Bash — пример консольной программы

Текстовый пользовательский интерфейс, ТПИ (англ. Text user interface, TUI; также Character User Interface, CUI) — разновидность интерфейса пользователя, использующая при вводе-выводе и представлении информации исключительно набор буквенно-цифровых символов и символов псевдографики. Характеризуется малой требовательностью к ресурсам аппаратуры ввода-вывода (в частности, памяти) и высокой скоростью отображения информации. Появился на одном из начальных этапов развития вычислительной техники, при развитии возможностей аппаратуры, нацеленной на реализацию появившегося ранее интерфейса командной строки, который, в свою очередь, является наследником использования телетайпов в качестве интерфейса вычислительной техники. Интерфейс командной строки имеет ряд преимуществ в юзабилити перед графическим интерфейсом, поэтому программы с текстовым интерфейсом создаются и используются по сей день, особенно в специфических сферах и на маломощном оборудовании.

Недостатком подобного типа интерфейса является ограниченность изобразительных средств по причине ограниченности количества символов, включённых в состав шрифта, предоставляемого аппаратурой.

Программы с текстовым интерфейсом могут реализовывать оконный интерфейс, чему особенно способствует применение псевдографических символов.

Интерфейс командной строки

Текстовый интерфейс, воспроизводящий возможности телетайпа, то есть имитирующий прокручивающуюся на экране бесконечную ленту бумаги, на которую пользователь может вводить текст команд и ниже получать результаты её работы так же в виде текста, называется интерфейсом командной строки. Также такие программы часто называют консольными программами — потому что системы, где информация вводится и выводится через текстовую консоль, в основном реализуют именно интерфейс командной строки.

Особенности текстового интерфейса

В простейшем случае текстовый интерфейс использует интерфейс командной строки, однако многие программы с помощью интерактивных элементов создают более дружественный интерфейс, приближающийся по удобству к графическому.

В текстовом интерфейсе могут быть реализованы все базовые элементы интерфейса, используемые и в графическом интерфейсе — меню, кнопки, переключатели, флажки, выпадающие списки, полосы прокрутки и так далее. Многие программы реализовывали развитую оконную систему, чему способствовали библиотеки вроде CScape, D-Flat, Turbo Vision и многие другие, некоторые имели сменные темы оформления (например, DOS Navigator) и поддерживали различные устройства интерактивного взаимодействия, такие как мышь, джойстик, световое перо.

На программном уровне для ввода и вывода информации консольные программы используют стандартные устройства ввода-вывода (stdin, stdout, stderr), хотя могут открывать и другие файлы, сетевые соединения и совершать иные действия, доступные в выполняющей их среде. Вывод печатных символов в stdout и stderr приводит к появлению этих символов на устройстве вывода и к получению их пользователем.

Консольные программы для более продвинутых операционных систем, особенно UNIX, как правило, способны работать на достаточно широком классе реализаций интерфейса с пользователем. Для упрощения написания таких программ широко применяется библиотека ncurses.

Реализация текстового интерфейса

Пример оконного текстового интерфейса

Консольная программа не обязана заботиться о реализации самого взаимодействия с пользователем, ограничиваясь вводом-выводом на стандартные устройства, использованием библиотек типа ncurses или иных программных интерфейсов. Собственно взаимодействие с пользователем обычно осуществляет операционная система или иное программное обеспечение.

Классической реализацией текстового интерфейса, восходящей к первой половине XX века, является алфавитно-цифровое устройство ввода-вывода, например, комплект из клавиатуры и АЦПУ (телетайпа). Впоследствии вместо АЦПУ стали применять мониторы, снабжённые знакогенератором, что позволило быстро и удобно организовывать диалог с пользователем. Подобными устройствами снабжён или может быть снабжён почти каждый современный компьютер. Такие комплекты из монитора и клавиатуры (иногда с добавлением мыши) называются консолью компьютера.

В соответствии с традицией использования консольными программами клавиатуры и АЦПУ для ввода и вывода соответственно взаимодействие таких программ с пользователем свелось к чтению из stdin и выводу на stdout. Таким образом, появилась возможность перенаправлять потоки ввода-вывода, осуществляя взаимодействие с пользователем посредством иных устройств, в том числе подключенных через сеть, а также при помощи специальных программ — эмуляторов терминала, например, рисующих окно с текстом в графическом интерфейсе пользователя (текстовое окно).

В 1970-х годы и позднее выпускались даже специальные устройства, реализующие текстовый интерфейс — текстовые терминалы, подключаемые через последовательный порт к компьютеру напрямую или через модем. С распространением персональных компьютеров функции текстового терминала, как правило, выполняет компьютер, тот, на котором выполняется консольная программа, или другой. Программы Telnet и ssh позволяют пользователю взаимодействовать с консольной программой, запущенной на удалённом компьютере (как правило, под управлением UNIX), через Интернет или локальную сеть. Программы xterm, rxvt, konsole и многие другие реализуют текстовый интерфейс посредством текстового окна в среде X Window System.

Альтернативный подход к консольному выводу был использован в персональных компьютерах, в частности (хотя не только), IBM PC под управлением DOS. Программа может не только выводить данные через stdout, но и прямо изменять содержимое определённой области памяти, связанной со знакогенератором монитора, приводя к немедленному изменению видимых на мониторе данных. Такие программы могут также работать в среде Microsoft Windows. Более того, Windows имеет поддержку текстовых окон, во многом превосходящую имевшуюся в DOS, в том числе и для приложений собственно Windows.

Linux предоставляет ещё бо́льшие возможности для консольных программ. В частности, даже безо всякого графического интерфейса несколько одновременно запущенных программ могут бесконфликтно взаимодействовать с пользователем, создавая иллюзию наличия в системе нескольких консолей (виртуальные консоли).

В POSIX-совместимых системах, таких как UNIX и Linux, работа пользователя с терминалом осуществляется при помощи особой подсистемы, называемой TTY-абстракцией.

Примеры консольных программ

  • Любая программа, получающая данные путём чтения stdin и отправку данных путём записи в stdout, по определению является консольной программой. Однако, такие программы могут обходиться и без пользователя, поскольку stdin и stdout могут быть связаны не с интерактивными устройствами (клавиатурой и монитором), а с файлами или потоками ввода/вывода других программ.
  • Текстовые программы для DOS, осуществляющие вывод в видеопамять EGA/VGA. Подобные программы работают также и в среде Microsoft Windows.
  • Unix shell, а также все утилиты, предназначенные для работы в этой среде.

Некоторые программы с ТПИ могут работать и в консольном режиме: