第一章 · 电传打字机的幽灵

打开 mac 的「终端」或者 iTerm2，你会看到一个黑乎乎（或者白花花）的窗口，里面有一行字在闪：$。这本书要回答的问题是：你在这个窗口里敲下一个键，到屏幕上多出一个字符，再到千里之外的服务器帮你执行一条命令，中间到底发生了什么？

但在回答这个问题之前，得先解决一个更基本的疑惑：这东西为什么叫「终端」？终端是谁的末端？

计算机曾经是房间里的大象

1960 年代的计算机不是摆在桌上的东西，而是一整个房间：成排的机柜、嗡嗡作响的磁带机，一台机器要几百万元，一所大学可能只有一台。这么贵的东西，当然不能一个人独占——于是人们发明了分时系统：主机把时间切成极小的片，轮流服务几十个用户，快得让每个人都觉得机器是自己的。

问题来了：几十个用户怎么同时用一台机器？答案就是终端（terminal，「末端」）——主机是大脑，终端是伸到各个角落的神经末梢：一个键盘，加一个输出设备，中间一根线连到主机。终端自己几乎没有计算能力，它只负责两件事：把你敲的字发过去，把主机回的字显示出来。后来人们把这种设备叫哑终端（dumb terminal）——「哑」的意思就是它很笨，聪明全在主机那边。

最早的「屏幕」是纸

最早的终端连屏幕都没有。它是一台改装过的电传打字机（teletype，缩写 TTY）——本来是邮局用来发电报的机器：你在这头敲字，千里之外的另一台机器就把字打在纸上。工程师把它接到计算机上：键盘敲的字符顺着电线送进主机，主机算完，把结果一个一个字符发回来，打字机的打印头就哒哒哒地把结果打在纸上。

这台机器对今天的深远影响，怎么强调都不过分。因为你的 Mac 上那个黑窗口，骨子里还在假装自己是一台 1963 年的电传打字机。

打字机留下的活化石

不信？随便开一个终端，敲 tty 这个命令，它会告诉你当前终端的设备文件，比如 /dev/ttys003。TTY 就是 teletype 的缩写——六十多年了，Linux 和 macOS 的内核里，管终端的那层代码仍然叫 tty。

再比如这些你多半遇到过、却未必想过来历的事：

• 为什么换行是两个动作？打字机上「到下一行」需要两步：回车（carriage return，CR）是把打印头推回行首，换行（line feed，LF）是把纸往上卷一行。这两个动作变成了两个控制字符，直到今天还在折磨程序员——Windows 文件用 CR+LF 两个字符表示换行，Unix 只用一个 LF，这就是无数「文件在另一系统打开全乱了」事故的源头。
• 为什么终端默认 80 列宽？因为 1928 年 IBM 的打孔卡一张打 80 列，后来的电传打字机和屏幕终端沿用了这个宽度，于是今天你的终端窗口一打开还是 80×24。
• 为什么按了 Ctrl-S 终端像死了一样？那是电传打字机时代的流控：纸打不过来的时候，终端发个 XOFF 信号（就是 Ctrl-S）让主机「停停，我跟不上了」，缓过来再发 XON（Ctrl-Q）继续。今天没有打印头了，但软件把这套手势原封不动继承下来——所以「卡死」的终端按一下 Ctrl-Q 往往就复活了。
• 为什么报错信息里会出现 typewriter？Unix 有个错误码叫 ENOTTY，老系统里它的字面意思是 "not a typewriter"（不是打字机）——程序想对终端做打字机特有的操作，结果发现对面根本不是终端，就报这个错。

从纸到玻璃，只是换了个「打印头」

1970 年代，纸换成了荧光屏，出现了「玻璃打字机」——其中最有名的是 DEC 公司的 VT100（1978 年）。它用电子束在屏幕上「打印」字符，行为上仍然模仿打字机：字符从左到右、从上到下，写满一行就换行，写满一屏就往上滚。

但屏幕毕竟比纸灵活：可以把光标挪到任意位置、清掉整行、让字变粗变亮。主机怎么告诉终端干这些事？用一串特殊的、不会显示出来的「指令字节」——这就是第四章要讲的转义序列，VT100 定的这套暗号后来成了行业标准，你今天终端里的颜色、进度条、vim 的整个界面，全靠这套四十多年前的暗号。

硬件死了，幽灵活着

1980 年代以后，个人电脑普及，一台机器自己就有键盘和显示器，不再需要分时的哑终端，硬件终端逐渐绝迹。但奇妙的事情发生了：硬件死了，协议活着。

今天你打开 iTerm2，它做的第一件事就是在操作系统里申请一对「假终端」设备（第七章详谈），然后认认真真地扮演一台 VT100：内核以为自己在和打字机说话，程序以为自己连着 VT100，而 iTerm2 在窗口里用显卡把这一切画出来。你在 Linux 服务器上敲 ls --color 看到的彩色文件名，是程序发出的 VT100 暗号；你按 Ctrl-S 屏幕停住，是电传打字机的流控手势。

那么这套规矩的核心——「中间那根线上跑的到底是什么」——就是下一章的事。剧透一下：只有字节，没有别的。