终端中的 ASCII 控制字符

作者：Julia Evans | 2024年10月31日

我最近一直在思考终端的问题，昨天我对所有的"控制代码"（Control Codes，如 Ctrl-A、Ctrl-C、Ctrl-W 等）产生了好奇。它们到底是怎么回事？

ASCII 控制字符表

这里有一张包含所有 33 个 ASCII 控制字符的表格，以及它们在我的机器（macOS）上大致的用途。虽然这里面有无数的例外情况，但我会讨论一下它的含义以及我知道的该图表存在的所有问题。

不同种类的代码混在一起

这张图表让我感到惊讶的第一点是，这 33 个控制代码被（非常粗略地）分成了以下几类：

由操作系统终端驱动程序处理的代码 ：例如，当操作系统看到 3 (Ctrl-C) 时，它会向当前程序发送 SIGINT 信号。
其余代码则按原样传递给应用程序 ：应用程序可以随心所欲地处理它们。其中一些子分类包括：
- 对应键盘按键的代码 ：例如 Enter、Tab、Backspace。例如，当你按下 Enter 时，你的终端会收到 13。
- Readline 使用的代码："应用程序可以随心所欲"通常意味着"它或多或少会执行 readline 库所做的操作，无论应用程序是否真的使用了 readline"。所以我标记了一堆 readline 使用的代码。
- 其他代码 ：例如，我认为 Ctrl-X 在终端中通常没有标准含义，但 Emacs 非常频繁地使用它。

这些代码没有真正的结构，它们是随机散布的，因为这是有机演化而来的。

只有 33 个控制代码

另一件让我惊讶的事情是，只有 33 个控制代码------A 到 Z，再加上 7 个（@, [, \, ], ^, _, ?）。这意味着，如果你想在终端应用程序中使用 Ctrl-1 作为快捷键，那通常没有意义------至少在我的机器上，Ctrl-1 和直接按 1 是一样的，Ctrl-3 和 Ctrl-[ 也是一样的。

此外，Ctrl+Shift+C 并不是一个控制代码------它的作用取决于你的终端模拟器。在 Linux 上，Ctrl-Shift-X 通常被终端模拟器用于复制、打开新标签页或粘贴，它根本不会发送到 TTY。另外，我经常使用 Ctrl+Left Arrow，但那也不是控制代码，它发送的是一个 ANSI 转义序列（ctrl-[[1;5D），这是另一回事，我们在这篇文章中没有空间讨论。这种"只有 33 个代码"的情况与 GUI 中的键盘快捷键完全不同，在 GUI 中你可以为任何按键设置 Ctrl+KEY。

官方的 ASCII 名称对我来说意义不大

这 33 个控制代码在 ASCII 中都有名字（例如 3 是 ETX）。当这些代码最初被定义时，它们根本不是用于计算机或终端的，而是用于电报机。电报机与 UNIX 终端不同，所以很多代码被重新定义了。我个人觉得这些 ASCII 名称没什么用，因为 50% 的情况下，ASCII 中的名称与该代码在当今 UNIX 系统上的实际作用毫无关系。所以忽略这些名称会更容易。

很难将 `Ctrl-M` 用作键盘快捷键

另一个奇怪的地方是 Ctrl-M 实际上就是 Enter，Ctrl-I 就是 Tab，这使得很难将它们用作快捷键。根据快速研究，似乎有些人确实还在使用 Ctrl-I 和 Ctrl-M 作为快捷键，但这需要你配置终端模拟器来区别对待它们。我的主要结论是：如果我写一个终端应用程序，我应该避免使用 Ctrl-I 和 Ctrl-M 作为快捷键。

如何识别发送了哪些控制代码

在写这篇文章时，我需要进行大量实验来弄清楚各种按键组合的作用，所以我写了这个 Python 脚本 echo-key.py 来打印它们。

关于规范模式与非规范模式的注意事项

表中的两个代码（Ctrl-W 和 Ctrl-U）被标记为"由操作系统处理"，但实际上它们并不总是由操作系统处理，这取决于终端是否处于"规范模式"（canonical mode）还是"非规范模式"（noncanonical mode）。

在规范模式 下，程序仅在按下 Enter 后才获得输入（OS 负责处理 Backspace 或 Ctrl-W）。
在非规范模式 下，程序在按下按键时立即获得输入，Ctrl-W 和 Ctrl-U 会被传递给程序处理。

关于"所有 OS 终端驱动程序代码都可以通过 `stty` 配置"

我提到 Ctrl-C 发送 SIGINT，但如果愿意，你可以使用 stty 工具重新映射所有标记为"OS 终端驱动程序"的代码。我个人从未重新映射过这些，也无法想象这样做的理由。

关于信号的注意事项

如果关闭了 ISIG 终端模式，OS 就不会发送信号。例如，Vim 会关闭 ISIG。
在 BSD 系统上，有一个额外的控制代码 Ctrl-T，它发送 SIGINFO。

存在很多冲突

由于"只有 33 个代码"，系统中不同部分想要使用同一个代码的情况很多。例如，默认情况下 Ctrl-S 会冻结屏幕，但如果你关闭它，readline 就会用 Ctrl-S 进行向前搜索。

关于"Backspace"和"其他 Backspace"

在图表中，我将代码 127 标记为"Backspace"，将 8 标记为"其他 Backspace"。这似乎是 Mastodon 回复中讨论最多的主题。

在我的机器上：我按下 Backspace 键，TTY 收到字节 127 (DEL)。
如果我按 Ctrl+H，在 readline 中它的效果与 Backspace 相同，但在没有 readline 支持的程序中，它只会打印出 ^H。

总结

我可能忽略了更多关于"它在我的机器上如何工作"与"在别人机器上如何工作"的区别。虽然我觉得这些内容很有趣，但我不认为它们一定很有用。我在过去 20 年里成功地每天使用终端，而无需了解这些细节。但我很高兴能学习它，也许你也会觉得有趣。

转载：ASCII control characters in my terminal

终端中的 ASCII 控制字符