如何在golang语言中使用伪终端（pty）

在现代操作系统中，终端窗口是人机交互的最基本方式之一。然而，我们对终端窗口的理解不应该仅仅局限于输入和输出。实际上，终端窗口应该具备像“响应信号”、“修改窗口大小”等多种功能，这样才能够满足人们多样化的需求。在Linux系统中，我们可以使用伪终端(PTY)的方式来实现这些功能，并且Golang语言也提供了众多方便的操作PTY的API，让我们能够方便地对终端进行控制和交互。

一、什么是伪终端

首先，要想深入理解伪终端，我们必须先了解一下Linux系统下两个特殊的文件——tty和pty。tty文件通常位于/dev/ttyx，是用户与Linux内核交互的接口，比如你在终端中输入命令，就是通过tty接口交互的。而PTY，则是一个逻辑概念，代表伪终端，在Linux系统中通常也位于/dev/ptmx，是用户与终端设备进行交互的接口。伪终端的作用就是通过它来创建一个虚拟的终端窗口，在用户输入字符时读取锁创建的文件句柄，同时将字节流从应用程序转发到子进程，并将来自子进程的输出流返回给用户。

其实，伪终端是一种模拟（模拟终端）的概念，它是由内核提供的一组终端接口，通过它们，用户和终端程序可以以标准的输入输出流和终端设备进行交互。伪终端会创建两个文件描述符，分别用于读取与写入。一个文件描述符可以用于写入用户的输入，而另一个可以用于读取终端程序返回的数据，在这样的机制下，我们就可以控制终端窗口，以达到更加灵活的操作。

二、如何在golang语言中使用伪终端

在golang语言中，使用伪终端的步骤共分为三个：

创建pty

在golang语言中，我们可以通过os库中的StartProcess函数来创建一个pty，这个函数会返回一个*os.Process类型的值，而这个值就是我们可以控制的pty的句柄，它包含了输入输出流以及进程相关的其他信息。代码如下：

import (
    "os"
    "os/exec"
    "syscall"
)

cmd := "sh"
exe := exec.Command(cmd)
// 设置ptmx为console
exe.SysProcAttr = &syscall.SysProcAttr{Setctty: true, Setsid: true}

// 打开ptmx
ptmx, err := os.OpenFile("/dev/ptmx", os.O_RDWR, 0)

// 解锁ptmx
tmp := make([]byte, 0)
if _, err := ptmx.Read(tmp); err != nil {
    panic(err)
}

// 给pty配置大小
ws := &Winsize{Width: 80, Height: 40, Xpixel: 0, Ypixel: 0}
if err := IoctlSetWinsize(int(ptmx.Fd()), uintptr(unsafe.Pointer(ws))); err != nil {
    panic(err)
}

// 创建子进程pty
exe.Stdout = ptmx  //配置pty的输入输出流
exe.Stdin = ptmx
exe.Stderr = ptmx
if err := exe.Start(); err != nil {
    panic(err)
}
pid := exe.Process.Pid

读写pty

在pty被创建之后，我们就可以通过os库的Read和Write方法来向pty写入和读取数据了，代码如下：

//读取输出
buf := make([]byte, 1024)
n, err := ptmx.Read(buf)
if err != nil {
    panic(err)
}
fmt.Println(string(buf[:n]))

//写入输入
if _, err := ptmx.Write([]byte("ls -al\n")); err != nil {
    panic(err)
}

等待pty进程结束

最后，我们需要等待pty进程退出，通过exe.Wait()方法即可。

总结

通过以上步骤，我们就可以在golang语言中实现pty了。总体而言，伪终端是一种非常重要的Linux系统机制，使用它，我们可以实现非常强大的终端控制和交互功能。虽然它会带来一定的复杂性，但是如果你理解了它，那么你将会有更多的机会构建优异的终端窗口交互应用。

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