端末とシグナル

とみたまさひろ

新しい技術にはついていけないので
古いけど今でも役に立ちそうな立たなそうな
技術について語るコーナー

端末とシグナル

Q. Ctrl-C を押すとプログラムが止まるのは何故？

A. SIGINT シグナルがプログラムに送られるから

Q. シグナルを発行してるのは誰？

A. カーネル(端末ドライバ)

端末

端末?

RLogin
Tera Term
PuTTY
xterm

これらは「端末エミュレータ」

「物理的な端末」のエミュレータ

端末(物理)

https://ja.wikipedia.org/wiki/VT100

VT100(物理)

1978年
80桁 x 24行
高機能
かなり人気だったらしい
デファクトスタンダード
たいていの端末エミュレータでサポート

昔はシリアルポートに端末をつないでいた

https://ja.wikipedia.org/wiki/RS-232

RS-232C

7bit / 8bit のデータの送受信
アナログ通信
双方で通信速度を合わせる必要がある
エラー訂正などもない
パリティビットによるエラー検出は可能

端末で「A」キーを押すと
0x41 データがホストに送信される

ホストが 0x41 データを送信すると
端末に「A」が表示される

端末で送受信するデータは基本的に文字

	0	1	2	3	4	5	6	7
0	NUL	DLE	SP	0	@	P	`	p
1	SOH	DC1	!	1	A	Q	a	q
2	STX	DC2	”	2	B	R	b	r
3	ETX	DC3	#	3	C	S	c	s
4	EOT	DC4	$	4	D	T	d	t
5	ENQ	NAK	%	5	E	U	e	u
6	ACK	SYN	&	6	F	V	f	v
7	BEL	ETB	’	7	G	W	g	w
8	BS	CAN	(	8	H	X	h	x
9	HT	EM	)	9	I	Y	i	y
A	LF	SUB	*	:	J	Z	j	z
B	VT	ESC	+	;	K	[	k	{
C	FF	FS	,	<	L	\	l	\|
D	CR	GS	-	=	M	]	m	}
E	SO	RS	.	>	N	^	n	~
F	SI	US	/	?	O	_	o	DEL

豆: SHIFT + 31-3B → 21-2B / SHIFT + 2C-2F → 3C-3F / SHIFT + 40-5E → 60-7E / CTRL + 40-5F → 00-1F
(日本語キーボードの場合)

文字しか送受信できないなら

矢印キーとかファンクションキーの入力は？

画面上の任意の位置にカーソルを移動するには？

色を変えるには？

エスケープシーケンス

ESC + いくつかの文字の組み合わせで一つの機能を表現

xterm の場合:

右矢印キー(kcuf1) : ESC O C
カーソル位置移動(cup) : ESC [ row ; col H
文字色変更(setaf) : ESC [ 3 color m

エスケープシーケンスは端末によって異なる

terminfo データベース

端末ごとのエスケープシーケンスを定義

infocmp コマンドで現在の端末の情報を出力

% infocmp
#	Reconstructed via infocmp from file: /lib/terminfo/x/xterm-256color
xterm-256color|xterm with 256 colors,
	am, bce, ccc, km, mc5i, mir, msgr, npc, xenl,
	colors#0x100, cols#80, it#8, lines#24, pairs#0x10000,
	acsc=``aaffggiijjkkllmmnnooppqqrrssttuuvvwwxxyyzz{{||}}~~,
	bel=^G, blink=\E[5m, bold=\E[1m, cbt=\E[Z, civis=\E[?25l,
	clear=\E[H\E[2J, cnorm=\E[?12l\E[?25h, cr=\r,
	csr=\E[%i%p1%d;%p2%dr, cub=\E[%p1%dD, cub1=^H,
	cud=\E[%p1%dB, cud1=\n, cuf=\E[%p1%dC, cuf1=\E[C,
	cup=\E[%i%p1%d;%p2%dH, cuu=\E[%p1%dA, cuu1=\E[A,
	cvvis=\E[?12;25h, dch=\E[%p1%dP, dch1=\E[P, dim=\E[2m,
	dl=\E[%p1%dM, dl1=\E[M, ech=\E[%p1%dX, ed=\E[J, el=\E[K,
	el1=\E[1K, flash=\E[?5h$<100/>\E[?5l, home=\E[H,
	hpa=\E[%i%p1%dG, ht=^I, hts=\EH, ich=\E[%p1%d@,
	il=\E[%p1%dL, il1=\E[L, ind=\n, indn=\E[%p1%dS,
...

TERM環境変数

現在の端末=TERM環境変数の値

端末の機能を使いたいプログラムはTERMの値から現在の端末名を得てterminfoデータベースを参照
使ってる端末とTERM変数の値を合わせておかないと動きがおかしくなる

おまけ

tput コマンドでエスケープシーケンスを出力できる

% tput setaf 1 | od -tx1c
0000000  1b  5b  33  31  6d
        033   [   3   1   m
0000005

シェルスクリプトでエスケープシーケンスを出力したいときとかに便利

端末の機能

行編集

% cat
abcdefg⏎ ← 入力
abcdefg

改行するまではプログラムにデータは渡さない
BS(0x08)またはDEL(0x7F)で一文字消したり
Ctrl-W(0x17)で単語を消したり
Ctrl-U(0x15)で行削除したり
Ctrl-D(0x04)で入力を終わらせたり
矢印キーやCtrl-A,B,E,Fでの移動とかはできない

シグナル

Ctrl-C でプログラムが終了する (SIGINT)
Ctrl-\ でコアダンプして終了する (SIGQUIT)

フロー制御

Ctrl-S で出力停止
Ctrl-Q で再開

stty - 端末の設定

% stty -a
speed 38400 baud; rows 24; columns 80; line = 0;
intr = ^C; quit = ^\; erase = ^?; kill = ^U; eof = ^D; eol = <undef>;
eol2 = <undef>; swtch = <undef>; start = ^Q; stop = ^S; susp = ^Z; rprnt = ^R;
werase = ^W; lnext = ^V; discard = ^O; min = 1; time = 0;
-parenb -parodd -cmspar cs8 -hupcl -cstopb cread -clocal -crtscts
-ignbrk brkint ignpar -parmrk -inpck -istrip -inlcr -igncr icrnl ixon -ixoff
-iuclc -ixany imaxbel -iutf8
opost -olcuc -ocrnl onlcr -onocr -onlret -ofill -ofdel nl0 cr0 tab0 bs0 vt0 ff0
isig icanon iexten echo echoe echok -echonl -noflsh -xcase -tostop -echoprt
echoctl echoke -flusho -extproc

Ctrl-C でも Ctrl-D でも終わらなくする

% stty intr undef eof undef
% cat

stty ixany

Ctrl-S で停止した後、任意のキーで再開

stty stop undef

Ctrl-S で停止しなくなる

bash 等で Ctrl-R と組み合わせてヒストリ検索できる

stty -echo

エコーバックしない
パスワードの入力とかにいいかも

% echo -n "Password: "; stty -echo; read pw;
  stty echo; echo "\nyour password is $pw"
Password: (入力が見えない)
your password is hoge hoge
%

stty -icanon

行編集モードオフ
1バイトずつプログラムに渡される

% ruby -e 'loop{puts $stdin.read(1)}'
abcd⏎ ← 入力
a
b
c
d

% stty -icanon; ruby -e 'loop{puts $stdin.read(1)}'
aa
bb
cc
dd

その他の端末絡みのシグナル

SIGHUP

端末が切断された時にプロセスに対して送られる
デフォルト動作は終了なので何もしてなければプロセスが終了する
デーモンにファイルをリロードさせる用途はどこ由来なんだろう

SIGTSTP

Ctrl-Z で停止した時に送られる
デフォルト動作は Stop

SIGCONT

fg / bg で再開した時に送られる
デフォルト動作は Continue

SIGTSTP を無視すると Ctrl-Z で止まらなくなる

% bash -c 'trap "" SIGTSTP; sleep 9999'
^Z^Z^Z

SIGWINCH

端末の画面サイズが変更されたときにプロセスに対して送られる
デフォルト動作は無視
画面サイズが変更されたことをプログラムが知ることができる
vim など画面サイズが動作に影響するプログラムで使用される

% ruby -e 'trap(:SIGWINCH){p :SIGWINCH}; sleep'
:SIGWINCH ← 画面サイズが変更する度に出力される
:SIGWINCH
:SIGWINCH

	0	1	2	3	4	5	6	7
0	NUL	DLE	SP	0	@	P	`	p
1	SOH	DC1	!	1	A	Q	a	q
2	STX	DC2	”	2	B	R	b	r
3	ETX	DC3	#	3	C	S	c	s
4	EOT	DC4	$	4	D	T	d	t
5	ENQ	NAK	%	5	E	U	e	u
6	ACK	SYN	&	6	F	V	f	v
7	BEL	ETB	’	7	G	W	g	w
8	BS	CAN	(	8	H	X	h	x
9	HT	EM	)	9	I	Y	i	y
A	LF	SUB	*	:	J	Z	j	z
B	VT	ESC	+	;	K	[	k	{
C	FF	FS	,	<	L	\	l	\|
D	CR	GS	-	=	M	]	m	}
E	SO	RS	.	>	N	^	n	~
F	SI	US	/	?	O	_	o	DEL

	0	1	2	3	4	5	6	7
0	NUL	DLE	SP	0	@	P	`	p
1	SOH	DC1	!	1	A	Q	a	q
2	STX	DC2	”	2	B	R	b	r
3	ETX	DC3	#	3	C	S	c	s
4	EOT	DC4	$	4	D	T	d	t
5	ENQ	NAK	%	5	E	U	e	u
6	ACK	SYN	&	6	F	V	f	v
7	BEL	ETB	’	7	G	W	g	w
8	BS	CAN	(	8	H	X	h	x
9	HT	EM	)	9	I	Y	i	y
A	LF	SUB	*	:	J	Z	j	z
B	VT	ESC	+	;	K	[	k	{
C	FF	FS	,	<	L	\	l	\|
D	CR	GS	-	=	M	]	m	}
E	SO	RS	.	>	N	^	n	~
F	SI	US	/	?	O	_	o	DEL