

这种方法需要使用其他的库，根据平台选择 ncurses（类 Unix）或Windows Console API（Windows）。

个人不是很推荐这种方法：

第一，不是自带的，有些终端不能用；
第二，编译构建安装的时间有点长；
第三，这种方法类似less会新建一个窗口或者清空窗口进行显示。这种方法的样式不是我需要的。

不过作为技术储备，我还是进行了一些研究。

ncurses 的下载地址为https://invisible-island.net/ncurses/#download_ncurses。

下载之后，解压配置安装的命令如下：

$ tar zxvf ncurses-xxx.tar.gz
$ cd ncurses-xxx
$ ./configure
$ make -j4 
$ sudo make install

安装好了之后，编译的时候使用-lncurses连接库即可。下面是官方的一个案例，这里假设这个文件为hello.c：

#include <ncurses.h>

int main()
{	
	initscr();			/* Start curses mode 		  */
	printw("Hello World !!!");	/* Print Hello World		  */
	refresh();			/* Print it on to the real screen */
	getch();			/* Wait for user input */
	endwin();			/* End curses mode		  */

	return 0;
}