写在前面

在上一篇文章中，详细地介绍了控制台程序最容易令人困惑和混淆的地方，即什么是控制台窗口，什么是控制台屏幕缓冲区。并通过几个示例程序，演示了如何设置控制台窗口“显示区域”的大小。（轻松玩转windows控制台（ 四）：控制台窗口大小的设置）

但是对于屏幕缓冲区，却没有展开讨论。因为对初学者而言，如果把窗口大小和缓冲区大小放在一起讨论，非常容易迷惑和混淆。

本文我们就来专门学习一下控制台屏幕缓冲区的知识，并演示如何在实际中应用。

控制台程序、屏幕缓冲区、可见区域、输出内容的关系

从本质上说，无论是通过cmd.exe打开的额控制台窗口 ，还是直接运行控制台程序打开的控制台窗口，其实都是由行和列组成的、显示在屏幕上的、一块矩形区域。（GUI程序不是这样）

假设这个矩形区域是由50行，50列组成。其中，列实际上就是每一行的字符个数。整个矩形区域所能显示的字符总数就是行数和列数的乘积总和，即字符总数。

字符总数就是屏幕缓冲区的大小，屏幕缓冲区就是控制台窗口的大小的一种，而上一篇文章中介绍的控制台窗口的可见区域（显示区域），是肉眼在屏幕上某个时间点所看到的窗口的大小。屏幕缓冲区的大小可以等于可见区域的大小，也可以大于可见区域的大小。

当大于可见区域的大小时，可见区域的边框会出现滚动条，拖动滚动条，会将屏幕缓冲区被遮挡的内容显示出来。原理通过下面两张图可以看明白：

控制柜台程序执行的时候，可见区域就是图中的黑框部分，即矩形部分。随着滚动条滚动（可能是左右，也能是上下，也可能上下左右都有，如果矩形区域和屏幕缓冲区一样大，就没有滚动条了），效果就和下图所示一样：

如果上图浅灰色部分是屏幕缓冲区，那么控制台输出的内容和屏幕缓冲区又是不同的概念。控制台输出的内容可能小于、等于、大于屏幕缓冲区的大小。

当控制台程序有内容要输出时，操作系统会将程序的输出内容自动放入到屏幕缓冲区。小于等于屏幕缓冲区时，就将输出内容全部放到屏幕缓冲区。

如果输出的内容有100个字符，屏幕缓冲区的大小是80个字符，可见区域只有50个字符，就会先将输出内容的80个字符放入到屏幕缓冲区，然后可见区域会显示前50个字符。

当拖动滚动条时，会将后面30个字符依次显示完毕，如果继续拖动滚动条，系统会将输出内容剩下的20个字符放入到屏幕缓冲区，屏幕缓冲区之前的前20个字符会被清除掉，实际上，屏幕缓冲区这时候是之前的后面60个字符和现在新读取的20个字符，还是80个字符，然后在可见区域拖动滚动条查看。

为了降低复杂度，细节此处不展开讲解。我们接下来看一看如何操作屏幕缓冲区。

获取屏幕缓冲区信息

每一个正在运行的控制台程序，都会有一个处于激活状态的屏幕缓冲区。我们可以通过控制台函数获取到这个屏幕缓冲区的所有信息。函数原型如下：

BOOL GetConsoleScreenBufferInfo(HANDLE  hConsoleOutput,PCONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFO lpConsoleScreenBufferInfo);

第一个参数是一个输入参数（输入参数和输出参数的知识点可以参见“段誉和语言”的链接），需要传入一个控制台的句柄值，细节不展开，之前文章中已反复讲解。

第二个参数是输出参数，函数会将这个控制台的屏幕缓冲区信息传给这个参数（结构体指针）所指向的结构体进行存储。这个结构体的定义如下：

typedef struct _CONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFO {
COORD      dwSize;
COORD      dwCursorPosition;
WORD       wAttributes;
SMALL_RECT srWindow;
COORD      dwMaximumWindowSize;
} CONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFO;

这个结构体有5个成员，其中3个是COORD类型结构体，一个是WORD类型的变量，一个是SMALL_RECT类型的结构体。

WORD类型其实就是2个字节的无符号shaort类型。定义如下：

typedef unsigned short WORD;

这个成员用来存放屏幕缓冲区内文字的属性，比如文字的颜色、文字背景色等信息。

SMALL_RECT类型的结构体，在上一篇文章中已经详解介绍过，定义如下：

typedef struct _SMALL_RECT {
SHORT Left;
SHORT Top;
SHORT Right;
SHORT Bottom;
} SMALL_RECT;

实际上定义的就是一个矩形区域，通过坐上顶点的(Left，Top)和右下角顶点的(Right，Bottom)，来唯一确定这个矩形区域的大小，此处用于存放控制台窗口的当前可见区域的2个顶点的位置信息，也就是可以获得可见区域窗口的尺寸。

而COORD类型的结构体，定义如下：

typedef struct _COORD {
SHORT X;
SHORT Y;
} COORD;

COORD是coordinate的简写，即坐标，大部分情况下，我们都是用这个结构体存放坐标信息，偶尔也会用来存放行和列的数量。

在这个结构体中，第一个参数就是用来存放屏幕缓冲区的行数和列数。第二个参数用COORD类型存放屏幕缓冲区中当前光标的位置（坐标），第五个参数也是COORD类型，用来存放当前窗口如果被最大化，所能最大化的尺寸。这个尺寸可以被设置，或者就是系统给的一个默认值。

我们通过一个例子，可以很清楚的直到如何使用：

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
int main() {
    HANDLE hcon = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
    CONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFO scr_buf;
    if (GetConsoleScreenBufferInfo(hcon, &scr_buf)) { // 获取控制台屏幕缓冲区信息
        printf("屏幕缓冲区尺寸: lines %ld ,cols %ld\n", scr_buf.dwSize.X, scr_buf.dwSize.Y);
        printf("光标位置: x %ld, y %ld\n", scr_buf.dwCursorPosition.X, scr_buf.dwCursorPosition.Y);
        printf("可见区域窗口尺寸: (right - left + 1) width %ld,(bottom - top + 1)，(bottom - top + 1) height %ld\n",scr_buf.srWindow.Right - scr_buf.srWindow.Left + 1, scr_buf.srWindow.Bottom - scr_buf.srWindow.Top + 1);
        printf("可见区域窗口最大尺寸:max width %ld,max height %ld\n", scr_buf.dwMaximumWindowSize.X, scr_buf.dwMaximumWindowSize.Y);
        printf("文字属性信息: %04x\n", scr_buf.wAttributes);
    } else {
        printf("GetConsoleScreenBufferInfo failed with error %ld\n", GetLastError());
    }
    system("pause");
    return 0;
}

程序执行的效果如图：

这个程序的功能是打印出当前控制台的相关信息，比如窗口当前可见区域的尺寸（通过顶点值计算得到），屏幕缓冲区的尺寸，光标的位置（输出光标位置后，因为继续输出内容，所以光标位置与输出不一样），最大尺寸，以及屏幕缓冲区内文字的属性等（输出的7是多个属性的组合，如果想了解具体是由哪些属性值组合而成，可以查看我这方面的文章）。

修改屏幕缓冲区的信息

通过GetConsoleScreenBufferInfo函数，可以获取到控制台的相关信息，不仅仅是屏幕缓冲区的大小的信息，还包括可见区域矩形框的尺寸、文字的属性信息等等。而通过控制台函数SetConsoleScreenBufferSize 函数，可以设置屏幕缓冲区的大小。如果要设置对应CONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFO 结构的相关信息，需要通过其他控制台函数进行设置，我的其他文章有讲到，本文主要讨论屏幕缓冲区的知识点。所以SetConsoleScreenBufferSize 函数只能设置屏幕缓冲区的大小。

函数原型如下：

BOOL SetConsoleScreenBufferSize(HANDLE hConsoleOutput,COORD  dwSize );

第一个参数是输入型参数，传入控制台函数的句柄值，第二个函数传入COORD类型的变量，这个变量存放的是要设置的新的行数（高度）和列数（宽度）。

指定的宽度和高度不能小于控制台窗口可见区域的宽度和高度。 指定的尺寸也不能小于系统允许的最小尺寸。

下面代码演示了如何修改屏幕缓冲区的尺寸：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
int main() {
   HANDLE hcon = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
   CONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFO scr_buff;
   if(GetConsoleScreenBufferInfo(hcon,&scr_buff)){
       printf("X : %d,Y : %d\n",scr_buff.dwSize.X,scr_buff.dwSize.Y);
   }
   COORD cd;
   cd.Y = scr_buff.dwSize.Y + 5;//lines
   cd.X = scr_buff.dwSize.X + 5;//conls
   if(!SetConsoleScreenBufferSize(hcon,cd)){
       printf("error\n");
   }
   if(GetConsoleScreenBufferInfo(hcon,&scr_buff)){
        printf("X : %d,Y : %d\n",scr_buff.dwSize.X,scr_buff.dwSize.Y);
    }
    system("pause");
    return 0;
}

程序执行的效果截图如下：

首先获取到了CONSOLE—_SCREEN_BUFFER_INFO的成员变量dwSize的值，这是一个COORD类型的结构体，其中dwSize.X的值即屏幕缓冲区的列数，也就是每行字符的个数，dwSize.Y的值，即屏幕缓冲区的行数。然后增加5行，每行增加5个字符，扩大了屏幕缓冲区的字符总数，然后再通过SetConsoleScreenBufferSize函数将新数值写入，就实现了对控制台屏幕缓冲区的更新。

总 结

屏幕缓冲区是控制台程序中非常重要的一个概念，除了本文介绍的获取屏幕缓冲区的相关信息，以及如何设置屏幕缓冲区的大小，其实还有一个非常重要的概念，就是滚动屏幕缓冲区的内容。为了降低学习的复杂度，特别是widowsAPI函数，是一个庞大的体系结构，关联知识点纵横交错，很容易就会初学者刚入门就学废。

本文在拼命降低复杂度的情况下，复杂度已经不低了，我的本意本来是增加初学者学习的趣味性，让整天面对的控制台也变得好玩有趣，不再只是一个光秃秃的黑窗口，现在看来，随着这几期文章的发布，学习难度已经有快速攀升的苗头，所以本文关于很多屏幕缓冲区的实用函数都没有介绍。

下一篇将把重心还是放在一些有趣的操作技巧上。

段誉，24年2月13日（年初四），写于乡下。