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關(guān)于終端的概念，已在 Linux Cygwin知識庫（一）：一文搞清控制臺、終端、shell概念 中論述。UNIX/Linux系統(tǒng)對命令行有著天然的支持，Windows對命令行生態(tài)卻不怎么重視，本著死磕自己娛樂大家的精神，深度扒一扒命令行生態(tài)中的重要元素——終端。
UNIX上古時期，經(jīng)歷了電傳打字機（Teletype, tty）、電子視頻終端（Video Terminal，鍵盤+陰極射線管顯示器）用作終端設(shè)備（Terminal），通過RS232串口線連接主機，是計算機系統(tǒng)中的io外設(shè)。
在沒有圖形界面、只有文本字符的年代，為了更加靈活、友好地和用戶交互，終端設(shè)備逐漸支持顏色、高亮、光標移動、清屏等多種效果，設(shè)備廠商定義一些特殊字符來表征這些效果，因為不是真正的輸出文本內(nèi)容，也被稱為轉(zhuǎn)義字符 或控制字符 ，比如在shell提示符變量PS1、ls輸出顏色控制變量LS_COLOR中，經(jīng)?？吹降摹盶033[34m”或”\e[34m”。這些特殊功能以函數(shù)庫（termcap/terminfo）的形式提供給開發(fā)者，方便開發(fā)者調(diào)用。但是如果每個廠家都來這么一套函數(shù)庫，而且各家規(guī)范也不一致的話，開發(fā)者用起來就比較頭疼，程序在不同終端上兼容性也差。美國國家標準學(xué)會(American National Standard Institute，ANSI)牽頭制訂了包括ASCII在內(nèi)的一系列規(guī)范，解決計算機、終端設(shè)備等之間數(shù)字信息問題，ANSI采用了ANSI X3.64規(guī)范，提出了“ANSI Escape Sequence”的概念（以下稱“ANSI轉(zhuǎn)義序列”），見維基百科 ANSI_escape_code 。
1978年，Digital VT100成為首個支持ANSI Escape Sequence的終端設(shè)備，隨著VT100大獲成功，越來越多的終端設(shè)備兼容VT100，VT100成為了事實標準 ，相關(guān)標準被UNIX、Linux所支持和繼承，甚至陰極射線管顯示器支持80行×24列字符的尺寸標準也被保留。
隨著計算機造價變低、PC普及，終端設(shè)備退出歷史舞臺，特別是圖形界面（GUI）技術(shù)廣泛應(yīng)用后，終端模擬器（Terminal Emulator）開始替代它的位置，以下不刻意區(qū)分術(shù)語“終端”和“終端模擬器”。但是命令行程序還是期望處于真實的終端設(shè)備環(huán)境中，總不能把以前所有的命令行程序中的io功能、ANSI轉(zhuǎn)義序列等全部改掉，UNIX/Linux內(nèi)核發(fā)展出了偽終端 （pseudo tty，縮寫為pty）設(shè)備順應(yīng)這一趨勢。
UNIX/Linux系統(tǒng)上的終端模擬器就順著pty這條線發(fā)展，比如X Window System的標配程序xterm，其他諸如rxvt、Gnome圖形環(huán)境標配的Gnome Terminal、KDE圖形環(huán)境標配的Konsole等，基本都是在xterm基礎(chǔ)上發(fā)展而來。Cygwin通過模擬UNIX，也兼容了pty（也許只能部分兼容，未實考）。
經(jīng)?？梢钥吹浇K端模擬器的配置中，涉及“終端模式”或者“兼容模式”，可設(shè)置的選項包括“VT100”、“ANSI”、“xterm”等。具體屬性信息，可通過stty命令顯示。
Windows自win95起就已成為成熟的、基于GUI的操作系統(tǒng)，但也未拋棄命令行程序。Windows將應(yīng)用程序分為Console應(yīng)用程序 （也就是命令行程序）和GUI應(yīng)用程序 ，兩類應(yīng)用程序所允許調(diào)用的Windows API范圍不同，如果用過微軟的Visual C++、Visual Studio開發(fā)工具，想必還記得在新建工程時可選工程類型就包括這兩種。
由于設(shè)計理念不同，Windows內(nèi)核不支持Single Unix Specification 中規(guī)定的終端、偽終端設(shè)備，也不支持ANSI轉(zhuǎn)義序列，但提供了Windows Console組件 和相應(yīng)配套的API。
利用Windows Console組件，可以給命令行程序提供一個（模擬的）終端環(huán)境。從Windows 7開始，出于安全考慮，Windows Console組件整合為由以下幾個二進制文件組成：
conhost.exe，是一個標準的Win32 GUI應(yīng)用程序，在C:\WINDOWS\system32路徑下，提供一個模擬終端的窗口，負責維護存儲鍵盤、鼠標、觸屏板事件的輸入隊列，和存儲命令行輸出文本及顯示屬性的輸出隊列，支持ANSI轉(zhuǎn)義序列解析、處理，管理Console窗口的布局、尺寸、位置等；condrv.sys，是內(nèi)核態(tài)驅(qū)動，為conhost.exe和命令行程序提供通信通道，傳遞IOCTL消息。
Windows Console與UNIX/Linux上的pty、終端模擬器，初看起來像，但本質(zhì)截然不同。
Windows Console與命令行程序之間，傳遞的是API調(diào)用和IOCTL消息數(shù)據(jù) ，即使是嵌在文本中的ANSI轉(zhuǎn)義序列也被轉(zhuǎn)換為等效的Windows API調(diào)用，而UNIX/Linux上的pty設(shè)備/終端模擬器與命令行程序?qū)＿f的就是文本流。這是兩者設(shè)計思想的差異：在UNIX/Linux中，一切皆文件；而在Windows中，一切皆對象。Windows提供了pty設(shè)備、終端模擬器職責之外的功能特性，用于操作終端窗口 ，比如Windows選擇不信任命令行程序的開發(fā)者，為避免命令行程序生成ANSI轉(zhuǎn)義序列，提供等效的Console API調(diào)用，操控模擬終端窗口的外觀；再比如，為避免每個命令行shell重復(fù)實現(xiàn)命令歷史、命令匿名等基礎(chǔ)功能，Console API就實現(xiàn)了這些功能。最操蛋的是，Windows強制規(guī)定命令行程序啟動后，只能連接到conhost實例 ，當命令行程序沒有父進程或父進程是GUI程序時（比如鼠標雙擊文件名啟動），Winodws新建一個conhost實例，強制通過condrv與之連接；當命令行程序父進程也是命令行程序時（比如在終端窗口中輸入文件名啟動），就繼續(xù)使用父進程已連接的conhost實例與之連接。
由于上述第1點和第2點，Windows Console沒有必要支持ANSI轉(zhuǎn)義序列，事實上直到Windows 10，Windows Console才開始支持ANSI轉(zhuǎn)義序列直接解析，在此之前Windows Console無法和UNIX/Linux上的命令行程序傳遞能被雙方都接受的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致Windows Console局限在Windows平臺，UNIX/Linux上的終端模擬器也不能與遠程的Windows命令行程序連接。
由于上述第3點，雙擊C:\WINDOWS\system32\cmd.exe或在開始菜單點擊命令提示符、PowerShell等，Windows會新建一個conhost實例，并通過condrv建立通信通道，外觀表現(xiàn)就是新建了一個模擬終端的窗口，打印著cmd或PowerShell的提示符，等待用戶輸入，容易被用戶誤認為cmd或命令提示符或PowerShell就是終端本身。在此糾正，他們都僅僅是解釋器，是常規(guī)的Windows命令行程序，扮演的是shell角色，與UNIX/Linux上的bash、zsh對等，也不是什么dos程序 ，而終端模擬器是Win32 GUI程序。此外，雙擊C:\WINDOWS\system32\conhost.exe文件名，或在終端窗口中輸入”conhost”，Windows會新建一個conhost實例，并且默認啟動一個解釋器，默認值通常是cmd，外觀表現(xiàn)就是打開了新的模擬終端窗口，里面打印著提示符，等待用戶輸入。
還是由于上述第3點，Windows不給第三方終端模擬器與命令行程序通信的機會 ，導(dǎo)致第三方終端模擬器的實現(xiàn)流程異常曲折。
鑒于這些不同，可以說Windows與UNIX/Linux的命令行生態(tài)，是完全互不兼容的兩套。Cygwin作為UNIX兼容層，算是比較好的解決方案，盡可能抹平二者差異。
基于前一節(jié)內(nèi)容，可將終端模擬器分為2類：基于Windows Console組件的和基于pty的。
鑒于前一節(jié)所述第3點，基于Windows Console的第三方終端實現(xiàn)流程通常是：
啟動conhost進程并將conhost窗口隱藏起來，比如將窗口移到負數(shù)坐標位置；
繪制自己的一套UI，記錄按鍵、鼠標、觸屏事件，同時發(fā)送給conhost進程，最終傳遞給命令行程序，命令行程序照常執(zhí)行；
抓取隱藏的conhost窗口上的命令行程序輸出的文本內(nèi)容、風格，再在自己的UI上渲染出來。看起來就像是個非法軟件 采集用戶輸入，同時也把輸出呈現(xiàn)在屏幕上，讓用戶誤以為是第三方終端模擬器連接了命令行程序，但在任務(wù)管理器中查看，必然可見conhost.exe。與此同時，如何直接解析ANSI轉(zhuǎn)義序列也需要第三方終端模擬器自己想辦法，或者抱Cygwin大腿。
基于pty的，通常都是抱Cygwin大腿，捎帶腳把ANSI轉(zhuǎn)義序列解析也一起抱上了，但還有個情況需要說明。Cygwin核心以及有些命令行程序，能探測到輸出定向至哪里，比如是管道（pipe在UNIX/Linux中十分常見），還是基于pty的終端，或是基于Windows Console的終端。當探測到是基于pty的終端時，Cygwin核心把ANSI轉(zhuǎn)義序列原封不動地傳遞給終端，完全交由終端自行渲染；而探測到是Windows Console終端的時候，就自己先處理一下再交由終端渲染。也就是說，對于基于Windows Console的終端，Cygwin并不清楚它有多強的功能，于是選擇了不信任，自己上 ！這樣導(dǎo)致即使有的第三方終端模擬器有處理ANSI轉(zhuǎn)義序列的能力，也無法很好地運行Cygwin命令行程序 ，下文會介紹。alias ls=ls --color，所以不必加--color選項，而cmd解釋器是不知道Cygwin Shell配置情況的，在conhost窗口中輸入命令要加上--color選項才顯示顏色。另外，由于字符集不統(tǒng)一，conhost窗口把ls命令輸出的中文顯示成“?”。
盡管困難重重，Windows上還是誕生了許多優(yōu)秀的第三方終端模擬器，有的還把ssh/串口/ftp客戶端程序，甚至其他常用命令行程序等也一起打包發(fā)行，已經(jīng)不是單純的終端模擬器了。以下僅列舉幾個。
Mintty是一款基于pty的開源終端，從putty 0.60版本的代碼分支而來，現(xiàn)今項目地址：https://mintty. ，兼容POSIX “pipe”模式，完全支持ANSI轉(zhuǎn)義序列。不同尋常的是，在抱了Cygwin大腿的同時，還調(diào)用了Win32 GUI API，運行不僅依賴Cygwin核心（cygwin1.dll），還依賴一堆Windows的dll（msvcrt.dll、GDI32.dll、USER32.dll、KERNEL32.DLL）等。它不僅是Cygwin的默認終端，也是MSYS、MSYS2等的默認終端，隨各項目的軟件包發(fā)行，與wslbrige配合還能連接到WSL（的命令行程序）。從這可以看出，Mintty和Cygwin關(guān)系密切不一般，官方默認沒毛病。
Mintty的主要功能特性：
兼容xterm，支持DEC公司（VT100就是他家的）終端產(chǎn)品所有屏幕控制功能；
支持字符加粗、斜體、下劃線、閃爍、前后景色等風格；
全面支持Unicode，支持Emoji；
支持256色和真彩色；
支持圖片顯示；
圖形化配置，保存為配置文件.mintty；
靈活的文字復(fù)制粘貼操作；
支持Windows XP至Windows10。
Mintty項目官網(wǎng)列出展示上述功能特性的截圖，還提供了使用手冊，使用手冊也是隨軟件包一起發(fā)行。Cygwin系列（五）：Shell命令行初體驗 也簡單說了它的工作原理。
Mintty的強大之處無需贅述，但不可避免地存在一個問題——不能很好地和Windows命令行程序配合起來，一方面前文陳述的Windows Console組件和pty的不兼容，另一方面是Windows命令行程序使用的字符集與Mintty所支持的存在不兼容。還有我個人覺得不太爽的，盡管支持通過如tmux、GNU Screen等多路復(fù)用器切換窗口，但Mintty不支持多標簽頁 。
ConEmu是一款優(yōu)秀的開源終端，項目地址https://conemu. 。它是混合型的，首要支持Windows Console功能，可看作是conhost的增強版本，同時也部分地支持pty，具備ANSI轉(zhuǎn)義序列直接解析能力，總體上是conhost+Mintty的全能選手。
主要功能特性包括：
多標簽頁、多標簽頁、多標簽頁 ，重要事情說3遍，并且支持多種布局方式；不同標簽頁獨立配置Task ，也就是運行不同的命令行程序，特別是shell，Task支持名字分組和分配快捷鍵；界面現(xiàn)代化，有標簽頁、快捷菜單、控制臺區(qū)、狀態(tài)欄、滾動條；
支持連接到多種類型命令行程序環(huán)境，Cygwin、msys、WSL都不在話下；
圖形化配置方式，每一部分都支持個性化配置，所有配置項保存到文件ConEmu.xml；
支持集成到其他程序界面中，比如文件管理器Explorer；
支持字符加粗、斜體、下劃線、閃爍、前后景色等風格；
全面支持Unicode，支持ANSI X3.64標準和xterm256色；
附帶字符界面的文本管理器Far Manager及其插件；
能運行在Windows 2000及以上版本的Windows系統(tǒng)，開箱即用；
由于前文所述原因，ConEmu與Cygwin命令行程序的配合暫時還不完美，等未來ConEmu完全支持pty，能騙過Cygwin了，ANSI轉(zhuǎn)義序列直接解析能力才有用武之地。為此，ConEmu臨時提供了間接解決辦法——cygwin terminal connector。隨ConEmu打包的conemu-cyg-64.exe或conemu-cyg-32.exe程序就是一個terminal connector，本身也是個Cygwin程序，依賴cygwin1.dll。ConEmu通過它啟動Cygwin命令行程序，并強迫Cygwin核心關(guān)掉ANSI轉(zhuǎn)義序列處理，原封不動地交給ConEmu，這好比在Cygwin中安插間諜，抓取第一手情報，但仍只是部分地解決了問題，比如顏色顯示就存在不一致。
ConEmu官方提供了一個在ConEmu內(nèi)連接Cygwin bash的Task配置示例。
1 set "PATH=C:\cygwin64\bin;%PATH%" &
解釋如下：
將C:\cygwin64\bin加到Windows PATH環(huán)境變量是為了讓conemu-cyg-64.exe準確找到Cygwin核心（cygwin1.dll），明確Cygwin根路徑；
/usr/bin/bash.exe --login -i是指定ConEmu要連接的命令行程序及其參數(shù)，此處是連接到Cygwin的bash，也可以配置為其他；最后一行是ConEmu特有的選項開關(guān)，選項間用”:”隔開，-new_console含義是打開新標簽頁，p是指定pty模式，C:\cygwin64\Cygwin.ico是指定標簽頁使用的圖標文件。
更詳細解釋及其他有效配置見官方文檔 https://conemu./en/CygwinMsysConnector.html 。ConEmu還打包了msys、msys2的terminal connector——conemu-msys-32.exe和conemu-msys2-32/64.exe；給WSL的terminal connector和Cygwin的一樣，也是需要與wslbrige配合起來，官網(wǎng)也提供了連接到msys、msys2、WSL的Task配置示例。搭配一個Windows的ssh客戶端程序，配置好Task，也能將ConEmu連接到遠程的ssh server。
配置Task較多，分組的作用就體現(xiàn)出來了。比如把Windows中的cmd、Power Shell、python shell、ipython都分到Windows組，在Cygwin中有bash、zsh、fish、ipython等等，可以歸并到Cygwin組，如果同時還用msys、WSL什么的，也可以相應(yīng)增加分組。這樣可以做到每種環(huán)境獨立劃分一個組 ，不至于同名的程序難以區(qū)分，界面上也干凈清爽。
如圖有多個分組，已同時打開4個不同標簽頁，可用ctrl+TAB鍵順序切換或ctrl+數(shù)字鍵任意跳轉(zhuǎn)。
最后，ConEmu真香 ！
cmder是一款默認配置十分漂亮的開源終端，項目地址：https:// 。cmder是基于ConEmu而開發(fā)的，它分為mini版和full版，mini版基本就是一套ConEmu了，full版就是把git bash for Windows也打包在一起。
console2、consoleZ都是基于Windows Console的開源終端，支持多標簽頁，是conhost的包裝。console2項目地址 https:///projects/console ，由于長久未更新，才有了分支consoleZ，后者項目地址https://github.com/cbucher/console ，支持連接到cmd/Power Shell、Cygwin、msys(2)，界面與Mintty極其相似 。
git bash for Windows是git官方給Windows平臺做的git打包，可以看作是msys(2)的子集，使用的終端是Mintty，另外把整套git和少數(shù)UNIX常用命令行程序打包在一起。
Xshell、MobaXterm均為商業(yè)產(chǎn)品，界面華麗，不是單純的終端了，它們把telnet、ssh、ftp這些常用客戶端程序也打包進來了，MobaXterm甚至把x server都打包進來。
歷史發(fā)展造成了UNIX與Windows平臺互不兼容的命令行生態(tài)，UNIX/Linux的開放性使得第三方終端繁榮發(fā)展，Windows的封閉性和對命令行的忽視給第三方終端增加重重困難，盡管如此還是誕生了優(yōu)秀的終端模擬器。經(jīng)過使用，本人強烈安利ConEmu替代上述所有。
填補Windows Console和pty的差異性，不只是Cygwin這一條”重量級”解決方案，敬請期待下一篇繼續(xù)深度扒終端。
