在上一篇文章中，详细地介绍了控制台屏幕缓冲区的基础概念，并通过代码例子演示了如何获取到当前屏幕缓冲区的相关数据，以及如何设置屏幕缓冲区的大小。（原文链接：）
因为控制台编程的知识极其繁多、复杂，本来打算写控制台其他知识点，屏幕缓冲区就暂时不再展开。但是有朋友说，显示在控制台窗口内的数据块（文本和背景），会被滚动显示，(左右滚动、上下滚动），会被剪切或填充。在控制台程序中时时刻刻会发生对屏幕缓冲区的各种操作，而且很容易迷惑，因为一种是文本本身的移动，一种是窗口的可见区域在变化，但屏幕缓冲区的文本其实并没有在变化等两种情况。
特别是屏幕缓冲区的文本的任意移动，是最常用的功能，特别是在一些控制台游戏中，会将经过的一些关卡“移走”，并填充为另外的文本，所以本文我们就来学习一下控制台屏幕缓冲区的滚动机制，并演示如何在实际中应用。
滚动机制（1）:窗口变化之前的文章已经多次介绍过，控制台窗口（Console Window Rectangle)和控制台屏幕缓冲区(Console Screen Buffer)之间的区别和联系。我们简单回顾下。
每个控制台程序都一定有一个或多个屏幕缓冲区，但始终只有一个是激活状态的（actived），注意，本文不探讨如何创建屏幕缓冲区，或创建多个屏幕缓冲区，也不探讨如何在多个屏幕缓冲区之间切换，也不探讨如何给控制台设置激活的缓冲区，我们之探讨激活状态的屏幕缓冲区和控制台矩形窗口之间的关系，因此后面的“幕缓冲区”都是指“激活状态的”屏幕缓冲区。
控制台程序会将要输出的数据放入到屏幕缓冲区，然后我们的电脑屏幕上，会有一个控制台程序的矩形窗口，这个矩形窗口会将屏幕缓冲区内的数据给显示出来。
屏幕缓冲区，是由行数和列数组成的。比如100行，每行200个字符。这就是屏幕缓冲区的尺寸。而控制台窗口只能小于或等于屏幕缓冲区，假设窗口尺寸30行，每行50个字符。
那么问题来了，窗口到底在初始状态下该显示屏幕缓冲区的哪一块区域？
正常情况下，都会显示到最后一行输出内容所在的行为最后一行的区域，或者光标所在的区域。如果屏幕缓冲区的内容大于窗口的尺寸，在窗口的右边框和底部边框都会出现滚动条，我们可以通过拖动滚动条，来显示屏幕缓冲区的其他内容。
但是，有时候我们想精准定位，在控制台程序的矩形窗口刚被显示时，比如我们希望这个矩形窗口的第0行第0列显示的是屏幕缓冲区的第20行第15列，矩形窗口的最后1个字符显示的是屏幕缓冲区的第49行第65列的字符。（窗口矩形的尺寸是30行50列）
无论屏幕缓冲区内此时对应的区域是否有数据，都会将窗口“移动”到该区域显示，如果没数据就只会显示黑洞洞的背景。
这时候，可以通过拖动滚动条查看屏幕缓冲区其他区域。这就是通过窗口的滚动，来查看屏幕缓冲区的数据，其实屏幕缓冲区的数据的先后顺序并没有变化。假设以屏幕缓冲区内的数据为参照物，移动的是矩形窗口。
通过下面两张来自MSDN的图片可以很清楚的说明：
黑色部分是窗口区域，灰色部分是屏幕缓冲区。当窗口的滚动条滚动时，起始屏幕缓冲区中数据并没有任何变化，变化的只是窗口，比如滚动一段时间后，就会出现窗口被移动屏幕缓冲区的底部附近，如图：
这个窗口的尺寸可以被不断改变，大小可以改变，或者只改变相对于屏幕缓冲区的位置也可以。有两种改变方式，如果相对于屏幕缓冲区的左上角顶点位置改变，称为绝对位置改变。如果相对于当前窗口的位置进行改变，那么改变的只是偏移量，不是绝对坐标，称为相对位置改变。
绝对位置移动通过SetConsoleWindowInfo函数中的可以实现绝对位置改变，或相对位置改变。函数原型如下：
BOOL SetConsoleWindowInfo(HANDLE hConsoleOutput,BOOL bAbsolute,const SMALL_RECT *lpConsoleWindow);
这个函数在之前的文章中我们已经详细的讲解过。其中，第二个参数如果是TRUE，则对应的SMALL_RECT结构的坐标就是相对于屏幕缓冲区左上角顶点（0，0）的偏移量，我们称为“绝对位置移动”。
举个例子，代码如下：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
if (hOut == INVALID_HANDLE_VALUE)
return GetLastError();
DWORD dwMode = 0;
if (!GetConsoleMode(hOut, &dwMode))
return GetLastError();
dwMode |= 0x0004;
if (!SetConsoleMode(hOut, dwMode))
return GetLastError();
for (int i = 0; i < 40; i)
{
printf("*****%d***************%d\n",i,i);
}
COORD cd = {260,100};
SetConsoleScreenBufferSize(hOut,cd);
SMALL_RECT rc;
rc.Top = 0;
rc. Left = 0;
rc.Bottom = 15;
rc.Right = 15;
SetConsoleWindowInfo(hOut, TRUE, &rc);
//printf("\x1b[0;0H");
getchar();
CloseHandle(hOut);
return 0;
}
程序运行效果如图所示：
当拖动滚动条时，屏幕缓冲区其他区域的内容在窗口内显示出来，效果如下：
注意，即使屏幕缓冲区显示的区域没有数据，也会一样显示出来。
我们简单解释一下这个程序。
前面一段是异常处理代码，平时没有这段代码，也不影响程序的正常运行。但是如果要使用printf函数输出特殊功能，这段代码就必须要有。比如，printf("\x1b[0;0H"); 这个代码的作用就是将当前光标移动安东屏幕缓冲区的左上角（0，0）处。（相关用法，请参见之前的系列文章：），如果省略这段异常处理代码，printf就不能实现特殊功能。
for循环是输出一些数据到屏幕缓冲区。然后通过SetConsoleScreenBufferSize函数，将屏幕缓冲区的大小调整为100行，每行260个字符。
SMALL_RECT定义的矩形范围，就是控制台程序的窗口大小。Left和Top构成了左上顶点的（0，0）坐标。RIGHT和Bottom构成了右下顶点的（15，15）坐标。也就是说这个矩形窗口，呈现在显示器屏幕上的大小就是16行16列。
虽然屏幕缓冲区能显示100行*260列的数据，但是目前程序输出到屏幕缓冲区的只有40行 * 20个*和2个行值。
SetConsoleWindowInfo函数的第二个参数是TRUE，就表示矩形窗口的左上顶点和右下顶点就是绝对值。目前坐上顶点是（0，0），也就是说矩形窗口的起始位置就是屏幕缓冲区的第0行，第0列。矩形窗口显示的最后一个行，最后一个列，就是屏幕缓冲区的第15行第15列。程序运行截图也说明了这一点。
但是，特别的，当光标在输出for循环后，光标是停留在第41行的，如果你运行源码，没停留在期望的界面，而实停留在最后输出行的区域（Left和Right是生效的，有可能Top和Bottom没有期望的效果），那就把注释掉的printf函数打开，这行代码是强行将光标移动到屏幕缓冲区的(0,0)处（之前已经说过，必须要结合异常处理代码使用）。
最后，closeHandle函数释放句柄，类似于free函数释放指针一样。
相对位置移动如果我们希望此时窗口能往下移动15行，就好像在自动滚动窗口内数据，类似自动翻页的效果，我们就需要使用相对位置移动的方法，将程序中SMALL_RECT变量rc的Top值设置为15，Bottom值设置为15，Lefit和Right设置为0，然后将SetConsoleWindowInfo的BOOL参数设置为FALSE，就是期望将当前窗口位置加上对应的偏移量，比如当前窗口的Top值为0，加上偏移量15，Bottom当前值为15，加上偏移量15，Left为0，加上偏移量0，Right当前值为15，加上偏移量0，最终得到的SMALL_RECT结构的新坐标是(0，15）和（15，30）。
我们可以试一下相对位置改变的效果，代码如下：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
HANDLE hOut = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
if (hOut == INVALID_HANDLE_VALUE)
return GetLastError();
DWORD dwMode = 0;
if (!GetConsoleMode(hOut, &dwMode))
return GetLastError();
dwMode |= 0x0004;
if (!SetConsoleMode(hOut, dwMode))
return GetLastError();
for (int i = 0; i < 40; i)
{
printf("*****%d***************%d\n",i,i);
}
COORD cd = {260,100};
SetConsoleScreenBufferSize(hOut,cd);
SMALL_RECT rc;
rc.Top = 0;
rc. Left = 0;
rc.Bottom = 15;
rc.Right = 15;
SetConsoleWindowInfo(hOut, TRUE, &rc);
getCHAR();//
rc.Top = 15;
rc. Left = 0;
rc.Bottom = 15;
rc.Right = 0;
SetConsoleWindowInfo(hOut, FALSE, &rc);
printf("\x1b[0;0H");
getchar();
CloseHandle(hOut);
return 0;
}
程序运行后下效果如下：
和之前窗口在屏幕缓冲区内的相对位置比较，确实向下滚动了15行。注意第一个getChar函数被注释了，如果打开，会首先显示当前矩形窗口所在的（0，0）和（15，15）的区域：
暂停后再按任意键，停留在输出内容的最后位置所在的区域，并不是翻页的效果，这是因为受当前光标所在位置的影响。
滚动机制（2）：文本移动刚才的窗口滚动，确实窗口本身在滚动，而屏幕缓冲区的数据块的位置却保持不变。现在我们来看一下，如何让屏幕缓冲区内的数据块位置发生变化。
所谓屏幕缓冲区内数据块变化，举个例子，比如我们把屏幕缓冲区内某块矩形区域的数据，比如屏幕缓冲区内第2行，第3列为左上角，第5行第8列为右下角组成的区域内的数据（即便没有文本，也包含背景色），给移动到第10行，第4列为左上顶点的新区域。
这个时候就有这样几种情况。
第一，需要移动的区域，称为“scroll retangle”（被滚动的区域）。
第二，移动到区域称为“destination rantangle”（目标区域），新区域只需要提供左上角坐标即可，这个坐标被称为“destination origin coordinate”（目标区域的起始坐标），因为新区域和源区域必须一样大。
第三，源区域内文本和背景都移走后，会留下一块“空白“，该如何处理？
第四，如果目标区域超过屏幕缓冲区了，比如屏幕缓冲区为100行，200列，要移动的区域面积为30行，50列，新区域的起始位置为第95行，那么新区域肯定超过了屏幕缓冲区的最大行，该如何处理？
这里有一个非常重要的概念，就是“clip rectangle”，微软官方翻译成“剪辑区域”，我觉得还不如clip的另一个含义更容易理解：“加工的片段”，即“可以被加工的区域”，或“受影响的区域”，更容易理解。
所谓“受影响的区域”，就是将scroll rectangle的数据块剪切到（不是复制！）destination rectangle，目标区域会不会被覆盖，只取决于目标区域是不是在“受影响的区域”内，如果是“受影响的区域”，则会被覆盖，否则直接忽略该行为。
而滚动区域是否会留下空白，也要看其是否在“受影响的区域”内，如果不在，则不会留下空白，没有任何变化，如果是“受影响的区域”，那么就会留下“空白”。
下面我们来一一分析下。
剪辑区域等于整个屏幕缓冲区对屏幕缓冲区内某一区域数据块移动到另一区域的操作，通常使用ScrollConsoleScreenBuffer函数来完成。函数原型如下：
BOOL ScrollConsoleScreenBuffer(
HANDLE hConsoleOutput,
const SMALL_RECT *lpScrollRectangle,
const SMALL_RECT *lpClipRectangle,
COORD dwDestinationOrigin,
const CHAR_INFO *lpFill
);
函数使用非常简单，第一个是控制台句柄，第二个是需要移走的区域，第四个是需需要移到的新区域的起始坐标。第三个参数和第五个参数需要结合起来讲解。
第三个参数是设置“剪辑区域”，也就是设置哪个区域会受这个函数操作的影响，如果值为NULL，那么就是整个屏幕缓冲区都是“clip rectangle”，都会受影响。否则就是屏幕缓冲区的某个局部区域是“clp rectangle”。
如果目标区域被包含在“clip rectangle”，那么就可以被覆盖，如果源区域被“clip rectangle”覆盖，那么就会被第5个参数的属性给覆盖。
第五个参数是一个CHAR_INFO结构变量，这个类型的定义如下：
typedef struct _CHAR_INFO {
union {
WCHAR unicodeChar;
CHAR AsciiChar;
}Char;
WORD Attributes;
} CHAR_INFO;
Char成员是一个联合体（共用体),无论选择unicode编码，还是ANSI编码，使用时给赋值一个字符，用以填充空白，Attributes的值是一个枚举常量，在之前文章后已经有详细的讲解，此处不再赘述。（链接）主要赋值为前景色和背景色，还有其他增强属性。受影响的源数据所在的区域，会被这个参数的值全部填充。
举个例子，代码如下：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
HANDLE hcon;
hcon = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
SMALL_RECT scrollRect = {0, 1, 3, 2};
COORD destOrigion = {0, 4}; //移动位置
CHAR_INFO fillChar;
fillChar.Char.AsciiChar = '*';
fillChar.Attributes = FOREGROUND_RED | BACKGROUND_RED | BACKGROUND_GREEN | BACKGROUND_BLUE | FOREGROUND_INTENSITY;
// fillChar.Attributes = csbi.wAttributes;
printf("AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\n");
printf("BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB\n");
printf("CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC\n");
printf("DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD\n");
ScrollConsoleScreenBuffer(hcon, &scrollRect, NULL, destOrigion, &fillChar); //移动文本
getchar();
return 0;
}
程序运行的效果如图：
这段代码非常简单，将第1行第0列为左上角，第2行第3列为右下角的区域作为scroll rectangle，将文本连同背景色一起移动到第4行第0列的目标起始位置所在的矩形区域。因为第三个参数为NULL，表明整个屏幕缓冲区都是受这个操作影响的区域。然后被剪走后留下的空白区域，被第五个参数填充。
下面这段代码用被剪切过的区域，再次被剪切的效果，可以清晰的理解“数据块”的含义，即操作的是“文本和背景”整体。
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
HANDLE hcon;
hcon = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
SMALL_RECT scrollRect = {0, 1, 3, 2};
COORD destOrigion = {0, 4}; //移动位置
CHAR_INFO fillChar;
fillChar.Char.AsciiChar = '*';
fillChar.Attributes = FOREGROUND_RED | BACKGROUND_RED | BACKGROUND_GREEN | BACKGROUND_BLUE | FOREGROUND_INTENSITY;
// fillChar.Attributes = csbi.wAttributes;
printf("AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\n");
printf("BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB\n");
printf("CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC\n");
printf("DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD\n");
ScrollConsoleScreenBuffer(hcon, &scrollRect, NULL, destOrigion, &fillChar); //移动文本
getchar();
scrollRect = {0, 1, 3, 2};
destOrigion = {0, 4}; //移动位置
fillChar.Char.AsciiChar = '#';
fillChar.Attributes = FOREGROUND_RED | BACKGROUND_RED | BACKGROUND_GREEN | BACKGROUND_BLUE | FOREGROUND_INTENSITY;
// fillChar.Attributes = csbi.wAttributes;
ScrollConsoleScreenBuffer(hcon, &scrollRect, NULL, destOrigion, &fillChar); //移动文本
getchar();
return 0;
}
程序运行的效果如图：
刚开始运行时和上面程序的效果一样，继续运行就不一样了，如图：
然后对剪切后的区域再次进行剪切，通过上面这张图就可以清楚的看到。
剪辑区域和移动区域我们上面演示的都是把整个屏幕缓冲区作为“剪辑区域”对待，现在我们再进一步的细分下情况，如果目标区域不是“剪辑区域”，会是什么情况？
代码如下：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
HANDLE hcon;
hcon = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
SMALL_RECT scrollRect = {0, 1, 3, 2};
COORD destOrigion = {0, 4};
SMALL_RECT clipRect = scrollRect;
CHAR_INFO fillChar;
fillChar.Char.AsciiChar = '*';
fillChar.Attributes = FOREGROUND_RED | BACKGROUND_RED | BACKGROUND_GREEN | BACKGROUND_BLUE | FOREGROUND_INTENSITY;
//fillChar.Attributes = csbi.wAttributes;
printf("AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\n");
printf("BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB\n");
printf("CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC\n");
printf("DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD\n");
ScrollConsoleScreenBuffer(hcon, &scrollRect, &clipRect, destOrigion, &fillChar); //移动文本
getchar();
return 0;
}
程序执行后的效果如图：
我们把scroll rectangle设置为clip rectangle,也就是说只有被移动的区域是可以“剪辑”的，其他区域包括目标区域都是“不受影响的”，所以被剪切后的空白区域继续可以被填充，而目标区域则没有任何变化。
要注意，第三个参数不能是NULL了，这个参数的矩形范围就是“clip rectangle”的范围，可以“受影响”的范围。
我们再来把scroll rectangle 设置为“不受影响的”，目标区域受影响，再看下效果。代码如下：
//
// Created by china on 2024-02-16.
//
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
HANDLE hcon;
hcon = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
COORD dwSize = {200,100};
SetConsoleScreenBufferSize(hcon,dwSize);
SMALL_RECT scrollRect = {0, 0, 3, 1};
COORD destOrigion = {0, 2};
SMALL_RECT clipRect;
clipRect.Left = 0;
clipRect.Top = 2;
clipRect.Right = 3;
clipRect.Bottom =3;
CHAR_INFO fillChar;
fillChar.Char.AsciiChar = '*';
fillChar.Attributes = FOREGROUND_RED | BACKGROUND_RED | BACKGROUND_GREEN | BACKGROUND_BLUE | FOREGROUND_INTENSITY;
//fillChar.Attributes = csbi.wAttributes;
printf("AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA\n");
printf("BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB\n");
printf("CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC\n");
printf("DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD\n");
ScrollConsoleScreenBuffer(hcon, &scrollRect, &clipRect, destOrigion, &fillChar);
getchar();
return 0;
}
程序运行后的效果如图：
因为scroll区域不是“clip区域”，使得该区域无法被移动，所以目标区域也没有数据移动过来，即使可以被覆盖，也没有数据进行覆盖。
总 结如果只是想实现窗口滚动，而不用对屏幕缓冲区的数据进行操作，就可以使用窗口机制。如果需要对屏幕缓冲区的数据进行操作，就要用到文本移动机制。
如果用窗口滚动机制时，要注意分清楚是菜用绝对位置移动，还是相对位置移动。
如果是文本移动模式，一定要注意，不能把scroll区域包含在非剪辑区域，否则函数提示成功执行，却无法吧数据移动到其他位置，这种隐型的BUG会很难排查，如非必要，一般都将剪辑区域设置为NULL模式，这样整个屏幕缓冲区都可以被“剪辑”。
目标区域可以是非剪辑区域，只要scroll区域是剪辑的即可，这样数据会被剪走，只是不会覆盖目标区域。
段誉，2024年2月16日，写于合肥。
