关于转义序列

问题引入

首先有这样一个有趣的问题

// escape.c
printf("??ab?c\t?dfrge\rf\tg\n");
printf("??ab?c\t?dfrge\rf\tg");

这两行代码分别应该输出什么呢？看到这道题的时候，我是懵逼的，因为\r \b这样的字符实在是很少使用。于是，我上机测试了一下。

### Environment: Windows 10 20H2, gcc, powershell ###
f       gdfrge
f       gdfrge

### Environment: Ubuntu 20.04, gcc, zsh ###
f?ab?c  gdfrge
f?ab?c  g

看到输出结果，我：???

这个输出主要有几个问题不好解释：

1. 为什么不同环境下输出的结果不同？
2. Ubuntu环境下，为什么第二条语句的输出没有后5个字符？
3. 将字符串分为两个部分，\r 之前和 \r 之后。按照dfrge的位置来计算，前一部分中的 \t 的宽度为2个字符，后一部分中 \t 的宽度为7个字符，\t 的宽度是如何计算的？

转义序列

我们先来回顾一下书上所描述的一些转义序列：

我们分别来看一下这些转义序列：

\b 用来将光标向回移动一格，但是要注意的是，这里的移动光标并不等于我们敲击键盘上的退格键（Backspace），\b仅仅会移动光标，而回退的内容并不会被删除掉，接下来的内容会插入到光标后面，覆盖掉原有的内容。另外，在stdin中的输入也会覆盖光标后的字符。

printf("Hi there!\b, ");
printf("welcame!\b\b\b\bo\n");
printf("Please type your name: ____.\b\b\b\b");
scanf("%s",name);
----------------------------------------
Output:
Hi there, welcome!
//输入John
Please type your name: John.

\n \r 之所以将这两个字符放在一起，是因为在不同的系统中处理文件中“换行”的方式不同，因此这两个字符的含义没有一个统一标准。Windows使用Carrier Return(\r)来表示将光标置于行开头，用Line Feed(\n)来将光标移动到当前位置的正下方一行；Linux则直接使用(\n)来表示回车+换行。如果你想了解为什么有这样的区别，Stack Overflow联合创始人Jeff Atwood写的这篇文章十分清晰的阐释了这个问题。

不过对于命令行来说，似乎并没有这样的区别（具体原因未知，有待进一步测试）。

\t 用来将光标移动到下一个制表位（Tab stop）。假设你现有环境中制表符的宽度是w（在终端中，一般w = 8），光标所处位置是p，那么输出一个\t会将光标移动到第 n*w 位，其中n为一个整数，且 n*w >= p

printf("bbbbbbb\ta"); putchar('\n');
printf("bbbbbbbb\ta");
----------------------------------------
Output:
bbbbb   a
bbbbbbbb        a

\v 垂直制表符，基本上等同于 \n \t 一同作用的效果。据说出现的目的是为了加快打印机的打印速度(?)

\a 播放警示声音，这个控制符蛮有意思的，可以用来提示用户

\f 用来告诉打印机强制跳转到下一页，不过在现代系统中好像并没有这样的功能

问题解释

1. 为什么不同环境下输出的结果不同？

本质上讲，转义序列只是一些字符，C只能将这些字符传入输出流中，至于如何处理，因流和系统环境的差异而有很多不同。

例如，上面的代码在Windows下运行，得到的结果并没有?ab?c，说明Windows处理 “??ab?c\t?dfrge\rf**\t**g\n” 中标重点的 \t 时，会选择用 \t 覆盖掉已经输出了的内容，即 ?ab?c。相反，在Ubuntu中并不会出现这样的现象，因为Ubuntu中的 \t 并不会覆盖已经输出的内容，而仅仅是将光标移动到下一个Tab stop。

2. Ubuntu环境下，为什么第二条语句的输出没有后5个字符？

Linux terminal似乎只会打印到所在行光标所在位置，对于光标后面的字符并不会打印。在Ubuntu上测试另外一个字符串：

printf("??ab?c\t?dfrge\rf\tg\t");
----------------------------------------
Output:
f?ab?c  gdfrge

这一方面说明在Ubuntu上 \t 不会覆盖已经输出的字符，一方面说明终端只会输出光标之前的内容。

3. \t的宽度是如何计算的 ？

参考上一部分中关于制表位的描述。

ANSI转义序列

刚才还留下了一个问题，\f 并不能实现强制换页。那么如果想实现强制换页的操作，应该怎么办呢？

**ANSI转义序列（ANSI escape sequences）**是一种带内信号的转义序列标准，用于控制视频文本终端上的光标位置、颜色和其他选项。在文本中嵌入确定的字节序列，大部分以 ESC 转义字符和“[“字符开始，终端会把这些字节序列解释为相应的指令，而不是普通的字符编码。

—Wikipedia

ANSI转义序列能够实现更多功能，包括控制光标向上移动、控制输出字符的颜色、清屏等等。这里是一份完整的查询表，下面的例子中用到了一些常用的功能。

//Environment: Ubuntu 20.04, gcc, zsh
//Not sure about whether this will work on windows.
//Windows 10 and windows terminal support ANSI escape sequence
//so if you are using them, this should work properly.
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){
    printf("Hello, Welcome to this ANSI escape sequence test\n");
    printf("\033[33mNow, we are printing in yellow\n");
    printf("\033[4mYou can also underline sentences.\n");
    printf("\033[0;31mBesides, you can print in red.\n");
    printf("\033[0mHopefully, you understand what's happening.\n");
    sleep(8);
    printf("\033[0m\033[2J\033[H");
    printf("\033[32mTry to input something,press CTRL-D to end input\n");
    while(getchar() != EOF);
    printf("\nYou see, text you typed in are green.");
    return 0;
}

’\033’在ASCII编码中是转义字符的意思，它标志着后面的东西的意思发生了变化。

Try Yourself

用转义字符实现进度条

这里写了一个简单的打印进度条的函数，通过循环调用来实现进度条的效果。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void PrintProgressBar(int progress, int interval, int theme){
	//progress is a number in range [0,100] indicating the progress of a work.
	//interval is the time waited between each function call. Count in seconds.
    //theme is the choice of theme in which the progress bar is presented.
    putchar('\r');
    printf("\033[?25l");
    static int in_frame = 0;
    const int MAXWIDTH = 50;
    const char frame[] = {'|','/','-','\\'};
    const int FRAMELEN = 4;
    int width = progress*MAXWIDTH/100;
    switch (theme){
        case 1:
            // \ | / - and number in the end
            printf("%c  %d%%", frame[in_frame],progress);
            in_frame = (in_frame + 1) % FRAMELEN;
            break;
        
        case 2:
            putchar('[');
            for(int i = 0; i < width; i++){
                putchar('=');
            }
            putchar('>');
            for(int i = width+1; i <= MAXWIDTH; i++){
                putchar(' ');
            }
            putchar(']');
            printf(" %d%%",progress);
        default:
            putchar('[');
            for(int i = 0; i < width; i++){
                putchar('=');
            }
            putchar('>');
            for(int i = width+1; i <= MAXWIDTH; i++){
                putchar(' ');
            }
            putchar(']');
            printf("  %c %d%%", frame[in_frame],progress);
            in_frame = (in_frame + 1) % 4;
    }    
    printf("\033[K");
    sleep(interval);
    //Linux uses line buffer when printing in terminal,which means
    //that you need to tell the terminal when to end the line
    //by sending a newline character, printing enough content to fill up the buffer
    //or getting an input.
    //
    //Since we are always on the same line printing short sentences,we satisify 0 of 3 conditions. 
    //There's no way that computer will print the content in buffer.
    //so we need to use fflush whose function is 
    //telling the computer to print all characters in buffer.
    fflush(stdout);
}


int main(){
    for(int i = 1; i <= 100; i++){
        PrintProgressBar(i,1,0);
    }
    printf("\033[?25h");
    return 0;
}

跳舞的颜文字

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(){
    const int syn_size = 2,TIME = 100;
    char syn[][1000] = {"└|``┌|","|┐``|┘"};
    printf("\033[?25l");
    for(int T = 0; T < TIME; T++){
        for (int i = 0; i < syn_size; i++){
            printf("\r%s", syn[i]);
            fflush(stdout);
            sleep(1);

        }
    }
    printf("\033[?25h");
    return 0;
}