慣于使用Linux的人，時常需要在終端命令行工作，默認的黑白界面看的蒼白而單調。實際上我們可以美化它的顯示，之前蟲蟲有很多文章中曾介紹過很多這樣的工具和小APP，大家可以我的參考歷史文章參考學習。除了這些工具外有沒有其他辦法美化命令行呢，還有如何在我們自己的腳本中呈現色彩化的顯示呢？本文蟲蟲就來教你實現這些，包括文字著色，自由的定位移動光標（向上，向下，向左或向右），清屏重顯示（實現動態進度條，ASCII動畫）。這其實都是使用ANSI標準轉義碼編程實現的，今天蟲蟲就給大家來說明ANSI轉義碼的使用方法，最后還使用Python語言實現一個簡單命令行界面。

顏色

在*nix體系下數程序與終端交互的方式是通過ANSI轉義碼。這些轉義碼是作為程序可打印的特殊代碼，以便擴展終端的顯示。當然由于兼容性問題，各種終端對ANSI轉義碼支持也有差異，但是基本上在Linux（Windows可能解析有問題）下基本的ANSI轉義代碼還兼容的存在。首先舉個例子"Hello,Chongchong"開始：

最基本的ANSI轉義碼對文本進行渲染的代碼。它允許我們給要打印的文本添加顏色、背景顏色或其他裝飾：

顏色

最基本操作是對文本著色。ANSI顏色轉義碼：

紅色：\u001b[31m

重置：\u001b[0m

這個\u001b前綴是大多數ANSI顏色轉義碼的開頭。大多數編程語言都支持用這種語法來表示特殊字符，比如Java，Perl，Python和Javascript等都支持\u001b語法。

例如，這里打印字符串"Hello World"，但是紅色：

print("\u001b[31mHello ,chongchong\n")

上面顯示了打印了紅色的Hello chongchong，連提示符都變成紅色的了。事實上，此后再輸入的代碼都將顯示為紅色。這就是Ansi顏色轉義碼渲染的工作方式，設置打印特殊的顏色代碼后，設置就會一直生生效，除非再設置顏色代碼或者用Reset的代碼來恢復到默認顏色。比如我們打印下Reset的代碼：

可以看到提示符號恢復到了回白色。在我們的代碼中如果我們設置過顏色代碼，一定要接著最后用Rest恢復初始環境，對上面的例子我們改造一下：

8顏色

上面我講了顏色代碼使用和恢復，終端共支持8種（代碼0，30-37）不同的顏色，分別為：

重置：\u001b[0m

黑色：\u001b[30m

紅色：\u001b[31m

綠色：\u001b[32m

黃色：\u001b[33m

藍色：\u001b[34m

洋紅：\u001b[35m

青色：\u001b[36m

白特：\u001b[37m

我們用上面的顏色打印下字母：

16色

大多數終端除了基本的8種顏色外，還支持"明亮"顏色。這些也都有自己的轉義碼，修飾正常的顏色，但在代碼中額外要加一個;1

亮黑: \u001b[30;1m

亮紅: \u001b[31;1m

亮綠: \u001b[32;1m

亮黃: \u001b[33;1m

亮藍: \u001b[34;1m

亮洋紅: \u001b[35;1m

亮青: \u001b[36;1m

亮白: \u001b[37;1m

Reset: \u001b[0m

我們可以打印出這些鮮艷的顏色并看到它們的效果：

可以看到它們確實比基本的8種顏色更亮。黑色A現在足夠亮，可以在黑色背景上成了灰色可見了，白色的H現在比默認的文本顏色更亮。

256色

在16種色的基礎上，有些些終端支持256色的擴展的，265中顏色的轉義碼格式為：

\u001b[38;5;${ID}m

下面我們寫一個程序打印所有者256種顏色，為了顯示方便，我們使用jupyer notebook在瀏覽器上顯示：

import sys

for i in range(0, 16):

for j in range(0, 16):

code=str(i * 16 + j)

sys.stdout.write(u"\u001b[38;5;" + code + "m " + code.ljust(4))

print("\u001b[0m")

其中，也支持用jupyer notebook在瀏覽器上顯示：

代碼中，我們使用sys.stdout.write，這樣就可以在同一行上打印多個顏色，

背景顏色

ANSI轉義碼也支持設置文本背景的顏色。

例如，8種背景顏色對應的代碼為(40-47）：

黑色背景: \u001b[40m

紅色背景: \u001b[41m

綠色背景: \u001b[42m

黃色背景: \u001b[43m

藍色背景: \u001b[44m

洋紅背景: \u001b[45m

青色背景: \u001b[46m

黑色背景: \u001b[47m

也支持亮色版本的背景色：

亮黑色背景: \u001b[40;1m

亮紅色背景: \u001b[41;1m

亮綠色背景: \u001b[42;1m

亮黃色背景: \u001b[43;1m

亮藍色背景: \u001b[44;1m

亮洋紅背景: \u001b[45;1m

亮青色背景: \u001b[46;1m

亮白色背景: \u001b[47;1m

Reset的代碼頁一樣都為: \u001b[0m也一樣

我們可以將它們打印出來并看到它們有效:

注意，背景顏色的亮色版不改變背景，而是增加前景文本的亮度，所以顯示效果不是很直觀。

256色背景

也用一個小腳本展示：

import sys

for i in range(0, 16):

for j in range(0, 16):

code=str(i * 16 + j)

sys.stdout.write("\u001b[48;5;" + code + "m " + code.ljust(4))

print("\u001b[0m")

Jupyter顯示：

格式修飾符

除了顏色和背景顏色，ANSI轉義碼還支持一些文本格式修飾符

粗體：\u001b[1m

下劃線：\u001b[4m

反色：\u001b[7m

每一個都可以單獨或者組合使用，或者于顏色符組合使用，看下面的例子：

光標導航

光標移動的ANSI轉義碼更復雜，它允許我們在終端窗移動光標，或者清除部分窗口。其中最基本的是向上，向下，向左或向右的光標移動：

↑: \u001b[{n}A

↓: \u001b[{n}B

→: \u001b[{n}C

←: \u001b[{n}D

為了演示需要，我們添加一個time.sleep(10)，以便觀察顯示效果。

import time

print("Hello I Am Chongchong"); time.sleep(10

進度百分比：

光標導航ANSI轉義碼可以利用來做的最簡單的事情就是進度條：

import time, sys

def loading():

print("Loading...")

for i in range(0, 100):

time.sleep(0.1)

sys.stdout.write("\u001b[1000D" + str(i + 1) + "%")

sys.stdout.flush()

print()

loading()

ASCII進度條

上面我們用ANSI轉義碼來控制終端，創建一個顯示進度百分比，我們對其進行一下美化，比如顯示一個完成進度條：

import time, sys

def loading():

print "Loading..."

for i in range(0, 100):

time.sleep(0.1)

width=(i + 1) / 4

bar="[" + "#" * width + " " * (25 - width) + "]"

sys.stdout.write(u"\u001b[1000D" + bar)

sys.stdout.flush()

print

loading()

代碼原理：利用循環迭代，刪除整行顯示，然后重新繪制一個更長的顯示，從而實現一個動態ASCII進度條。效果如下：

利用向上和向下光標代碼移動，我們甚至可以一次性繪多個進度條，比如下面代碼我們并行三個進度條顯示：

import time, sys, random

def loading(count):

all_progress=[0] * count

sys.stdout.write("\n" * count)

while any(x < 100 for x in all_progress):

time.sleep(0.01)

unfinished=[(i, v) for (i, v) in enumerate(all_progress) if v < 100]

index, _=random.choice(unfinished)

all_progress[index] +=1

sys.stdout.write("\u001b[1000D")

sys.stdout.write("\u001b[" + str(count) + "A")

for progress in all_progress:

width=progress / 4

print("[" + "#" * width + " " * (25 - width) + "]")

loading()

代碼原理：

為了確保有足夠的空間來繪制進度條，我們通過在函數啟動時寫入"\n" * count來完成的。該代碼會創建一列新行，使終端滾動，確保在終端底部有準確的空白行，以便呈現進度條；使用all_progress數組模擬正在進行的多項操作，并使該數組被隨機填充使用Up ANSI代碼每次移動光標計數行，這樣我們就可以每行打印一個計數進度條。

編寫命令行界面

使用ANSI轉義碼可以做的更有意義事情之一就是實現一個命令行界面。Bash，Python，Ruby都有自己的內置命令行，編輯文本，提交命令，解析執行。上面我們學習了，如何使用ANSI，本部分我們利用這些命轉義碼實現自己的命令行界面。

用戶接口

命令界面最重要的一部分就是用戶接口，負責接受用戶輸入。這可以使用以下代碼完成：

import sys, tty

def command_line():

tty.setraw(sys.stdin)

while True:

char=sys.stdin.read(1)

if ord(char)==3:

break;

print(ord(char))

sys.stdout.write(u"\u001b[1000D")

上面代碼中，我們使用setraw來確保我們的原始字符輸入直接被程序接收，然后讀取并顯示我們的按鍵的ASCII碼，如果按下3（CTRL-C的代碼）。由于我們已打開tty.setraw打印，不會進行光標重置，最后我們執行向左移動\u001b[1000D移動光標到最左。顯示效果如下：

基本命令行

基于上面的基本接口，我們來實現一個原始命令行界面，用來回顯用戶鍵入的內容，我們約定：

當用戶按下可打印字符時，直接打印出來

當用戶按Enter鍵時，打印出用戶輸入，換行輸入。

當用戶按Backspace鍵時，刪除光標所在的一個字符

當用戶按下箭頭鍵時，使用ANSI轉義碼向左或向右移動光標。

首先，讓我們首先實現前兩個功能，代碼如下：

import sys, tty

def command_line():

tty.setraw(sys.stdin)

while True:

input=""

while True:

char=ord(sys.stdin.read(1))

if char==3:

return

elif 32 <=char <=126:

input=input + chr(char)

elif char in {10, 13}:

sys.stdout.write(u"\u001b[1000D")

print("\nechoing..."), input

input=""

sys.stdout.write(u"\u001b[1000D")

sys.stdout.write(input)

sys.stdout.flush()

顯示效果如下：

光標導航

下一步是讓用戶使用箭頭鍵移動光標。鍵盤上左右箭頭鍵對應于字符碼27 91 68和27 91 67的序列，所以我們可以對輸入代碼檢查并對應移動光標

代碼原理：

通過維護一個索引變量，保留一個單獨的索引，該索引不一定在輸入的末尾，當用戶輸入一個字符時，將其拼接到輸入的正確位置。

檢查char==27，然后檢查接下來的兩個字符來識別左右箭頭鍵，并遞增/遞減光標的索引。

寫入輸入后，手動將光標一直向左移動，并向右移動與光標索引對應的正確字符數。效果如下：

后續根據需要，可以增加Home和End（^和$）功能，只需通過類似方法添加代碼即可，我們不在多贅述。

刪除功能

我們還要實現刪除功能：使用Backspace將會刪除光標前字符，并將光標向左移動一位。為了實現效果我們還得用一個ANSI轉義碼實現各種清屏工作：

清除屏幕：

\u001b[{n}J清除屏幕

n=0從光標清除到屏幕結束，

n=1從光標到屏幕的開頭清除

n=2清除整個屏幕

清除行：

\u001b[{n}K清除當前行

n=0從光標到行尾清除

n=1從光標到行首開始清除

n=2清除整行

下面的代碼：

sys.stdout.write(u"\u001b[0K")

清除光標位置到行末的所有字符。

增加刪除功能后的代碼：

效果如下：

工作原理如下：

光標移動到行的開頭sys.stdout.write(u"\u001b[1000D")

清除行sys.stdout.write(u"\u001b[0K")

當前輸入寫入sys.stdout.write（輸入）

光標移動到正確索引的位置sys.stdout.write(u"\u001b[" + str(index) + "C")

通常，使用這些代碼時候，都會在調用.flush()時生效。

最終我們實現了了一個最小規格的命令行界面，使用sys.stdin.read和sys.stdout.write實現讀寫，用ANSI轉義碼控制終端。

語法高亮

截止目前，我們已經嘗試使用ANSI轉義符顯示顏色，光標導航實現進度條，并實現了一個原始的命令行界面。最后我們給我們的命令行界面增加一個功能，對其中代碼實現語法高亮。

基于我們以后的代碼，實現語法高亮就像在輸入字符串上調用一個syntax_highlight函數一樣簡單，

sys.stdout.write(syntax_highlight(input))

為了演示我將使用一個虛擬語法高亮顯示器來突出顯示尾隨空格。

def syntax_highlight(input):

stripped=input.rstrip()

return stripped + u"\u001b[41m" + " " * (len(input) - len(stripped)) + u"\u001b[0m"

這就是一個最簡單的實例，為了支持更強大的功能，可以利用Pygments的類庫來替換上面syntax_highlight函數，這樣就可以實現任何編程語言的真正的語法高亮。

結論

這種與命令行程序的"豐富"交互是大多數傳統命令行程序和庫所缺乏的。在充分了解ANSI轉義碼的基礎上實現自己的富終端明亮行界面并不像想象的那么難。