c - 终端如何从标准输出读取并在屏幕上绘制文本？

Question

我有一个关于终端和进程如何工作的一般性问题。

在任何进程中，如果我写入标准输出(即文件描述符 2)，它就会绘制在终端窗口上。我的问题是，这实际上是如何实现的？ stdout 是终端不断读取并在屏幕上绘制内容的某个地方的实际“虚拟”文件吗？或者在进程/标准输出流和终端之间是否存在某种 IPC？

请注意，当我说终端时，我指的是一些通用的 GUI 终端/控制台，例如 Mac 上的终端。

附言如果这个问题不清楚，请告诉我，我会很乐意再次尝试解释:)

谢谢!

Answer 1

这里你似乎没有意识到的神奇部分是内核的 tty 层。

您打开的每个终端窗口都对应一个 pseudoterminal device — 例如，/dev/ttys001 是 Mac OS X 上此类设备的名称。默认情况下，在终端中运行的任何进程和它没有将其输入/输出从/重定向到其他地方，它的标准输入、输出和错误都设置为这些设备之一。例如，如果我在终端中运行的 cat 进程上运行 lsof，我会看到:

COMMAND   PID USER   FD   TYPE DEVICE  SIZE/OFF     NODE NAME
...
cat     52919 user    0u   CHR   16,5    0t4562     3313 /dev/ttys005
cat     52919 user    1u   CHR   16,5    0t4562     3313 /dev/ttys005
cat     52919 user    2u   CHR   16,5    0t4562     3313 /dev/ttys005

当一个进程写入一个伪终端从设备时，输出被路由到持有连接的主端的进程(在本例中，您的终端应用程序)，它可以读取它。类似地，当终端应用程序写入伪终端主设备时，数据将可供从相应从设备读取的任何进程使用。

伪终端设备还涉及一些其他技巧。最值得注意的是，它们在行和列中具有固有的大小，在其中运行的应用程序可以查询，它们可以对通过它们的数据执行某些简单的转换(例如，CR 到 CR/LF，退格键到 DEL，等等) things), 并且它们可以在看到某些字符时生成信号(例如，Ctrl-C 向前台进程生成中断信号)。这里有很多奇怪的历史微妙之处，但关键是内核的 tty 层是大多数这种行为存在的地方。

伪终端设备是使用 forkpty() libc 函数创建的。这在幕后如何工作的细节因平台而异，而且可能会非常复杂，所以我不会深入探讨细节。