C 非阻塞键盘输入

Posted 2023-02-16

【中文标题】C 非阻塞键盘输入

【英文标题】：C non-blocking keyboard input

【发布时间】：2010-10-01 17:27:02

【问题描述】：

我正在尝试用 C 语言（在 Linux 上）编写一个程序，该程序循环直到用户按下一个键，但不应该需要按键来继续每个循环。

有没有简单的方法来做到这一点？我想我可以用select() 来做这件事，但这似乎需要做很多工作。

或者，有没有办法在程序关闭而不是非阻塞 io 之前捕获 ctrl-c 按键以进行清理？

【问题讨论】：

开个话题怎么样？

我推荐一个单独的线程，它阻塞键盘输入并将输入传递给另一个主线程，每次按键进入时。Here is an example I wrote in Python。对于 C，请务必使用线程安全的消息传递队列，或根据需要阻止获取互斥锁。 Python 队列库已经是线程安全的，但在 C 或 C++ 中自然不存在队列的这种安全性。

另见：How to avoid pressing Enter with getchar() for reading a single character only?

【参考方案1】：

如前所述，您可以使用 sigaction 捕获 ctrl-c，或使用 select 捕获任何标准输入。

但是请注意，使用后一种方法，您还需要设置 TTY，使其处于一次字符而不是一次一行模式。后者是默认设置 - 如果您输入一行文本，它不会发送到正在运行的程序的标准输入，直到您按下回车键。

您需要使用tcsetattr() 函数来关闭 ICANON 模式，并且可能还要禁用 ECHO。从内存中，您还必须在程序退出时将终端设置回 ICANON 模式！

为了完整起见，这是我刚刚敲出的一些代码（nb：没有错误检查！），它设置了一个 Unix TTY 并模拟了 DOS <conio.h> 函数 kbhit() 和 getch()：

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <termios.h>

struct termios orig_termios;

void reset_terminal_mode()

    tcsetattr(0, TCSANOW, &orig_termios);


void set_conio_terminal_mode()

    struct termios new_termios;

    /* take two copies - one for now, one for later */
    tcgetattr(0, &orig_termios);
    memcpy(&new_termios, &orig_termios, sizeof(new_termios));

    /* register cleanup handler, and set the new terminal mode */
    atexit(reset_terminal_mode);
    cfmakeraw(&new_termios);
    tcsetattr(0, TCSANOW, &new_termios);


int kbhit()

    struct timeval tv =  0L, 0L ;
    fd_set fds;
    FD_ZERO(&fds);
    FD_SET(0, &fds);
    return select(1, &fds, NULL, NULL, &tv) > 0;


int getch()

    int r;
    unsigned char c;
    if ((r = read(0, &c, sizeof(c))) < 0) 
        return r;
     else 
        return c;
    


int main(int argc, char *argv[])

    set_conio_terminal_mode();

    while (!kbhit()) 
        /* do some work */
    
    (void)getch(); /* consume the character */

【讨论】：

getch() 应该返回哪个键被按下，还是只是应该消耗字符？

@Salepate 它应该返回字符。是 (void) 位获取该字符，然后将其丢弃。

哦，我明白了，也许我做错了，但是当我在 printf("%c"); 上使用 getch() 时它在屏幕上显示奇怪的字符。

@Max888 不可移植，但如果下一个检索到的字符是 ^c (0x03)，您可以自己退出程序

感谢您提供优雅的解决方案...我有一个正在运行的中断计时器，这导致kbhit() 偶尔返回-1 == EINTR ...这意味着kbhit() 在应该返回true 时（可以说) return false ...我已通过将 kbhit() 中的 return 语句更改为 return (select(1, &fds, NULL, NULL, &tv) > 0); 来解决此问题

【参考方案2】：

select() 为了方便起见有点太低级了。我建议你使用ncurses库将终端置于cbreak模式和延迟模式，然后调用getch()，如果没有准备好字符，它将返回ERR：

WINDOW *w = initscr();
cbreak();
nodelay(w, TRUE);

此时您可以调用getch 而不会阻塞。

【讨论】：

我也想过使用 curses，但这样做的潜在问题是 initscr() 调用会清除屏幕，并且它也可能会妨碍使用普通 stdio 进行屏幕输出。跨度>

是的，curses 几乎是全有或全无。

【参考方案3】：

在 UNIX 系统上，您可以使用 sigaction 调用为 SIGINT 信号注册一个信号处理程序，该信号表示 Control+C 键序列。信号处理程序可以设置一个标志，该标志将在循环中进行检查，使其适当中断。

【讨论】：

我想我可能会为了方便而最终这样做，但我会接受另一个答案，因为它更接近标题的要求。

【参考方案4】：

你可能想要kbhit();

//Example will loop until a key is pressed
#include <conio.h>
#include <iostream>

using namespace std;

int main()

    while(1)
    
        if(kbhit())
        
            break;
        
    

这可能不适用于所有环境。一种可移植的方法是创建一个监控线程并在getch();上设置一些标志

【讨论】：

绝对不便携。 kbhit() 是一个 DOS/Windows 控制台 IO 函数。

它仍然是许多用途的有效答案。 OP 没有指定可移植性或任何特定平台。

Alnitak：我不知道它暗示了一个平台——等效的 Windows 术语是什么？

@Alnitak 为什么“非阻塞”作为一个编程概念，在 Unix 环境中会更加熟悉？

@Alnitak：我的意思是我在接触任何 *nix 之前很久就熟悉“非阻塞调用”这个术语了。所以就像 Zxaos 一样，我永远不会意识到它意味着一个平台。

【参考方案5】：

获得非阻塞键盘输入的另一种方法是打开设备文件并读取它！

您必须知道您要查找的设备文件，即 /dev/input/event* 之一。你可以运行 cat /proc/bus/input/devices 来找到你想要的设备。

此代码适用于我（以管理员身份运行）。

  #include <stdlib.h>
  #include <stdio.h>
  #include <unistd.h>
  #include <fcntl.h>
  #include <errno.h>
  #include <linux/input.h>

  int main(int argc, char** argv)
  
      int fd, bytes;
      struct input_event data;

      const char *pDevice = "/dev/input/event2";

      // Open Keyboard
      fd = open(pDevice, O_RDONLY | O_NONBLOCK);
      if(fd == -1)
      
          printf("ERROR Opening %s\n", pDevice);
          return -1;
      

      while(1)
      
          // Read Keyboard Data
          bytes = read(fd, &data, sizeof(data));
          if(bytes > 0)
          
              printf("Keypress value=%x, type=%x, code=%x\n", data.value, data.type, data.code);
          
          else
          
              // Nothing read
              sleep(1);
          
      

      return 0;
   

【讨论】：

很棒的例子，但是我遇到了一个问题，即当事件设备在按住超过六个键时停止发射时，Xorg 会继续接收键事件：\ 很奇怪吧？

【参考方案6】：

curses 库可用于此目的。当然，select() 和信号处理程序也可以在一定程度上使用。

【讨论】：

curses 既是库的名称，也是您在使用它时会喃喃自语的内容；）但是，因为我要向您提及 +1。

【参考方案7】：

如果您对使用 Control-C 感到满意，那就大功告成了。如果你真的想要非阻塞 I/O 但又不想使用 curses 库，另一种选择是将锁、库存和桶移动到 AT&T sfio library。这是一个很好的库，基于 C stdio，但更灵活、线程安全且性能更好。 （sfio 代表安全、快速的 I/O。）

【参考方案8】：

没有可移植的方法来做到这一点，但 select() 可能是一个好方法。有关更多可能的解决方案，请参阅http://c-faq.com/osdep/readavail.html。

【讨论】：

这个答案不完整。如果没有使用 tcsetattr() 进行终端操作 [请参阅我的回答]，在您按 Enter 之前，您不会在 fd 0 上得到任何东西。

【参考方案9】：

您可以使用 select 来做到这一点，如下所示：

  int nfds = 0;
  fd_set readfds;
  FD_ZERO(&readfds);
  FD_SET(0, &readfds); /* set the stdin in the set of file descriptors to be selected */
  while(1)
  
     /* Do what you want */
     int count = select(nfds, &readfds, NULL, NULL, NULL);
     if (count > 0) 
      if (FD_ISSET(0, &readfds)) 
          /* If a character was pressed then we get it and exit */
          getchar();
          break;
      
     
  

没有太多的工作：D

【讨论】：

这个答案不完整。您需要将终端设置为非规范模式。 nfds 也应该设置为 1。

第一次读没问题，但后面读到两个字符。我想第一个是前一个的输入，第二个是键本身。

【参考方案10】：

这是为您执行此操作的函数。您需要 POSIX 系统附带的termios.h。

#include <termios.h>
void stdin_set(int cmd)

    struct termios t;
    tcgetattr(1,&t);
    switch (cmd) 
    case 1:
            t.c_lflag &= ~ICANON;
            break;
    default:
            t.c_lflag |= ICANON;
            break;
    
    tcsetattr(1,0,&t);

分解：tcgetattr 获取当前终端信息并将其存储在t 中。如果cmd 为1，则t 中的本地输入标志设置为非阻塞输入。否则将被重置。然后tcsetattr 将标准输入更改为t。

如果你没有在程序结束时重置标准输入，你的 shell 就会出现问题。

【讨论】：

switch语句少了一个括号:)

【参考方案11】：

在 C++ 中，我这样做了：

#include <chrono>
#include <thread>

using namespace std::chrono_literals;

void OnEnter()

    while (true)
    
        getchar();
        // do something when enter is pressed
    


int main()

    std::thread keyBoardCommands(OnEnter);

    while(true)
    
        // code for main loop
        std::this_thread::sleep_for(16ms);
    

此代码将独立于平台。