通过 tcsetattr(fd.....) 设置终端属性时，fd 可以是标准输出还是标准输入？

Question

我一直在寻找man 3 tcgetattr（因为我想在程序中更改终端设置）并找到了这个。

int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);

int tcsetattr(int fd, int optional_actions,
              const struct termios *termios_p);

问题：

我想知道fd 应该是什么意思？ （好像是stdin，但我不明白为什么）？

背景

我的理解是终端是一起输入和输出的，因为我的理解是/dev/tty 或/dev/pty 一起产生stdin、stdout 和stderr。

Answer 1

通过实验，我找到了以下答案：

stderr,stdout,stdin 三重中的每一个都可以通过tcsetattr(fd....) 函数用于更改终端设置。一旦更改生效，读取tcgsetattr(stdin....),tcgsetattr(stdout....)，并且tcgsetattr(sterr....) 在struct termios.h 中返回相同的内容，可以通过memcmp(&termios_stdin,&termios_stdout,sizeof(struct termios)) == 0 进行验证

也许手册页也间接说明了这一点

tcgetattr() 获取与引用的对象关联的参数 fd 并将它们存储在由 termios_p 引用的 termios 结构中。 该函数可以从后台进程调用；然而 终端属性可能随后被前景改变 过程。

关于 fd 因此 fd 引用的对象始终是同一个终端

Answer 2

fd 代表文件描述符，它是对 OS 文件对象的引用。因为是引用，所以多个不同的文件描述符可能引用同一个文件对象。

stdin、stdout 和 stderr 是 FILE * 对象 -- 指向 stdio FILE 数据结构的实际指针。您可以使用fileno 函数获取引用底层操作系统对象的文件描述符。

所以这里有两个间接级别。 FILE * 都可以引用同一个FILE，但它们不是； stdin、stdout 和 stderr 有 3 个单独的 FILE 对象。这些FILE 对象每个都包含一个文件描述符，通常为 0、1 和 2（我说的是正常的——OS/lib 以这种方式设置它们，只有在您在程序中显式更改它们时它们才会更改）。这 3 个文件描述符通常都会引用同一个底层 OS 对象，这是一个单一的终端对象。

由于（通常）只有一个终端，并且所有这些文件描述符（通常）都引用它，因此您将哪个 fd（0、1 或 2）用作tcsetaddr 的第一个参数并不重要。

请注意，这些fds 有可能引用不同的对象——如果您使用重定向启动程序（< 或 > 在 shell 中）然后一个或它们中的更多将引用其他文件对象而不是终端。

Answer 3

同意@chris-dodd，stdin、stdout和stderr流对应的文件描述符通常指的是同一个终端，原始问题需要一些要点：

• tcgetattr 和tcsetattr 的fd 参数（文件描述符）必须用于终端。
• 您可以使用fileno 为流获取此信息，例如fileno(stdin)。
• POSIX defines constants 用于将文件描述符默认分配给 stdin、stdout 和 stderr，如 STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO 和 STDERR_FILENO。但是，可以reopen 任何流（或使用dup 或dup2）并更改实际的文件描述符。
• 虽然您可以获得流的文件描述符，但如果您对终端属性做任何有趣的事情，可能会干扰用于流的缓冲。如果您必须混合使用这两者（文件描述符和流），请在读取或写入流之前对终端属性进行更改。
• 您还可以在终端设备上使用open 获取文件描述符。如果流被重定向，并且您的应用程序必须与终端一起使用，这将很有用。密码提示执行此操作。
• 可以从程序tty读取终端设备（即使stdin等被重定向）。
• 程序可以使用isatty 检查一个文件描述符，看它是否是一个终端。如果流被重定向到文件或管道，则它不是终端。

进一步阅读：

• 11. General Terminal Interface (POSIX)
• What is the difference between stdin and STDIN_FILENO?

Answer 4

为了简化Thomas Dickey's 和Chris Dodd's 的答案，选择使用哪个描述符来引用终端的典型代码是

int ttyfd;

/* Check standard error, output, and input, in that order. */
if (isatty(fileno(stderr)))
    ttyfd = fileno(stderr);
else
if (isatty(fileno(stdout)))
    ttyfd = fileno(stdout);
else
if (isatty(fileno(stdin)))
    ttyfd = fileno(stdin);
else
    ttyfd = -1; /* No terminal; redirecting to/from files. */

如果您的应用程序坚持访问控制终端（用户用来执行此过程的终端），如果有，您可以使用以下new_terminal_descriptor() 函数。为简单起见，我将其嵌入到示例程序中：

#define  _POSIX_C_SOURCE 200809L
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <termios.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>

int new_terminal_descriptor(void)
{
    /* Technically, the size of this buffer should be
     *  MAX( L_ctermid + 1, sysconf(_SC_TTY_NAME_MAX) )
     * but 256 is a safe size in practice. */
    char buffer[256], *path;
    int  fd;

    if (isatty(fileno(stderr)))
        if (!ttyname_r(fileno(stderr), buffer, sizeof buffer)) {
            do {
                fd = open(path, O_RDWR | O_NOCTTY);
            } while (fd == -1 && errno == EINTR);
            if (fd != -1)
                return fd;
        }

    if (isatty(fileno(stdout)))
        if (!ttyname_r(fileno(stdout), buffer, sizeof buffer)) {
            do {
                fd = open(path, O_RDWR | O_NOCTTY);
            } while (fd == -1 && errno == EINTR);
            if (fd != -1)
                return fd;
        }

    if (isatty(fileno(stdin)))
        if (!ttyname_r(fileno(stdin), buffer, sizeof buffer)) {
            do {
                fd = open(path, O_RDWR | O_NOCTTY);
            } while (fd == -1 && errno == EINTR);
            if (fd != -1)
                return fd;
        }

    buffer[0] = '\0';
    path = ctermid(buffer);
    if (path && *path) {
        do {
            fd = open(path, O_RDWR | O_NOCTTY);
        } while (fd == -1 && errno == EINTR);
        if (fd != -1)
            return fd;
    }

    /* No terminal. */
    errno = ENOTTY;
    return -1;
}

static void wrstr(const int fd, const char *const msg)
{
    const char       *p = msg;
    const char *const q = msg + ((msg) ? strlen(msg) : 0);    
    while (p < q) {
        ssize_t n = write(fd, p, (size_t)(q - p));
        if (n > (ssize_t)0)
            p += n;
        else
        if (n != (ssize_t)-1)
            return;
        else
        if (errno != EINTR)
            return;
    }
}

int main(void)
{
    int ttyfd;

    ttyfd = new_terminal_descriptor();
    if (ttyfd == -1)
        return EXIT_FAILURE;

    /* Let's close the standard streams,
     * just to show we're not using them
     * for anything anymore. */
    fclose(stdin);
    fclose(stdout);
    fclose(stderr);

    /* Print a hello message directly to the terminal. */
    wrstr(ttyfd, "\033[1;32mHello!\033[0m\n");

    return EXIT_SUCCESS;
}

wrstr() 函数只是一个辅助函数，它立即将指定的字符串写入指定的文件描述符，而不进行缓冲。该字符串包含 ANSI 颜色代码，因此如果成功，它将向终端打印浅绿色 Hello!，即使标准流已关闭。

如果将上面的内容保存为example.c，则可以使用例如编译它

gcc -Wall -Wextra -O2 example.c -o example

并使用运行

./example

因为new_terminal_descriptor() 使用ctermid() 函数来获取控制终端的名称（路径）作为最后的手段——这并不常见，但我想在这里展示如果你决定它很容易做到是必要的——即使所有流都被重定向，它也会将 hello 消息打印到终端：

./example </dev/null >/dev/null 2>/dev/null

最后，如果您想知道，这些都不是“特别的”。我不是在谈论 控制台终端，它是许多 Linux 发行版作为图形环境的替代品提供的基于文本的控制台界面，也是大多数 Linux 服务器提供的唯一本地界面。以上所有都只使用普通的 POSIX 伪终端接口，并且使用例如可以正常工作。 xterm 或任何其他普通终端仿真器（或 Linux 控制台），适用于所有 POSIXy 系统——Linux、Mac OS X 和 BSD 变体。