Remove news entry for test.test_support.guard_warnings_filter as it has been
[python.git] / Doc / howto / curses.rst
blobe16d07af3a5dbab824b61267e0ed0f6567e55c4a
1 **********************************
2   Curses Programming with Python
3 **********************************
5 :Author: A.M. Kuchling, Eric S. Raymond
6 :Release: 2.02
9 .. topic:: Abstract
11    This document describes how to write text-mode programs with Python 2.x, using
12    the :mod:`curses` extension module to control the display.
15 What is curses?
16 ===============
18 The curses library supplies a terminal-independent screen-painting and
19 keyboard-handling facility for text-based terminals; such terminals include
20 VT100s, the Linux console, and the simulated terminal provided by X11 programs
21 such as xterm and rxvt.  Display terminals support various control codes to
22 perform common operations such as moving the cursor, scrolling the screen, and
23 erasing areas.  Different terminals use widely differing codes, and often have
24 their own minor quirks.
26 In a world of X displays, one might ask "why bother"?  It's true that
27 character-cell display terminals are an obsolete technology, but there are
28 niches in which being able to do fancy things with them are still valuable.  One
29 is on small-footprint or embedded Unixes that don't carry an X server.  Another
30 is for tools like OS installers and kernel configurators that may have to run
31 before X is available.
33 The curses library hides all the details of different terminals, and provides
34 the programmer with an abstraction of a display, containing multiple
35 non-overlapping windows.  The contents of a window can be changed in various
36 ways-- adding text, erasing it, changing its appearance--and the curses library
37 will automagically figure out what control codes need to be sent to the terminal
38 to produce the right output.
40 The curses library was originally written for BSD Unix; the later System V
41 versions of Unix from AT&T added many enhancements and new functions. BSD curses
42 is no longer maintained, having been replaced by ncurses, which is an
43 open-source implementation of the AT&T interface.  If you're using an
44 open-source Unix such as Linux or FreeBSD, your system almost certainly uses
45 ncurses.  Since most current commercial Unix versions are based on System V
46 code, all the functions described here will probably be available.  The older
47 versions of curses carried by some proprietary Unixes may not support
48 everything, though.
50 No one has made a Windows port of the curses module.  On a Windows platform, try
51 the Console module written by Fredrik Lundh.  The Console module provides
52 cursor-addressable text output, plus full support for mouse and keyboard input,
53 and is available from http://effbot.org/efflib/console.
56 The Python curses module
57 ------------------------
59 Thy Python module is a fairly simple wrapper over the C functions provided by
60 curses; if you're already familiar with curses programming in C, it's really
61 easy to transfer that knowledge to Python.  The biggest difference is that the
62 Python interface makes things simpler, by merging different C functions such as
63 :func:`addstr`, :func:`mvaddstr`, :func:`mvwaddstr`, into a single
64 :meth:`addstr` method.  You'll see this covered in more detail later.
66 This HOWTO is simply an introduction to writing text-mode programs with curses
67 and Python. It doesn't attempt to be a complete guide to the curses API; for
68 that, see the Python library guide's section on ncurses, and the C manual pages
69 for ncurses.  It will, however, give you the basic ideas.
72 Starting and ending a curses application
73 ========================================
75 Before doing anything, curses must be initialized.  This is done by calling the
76 :func:`initscr` function, which will determine the terminal type, send any
77 required setup codes to the terminal, and create various internal data
78 structures.  If successful, :func:`initscr` returns a window object representing
79 the entire screen; this is usually called ``stdscr``, after the name of the
80 corresponding C variable. ::
82    import curses
83    stdscr = curses.initscr()
85 Usually curses applications turn off automatic echoing of keys to the screen, in
86 order to be able to read keys and only display them under certain circumstances.
87 This requires calling the :func:`noecho` function. ::
89    curses.noecho()
91 Applications will also commonly need to react to keys instantly, without
92 requiring the Enter key to be pressed; this is called cbreak mode, as opposed to
93 the usual buffered input mode. ::
95    curses.cbreak()
97 Terminals usually return special keys, such as the cursor keys or navigation
98 keys such as Page Up and Home, as a multibyte escape sequence.  While you could
99 write your application to expect such sequences and process them accordingly,
100 curses can do it for you, returning a special value such as
101 :const:`curses.KEY_LEFT`.  To get curses to do the job, you'll have to enable
102 keypad mode. ::
104    stdscr.keypad(1)
106 Terminating a curses application is much easier than starting one. You'll need
107 to call  ::
109    curses.nocbreak(); stdscr.keypad(0); curses.echo()
111 to reverse the curses-friendly terminal settings. Then call the :func:`endwin`
112 function to restore the terminal to its original operating mode. ::
114    curses.endwin()
116 A common problem when debugging a curses application is to get your terminal
117 messed up when the application dies without restoring the terminal to its
118 previous state.  In Python this commonly happens when your code is buggy and
119 raises an uncaught exception.  Keys are no longer be echoed to the screen when
120 you type them, for example, which makes using the shell difficult.
122 In Python you can avoid these complications and make debugging much easier by
123 importing the module :mod:`curses.wrapper`.  It supplies a :func:`wrapper`
124 function that takes a callable.  It does the initializations described above,
125 and also initializes colors if color support is present.  It then runs your
126 provided callable and finally deinitializes appropriately.  The callable is
127 called inside a try-catch clause which catches exceptions, performs curses
128 deinitialization, and then passes the exception upwards.  Thus, your terminal
129 won't be left in a funny state on exception.
132 Windows and Pads
133 ================
135 Windows are the basic abstraction in curses.  A window object represents a
136 rectangular area of the screen, and supports various methods to display text,
137 erase it, allow the user to input strings, and so forth.
139 The ``stdscr`` object returned by the :func:`initscr` function is a window
140 object that covers the entire screen.  Many programs may need only this single
141 window, but you might wish to divide the screen into smaller windows, in order
142 to redraw or clear them separately. The :func:`newwin` function creates a new
143 window of a given size, returning the new window object. ::
145    begin_x = 20 ; begin_y = 7
146    height = 5 ; width = 40
147    win = curses.newwin(height, width, begin_y, begin_x)
149 A word about the coordinate system used in curses: coordinates are always passed
150 in the order *y,x*, and the top-left corner of a window is coordinate (0,0).
151 This breaks a common convention for handling coordinates, where the *x*
152 coordinate usually comes first.  This is an unfortunate difference from most
153 other computer applications, but it's been part of curses since it was first
154 written, and it's too late to change things now.
156 When you call a method to display or erase text, the effect doesn't immediately
157 show up on the display.  This is because curses was originally written with slow
158 300-baud terminal connections in mind; with these terminals, minimizing the time
159 required to redraw the screen is very important.  This lets curses accumulate
160 changes to the screen, and display them in the most efficient manner.  For
161 example, if your program displays some characters in a window, and then clears
162 the window, there's no need to send the original characters because they'd never
163 be visible.
165 Accordingly, curses requires that you explicitly tell it to redraw windows,
166 using the :func:`refresh` method of window objects.  In practice, this doesn't
167 really complicate programming with curses much. Most programs go into a flurry
168 of activity, and then pause waiting for a keypress or some other action on the
169 part of the user.  All you have to do is to be sure that the screen has been
170 redrawn before pausing to wait for user input, by simply calling
171 ``stdscr.refresh()`` or the :func:`refresh` method of some other relevant
172 window.
174 A pad is a special case of a window; it can be larger than the actual display
175 screen, and only a portion of it displayed at a time. Creating a pad simply
176 requires the pad's height and width, while refreshing a pad requires giving the
177 coordinates of the on-screen area where a subsection of the pad will be
178 displayed.   ::
180    pad = curses.newpad(100, 100)
181    #  These loops fill the pad with letters; this is
182    # explained in the next section
183    for y in range(0, 100):
184        for x in range(0, 100):
185            try: pad.addch(y,x, ord('a') + (x*x+y*y) % 26 )
186            except curses.error: pass
188    #  Displays a section of the pad in the middle of the screen
189    pad.refresh( 0,0, 5,5, 20,75)
191 The :func:`refresh` call displays a section of the pad in the rectangle
192 extending from coordinate (5,5) to coordinate (20,75) on the screen; the upper
193 left corner of the displayed section is coordinate (0,0) on the pad.  Beyond
194 that difference, pads are exactly like ordinary windows and support the same
195 methods.
197 If you have multiple windows and pads on screen there is a more efficient way to
198 go, which will prevent annoying screen flicker at refresh time.  Use the
199 :meth:`noutrefresh` method of each window to update the data structure
200 representing the desired state of the screen; then change the physical screen to
201 match the desired state in one go with the function :func:`doupdate`.  The
202 normal :meth:`refresh` method calls :func:`doupdate` as its last act.
205 Displaying Text
206 ===============
208 From a C programmer's point of view, curses may sometimes look like a twisty
209 maze of functions, all subtly different.  For example, :func:`addstr` displays a
210 string at the current cursor location in the ``stdscr`` window, while
211 :func:`mvaddstr` moves to a given y,x coordinate first before displaying the
212 string. :func:`waddstr` is just like :func:`addstr`, but allows specifying a
213 window to use, instead of using ``stdscr`` by default. :func:`mvwaddstr` follows
214 similarly.
216 Fortunately the Python interface hides all these details; ``stdscr`` is a window
217 object like any other, and methods like :func:`addstr` accept multiple argument
218 forms.  Usually there are four different forms.
220 +---------------------------------+-----------------------------------------------+
221 | Form                            | Description                                   |
222 +=================================+===============================================+
223 | *str* or *ch*                   | Display the string *str* or character *ch* at |
224 |                                 | the current position                          |
225 +---------------------------------+-----------------------------------------------+
226 | *str* or *ch*, *attr*           | Display the string *str* or character *ch*,   |
227 |                                 | using attribute *attr* at the current         |
228 |                                 | position                                      |
229 +---------------------------------+-----------------------------------------------+
230 | *y*, *x*, *str* or *ch*         | Move to position *y,x* within the window, and |
231 |                                 | display *str* or *ch*                         |
232 +---------------------------------+-----------------------------------------------+
233 | *y*, *x*, *str* or *ch*, *attr* | Move to position *y,x* within the window, and |
234 |                                 | display *str* or *ch*, using attribute *attr* |
235 +---------------------------------+-----------------------------------------------+
237 Attributes allow displaying text in highlighted forms, such as in boldface,
238 underline, reverse code, or in color.  They'll be explained in more detail in
239 the next subsection.
241 The :func:`addstr` function takes a Python string as the value to be displayed,
242 while the :func:`addch` functions take a character, which can be either a Python
243 string of length 1 or an integer.  If it's a string, you're limited to
244 displaying characters between 0 and 255.  SVr4 curses provides constants for
245 extension characters; these constants are integers greater than 255.  For
246 example, :const:`ACS_PLMINUS` is a +/- symbol, and :const:`ACS_ULCORNER` is the
247 upper left corner of a box (handy for drawing borders).
249 Windows remember where the cursor was left after the last operation, so if you
250 leave out the *y,x* coordinates, the string or character will be displayed
251 wherever the last operation left off.  You can also move the cursor with the
252 ``move(y,x)`` method.  Because some terminals always display a flashing cursor,
253 you may want to ensure that the cursor is positioned in some location where it
254 won't be distracting; it can be confusing to have the cursor blinking at some
255 apparently random location.
257 If your application doesn't need a blinking cursor at all, you can call
258 ``curs_set(0)`` to make it invisible.  Equivalently, and for compatibility with
259 older curses versions, there's a ``leaveok(bool)`` function.  When *bool* is
260 true, the curses library will attempt to suppress the flashing cursor, and you
261 won't need to worry about leaving it in odd locations.
264 Attributes and Color
265 --------------------
267 Characters can be displayed in different ways.  Status lines in a text-based
268 application are commonly shown in reverse video; a text viewer may need to
269 highlight certain words.  curses supports this by allowing you to specify an
270 attribute for each cell on the screen.
272 An attribute is a integer, each bit representing a different attribute.  You can
273 try to display text with multiple attribute bits set, but curses doesn't
274 guarantee that all the possible combinations are available, or that they're all
275 visually distinct.  That depends on the ability of the terminal being used, so
276 it's safest to stick to the most commonly available attributes, listed here.
278 +----------------------+--------------------------------------+
279 | Attribute            | Description                          |
280 +======================+======================================+
281 | :const:`A_BLINK`     | Blinking text                        |
282 +----------------------+--------------------------------------+
283 | :const:`A_BOLD`      | Extra bright or bold text            |
284 +----------------------+--------------------------------------+
285 | :const:`A_DIM`       | Half bright text                     |
286 +----------------------+--------------------------------------+
287 | :const:`A_REVERSE`   | Reverse-video text                   |
288 +----------------------+--------------------------------------+
289 | :const:`A_STANDOUT`  | The best highlighting mode available |
290 +----------------------+--------------------------------------+
291 | :const:`A_UNDERLINE` | Underlined text                      |
292 +----------------------+--------------------------------------+
294 So, to display a reverse-video status line on the top line of the screen, you
295 could code::
297    stdscr.addstr(0, 0, "Current mode: Typing mode",
298               curses.A_REVERSE)
299    stdscr.refresh()
301 The curses library also supports color on those terminals that provide it, The
302 most common such terminal is probably the Linux console, followed by color
303 xterms.
305 To use color, you must call the :func:`start_color` function soon after calling
306 :func:`initscr`, to initialize the default color set (the
307 :func:`curses.wrapper.wrapper` function does this automatically).  Once that's
308 done, the :func:`has_colors` function returns TRUE if the terminal in use can
309 actually display color.  (Note: curses uses the American spelling 'color',
310 instead of the Canadian/British spelling 'colour'.  If you're used to the
311 British spelling, you'll have to resign yourself to misspelling it for the sake
312 of these functions.)
314 The curses library maintains a finite number of color pairs, containing a
315 foreground (or text) color and a background color.  You can get the attribute
316 value corresponding to a color pair with the :func:`color_pair` function; this
317 can be bitwise-OR'ed with other attributes such as :const:`A_REVERSE`, but
318 again, such combinations are not guaranteed to work on all terminals.
320 An example, which displays a line of text using color pair 1::
322    stdscr.addstr( "Pretty text", curses.color_pair(1) )
323    stdscr.refresh()
325 As I said before, a color pair consists of a foreground and background color.
326 :func:`start_color` initializes 8 basic colors when it activates color mode.
327 They are: 0:black, 1:red, 2:green, 3:yellow, 4:blue, 5:magenta, 6:cyan, and
328 7:white.  The curses module defines named constants for each of these colors:
329 :const:`curses.COLOR_BLACK`, :const:`curses.COLOR_RED`, and so forth.
331 The ``init_pair(n, f, b)`` function changes the definition of color pair *n*, to
332 foreground color f and background color b.  Color pair 0 is hard-wired to white
333 on black, and cannot be changed.
335 Let's put all this together. To change color 1 to red text on a white
336 background, you would call::
338    curses.init_pair(1, curses.COLOR_RED, curses.COLOR_WHITE)
340 When you change a color pair, any text already displayed using that color pair
341 will change to the new colors.  You can also display new text in this color
342 with::
344    stdscr.addstr(0,0, "RED ALERT!", curses.color_pair(1) )
346 Very fancy terminals can change the definitions of the actual colors to a given
347 RGB value.  This lets you change color 1, which is usually red, to purple or
348 blue or any other color you like.  Unfortunately, the Linux console doesn't
349 support this, so I'm unable to try it out, and can't provide any examples.  You
350 can check if your terminal can do this by calling :func:`can_change_color`,
351 which returns TRUE if the capability is there.  If you're lucky enough to have
352 such a talented terminal, consult your system's man pages for more information.
355 User Input
356 ==========
358 The curses library itself offers only very simple input mechanisms. Python's
359 support adds a text-input widget that makes up some of the lack.
361 The most common way to get input to a window is to use its :meth:`getch` method.
362 :meth:`getch` pauses and waits for the user to hit a key, displaying it if
363 :func:`echo` has been called earlier.  You can optionally specify a coordinate
364 to which the cursor should be moved before pausing.
366 It's possible to change this behavior with the method :meth:`nodelay`. After
367 ``nodelay(1)``, :meth:`getch` for the window becomes non-blocking and returns
368 ``curses.ERR`` (a value of -1) when no input is ready.  There's also a
369 :func:`halfdelay` function, which can be used to (in effect) set a timer on each
370 :meth:`getch`; if no input becomes available within the number of milliseconds
371 specified as the argument to :func:`halfdelay`, curses raises an exception.
373 The :meth:`getch` method returns an integer; if it's between 0 and 255, it
374 represents the ASCII code of the key pressed.  Values greater than 255 are
375 special keys such as Page Up, Home, or the cursor keys. You can compare the
376 value returned to constants such as :const:`curses.KEY_PPAGE`,
377 :const:`curses.KEY_HOME`, or :const:`curses.KEY_LEFT`.  Usually the main loop of
378 your program will look something like this::
380    while 1:
381        c = stdscr.getch()
382        if c == ord('p'): PrintDocument()
383        elif c == ord('q'): break  # Exit the while()
384        elif c == curses.KEY_HOME: x = y = 0
386 The :mod:`curses.ascii` module supplies ASCII class membership functions that
387 take either integer or 1-character-string arguments; these may be useful in
388 writing more readable tests for your command interpreters.  It also supplies
389 conversion functions  that take either integer or 1-character-string arguments
390 and return the same type.  For example, :func:`curses.ascii.ctrl` returns the
391 control character corresponding to its argument.
393 There's also a method to retrieve an entire string, :const:`getstr()`.  It isn't
394 used very often, because its functionality is quite limited; the only editing
395 keys available are the backspace key and the Enter key, which terminates the
396 string.  It can optionally be limited to a fixed number of characters. ::
398    curses.echo()            # Enable echoing of characters
400    # Get a 15-character string, with the cursor on the top line 
401    s = stdscr.getstr(0,0, 15)  
403 The Python :mod:`curses.textpad` module supplies something better. With it, you
404 can turn a window into a text box that supports an Emacs-like set of
405 keybindings.  Various methods of :class:`Textbox` class support editing with
406 input validation and gathering the edit results either with or without trailing
407 spaces.   See the library documentation on :mod:`curses.textpad` for the
408 details.
411 For More Information
412 ====================
414 This HOWTO didn't cover some advanced topics, such as screen-scraping or
415 capturing mouse events from an xterm instance.  But the Python library page for
416 the curses modules is now pretty complete.  You should browse it next.
418 If you're in doubt about the detailed behavior of any of the ncurses entry
419 points, consult the manual pages for your curses implementation, whether it's
420 ncurses or a proprietary Unix vendor's.  The manual pages will document any
421 quirks, and provide complete lists of all the functions, attributes, and
422 :const:`ACS_\*` characters available to you.
424 Because the curses API is so large, some functions aren't supported in the
425 Python interface, not because they're difficult to implement, but because no one
426 has needed them yet.  Feel free to add them and then submit a patch.  Also, we
427 don't yet have support for the menus or panels libraries associated with
428 ncurses; feel free to add that.
430 If you write an interesting little program, feel free to contribute it as
431 another demo.  We can always use more of them!
433 The ncurses FAQ: http://dickey.his.com/ncurses/ncurses.faq.html