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打印


前几章我们学习了如何操控文本,下面要做的是将文本呈于纸上。在这章中,我们将会着手用于打印文件和控制打印选项的命令行工具。通常不同发行版的打印配置各有不同且都会在其安装时自动完成,因此这里我们不讨论打印的配置过程。本章的练习需要一台正确配置的打印机来完成。

我们将讨论一下命令:

  • pr —— 转换需要打印的文本文件

  • lpr —— 打印文件

  • lp —— 打印文件(System V)

  • a2ps —— 为 PostScript 打印机格式化文件

  • lpstat —— 显示打印机状态信息

  • lpq —— 显示打印机队列状态

  • lprm —— 取消打印任务

  • cancel —— 取消打印任务(System V)

打印简史

为了较好的理解类 Unix 操作系统中的打印功能,我们必须先了解一些历史。类 Unix 系统中的打印可追溯到操作系统本身的起源,那时候打印机和它的用法与今天截然不同。

早期的打印

和计算机一样,前 PC 时代的打印机都很大、很贵,并且很集中。1980年的计算机用户都是在离电脑很远的地方用一个连接电脑的终端来工作的,而打印机就放在电脑旁并受到计算机管理员的全方位监视。

由于当时打印机既昂贵又集中,而且都工作在早期的 Unix 环境下,人们从实际考虑通常都会多人共享一台打印机。为了区别不同用户的打印任务,每个打印任务的开头都会打印一张写着用户名字的标题页,然后计算机工作人员会用推车装好当天的打印任务并分发给每个用户。

基于字符的打印机

80年代的打印机技术有两方面的不同。首先,那时的打印机基本上都是打击式打印机。打击式打印机使用撞针打击色带的机械结构在纸上形成字符。这种流行的技术造就了当时的菊轮式打印和点阵式打印。

其次,更重要的是,早期打印机的特点是它使用设备内部固定的一组字符集。比如,一台菊轮式打印机只能打印固定在其菊花轮花瓣上的字符,就这点而言打印机更像是高速打字机。大部分打字机都使用等宽字体,意思是说每个字符的宽度相等,页面上只有固定的区域可供打印,而这些区域只能容纳固定的字符数。大部分打印机采用横向10字符每英寸(CPI)和纵向6行每英寸(LPI)的规格打印,这样一张美式信片纸就有横向85字符宽纵向66行高,加上两侧的页边距,一行的最大宽度可达80字符。据此,使用等宽字体就能提供所见即所得(WYSIWYG,What You See Is What You Get)的打印预览。

接着,一台类打字机的打印机会收到以简单字节流的形式传送来的数据,其中就包含要打印的字符。例如要打印一个字母a,计算机就会发送 ASCII 码97,如果要移动打印机的滑动架和纸张,就需要使用回车、换行、换页等的小编号 ASCII 控制码。使用控制码,还能实现一些之前受限制的字体效果,比如粗体,就是让打印机先打印一个字符,然后退格再打印一遍来得到颜色较深的效果的。用 nroff 来产生一个手册页然后用 cat -A 检查输出,我们就能亲眼看看这种效果了:

[me@linuxbox ~]$ zcat /usr/share/man/man1/ls.1.gz | nroff -man | cat -A | head
LS(1) User Commands LS(1)
$
N^HNA^HAM^HME^HE$
ls - list directory contents$
$
S^HSY^HYN^HNO^HOP^HPS^HSI^HIS^HS$
l^Hls^Hs [_^HO_^HP_^HT_^HI_^HO_^HN]... [_^HF_^HI_^HL_^HE]...$

^H(ctrl-H)字符是用于打印粗体效果的退格符。同样,我们还可以看到用于打印下划线效果的[退格/下划线]序列。

图形化打印机

图形用户界面(GUI)的发展催生了打印机技术中主要的变革。随着计算机的展现步入更多以图形为基础的方式,打印技术也从基于字符走向图形化技术,这一切都是源于激光打印机的到来,它不仅廉价,还可以在打印区域的任意位置打印微小的墨点,而不是使用固定的字符集。这让打印机能够打印成比例的字体(像用排字机那样),甚至是图片和高质量图表。

然而,从基于字符的方式到转移到图形化的方式提出了一个严峻的技术挑战。原因如下:使用基于字符的打印机时,填满一张纸所用的字节数可以这样计算出来(假设一张纸有60行,每行80个字符):60 × 80 = 4800字节。

相比之下,用一台300点每英寸(DPI)分辨率的激光打印机(假设一张纸有8乘10英寸的打印区域)打印则需要 (8 × 300) × (10 × 300) / 8 = 900,000字节。

当时许多慢速的个人电脑网络无法接受激光打印机打印一页需要传输将近1兆的数据这一点,因此,很有必要发明一种更聪明的方法。

这种发明便是页面描述语言(PDL)。PDL 是一种描述页面内容的编程语言。简单的说就是,“到这个地方,印一个10点大小的黑体字符 a ,到这个地方。。。” 这样直到页面上的所有内容都描述完了。第一种主要的 PDL 是 Adobe 系统开发的 PostScript,直到今天,这种语言仍被广泛使用。PostScript 是专为印刷各类图形和图像设计的完整的编程语言,它内建支持35种标准的高质量字体,在工作是还能够接受其他的字体定义。最早,对 PostScript 的支持是打印机本身内建的。这样传输数据的问题就解决了。相比基于字符打印机的简单字节流,典型的 PostScript 程序更为详细,而且比表示整个页面的字节数要小很多。

一台 PostScript 打印机接受 PostScript 程序作为输入。打印机有自己的处理器和内存(通常这让打印机比连接它的计算机更为强大),能执行一种叫做 PostScript 解析器的特殊程序用于读取输入的 PostScript 程序并生成结果导入打印机的内存,这样就形成了要转移到纸上的位(点)图。这种将页面渲染成大型位图(bitmap)的过程有个通用名称作光栅图像处理器(raster image processor),又叫 RIP。

多年之后,电脑和网络都变得更快了。这使得 RIP 技术从打印机转移到了主机上,还让高品质打印机变得更便宜了。

现在的许多打印机仍能接受基于字符的字节流,但很多廉价的打印机却不支持,因为它们依赖于主机的 RIP 提供的比特流来作为点阵打印。当然也有不少仍旧是 PostScript 打印机。

在 Linux 下打印

当前 Linux 系统采用两套软件配合显示和管理打印。第一,CUPS(Common Unix Printing System,一般 Unix 打印系统),用于提供打印驱动和打印任务管理;第二,Ghostscript,一种 PostScript 解析器,作为 RIP 使用。

CUPS 通过创建并维护打印队列来管理打印机。如前所述,Unix 下的打印原本是设计成多用户共享中央打印机的管理模式的。由于打印机本身比连接到它的电脑要慢,打印系统就需要对打印任务进行调度使其保持顺序。CUPS 还能识别出不同类型的数据(在合理范围内)并转换文件为可打印的格式。

为打印准备文件

作为命令行用户,尽管打印各种格式的文本都能实现,不过打印最多的,还是文本。

pr - 转换需要打印的文本文件

前面的章节我们也有提到过 pr 命令,现在我们来探讨一下这条命令结合打印使用的一些选项。我们知道,在打印的历史上,基于字符的打印机曾经用过等宽字体,致使每页只能打印固定的行数和字符数,而 pr 命令则能够根据不同的页眉和页边距排列文本使其适应指定的纸张。表23-1总结了最常用的选项。

表23-1: 常用 pr 选项
选项 描述
+first[:last] 输出从 first 到 last(默认为最后)范围内的页面。
-columns 根据 columns 指定的列数排版页面内容。
-a 默认多列输出为垂直,用 -a (across)可使其水平输出。
-d 双空格输出。
-D format 用 format 指定的格式修改页眉中显示的日期,日期命令中 format 字符串的描述详见参考手册。
-f 改用换页替换默认的回车来分割页面。
-h header 在页眉中部用 header 参数替换打印文件的名字。
-l length 设置页长为 length,默认为66行(每英寸6行的美国信纸)。
-n 输出行号。
-o offset 创建一个宽 offset 字符的左页边。
-w width 设置页宽为 width,默认为72字符。

我们通常用管道配合 pr 命令来做筛选。下面的例子中我们会列出目录 /usr/bin 并用 pr 将其格式化为3列输出的标题页:

[me@linuxbox ~]$ ls /usr/bin | pr -3 -w 65 | head
2012-02-18 14:00                    Page 1
[                   apturl          bsd-write
411toppm            ar              bsh
a2p                 arecord         btcflash
a2ps                arecordmidi     bug-buddy
a2ps-lpr-wrapper    ark             buildhash

将打印任务送至打印机

CUPS 打印体系支持两种曾用于类 Unix 系统的打印方式。一种,叫 Berkeley 或 LPD(用于 Unix 的 Berkeley 软件发行版),使用 lpr 程序;另一种,叫 SysV(源自 System V 版本的 Unix),使用 lp 程序。这两个程序的功能大致相同。具体使用哪个完全根据个人喜好。

lpr - 打印文件(Berkeley 风格)

lpr 程序可以用来把文件传送给打印机。由于它能接收标准输入,所以能用管道来协同工作。例如,要打印刚才多列目录列表的结果,我们只需这样:

[me@linuxbox ~]$ ls /usr/bin | pr -3 | lpr

报告会送到系统默认的打印机,如果要送到别的打印机,可以使用 -P 参数:

lpr -P printer_name

printer_name 表示这台打印机的名称。若要查看系统已知的打印机列表:

[me@linuxbox ~]$ lpstat -a

注意:许多 Linux 发行版允许你定义一个输出 PDF 文件但不执行实体打印的“打印机”,这可以用来很方便的检验你的打印命令。看看你的打印机配置程序是否支持这项配置。在某些发行版中,你可能要自己安装额外的软件包(如 cups-pdf)来使用这项功能。

表23-2显示了 lpr 的一些常用选项

表23-2: 常用 lpr 选项
选项 描述
-# number 设定打印份数为 number。
-p 使每页页眉标题中带有日期、时间、工作名称和页码。这种所谓的“美化打印”选项可用于打印文本文件。
-P printer 指定输出打印机的名称。未指定则使用系统默认打印机。
-r 打印后删除文件。对程序产生的临时打印文件较为有用。

lp - 打印文件(System V 风格)

和 lpr 一样,lp 可以接收文件或标准输入为打印内容。与 lpr 不同的是 lp 支持不同的选项(略为复杂),表23-3列出了其常用选项。

表23-3: 常用 lp 选项
选项 描述
-d printer 设定目标(打印机)为 printer。若d 选项未指定,则使用系统默认打印机。
-n number 设定的打印份数为 number。
-o landscape 设置输出为横向。
-o fitplot 缩放文件以适应页面。打印图像时较为有用,如 JPEG 文件。
-o scaling=number 缩放文件至 number。100表示填满页面,小于100表示缩小,大于100则会打印在多页上。
-o cpi=number 设定输出为 number 字符每英寸。默认为10。
-o lpi=number 设定输出为 number 行每英寸,默认为6。
-o page-bottom=points
-o page-left=points
-o page-right=points
-o page-top=points
设置页边距,单位为点,一种印刷上的单位。一英寸 =72点。
-P pages 指定打印的页面。pages 可以是逗号分隔的列表或范围——例如 1,3,5,7-10。

再次打印我们的目录列表,这次我们设置12 CPI、8 LPI 和一个半英寸的左边距。注意这里我必须调整 pr 选项来适应新的页面大小:

[me@linuxbox ~]$ ls /usr/bin | pr -4 -w 90 -l 88 | lp -o page-left=36 -o cpi=12 -o lpi=8

这条命令用小于默认的格式产生了一个四列的列表。增加 CPI 可以让我们在页面上打印更多列。

另一种选择:a2ps

a2ps 程序很有趣。单从名字上看,这是个格式转换程序,但它的功能不止于此。程序名字的本意为 ASCII to PostScript,它是用来为 PostScript 打印机准备要打印的文本文件的。多年后,程序的功能得到了提升,名字的含义也变成了 Anything to PostScript。尽管名为格式转换程序,但它实际的功能却是打印。它的默认输出不是标准输出,而是系统的默认打印机。程序的默认行为被称为“漂亮的打印机”,这意味着它可以改善输出的外观。我们能用程序在桌面上创建一个 PostScript 文件:

[me@linuxbox ~]$ ls /usr/bin | pr -3 -t | a2ps -o ~/Desktop/ls.ps -L 66
[stdin (plain): 11 pages on 6 sheets]
[Total: 11 pages on 6 sheets] saved into the file `/home/me/Desktop/ls.ps'

这里我们用带 -t 参数(忽略页眉和页脚)的 pr 命令过滤数据流,然后用 a2ps 指定一个输出文件(-o 参数),并设定每页66行(-L 参数)来匹配 pr 的输出分页。用合适的文件查看器查看我们的输出文件,我们就会看到图23-1中显示的结果。


图 23-1: 浏览 a2ps 的输出结果

可以看到,默认的输出布局是一面两页的,这将导致两页的内容被打印到一张纸上。a2ps 还能利用页眉和页脚。

a2ps 有很多选项,总结在表23-4中。

表23-4: a2ps 选项
选项 描述
--center-title text 设置中心页标题为 text。
--columns number 将所有页面排列成 number 列。默认为2。
--footer text 设置页脚为 text。
--guess 报告参数中文件的类型。由于 a2ps 会转换并格式化所有类型的数据,所以当给定文件类型后,这个选项可以很好的用来判断 a2ps 应该做什么。
--left-footer text 设置左页脚为 text。
--left-title text 设置页面左标题为 text。
--line-numbers=interval 每隔 interval 行输出行号。
--list=defauls 显示默认设置。
--list=topic 显示 topic 设置,topic 表示下列之一:代理程序(用来转换数据的外部程序),编码,特征,变量,媒介(页面大小等),ppd(PostScript 打印机描述信息),打印机,起始程序(为常规输出添加前缀的代码部分),样式表,或用户选项。
--pages range 打印 range 范围内的页面。
--right-footer text 设置右页脚为 text。
--right-title text 设置页面右标题为 text。
--rows number 将所有页面排列成 number 排。默认为1。
-B 没有页眉。
-b text 设置页眉为 text。
-f size 使用字体大小为 size 号。
-l number 设置每行字符数为 number。此项和 -L 选项(见下方)可以给文件用其他程序来更准确的分页,如 pr。
-L number 设置每页行数为 number。
-M name 使用打印媒介的名称——例如,A4。
-n number 每页输出 number 份。
-o file 输出到文件 file。如果指定为 - ,则输出到标准输出。
-P printer 使用打印机 printer。如果未指定,则使用系统默认打印机。
-R 纵向打印。
-r 横向打印。
-T number 设置制表位为每 number 字符。
-u text 用 text 作为页面底图(水印)。

以上只是对 a2ps 的总结,更多的选项尚未列出。

注意:a2ps 目前仍在不断的开发中。就我的测试而言,不同版本之间都多少有所变化。CentOS 4 中输出总是默认为标准输出。在 CentOS 4 和 Fedora 10 中,尽管程序配置信纸为默认媒介,输出还是默认为 A4纸。我可以明确的指定需要的选项来解决这些问题。Ubuntu 8.04 中,a2ps 表现的正如参考文档中所述。 另外,我们也要注意到另一个转换文本为 PostScript 的输出格式化工具,名叫 enscript。它具有许多相同的格式化和打印功能,但和 a2ps 唯一的不同在于,它只能处理纯文本的输入。

监视和控制打印任务

由于 Unix 打印系统的设计是能够处理多用户的多重打印任务,CUPS 也是如此设计的。每台打印机都有一个打印队列,其中的任务直到传送到打印机才停下并进行打印。CUPS 支持一些命令行程序来管理打印机状态和打印队列。想 lpr 和 lp 这样的管理程序都是以 Berkeley 和 System V 打印系统的相应程序为依据进行排列的。

lpstat - 显示打印系统状态

lpstat 程序可用于确定系统中打印机的名字和有效性。例如,我们系统中有一台实体打印机(名叫 printer)和一台 PDF 虚拟打印机(名叫 PDF),我们可以像这样查看打印机状态:

[me@linuxbox ~]$ lpstat -a
PDF accepting requests since Mon 05 Dec 2011 03:05:59 PM EST
printer accepting requests since Tue 21 Feb 2012 08:43:22 AM EST

接着,我们可以查看打印系统更具体的配置信息:

[me@linuxbox ~]$ lpstat -s
system default destination: printer
device for PDF: cups-pdf:/
device for printer: ipp://print-server:631/printers/printer

上例中,我们看到 printer 是系统默认的打印机,其本身是一台网络打印机,使用网络打印协议(ipp://)通过网络连接到名为 print-server 的系统。

lpstat 的常用选项列于表23-5。

表23-5: 常用 lpstat 选项
选项 描述
-a [printer...] 显示 printer 打印机的队列。这里显示的状态是打印机队列承受任务的能力,而不是实体打印机的状态。若未指定打印机,则显示所有打印队列。
-d 显示系统默认打印机的名称。
-p [printer...] 显示 printer 指定的打印机的状态。若未指定打印机,则显示所有打印机状态。
-r 显示打印系统的状态。
-s 显示汇总状态。
-t 显示完整状态报告。

lpq - 显示打印机队列状态

使用 lpq 程序可以查看打印机队列的状态,从中我们可以看到队列的状态和所包含的打印任务。下面的例子显示了一台名叫 printer 的系统默认打印机包含一个空队列的情况:

[me@linuxbox ~]$ lpq
printer is ready
no entries

如果我们不指定打印机(用 -P 参数),就会显示系统默认打印机。如果给打印机添加一项任务再查看队列,我们就会看到下列结果:

[me@linuxbox ~]$ ls *.txt | pr -3 | lp
request id is printer-603 (1 file(s))
[me@linuxbox ~]$ lpq
printer is ready and printing
Rank      Owner   Job     File(s)           Total Size
active    me      603     (stdin)           1024 bytes

lprm 和 cancel - 取消打印任务

CUPS 提供两个程序来从打印队列中终止并移除打印任务。一个是 Berkeley 风格的(lprm),另一个是 System V 的(cancel)。在支持的选项上两者有较小的区别但是功能却几乎相同。以上面的打印任务为例,我们可以像这样终止并移除任务:

[me@linuxbox ~]$ cancel 603
[me@linuxbox ~]$ lpq
printer is ready
no entries

每个命令都有选项可用于移除某用户、某打印机或多个任务号的所有任务,相应的参考手册中都有详细的介绍。


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