检查Linux终端缓冲区中的多余字符

Question

我正在尝试在Python中实现一个叫做getch()的函数，这个函数应该能够返回像F1-F12和方向键这样的特殊键的字符列表。这些特殊键在按下时会生成一系列字符。因此，getch()会以阻塞模式读取一个字符，然后检查输入缓冲区中是否还有额外的字符需要获取。

我使用ioctl调用配合termios.FIONREAD来获取输入缓冲区中的字节数。这个方法可以捕捉到缓冲区中普通按键的输入，但对于特殊键的额外符号却无法获取。看起来好像有两个不同的缓冲区，如果有人能解释一下就好了。

这里有一个互动示例：

from time import sleep

def getch():
    import sys, tty, termios
    fd = sys.stdin.fileno()
    # save old terminal settings, because we are changing them
    old_settings = termios.tcgetattr(fd)
    try:
        # set terminal to "raw" mode, in which driver returns
        # one char at a time instead of one line at a time
        #
        # tty.setraw() is just a helper for tcsetattr() call, see
        # http://hg.python.org/cpython/file/c6880edaf6f3/Lib/tty.py
        tty.setraw(fd)
        ch = sys.stdin.read(1)

        # --- check if there are more characters in buffer
        from fcntl import ioctl
        from array import array

        sleep(1)
        buf = array('i', [0])
        ioctl(fd, termios.FIONREAD, buf)
        print "buf queue: %s," % buf[0],
        # ---

    finally:
        # restore terminal settings. Do this when all output is
        # finished - TCSADRAIN flag
        termios.tcsetattr(fd, termios.TCSADRAIN, old_settings)
    return ch

char = ''
while char != 'q':
  char = getch()
  print 'sym: %s, ord(%s)' % (char, ord(char))

注意中间的sleep(1)。如果你在这秒钟结束之前按下一个键，输出将会是：

buf queue: 0, sym: l, ord(108)

在一秒钟内输入5个普通键（比如说 'asdfg'）时，输出是：

buf queue: 4, sym: a, ord(97)

但是对于单个方向键，输出是：

buf queue: 0, sym: , ord(27)
buf queue: 0, sym: [, ord(91)
buf queue: 0, sym: D, ord(68)

这里有两个问题：

1. 为什么在普通键按下时队列中的4个符号会被丢弃？这是因为切换到“原始”终端模式吗？如何在不让终端保持在“原始”模式的情况下，保留字符以供后续的getch()调用使用？

2. 为什么单个特殊键按下时ioctl缓冲区是空的？这些字符是从哪里来的，用于后续的getch()调用？如何检查它们？

Answer 1

我也遇到过同样的问题。经过一些搜索，我找到一个有效的例子，它最多读取4个字节（而不是你提到的1个字节），这样可以处理一些特殊的转义序列，并且使用了os.read（而不是你的file.read）。根据这些不同之处，我写了一个小的Keyboard类，可以识别光标键的事件：

#!/usr/bin/env python

import os
import select
import sys
import termios

class Keyboard:
  ESCAPE = 27
  LEFT = 1000
  RIGHT = 1001
  DOWN = 1002
  UP = 1003

  keylist = {
    '\x1b' : ESCAPE,
    '\x1b[A' : UP,
    '\x1b[B' : DOWN,
    '\x1b[C' : RIGHT,
    '\x1b[D' : LEFT,
  }

  def __init__(self):
    self.fd = sys.stdin.fileno()
    self.old = termios.tcgetattr(self.fd)
    self.new = termios.tcgetattr(self.fd)
    self.new[3] = self.new[3] & ~termios.ICANON & ~termios.ECHO
    self.new[6][termios.VMIN] = 1
    self.new[6][termios.VTIME] = 0
    termios.tcsetattr(self.fd, termios.TCSANOW, self.new)

  def __enter__(self):
    return self

  def __exit__(self, type, value, traceback):
    termios.tcsetattr(self.fd, termios.TCSAFLUSH, self.old)

  def getFile(self):
    return self.fd

  def read(self):
    keys = os.read(self.fd, 4)
    if keys in Keyboard.keylist:
      return Keyboard.keylist[keys]
    else:
      return None

if __name__ == "__main__":
  with Keyboard() as keyboard:
    key = keyboard.read()
    while key != Keyboard.ESCAPE:
      print '%d' % key
      key = keyboard.read()

使用file.read(4)时，读取会被阻塞。而使用os.read(fd, 4)时，读取不会被阻塞。我不知道为什么会有这样的区别，欢迎大家来解释一下。