TIOCSTI 字符指针的奥秘：为何不直接用字符？

2024-03-04 19:56:12

TIOCSTI 字符指针之谜：为什么不直接用字符？

引言

在 Unix 系统编程中，TIOCSTI 系统调用扮演着至关重要的角色，它允许应用程序向终端输入字符，就好像用户亲自在键盘上敲入一样。然而，TIOCSTI 的参数类型却出人意料地使用了字符指针，而不是直接使用字符。这种设计看似违背直觉，但背后隐藏着深刻的理由。

字符指针的优势

相较于直接使用字符，使用字符指针拥有两大优势：

1. 灵活多变： 字符指针允许传递任意长度的字符串。这对于需要向终端发送多个字符的应用程序来说非常有用，比如发送转义序列或命令。

2. 安全保障： 使用字符指针可以避免程序崩溃，即使指向的内存无效，程序也不会尝试访问它。相反，如果使用字符参数，程序可能会崩溃，因为尝试访问无效内存会导致段错误。

性能影响

令人惊讶的是，使用字符指针实际上可以比使用字符参数更快。这是因为内核不必为传递的参数分配额外的内存。取而代之的是，内核可以直接访问用户空间中由字符指针引用的内存。

此外，在大多数现代系统上，指针操作比字符操作更快。这是因为指针存储在 CPU 的寄存器中，而字符则存储在内存中。

示例代码

为了更直观地了解 TIOCSTI 如何使用字符指针，我们提供了一个示例代码：

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

int main() {
  // 打开终端设备文件
  int fd = open("/dev/tty", O_RDWR);
  if (fd < 0) {
    perror("open");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }

  // 定义要发送的字符
  char c = 'A';

  // 将字符发送到终端
  if (ioctl(fd, TIOCSTI, &c) < 0) {
    perror("ioctl");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }

  // 关闭终端设备文件
  close(fd);

  return EXIT_SUCCESS;
}