Issue #5262: Improved fix.
[python.git] / Doc / howto / curses.rst
blob71e640cb34040d198418191e12b9f04436eeddd0
1 .. _curses-howto:
3 **********************************
4   Curses Programming with Python
5 **********************************
7 :Author: A.M. Kuchling, Eric S. Raymond
8 :Release: 2.03
11 .. topic:: Abstract
13    This document describes how to write text-mode programs with Python 2.x, using
14    the :mod:`curses` extension module to control the display.
17 What is curses?
18 ===============
20 The curses library supplies a terminal-independent screen-painting and
21 keyboard-handling facility for text-based terminals; such terminals include
22 VT100s, the Linux console, and the simulated terminal provided by X11 programs
23 such as xterm and rxvt.  Display terminals support various control codes to
24 perform common operations such as moving the cursor, scrolling the screen, and
25 erasing areas.  Different terminals use widely differing codes, and often have
26 their own minor quirks.
28 In a world of X displays, one might ask "why bother"?  It's true that
29 character-cell display terminals are an obsolete technology, but there are
30 niches in which being able to do fancy things with them are still valuable.  One
31 is on small-footprint or embedded Unixes that don't carry an X server.  Another
32 is for tools like OS installers and kernel configurators that may have to run
33 before X is available.
35 The curses library hides all the details of different terminals, and provides
36 the programmer with an abstraction of a display, containing multiple
37 non-overlapping windows.  The contents of a window can be changed in various
38 ways-- adding text, erasing it, changing its appearance--and the curses library
39 will automagically figure out what control codes need to be sent to the terminal
40 to produce the right output.
42 The curses library was originally written for BSD Unix; the later System V
43 versions of Unix from AT&T added many enhancements and new functions. BSD curses
44 is no longer maintained, having been replaced by ncurses, which is an
45 open-source implementation of the AT&T interface.  If you're using an
46 open-source Unix such as Linux or FreeBSD, your system almost certainly uses
47 ncurses.  Since most current commercial Unix versions are based on System V
48 code, all the functions described here will probably be available.  The older
49 versions of curses carried by some proprietary Unixes may not support
50 everything, though.
52 No one has made a Windows port of the curses module.  On a Windows platform, try
53 the Console module written by Fredrik Lundh.  The Console module provides
54 cursor-addressable text output, plus full support for mouse and keyboard input,
55 and is available from http://effbot.org/zone/console-index.htm.
58 The Python curses module
59 ------------------------
61 Thy Python module is a fairly simple wrapper over the C functions provided by
62 curses; if you're already familiar with curses programming in C, it's really
63 easy to transfer that knowledge to Python.  The biggest difference is that the
64 Python interface makes things simpler, by merging different C functions such as
65 :func:`addstr`, :func:`mvaddstr`, :func:`mvwaddstr`, into a single
66 :meth:`addstr` method.  You'll see this covered in more detail later.
68 This HOWTO is simply an introduction to writing text-mode programs with curses
69 and Python. It doesn't attempt to be a complete guide to the curses API; for
70 that, see the Python library guide's section on ncurses, and the C manual pages
71 for ncurses.  It will, however, give you the basic ideas.
74 Starting and ending a curses application
75 ========================================
77 Before doing anything, curses must be initialized.  This is done by calling the
78 :func:`initscr` function, which will determine the terminal type, send any
79 required setup codes to the terminal, and create various internal data
80 structures.  If successful, :func:`initscr` returns a window object representing
81 the entire screen; this is usually called ``stdscr``, after the name of the
82 corresponding C variable. ::
84    import curses
85    stdscr = curses.initscr()
87 Usually curses applications turn off automatic echoing of keys to the screen, in
88 order to be able to read keys and only display them under certain circumstances.
89 This requires calling the :func:`noecho` function. ::
91    curses.noecho()
93 Applications will also commonly need to react to keys instantly, without
94 requiring the Enter key to be pressed; this is called cbreak mode, as opposed to
95 the usual buffered input mode. ::
97    curses.cbreak()
99 Terminals usually return special keys, such as the cursor keys or navigation
100 keys such as Page Up and Home, as a multibyte escape sequence.  While you could
101 write your application to expect such sequences and process them accordingly,
102 curses can do it for you, returning a special value such as
103 :const:`curses.KEY_LEFT`.  To get curses to do the job, you'll have to enable
104 keypad mode. ::
106    stdscr.keypad(1)
108 Terminating a curses application is much easier than starting one. You'll need
109 to call  ::
111    curses.nocbreak(); stdscr.keypad(0); curses.echo()
113 to reverse the curses-friendly terminal settings. Then call the :func:`endwin`
114 function to restore the terminal to its original operating mode. ::
116    curses.endwin()
118 A common problem when debugging a curses application is to get your terminal
119 messed up when the application dies without restoring the terminal to its
120 previous state.  In Python this commonly happens when your code is buggy and
121 raises an uncaught exception.  Keys are no longer be echoed to the screen when
122 you type them, for example, which makes using the shell difficult.
124 In Python you can avoid these complications and make debugging much easier by
125 importing the module :mod:`curses.wrapper`.  It supplies a :func:`wrapper`
126 function that takes a callable.  It does the initializations described above,
127 and also initializes colors if color support is present.  It then runs your
128 provided callable and finally deinitializes appropriately.  The callable is
129 called inside a try-catch clause which catches exceptions, performs curses
130 deinitialization, and then passes the exception upwards.  Thus, your terminal
131 won't be left in a funny state on exception.
134 Windows and Pads
135 ================
137 Windows are the basic abstraction in curses.  A window object represents a
138 rectangular area of the screen, and supports various methods to display text,
139 erase it, allow the user to input strings, and so forth.
141 The ``stdscr`` object returned by the :func:`initscr` function is a window
142 object that covers the entire screen.  Many programs may need only this single
143 window, but you might wish to divide the screen into smaller windows, in order
144 to redraw or clear them separately. The :func:`newwin` function creates a new
145 window of a given size, returning the new window object. ::
147    begin_x = 20 ; begin_y = 7
148    height = 5 ; width = 40
149    win = curses.newwin(height, width, begin_y, begin_x)
151 A word about the coordinate system used in curses: coordinates are always passed
152 in the order *y,x*, and the top-left corner of a window is coordinate (0,0).
153 This breaks a common convention for handling coordinates, where the *x*
154 coordinate usually comes first.  This is an unfortunate difference from most
155 other computer applications, but it's been part of curses since it was first
156 written, and it's too late to change things now.
158 When you call a method to display or erase text, the effect doesn't immediately
159 show up on the display.  This is because curses was originally written with slow
160 300-baud terminal connections in mind; with these terminals, minimizing the time
161 required to redraw the screen is very important.  This lets curses accumulate
162 changes to the screen, and display them in the most efficient manner.  For
163 example, if your program displays some characters in a window, and then clears
164 the window, there's no need to send the original characters because they'd never
165 be visible.
167 Accordingly, curses requires that you explicitly tell it to redraw windows,
168 using the :func:`refresh` method of window objects.  In practice, this doesn't
169 really complicate programming with curses much. Most programs go into a flurry
170 of activity, and then pause waiting for a keypress or some other action on the
171 part of the user.  All you have to do is to be sure that the screen has been
172 redrawn before pausing to wait for user input, by simply calling
173 ``stdscr.refresh()`` or the :func:`refresh` method of some other relevant
174 window.
176 A pad is a special case of a window; it can be larger than the actual display
177 screen, and only a portion of it displayed at a time. Creating a pad simply
178 requires the pad's height and width, while refreshing a pad requires giving the
179 coordinates of the on-screen area where a subsection of the pad will be
180 displayed.   ::
182    pad = curses.newpad(100, 100)
183    #  These loops fill the pad with letters; this is
184    # explained in the next section
185    for y in range(0, 100):
186        for x in range(0, 100):
187            try: pad.addch(y,x, ord('a') + (x*x+y*y) % 26 )
188            except curses.error: pass
190    #  Displays a section of the pad in the middle of the screen
191    pad.refresh( 0,0, 5,5, 20,75)
193 The :func:`refresh` call displays a section of the pad in the rectangle
194 extending from coordinate (5,5) to coordinate (20,75) on the screen; the upper
195 left corner of the displayed section is coordinate (0,0) on the pad.  Beyond
196 that difference, pads are exactly like ordinary windows and support the same
197 methods.
199 If you have multiple windows and pads on screen there is a more efficient way to
200 go, which will prevent annoying screen flicker at refresh time.  Use the
201 :meth:`noutrefresh` method of each window to update the data structure
202 representing the desired state of the screen; then change the physical screen to
203 match the desired state in one go with the function :func:`doupdate`.  The
204 normal :meth:`refresh` method calls :func:`doupdate` as its last act.
207 Displaying Text
208 ===============
210 From a C programmer's point of view, curses may sometimes look like a twisty
211 maze of functions, all subtly different.  For example, :func:`addstr` displays a
212 string at the current cursor location in the ``stdscr`` window, while
213 :func:`mvaddstr` moves to a given y,x coordinate first before displaying the
214 string. :func:`waddstr` is just like :func:`addstr`, but allows specifying a
215 window to use, instead of using ``stdscr`` by default. :func:`mvwaddstr` follows
216 similarly.
218 Fortunately the Python interface hides all these details; ``stdscr`` is a window
219 object like any other, and methods like :func:`addstr` accept multiple argument
220 forms.  Usually there are four different forms.
222 +---------------------------------+-----------------------------------------------+
223 | Form                            | Description                                   |
224 +=================================+===============================================+
225 | *str* or *ch*                   | Display the string *str* or character *ch* at |
226 |                                 | the current position                          |
227 +---------------------------------+-----------------------------------------------+
228 | *str* or *ch*, *attr*           | Display the string *str* or character *ch*,   |
229 |                                 | using attribute *attr* at the current         |
230 |                                 | position                                      |
231 +---------------------------------+-----------------------------------------------+
232 | *y*, *x*, *str* or *ch*         | Move to position *y,x* within the window, and |
233 |                                 | display *str* or *ch*                         |
234 +---------------------------------+-----------------------------------------------+
235 | *y*, *x*, *str* or *ch*, *attr* | Move to position *y,x* within the window, and |
236 |                                 | display *str* or *ch*, using attribute *attr* |
237 +---------------------------------+-----------------------------------------------+
239 Attributes allow displaying text in highlighted forms, such as in boldface,
240 underline, reverse code, or in color.  They'll be explained in more detail in
241 the next subsection.
243 The :func:`addstr` function takes a Python string as the value to be displayed,
244 while the :func:`addch` functions take a character, which can be either a Python
245 string of length 1 or an integer.  If it's a string, you're limited to
246 displaying characters between 0 and 255.  SVr4 curses provides constants for
247 extension characters; these constants are integers greater than 255.  For
248 example, :const:`ACS_PLMINUS` is a +/- symbol, and :const:`ACS_ULCORNER` is the
249 upper left corner of a box (handy for drawing borders).
251 Windows remember where the cursor was left after the last operation, so if you
252 leave out the *y,x* coordinates, the string or character will be displayed
253 wherever the last operation left off.  You can also move the cursor with the
254 ``move(y,x)`` method.  Because some terminals always display a flashing cursor,
255 you may want to ensure that the cursor is positioned in some location where it
256 won't be distracting; it can be confusing to have the cursor blinking at some
257 apparently random location.
259 If your application doesn't need a blinking cursor at all, you can call
260 ``curs_set(0)`` to make it invisible.  Equivalently, and for compatibility with
261 older curses versions, there's a ``leaveok(bool)`` function.  When *bool* is
262 true, the curses library will attempt to suppress the flashing cursor, and you
263 won't need to worry about leaving it in odd locations.
266 Attributes and Color
267 --------------------
269 Characters can be displayed in different ways.  Status lines in a text-based
270 application are commonly shown in reverse video; a text viewer may need to
271 highlight certain words.  curses supports this by allowing you to specify an
272 attribute for each cell on the screen.
274 An attribute is a integer, each bit representing a different attribute.  You can
275 try to display text with multiple attribute bits set, but curses doesn't
276 guarantee that all the possible combinations are available, or that they're all
277 visually distinct.  That depends on the ability of the terminal being used, so
278 it's safest to stick to the most commonly available attributes, listed here.
280 +----------------------+--------------------------------------+
281 | Attribute            | Description                          |
282 +======================+======================================+
283 | :const:`A_BLINK`     | Blinking text                        |
284 +----------------------+--------------------------------------+
285 | :const:`A_BOLD`      | Extra bright or bold text            |
286 +----------------------+--------------------------------------+
287 | :const:`A_DIM`       | Half bright text                     |
288 +----------------------+--------------------------------------+
289 | :const:`A_REVERSE`   | Reverse-video text                   |
290 +----------------------+--------------------------------------+
291 | :const:`A_STANDOUT`  | The best highlighting mode available |
292 +----------------------+--------------------------------------+
293 | :const:`A_UNDERLINE` | Underlined text                      |
294 +----------------------+--------------------------------------+
296 So, to display a reverse-video status line on the top line of the screen, you
297 could code::
299    stdscr.addstr(0, 0, "Current mode: Typing mode",
300                  curses.A_REVERSE)
301    stdscr.refresh()
303 The curses library also supports color on those terminals that provide it, The
304 most common such terminal is probably the Linux console, followed by color
305 xterms.
307 To use color, you must call the :func:`start_color` function soon after calling
308 :func:`initscr`, to initialize the default color set (the
309 :func:`curses.wrapper.wrapper` function does this automatically).  Once that's
310 done, the :func:`has_colors` function returns TRUE if the terminal in use can
311 actually display color.  (Note: curses uses the American spelling 'color',
312 instead of the Canadian/British spelling 'colour'.  If you're used to the
313 British spelling, you'll have to resign yourself to misspelling it for the sake
314 of these functions.)
316 The curses library maintains a finite number of color pairs, containing a
317 foreground (or text) color and a background color.  You can get the attribute
318 value corresponding to a color pair with the :func:`color_pair` function; this
319 can be bitwise-OR'ed with other attributes such as :const:`A_REVERSE`, but
320 again, such combinations are not guaranteed to work on all terminals.
322 An example, which displays a line of text using color pair 1::
324    stdscr.addstr( "Pretty text", curses.color_pair(1) )
325    stdscr.refresh()
327 As I said before, a color pair consists of a foreground and background color.
328 :func:`start_color` initializes 8 basic colors when it activates color mode.
329 They are: 0:black, 1:red, 2:green, 3:yellow, 4:blue, 5:magenta, 6:cyan, and
330 7:white.  The curses module defines named constants for each of these colors:
331 :const:`curses.COLOR_BLACK`, :const:`curses.COLOR_RED`, and so forth.
333 The ``init_pair(n, f, b)`` function changes the definition of color pair *n*, to
334 foreground color f and background color b.  Color pair 0 is hard-wired to white
335 on black, and cannot be changed.
337 Let's put all this together. To change color 1 to red text on a white
338 background, you would call::
340    curses.init_pair(1, curses.COLOR_RED, curses.COLOR_WHITE)
342 When you change a color pair, any text already displayed using that color pair
343 will change to the new colors.  You can also display new text in this color
344 with::
346    stdscr.addstr(0,0, "RED ALERT!", curses.color_pair(1) )
348 Very fancy terminals can change the definitions of the actual colors to a given
349 RGB value.  This lets you change color 1, which is usually red, to purple or
350 blue or any other color you like.  Unfortunately, the Linux console doesn't
351 support this, so I'm unable to try it out, and can't provide any examples.  You
352 can check if your terminal can do this by calling :func:`can_change_color`,
353 which returns TRUE if the capability is there.  If you're lucky enough to have
354 such a talented terminal, consult your system's man pages for more information.
357 User Input
358 ==========
360 The curses library itself offers only very simple input mechanisms. Python's
361 support adds a text-input widget that makes up some of the lack.
363 The most common way to get input to a window is to use its :meth:`getch` method.
364 :meth:`getch` pauses and waits for the user to hit a key, displaying it if
365 :func:`echo` has been called earlier.  You can optionally specify a coordinate
366 to which the cursor should be moved before pausing.
368 It's possible to change this behavior with the method :meth:`nodelay`. After
369 ``nodelay(1)``, :meth:`getch` for the window becomes non-blocking and returns
370 ``curses.ERR`` (a value of -1) when no input is ready.  There's also a
371 :func:`halfdelay` function, which can be used to (in effect) set a timer on each
372 :meth:`getch`; if no input becomes available within a specified
373 delay (measured in tenths of a second), curses raises an exception.
375 The :meth:`getch` method returns an integer; if it's between 0 and 255, it
376 represents the ASCII code of the key pressed.  Values greater than 255 are
377 special keys such as Page Up, Home, or the cursor keys. You can compare the
378 value returned to constants such as :const:`curses.KEY_PPAGE`,
379 :const:`curses.KEY_HOME`, or :const:`curses.KEY_LEFT`.  Usually the main loop of
380 your program will look something like this::
382    while 1:
383        c = stdscr.getch()
384        if c == ord('p'): PrintDocument()
385        elif c == ord('q'): break  # Exit the while()
386        elif c == curses.KEY_HOME: x = y = 0
388 The :mod:`curses.ascii` module supplies ASCII class membership functions that
389 take either integer or 1-character-string arguments; these may be useful in
390 writing more readable tests for your command interpreters.  It also supplies
391 conversion functions  that take either integer or 1-character-string arguments
392 and return the same type.  For example, :func:`curses.ascii.ctrl` returns the
393 control character corresponding to its argument.
395 There's also a method to retrieve an entire string, :const:`getstr()`.  It isn't
396 used very often, because its functionality is quite limited; the only editing
397 keys available are the backspace key and the Enter key, which terminates the
398 string.  It can optionally be limited to a fixed number of characters. ::
400    curses.echo()            # Enable echoing of characters
402    # Get a 15-character string, with the cursor on the top line
403    s = stdscr.getstr(0,0, 15)
405 The Python :mod:`curses.textpad` module supplies something better. With it, you
406 can turn a window into a text box that supports an Emacs-like set of
407 keybindings.  Various methods of :class:`Textbox` class support editing with
408 input validation and gathering the edit results either with or without trailing
409 spaces.   See the library documentation on :mod:`curses.textpad` for the
410 details.
413 For More Information
414 ====================
416 This HOWTO didn't cover some advanced topics, such as screen-scraping or
417 capturing mouse events from an xterm instance.  But the Python library page for
418 the curses modules is now pretty complete.  You should browse it next.
420 If you're in doubt about the detailed behavior of any of the ncurses entry
421 points, consult the manual pages for your curses implementation, whether it's
422 ncurses or a proprietary Unix vendor's.  The manual pages will document any
423 quirks, and provide complete lists of all the functions, attributes, and
424 :const:`ACS_\*` characters available to you.
426 Because the curses API is so large, some functions aren't supported in the
427 Python interface, not because they're difficult to implement, but because no one
428 has needed them yet.  Feel free to add them and then submit a patch.  Also, we
429 don't yet have support for the menu library associated with
430 ncurses; feel free to add that.
432 If you write an interesting little program, feel free to contribute it as
433 another demo.  We can always use more of them!
435 The ncurses FAQ: http://invisible-island.net/ncurses/ncurses.faq.html