为什么 ncurses 只支持八种颜色？

如果您研究过 curses 中可用的调色板，您可能会想知道为什么 curses 只支持八种颜色。《curses.h》包含文件定义了这些颜色宏

COLOR_BLACK
COLOR_RED
COLOR_GREEN
COLOR_YELLOW
COLOR_BLUE
COLOR_MAGENTA
COLOR_CYAN
COLOR_WHITE

但是为什么只有八种颜色，又为什么是这些特定的颜色呢？至少在 Linux 控制台上，如果您在 PC 上运行，颜色的起源可以追溯到 PC 硬件。

Linux 最初是一个 PC 操作系统，因此第一个 Linux 控制台是在文本模式下运行的 PC。要理解 PC 控制台上的调色板，您需要追溯到早期的 CGA 时代。在文本模式下，PC 终端有一个 16 色的调色板，编号从 0（黑色）到 15（白色）。背景色仅限于前八种颜色

• 0. 黑色
• 1. 蓝色
• 2. 绿色
• 3. 青色
• 4. 红色
• 5. 品红色
• 6. 棕色
• 7. 白色（“浅灰色”）
• 8. 亮黑色（“灰色”）
• 9. 亮蓝色
• 10. 亮绿色
• 11. 亮青色
• 12. 亮红色
• 13. 亮品红色
• 14. 黄色
• 15. 亮白色

这些颜色可以追溯到 CGA，IBM 的彩色/图形适配器，它来自早期的 PC 兼容计算机。这是对纯单色显示器的一次升级；顾名思义，单色只能显示黑色或白色。CGA 可以显示有限的颜色范围。

CGA 支持混合红色 (R)、绿色 (G) 和蓝色 (B) 颜色。在其最简单的形式中，RGB 要么“开”，要么“关”。在这种情况下，您可以以 2x2x2=8 种方式混合 RGB 颜色。表 1 显示了 RGB 的二进制和十进制表示。

为了使颜色数量翻倍，CGA 增加了一个额外的位，称为“增强器”位。设置增强器位后，红色、绿色和蓝色将设置为最大值。如果不设置增强器位，每个 RGB 值都将设置为“中等”强度。让我们将增强器位表示为二进制颜色表示中的额外 1 或 0，如 iRGB（表 2）所示。

但是这里有一个问题：0000 黑色和 1000 黑色是相同的颜色。没有红色、绿色或蓝色可以增强，因此无论是否设置“增强器”位，黑色都是黑色。为了解决这个限制，CGA 实际上实现了一个修改后的 iRGB 定义，使用了两个中间值，大约为三分之一和三分之二强度。大多数“正常”模式（0 到 7）颜色使用三分之二强度的值，黄色除外，黄色被分配了三分之一的绿色值，这使得颜色变为棕色或橙色。要从“正常”模式转换为“明亮”模式，请将零值转换为三分之一强度，并将三分之二值转换为全强度。

表 3 显示了颜色表的另一个迭代，每个 RGB 值的颜色范围使用 0x0 到 0xF，其中 0x5 和 0xA 分别为三分之一和三分之二强度。

您可能想知道为什么只有八种背景颜色。请注意，DOS 也支持“闪烁”属性。设置此属性后，您的文本可以闪烁。

Bbbbffff

这就是一个完整的字节！从右到左数：四位表示文本前景色（0000 黑色到 1111 亮白色），三位编码背景色（000 黑色到 111 白色），一位用于“闪烁”属性。

而且，这就是 curses 如何获得 16 种文本颜色的：八种标准强度文本颜色和八种高强度文本颜色。在 Linux 控制台上，这些基本上与旧 DOS 系统中使用的颜色相同。这也是为什么您经常在一些旧的 DOS 程序员参考资料中看到“棕色”标记为“黄色”，因为至少在 DOS 系统上，它最初是普通的“黄色”，然后才出现增强器位。同样，您也可能看到“灰色”表示为“亮黑色”，因为“灰色”实际上是设置了增强器位的“黑色”。

让我用一个简单的程序演示 Linux 终端颜色。这个颜色演示将迭代使用 curses 的所有可用颜色组合。

首先，我需要一个简单的函数来创建所有可能的颜色对

void init_colorpairs(void)
{
    int fg, bg;
    int colorpair;

    for (bg = 0; bg <= 7; bg++) {
        for (fg = 0; fg <= 7; fg++) {
            colorpair = colornum(fg, bg);
            init_pair(colorpair, curs_color(fg), curs_color(bg));
        }
    }
}

init_colorpairs() 函数还依赖于一个“转换”函数，该函数将标准强度 CGA 颜色编号（0 到 7）转换为 curses 颜色编号，使用 curses 常量名称，如 COLOR_BLUE 或 COLOR_RED

short curs_color(int fg)
{
    switch (7 & fg) {           /* RGB */
    case 0:                     /* 000 */
        return (COLOR_BLACK);
    case 1:                     /* 001 */
        return (COLOR_BLUE);
    case 2:                     /* 010 */
        return (COLOR_GREEN);
    case 3:                     /* 011 */
        return (COLOR_CYAN);
    case 4:                     /* 100 */
        return (COLOR_RED);
    case 5:                     /* 101 */
        return (COLOR_MAGENTA);
    case 6:                     /* 110 */
        return (COLOR_YELLOW);
    case 7:                     /* 111 */
        return (COLOR_WHITE);
    }
}

为了为每种前景色和背景色创建一个可预测的颜色对编号，我还需要一个函数 colornum()，用于根据经典颜色字节设置整数位模式

int colornum(int fg, int bg)
{
    int B, bbb, ffff;

    B = 1 << 7;
    bbb = (7 & bg) << 4;
    ffff = 7 & fg;

    return (B | bbb | ffff);
}

通常指示文本闪烁的 B 位在我的颜色演示程序中未使用，因此我始终将 B 设置为 1，以保证永远不会分配颜色对 0。在 curses 中，颜色对 0 保留用于默认的前景色和背景色。那应该是黑色背景上的白色文本，但为了安全起见，我总是为黑色背景上的白色定义自己的组合。对于前景色 7（白色，二进制 111）和背景色 0（黑色，二进制 000），位模式如下所示

10000111

这是一个十进制值 135。

在 init_colorpairs() 之后，我的程序可以使用 curses 函数 COLOR_PAIR() 的包装器来设置每种颜色组合。我的包装器函数还使用 A_BOLD 属性打开或关闭粗体文本

void setcolor(int fg, int bg)
{
    /* set the color pair (colornum) and bold/bright (A_BOLD) */

    attron(COLOR_PAIR(colornum(fg, bg)));
    if (is_bold(fg)) {
        attron(A_BOLD);
    }
}

void unsetcolor(int fg, int bg)
{
    /* unset the color pair (colornum) and
       bold/bright (A_BOLD) */

    attroff(COLOR_PAIR(colornum(fg, bg)));
    if (is_bold(fg)) {
        attroff(A_BOLD);
    }
}

is_bold() 函数只是测试是否设置了 iRGB 值（前景色 8 到 15）上的“增强器”位，使用简单的位掩码

int is_bold(int fg)
{
    /* return the intensity bit */

    int i;

    i = 1 << 3;
    return (i & fg);
}

有了这些，创建颜色演示程序就很容易了

/* color-demo.c */

#include <curses.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int is_bold(int fg);
void init_colorpairs(void);
short curs_color(int fg);
int colornum(int fg, int bg);
void setcolor(int fg, int bg);
void unsetcolor(int fg, int bg);

int main(void)
{
    int fg, bg;

    /* initialize curses */

    initscr();
    keypad(stdscr, TRUE);
    cbreak();
    noecho();

    /* initialize colors */

    if (has_colors() == FALSE) {
        endwin();
        puts("Your terminal does not support color");
        exit(1);
    }

    start_color();
    init_colorpairs();

    /* draw test pattern */

    if ((LINES < 24) || (COLS < 80)) {
        endwin();
        puts("Your terminal needs to be at least 80x24");
        exit(2);
    }

    mvaddstr(0, 35, "COLOR DEMO");
    mvaddstr(2, 0, "low intensity text colors (0-7)");
    mvaddstr(12, 0, "high intensity text colors (8-15)");

    for (bg = 0; bg <= 7; bg++) {
        for (fg = 0; fg <= 7; fg++) {
            setcolor(fg, bg);
            mvaddstr(fg + 3, bg * 10, "...test...");
            unsetcolor(fg, bg);
        }

        for (fg = 8; fg <= 15; fg++) {
            setcolor(fg, bg);
            mvaddstr(fg + 5, bg * 10, "...test...");
            unsetcolor(fg, bg);
        }
    }

    mvaddstr(LINES - 1, 0, "press any key to quit");

    refresh();

    getch();
    endwin();

    exit(0);
}

当您运行该程序时，您会看到 16 种文本颜色和 8 种背景颜色的所有组合，总共 16x8=128 种不同的颜色对。

图 1. 颜色演示控制台

图 1 显示了我如何设置图形终端以反映文本模式终端，包括标准文本颜色。图形终端程序（如 GNOME 终端）支持广泛的颜色，因为它们可以利用 X Window System 的可用调色板。请注意，您可以在这些程序中更改可用颜色。大多数颜色都非常接近其控制台对应颜色，但有些颜色看起来却大相径庭。例如，GNOME 终端的默认调色板将 DOS 棕色替换为黄色（图 2）。

图 2. 颜色演示 GNOME 终端

通过颜色，您可以更清晰地表示信息。此颜色演示只是迭代所有颜色组合，以显示每种颜色与另一种颜色的外观。

当然，这个例子只是颜色。您可以利用 curses 做更多的事情，具体取决于您的程序需要做什么。在后续文章中，我将演示 ncurses 库的其他功能，例如如何创建窗口和框架。

• Pradeep Padala 在 Linux 文档项目中的 NCURSES 编程 HOWTO
• Jim Hall 的“ncurses 入门”，LJ，2018 年 3 月
• Jim Hall 的“使用 ncurses 在终端中创建冒险游戏”，LJ，2018 年 4 月
• Jim Hall 的“使用 ncurses 进行彩色编程”，LJ，2018 年 5 月