打开伪终端设备

    在伪终端概述一节中已对 PTY进行了初步的介绍。尽管 PTY 表现得就像物理终端设备一样，不过在打开 PTY 设备文件时，应用程序并不需要设置 O_TTY_INIT 标识（见不带缓冲的文件I/O之open）。各种平台打开 PTY 设备的方法有所不同，posix_openpt 函数提供了一种可移植的方法来打开下一个可用的伪终端主设备。

#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
int posix_openpt(int oflag);
       /* 返回值：若成功，返回下一个可用的 PTY 主设备的文件描述符；否则，返回 -1 */

    参数 oflag 是一个位屏蔽字，指定如何打开主设备。它类似于 open 函数的 oflag 参数，但只支持指定 O_RDWR 来打开主设备进行读、写，或指定 O_NOCTTY 来防止主设备成为调用者的控制终端，其他打开标志都会导致未定义的行为。
    在伪终端从设备可用之前，它的权限必须设置，以便应用程序可以访问它。grantpt 函数可以把从设备节点的用户 ID 设置为调用者的实际用户 ID，设置其组 ID 为一非指定值，通常是可以访问该终端设备的组。权限被设置为 0620，即对个体所有者是读/写，对组所有者是写。实现通常将 PTY 从设备的组所有者设置为 tty 组。把那些要对系统中所有活动端具有写权限的程序（如 wall(1)和 write(1)）的设置组 ID 设置为 tty 组，因为在 PTY 从设备上 tty 组的写权限是被允许的。

#include <stdlib.h>
int grantpt(int fd);
int unlockpt(int fd);
                          /* 两个函数的返回值：若成功，返回 0；否则，返回 -1 */
char *ptsname(int fd);
               /* 返回值：若成功，返回指向 PTY 从设备名的指针；否则，返回 NULL */

    这几个函数中的 fd 参数都是与伪终端主设备关联的文件描述符。
    为了更改从设备节点的权限，grantpt 可能需要 fork 并 exec 一个设置用户 ID 程序（如 Solaris 中是 /usr/lib/pt_chmod），因此调用者可能捕捉到行为未定义的 SIGCHLD 信号。
    unlockpt 函数用于准予对 PTY 从设备的访问，从而允许应用程序打开该设备。阻止其他进程打开从设备后，建立该设备的应用程序有机会在使用主、从设备之前正确地初始化这些设备。
    若给定了伪终端主设备的文件描述符，则可以用 ptsname 函数找到伪终端从设备的路径名（该名字可能存储在静态存储中，因此后续的调用可能会覆盖它）。
    为了方便处理相关细节，下面自定义了两个函数：ptym_open 和 ptys_open。ptym_open 打开下一个可用的 PTY 主设备。调用者必须分配一个数组来存放主设备或从设备的名字，并且如果调用成功，相应的从设备名会通过 pts_name 返回。然后将这个名字传给用来打开该从设备的 ptys_open 函数。缓冲区的字节长度由 pts_namesz 传送，使得 ptym_open 不会复制比该缓冲区长的字符串。不过一般不直接调用这两个函数，而是由另一个自定义的函数 pty_fork 来调用，并且还会 fork 出一个子进程。一个进程调用 ptym_open 来打开一个主设备并得到从设备名，然后 fork 子进程。子进程在调用 setsid 建立新的会话后调用 ptys_open 打开从设备。这就是从设备如何成为子进程控制终端的过程。

#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <termios.h>
#include <sys/ioctl.h>

int ptym_open(char *pts_name, int pts_namesz){
	int fdm = posix_openpt(O_RDWR);
	if(fdm < 0)
		return -1;
	if(grantpt(fdm) < 0)		// grant access to slave
		goto errout;
	if(unlockpt(fdm) < 0)		// clear slave's lock flag
		goto errout;
	char *ptr = ptsname(fdm);	// get slave's name
	if(ptr == NULL)
		goto errout;
	strncpy(pts_name, ptr, pts_namesz);	// save name of slave
	pts_name[pts_namesz - 1] = '\0';
	return fdm;

errout:
	int err = errno;
	close(fdm);
	errno = err;
	return -1;
}

int ptys_open(char *pts_name){
	return open(pts_name, O_RDWR);
}

pid_t pty_fork(int *ptyfdm, char *slave_name, int slave_namesz,
				const struct termios *slave_termios,
				const struct winsize *slave_winsize){
	char pts_name[20];			
	int fdm = ptym_open(pts_name, sizeof(pts_name));
	if(fdm < 0){
		printf("can't open master pty: %s, error %d\n", pts_name, fdm);
		exit(1);
	}
	if(slave_name != NULL){
		strncpy(slave_name, pts_name, slave_namesz);
		slave_name[slave_namesz-1] = '\0';
	}
	pid_t pid = fork();
	if(pid < 0)
		return -1;
	if(pid > 0){			// parent
		*ptyfdm = fdm;		// save fd of master
		return pid;		// parent return pid of child
	}
	close(fdm);			// all done with master in child
	if(setsid() < 0){
		printf("setsid error\n");
		exit(1);
	}
	/* Linux/Solaris acquires controlling terminal on open(). */
	int fds = ptys_open(pts_name);
	if(fds < 0){
		printf("can't open slave pty\n");
		exit(1);
	}
#if defined(BSD)
	/* TIOCSCTTY is the BSD way to acquire a controlling terminal. */
	if(ioctl(fds, TIOCSCTTY, (char *)0) < 0){
		printf("TIOCSCTTY error\n");
		exit(1);
	}
#endif
	if(slave_termios != NULL)
		tcsetattr(fds, TCSANOW, slave_termios);
	if(slave_winsize != NULL)
		ioctl(fds, TIOCSWINSZ, slave_winsize);
	/* Slave becomes stdin/stdout/stderr of child. */
	dup2(fds, STDIN_FILENO);
	dup2(fds, STDOUT_FILENO);
	dup2(fds, STDERR_FILENO);
	if(fds!=STDIN_FILENO && fds!=STDOUT_FILENO && fds!=STDERR_FILENO){
		printf("dup2 error to stdin/stdout/stderr\n");
		close(fds);
	}
	return 0;			// child returns 0 just like fork()
}

    在 pty_fork 函数中，PTY 主设备的文件描述符通过参数 ptrfdm 指针返回。如果参数 slave_name 不为空，则从设备名被存储在该指针指向的由调用者分配的存储区中。如果 slave_termios 不为空，则系统使用该指针引用的结构初始化从设备的终端行规程，否则系统会把从设备的 termios 结构设置成实现定义的初始状态。类似地，如果 slave_winsize 指针不为空，则按该指针引用的结构初始化从设备的窗口大小，否则 winsize 结构(见终端窗口大小和 termcap)一般初始化为 0。我们还把从设备的文件描述符复制给了子进程的标准输入、标准输出和标准错误。这意味着以后不管子进程 exec 何种程序，它都具有同 PTY 从设备联系起来的这 3 个描述符。如果该函数成功执行，它会在子进程中返回 0，在父进程中返回子进程的进程 ID，否则返回 -1。