mini-vim：三个终端绘制后端
一个用 C 实现的 Vim 风格教学编辑器。同一份编辑逻辑可以切换三种绘制后端：
ansi：保留原来的实现，手写 xterm 风格控制序列，整帧输出。terminfo：用终端能力数据库生成控制序列，仍然整帧输出。curses：使用 ncursesw 的窗口和屏幕更新 API，由库计算差量输出。
三者仍然通过 PTY 把字节交给终端模拟器，没有 GUI 库或 Vim 插件。
共同使用 termios 控制输入方式、read() 接收字节、
ioctl(TIOCGWINSZ) 查询尺寸、SIGWINCH 通知重绘。
已有的 vim.md 保留为背景说明，程序实现在 mini-vim.c。
编译和运行
cd /home/martins3/data/vn/docs/kernel/tty/vim
make
./mini-vim.out example.txt
./mini-vim.out --backend terminfo example.txt
./mini-vim.out --backend curses example.txt
默认后端是 ansi，也可以显式传 --backend ansi。状态栏显示当前后端。
构建需要 C 编译器、pkg-config、ncursesw 和 tinfo 开发库。
本机默认 cc 来自 Nix，但 pkg-config 找到的是系统库；在这里使用：
make CC=/usr/bin/cc
若只想构建不依赖这两个库的原始实验，可以运行：
make mini-vim-ansi.out
./mini-vim-ansi.out example.txt
在 Kitty、Ghostty、WezTerm 等支持 xterm 风格控制序列的终端中运行。
不需要 root，不创建额外 PTY，直接使用启动它的终端。
terminfo 和 curses 依赖正确的 $TERM 及对应数据库条目。
数据库缺失或 TERM=dumb 时会报错并退出，不会悄悄回退到 ANSI。
可以先在示例里编辑，再用 :w /tmp/my-tty-demo.txt 保存副本，避免覆盖示例。
不传文件名则打开空缓冲区，之后也可以用 :w filename 保存。
实验零：这两个库分别优化了什么？
terminfo 是终端能力数据库及其访问接口，这里由 libtinfo 提供；
curses 是更高层的终端界面 API，这里选择支持宽字符的 ncursesw 实现。
它们不是两个互相排斥的技术：ncurses 本身也会使用 terminfo。
| 责任 | ansi | terminfo | curses / ncursesw |
|---|---|---|---|
| 文档、光标位置、模式、滚动与布局 | 共用 mini-vim.c |
相同 | 相同 |
| 控制序列从哪里来 | 代码中的字符串 | setupterm() / tigetstr() 查 $TERM |
ncurses 内部查终端能力 |
| 移动光标 | 拼 ESC[行;列H |
tparm(cup, ...) / tputs() |
wmove() |
| 清行、样式、文字 | 手写序列并追加字节 | 查 el / sgr0 / setaf 等能力 |
wclrtoeol() / wattrset() / waddnstr() |
| 哪些内容真的要发送 | 应用发送完整可见区域 | 应用发送完整可见区域 | wnoutrefresh() + doupdate() 比较屏幕状态 |
| 应用是否维护输入解析与 raw 模式 | 是 | 是 | 是，本实验仅替换绘制后端 |
运行三个版本，分别按一次 l，再按没有绑定操作的 ?。画面应该基本一样，
但查看输出可以发现差别。下面是本机 TERM=xterm-256color、24×80、
打开 example.txt 时从 PTY 捕获的字节数，不是函数调用次数或 CPU 耗时：
| 后端 | 启动及首帧 | 按一次 l |
随后按一次 ? |
|---|---|---|---|
| ansi | 1080 | 1064 | 1064 |
| terminfo | 1173 | 1148 | 1148 |
| curses | 961 | 30 | 0 |
这里的 terminfo 序列含有额外的属性复位等操作，输出反而稍多。 terminfo 改善的是终端适配，不会自动减少重绘量。 curses 在移动光标时只更新必要的光标和状态栏内容；没有视觉变化时可以完全不输出。 这不意味着 curses 的 CPU 成本为零：公共布局仍然遍历可见区域，库也需要比较屏幕。 具体字节数会随窗口大小、终端条目和 ncurses 版本变化。
可重复运行同一组操作，同时检查三个后端的终端文本画面和保存结果：
make CC=/usr/bin/cc check
测试额外需要支持 jobstart(..., {term=true}) 的 Neovim（本机为 0.12）。
test-backends.lua 使用 Neovim 的终端解析器和真实 PTY，覆盖中文分段输入、
控制字节可视化、粘贴、长行和长命令滚动、保存、极小窗口、Ctrl-C 和异常 $TERM。
对代码复杂度的影响
backend.h 中 struct backend 只抽出绘制需要的操作，draw_screen()
仍负责“这一行应该显示什么”。编辑器不再直接拼光标、颜色和清行序列。
- 看
backend-ansi.c中position()：原来的手写协议完整保留，可逐字节学习。 - 看
backend-terminfo.c中start()、position()、put_cap()： 数据库查询代替协议字符串；应用仍负责帧缓冲和刷新策略。 示例要求cup、el、clear、sgr0，缺少它们时明确失败； 颜色、反色、备用屏幕和光标形状等可选能力缺失时则降级。 - 看
backend-curses.c中begin()、text()、present()： 应用调用屏幕 API，库负责输出缓冲和差量刷新。 每帧的werase()只清虚拟窗口；没有每帧调用强制清物理屏幕的wclear()。
新增两个后端和测试后，总代码当然变多了。优化体现在职责的转移： terminfo 接管终端能力适配，curses 进一步接管屏幕缓存和差量输出， 不是简单地“引入库就能让这个小程序总行数更少”。
本次刻意保留公共 read_key() 和 raw 模式教学路径。
完整 curses 应用还可以使用 get_wch()、keypad() 等接管输入；这里没有做，
因此不能把本实验当成任意历史终端的完整兼容层。
方向键解析和 bracketed paste 仍采用原来的 xterm 风格协议。
curses 光标使用 curs_set(2/1) 切换高可见/普通可见，不能保证 INSERT 模式一定是竖线；
terminfo 只有条目提供扩展能力 Ss 时才切换形状，ANSI 后端保留原来的显式形状。
操作
| 按键 | 操作 |
|---|---|
i / a |
在光标处 / 当前字符后进入 INSERT |
o |
在当前行下方插入新行，进入 INSERT |
Esc |
回到 NORMAL |
h j k l / 方向键 |
左、下、上、右；方向键也可在 INSERT 使用 |
0 / $ |
行首 / 行末；Home、End 也可以使用 |
gg / G |
文件开头 / 最后一行 |
x / Delete |
删除光标处字符，不合并行 |
dd |
删除当前行 |
| INSERT 中 Backspace | 删除前一个字符；在行首时合并行 |
| INSERT 中 Enter / Tab | 插入换行 / 制表符 |
:w / :w filename |
保存 / 保存到指定路径 |
:wq |
保存成功后退出 |
:q / :q! |
退出 / 放弃未保存修改并退出 |
:help |
在消息栏显示按键提示 |
Ctrl-C |
收到 0x03 字节，取消当前模式并显示说明 |
支持基本 UTF-8 输入、中文移动和删除；终端的 bracketed paste 会被作为文本插入，
不会把粘贴内容中的 :q! 当成编辑器命令。
实验一：关掉 canonical 和 echo，谁来编辑？
启动后看状态栏（终端足够宽时）：
NORMAL [-] | ansi | 1:1 | 24x80 | winch=0 | ICANON=0 ECHO=0 ISIG=0
- 按
i，逐个输入abc。每个按键立即触发重绘，不需要等回车。 - 按 Backspace，再输入
d，得到abd。 - 按 Enter，编辑器自己往文档中插入
\n。 - 按
Ctrl-C，程序继续运行，并说明自己收到了0x03。
对应 terminal_start()：
ICANON=0：内核不再替应用积攒和编辑完整输入行。ECHO=0：内核不再回显按键；屏幕上的字符是draw_screen()输出的。ISIG=0：这个终端不再把Ctrl-C转成SIGINT；handle_key()把它作为普通字节处理。OPOST=0：关闭输出后处理，输出字节由程序明确决定。
此时的退格来自 previous_char() 和 delete_range()，而不是内核
n_tty.c 中的 eraser()。
实验二：亲眼看见 Vim 风格界面的“绘制命令”
下面的序列表格以默认 ANSI 后端为例。切换 terminfo 后，日志中的序列来自数据库。
终端 A（日志路径需要尚不存在；重复实验时换一个名字）：
./mini-vim.out --trace /tmp/mini-vim-demo.trace example.txt
终端 B：
tail -f /tmp/mini-vim-demo.trace
回到 A 输入、移动光标、切换模式。B 中会显示类似：
RAW: ICANON=0 ECHO=0 ISIG=0 OPOST=0 VMIN=1 VTIME=0
TX paste on 8 bytes: <ESC>[?2004h
START -> TIOCGWINSZ: rows=24 cols=80 (drawing 24x80)
RX 1 bytes: i
RX 1 bytes: a
RX 1 bytes: \x7f
TX frame 后面是程序实际输出的一整帧。日志用 <ESC> 表示单个 0x1b
字节，用 \xNN 表示非 ASCII 字节；这些记号本身没有发送给终端。
UTF-8 字符会出现多个输入字节。
| 输出序列 | 终端执行的操作 | 代码入口 |
|---|---|---|
ESC[?1049h / ESC[?1049l |
进入 / 退出备用屏幕，退出后恢复原 shell 画面 | backend-ansi.c 中 start() / stop() |
ESC[行;列H |
移动光标，行列从 1 开始 | backend-ansi.c 中 position() |
ESC[K |
清除光标到行末的旧内容 | erase_line() |
ESC[36m / ESC[0m |
设置青色 / 恢复样式 | style() |
ESC[7m |
反色，绘制状态栏 | style() |
ESC[?25l / ESC[?25h |
绘制期间隐藏光标 / 显示光标 | begin() / present() |
ESC[2 q / ESC[6 q |
方块光标 / 竖线光标，留意数字后的空格 | present() |
ESC[?2004h / ESC[?2004l |
开启 / 关闭 bracketed paste 报告 | 启动 / 恢复终端 |
方向键也是协议。按向上键，通常会收到 ESC [ A，程序在 read_key()
里把它识别为 KEY_UP。单独的 Esc 和这些序列共享前缀，因此这里使用
50 ms 的等待区分；这也是小型演示实现的一个取舍。
日志含编辑内容和输入字节，创建权限为 0600。
curses 后端的 --trace 记录公共输入、尺寸和 CURSES frame 事件，
不会把逻辑绘制事件冒充实际 TX 字节，因为输出由 ncurses 内部完成。
要看真实输出，可以换一个未占用的日志路径运行：
strace -o /tmp/mini-vim-curses-syscalls.log -s 4096 -e trace=write,writev \
./mini-vim.out --backend curses example.txt
实验三：拖动窗口，观察 SIGWINCH
拖动终端 A 的窗口尺寸，观察：
- 状态栏的
24x80等尺寸变化。 winch计数增加。- 日志出现
SIGWINCH -> TIOCGWINSZ: rows=... cols=...。 - 文本显示区域和状态栏重新布局，光标保持可见。
路径为：
终端模拟器设置 PTY 尺寸：ioctl(master, TIOCSWINSZ, ...)
→ 内核向前台进程组发 SIGWINCH
→ signal_handler() 只设置 resized 标志
→ 主循环调用 update_size() 查询新尺寸
→ draw_screen() 输出新的控制序列和文字
→ 终端模拟器解析并绘制
SIGWINCH 不携带尺寸。多个普通信号可能合并，计数表示应用处理了几次通知，
不是鼠标移动次数。过小的窗口会提示放大；恢复后可以继续编辑。
实验四：从系统调用看同一件事
strace -o /tmp/mini-vim-syscalls.log -s 256 \
-e trace=read,write,ioctl,poll,rt_sigaction,rt_sigreturn \
./mini-vim.out example.txt
编辑并退出后查看日志，可找到：
ioctl(..., TCGETS, ...)/ioctl(..., TCSETSF, ...)：读取属性、进入 raw 模式。read(0, "i", 1)：一个按键就能读到，不用回车。write(1, "\33[...", ...)：绘制序列与普通文本混在同一条字节流中。SIGWINCH和随后的TIOCGWINSZ：尺寸通知与查询。- 退出时的
TCSETS：恢复原来的终端属性。
阅读代码的顺序
先读 main()，再沿下面两条路径看：
输入：terminal_start → read_byte → read_key → handle_key → 修改文档
输出：draw_screen → cursor_to / draw_text → struct backend
ansi / terminfo → backend_emit → backend_flush → write_all → PTY
curses → ncurses 虚拟窗口 → wnoutrefresh / doupdate → PTY
PTY → 终端模拟器
trace_bytes() 只是旁路记录，不参与协议转换。draw_text() 把文件中的
ESC、NUL 等控制字节显示为 ^[、^@，避免文件内容被终端当成绘制命令。
范围与取舍
- 这是教学编辑器，没有撤销、搜索、语法高亮、计数命令或完整 Vim 兼容性。
普通模式允许光标停在行末的插入位置，
$也移动到该位置。 - 每次输入事件重新计算可见区域，ANSI / terminfo 后端整帧输出，curses 提供差量刷新。 长行采用横向滚动，制表符按 4 列展开，留出屏幕最后一列避免自动折行。
- 使用 UTF-8 locale 和
wcwidth()计算宽度，不实现完整 Unicode grapheme cluster；组合 emoji 等复杂字符的删除和宽度可能与终端不一致。 文档可编辑中文，冒号命令输入目前只接受 ASCII；中文文件名可通过启动参数传入。 - 最大文件 8 MiB。保留原始字节和有无末尾换行；已有 CRLF 中的 CR 显示为
^M， 新输入的换行是 LF，不做整份文件的换行格式转换。 - 保存使用同目录临时文件、
fsync()和rename()，写失败不截断原文件。 新文件权限0600，已有文件保留普通权限位；拒绝保存到符号链接和多硬链接文件。 不保留 ACL、扩展属性、原 inode，也不检测外部并发修改；用于练习文件。 - 正常退出、输出错误、可处理的 INT/TERM/HUP/QUIT 信号会恢复终端属性。
未实现作业挂起/恢复。SIGKILL 等不可处理的退出无法执行清理；需要时在 shell 运行
stty sane，再用printf '\033[0m\033[?25h\033[?2004l\033[?1049l'恢复显示。 - ANSI 后端硬编码常用 xterm 风格序列；另两个后端使用 terminfo 数据库。 三者共用的输入解析仍是小型演示实现，Vim 的真实兼容层比这里复杂。 经前面的普通 socat 字节转发连接运行时，窗口尺寸也不会自动跨连接传播。
协议背景可查 Vim terminal 文档、 XTerm 控制序列 和 TIOCGWINSZ/TIOCSWINSZ。 库接口可查 terminfo 低层 API 与 curses 屏幕刷新。
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