Rust 的終端使用者介面（TUI）開發，設計原則的運用攸關應用程式的可用性和美觀度。本文將探討 TUI 設計中的靈活性、盒子模型、元件函式庫、相對定位以及對齊和間距等重要原則，並提供使用 tui-rs 函式庫的實作範例。同時，文章也將深入研究 Rust 中的程式與訊號處理機制，包含程式的建立和終止、I/O 操作、以及如何使用 signal-hook 函式庫處理訊號。這些技術的理解和應用，對於開發兼具功能性和使用者經驗的終端應用程式至關重要，也是 Rust 系統程式設計的根本。
終端使用者介面設計原則與實作
在開發終端使用者介面（TUI）時，設計原則的掌握對於創造出既美觀又實用的應用至關重要。靈活性、盒子模型、元件函式庫、相對定位、對齊和間距等原則，都在提升使用者經驗方面扮演著關鍵角色。
設計原則
- 靈活性：TUI 必須能夠根據終端機的尺寸進行動態調整，以確保在不同大小的終端機上都能保持良好的可用性和視覺吸引力。
- 盒子模型：與網頁設計類別似，TUI 也可以使用盒子模型來封裝介面元素。這些盒子可以具有邊框、內邊距和外邊距，從而實作元件之間的間距和視覺分隔。
- 元件函式庫：像 tui-rs 這樣的元件函式庫提供了預先建構的元件，如表格、清單、按鈕和文字方塊等，大大簡化了建立複雜佈局和處理使用者互動的過程。
- 相對定位：使用相對定位來定義元件的位置，能夠確保在終端機尺寸變化時，元件仍能保持正確的對齊。
- 對齊和間距：保持一致的對齊和間距對於增強視覺一致性至關重要。正確對齊的文字和元素能夠使介面看起來更為精緻和專業。
焦點管理
實作焦點管理系統，使用者可以使用鍵盤導航來切換不同的互動元素，從而提升應用程式的無障礙性和可用性。
實作範例
以下是一個使用 tui-rs 函式庫建立簡單表格佈局的範例：
use tui::{
widgets::{Block, Borders, Table, Row, Cell},
layout::{Layout, Constraint, Direction},
Terminal,
backend::CrosstermBackend,
style::{Style, Color}
};
use std::io;
fn main() -> Result<(), io::Error> {
// 設定終端機和後端
let backend = CrosstermBackend::new(io::stdout());
let mut terminal = Terminal::new(backend)?;
// 建立表格資料列
let rows = vec![
Row::new(vec!["Abhishek", "35", "India"]),
Row::new(vec!["Vijay", "73", "India"]),
];
let _style = Style::default().bg(Color::Blue);
let header_cells = ["Name", "Age", "Country"]
.iter()
.map(|h| Cell::from(*h).style(Style::default().fg(Color::Red)));
let header = Row::new(header_cells)
.style(_style)
.height(1)
.bottom_margin(1);
// 建立表格
let table = Table::new(rows)
.header(header)
.block(Block::default().title("Sample Table").borders(Borders::ALL))
.widths(&[
Constraint::Percentage(30),
Constraint::Length(20),
Constraint::Min(10),
]);
// 定義佈局
terminal.draw(|f| {
let layout = Layout::default()
.constraints([Constraint::Percentage(100)].as_ref())
.direction(Direction::Vertical)
.margin(5)
.split(f.size());
f.render_widget(table, layout[0]);
})?;
Ok(())
}
內容解密：
- 設定終端機和後端：使用
CrosstermBackend設定終端機後端，並建立Terminal例項。 - 建立表格資料列：定義包含名稱、年齡和國家的資料列。
- 建立表格標題：建立一個具有紅色前景色和藍色背景色的標題列。
- 建立表格：使用
Table元件建立表格，並設定其標題、邊框和欄位寬度。 - 定義佈局：使用
Layout定義垂直佈局，並將表格渲染到終端機上。
鍵盤和滑鼠輸入處理
處理鍵盤和滑鼠輸入是建立動態終端應用程式的關鍵。以下範例展示如何使用 crossterm 函式庫捕捉鍵盤事件和滑鼠點選：
use crossterm::{
event::{KeyEvent, Event, MouseEvent, MouseButton, MouseEventKind},
terminal,
};
fn main() {
// 啟用原始模式
terminal::enable_raw_mode().expect("Failed to enable raw mode");
// 讀取事件
let event = crossterm::event::read().expect("Failed to read event");
// 停用原始模式
terminal::disable_raw_mode().expect("Failed to disable raw mode");
match event {
Event::Key(KeyEvent { code, .. }) => {
println!("Key pressed: {:?}", code);
}
Event::Mouse(MouseEvent { kind, row, column, .. }) => {
match kind {
MouseEventKind::Down(MouseButton::Left) => {
println!("Left mouse button clicked at row {}, column {}", row, column);
}
_ => println!("Other mouse event"),
}
}
_ => println!("Other event"),
}
}
內容解密：
- 啟用原始模式：使用
terminal::enable_raw_mode()啟用原始模式，以便捕捉鍵盤事件。 - 讀取事件：使用
crossterm::event::read()讀取鍵盤或滑鼠事件。 - 處理鍵盤事件：根據事件型別進行匹配，輸出按下的鍵。
- 處理滑鼠事件：根據滑鼠事件型別進行匹配，輸出滑鼠點選的位置。
透過掌握遊標操作、文字樣式和佈局策略，您將能夠使用 Rust 建立出既複雜又友善的終端使用者介面。這些技術為創造出兼具功能性和美觀性的應用奠定了基礎。
程式與訊號處理
在這一章中，我們將探討 Rust 中的程式與訊號處理，深入瞭解管理與控制程式執行的基本導向。我們將研究程式和系統呼叫的複雜性，深入瞭解它們如何被建立和終止。此外，我們將學習如何在 Rust 中產生新的程式，掌握 I/O 操作的處理，以及有效地管理錯誤和訊號。隨著我們的進展，我們將綜合我們在本章中獲得的知識，透過在 Rust 中構建一個基本的 shell 程式，將我們在本章中獲得的技能應用於建立一個實用的專案，展示 Rust 在程式管理和訊號處理方面的強大功能和多樣性。
本章涵蓋以下主題
程式的基本概念
程式是作業系統中的基本概念，瞭解程式的建立、執行和終止對於構建複雜的系統程式至關重要。在 Rust 中，我們可以使用標準函式庫中的 std::process 模組來建立和管理程式。
產生新程式
在 Rust 中產生新程式需要使用 std::process::Command 結構體。下面是一個簡單的例子：
use std::process::Command;
fn main() {
let output = Command::new("echo")
.arg("Hello, world!")
.output()
.expect("failed to execute process");
println!("{}", String::from_utf8_lossy(&output.stdout));
}
內容解密：
這段程式碼使用 Command 結構體建立了一個新的程式，該程式執行 echo 命令，並輸出 “Hello, world!"。.arg() 方法用於傳遞命令列引數，.output() 方法用於執行命令並捕捉其輸出。.expect() 方法用於處理可能的錯誤。
處理 I/O 操作
在產生新程式時，處理 I/O 操作是非常重要的。我們可以使用 std::process::Stdio 結構體來組態新程式的標準輸入、輸出和錯誤流。下面是一個例子：
use std::process::{Command, Stdio};
fn main() {
let child = Command::new("cat")
.stdin(Stdio::piped())
.stdout(Stdio::piped())
.spawn()
.expect("failed to execute process");
// 將資料寫入子程式的標準輸入
let mut stdin = child.stdin.unwrap();
stdin.write_all(b"Hello, world!").expect("failed to write to stdin");
// 讀取子程式的標準輸出
let output = child.wait_with_output().expect("failed to wait on child");
println!("{}", String::from_utf8_lossy(&output.stdout));
}
內容解密：
這段程式碼建立了一個新的 cat 程式，並將其標準輸入和輸出組態為管道。然後，它將資料寫入子程式的標準輸入，並讀取子程式的標準輸出。
訊號處理
訊號是用於通知程式發生了某種事件的非同步通知機制。在 Rust 中，我們可以使用 signal-hook 函式庫來處理訊號。下面是一個例子：
use signal_hook::{iterator::Signals, SIGINT};
fn main() {
let mut signals = Signals::new(&[SIGINT]).expect("failed to register signal handler");
for sig in signals.forever() {
println!("Received signal: {}", sig);
}
}
內容解密：
這段程式碼使用 signal-hook 函式庫註冊了一個訊號處理器，用於處理 SIGINT 訊號。當接收到 SIGINT 訊號時，它會列印一條訊息。
重點回顧
- 程式是作業系統中的基本概念，瞭解程式的建立、執行和終止對於構建複雜的系統程式至關重要。
- 在 Rust 中，我們可以使用
std::process模組來建立和管理程式。 - 處理 I/O 操作是非常重要的，可以使用
std::process::Stdio結構體來組態新程式的標準輸入、輸出和錯誤流。 - 訊號是用於通知程式發生了某種事件的非同步通知機制，可以使用
signal-hook函式庫來處理訊號。
常見問題
- 如何在 Rust 中建立一個新的程式？
- 如何處理新程式的 I/O 操作？
- 如何在 Rust 中處理訊號？
練習題
- 編寫一個 Rust 程式，使用
Command結構體建立一個新的程式，並捕捉其輸出。 - 編寫一個 Rust 程式，使用
signal-hook函式庫處理SIGINT訊號。
下一章預告
在下一章中，我們將學習 Rust 中的網路程式設計，瞭解如何使用 Rust 的網路函式庫來建立網路客戶端和伺服器。敬請期待！
程式與系統呼叫：Rust 中的處理機制
建立新程式
在 Rust 中，您可以使用 std::process::Command 結構體來建立一個新程式。以下是一個簡單的例子，展示如何產生一個新程式來執行命令：
use std::process::Command;
fn main() {
let output = Command::new("ls")
.arg("-l")
.output()
.expect("無法執行程式");
let text_output = String::from_utf8_lossy(&output.stdout);
println!("輸出：\n{}", text_output);
}
內容解密：
- 這段程式碼使用
ls命令搭配-l引數來列出當前目錄中的檔案和子目錄，並以長格式顯示。 - 執行結果被捕捉並轉換成可讀的字串，使用
String::from_utf8_lossy函式。 - 當在 Linux 系統上執行此程式碼時，它將執行
ls命令並以可讀的格式顯示檔案和目錄列表。
程式 ID
每個 Unix-like 作業系統（包括 Linux）中的程式都由一個稱為程式 ID（PID）的數字值唯一標識。PID 是管理和與程式互動的關鍵參考。在提供的 Rust 程式碼中，使用 std::process::id() 函式來檢索和顯示當前程式的 PID。
fn main() {
let current_pid = std::process::id();
println!("當前 PID：{}", current_pid);
}
內容解密：
- 這段程式碼檢索並列印當前執行程式的 PID。
- PID 是系統中執行程式的身份識別，有助於理解程式在系統程式層級中的位置。
程式終止
在 Rust 和系統程式設計中，程式終止是一個關鍵概念，涉及子程式的正常完成或強制終止。可以使用 std::process::Child 結構體來管理子程式並等待它們完成。
use std::process::Command;
fn main() {
let mut child = Command::new("sleep")
.arg("5")
.spawn()
.expect("無法啟動子程式");
let status = child.wait().expect("等待子程式失敗");
println!("子程式離開狀態：{:?}", status);
}
內容解密：
- 這段程式碼使用
std::process::Command結構體生成一個執行sleep 5命令的子程式。 - 程式碼隨後等待子程式完成，並捕捉其離開狀態。
- 這展示了監控和管理子程式的基本機制，確保複雜系統中的有序執行。
程式環境
程式擁有自己的環境變數。可以使用 std::env 模組在 Rust 中存取和修改程式的環境變數。環境變數是鍵值對，可以儲存組態資訊、使用者設定或其他與程式執行相關的資料。
use std::env;
fn main() {
// 取得 HOME 環境變數的值
if let Some(home_dir) = env::var("HOME").ok() {
println!("家目錄：{}", home_dir);
}
// 設定新的環境變數
env::set_var("MY_VARIABLE", "Hello, Rust!");
// 列印新的環境變數（需取消註解）
// if let Some(my_var) = env::var("MY_VARIABLE").ok() {
// println!("MY_VARIABLE: {}", my_var);
// }
}
內容解密：
- 這段程式碼演示如何檢索
HOME環境變數的值，以及如何在 Rust 程式中設定新的環境變數MY_VARIABLE。 - 環境變數對於組態和自定義 Rust 應用程式在不同執行環境中的行為至關重要。
在 Rust 中建立新程式
在 Rust 中建立新程式是指從當前程式生成一個子程式。這個子程式可以執行獨立的任務，並且其執行不受父程式的直接控制。瞭解如何在 Rust 中建立和管理新程式對於系統程式設計至關重要。
輸入/輸出處理
在建立和管理程式時，處理輸入/輸出（I/O）操作是必不可少的。Rust 提供了多種方式來處理子程式的 I/O，包括重定向輸出和捕捉輸出結果。
錯誤處理和訊號處理
錯誤處理和訊號處理是確保 Rust 程式健壯性和可靠性的關鍵。在處理程式時，能夠正確地管理錯誤和回應訊號是非常重要的。