【Linux系统】—— 简易进度条的实现

1 回车和换行
2 缓冲区
3 进度条的准备代码
4 第一版进度条
5 第二版进度条

1 回车和换行

先问大家一个问题：回车换行是什么，或者说回车和换行是同一个概念吗？
可能大家对回车换行有一定的误解，本文在这里讲解一下：

假设我们是在写小作文

换行：将笔尖换到下一格，即移动到下一行。
回车：将笔尖移动到本行的开头。

在计算机中，换行符为「\n」，回车符为「\r」，我们往往用「\r\n」来整体表示回车换行。
但之前写 C语言时，我们只用「\n」也能同时达到回车和换行的效果，这是在语言层面上，将 \n 解析成 \r\n

2 缓冲区

下面我们非常粗略的了解一下缓冲区的概念：

先来段测试代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main()
{printf("Hello Linux!\n");sleep(3);return 0;
}

注： sleep() 函数的头文件为：<unistd.h>

一切正常
我们将 printf 中的「\n」去掉试试

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main()
{printf("Hello Linux!");sleep(3);return 0;
}

结果好像和我们想的有点不太一样。

解释上面原因前，先问大家一个问题：上述代码是先执行 printf还是先执行sleep？
按结果来看，应该是先执行 sleep，再执行printf
但事实恰恰相反，是先执行的 printf。在初学C语言时，我们知道一个程序有几种控制流：循环、判断、顺序。我们对应的程序在执行时永远都是从前往后执行的！

当程序执行到 sleep 语句时，它一定是把 printf 执行完了。可显示器上并没有显示，那在休眠的 3 秒期间，字符串 “Hello Linux” 在哪呢？在缓冲区里！
简单理解一下：在内存中有一块内存块叫缓冲区，先将字符串临时存放在缓冲区里。缓冲区向显示器输出是行刷新，也就是说它遇到 \n 自动将缓冲区的内容刷新出去；如果没遇到就一直在缓冲区中呆着，直到程序退出时再自动刷新缓冲区，我们才能看到打印出的字符串。

如果想让不带 ‘/n’ 的字符串立即刷新，可以用 fflush 函数

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main()
{printf("Hello Linux!");fflush(stdout);sleep(3);return 0;
}

3 进度条的准备代码

我们先不急着写进度条，先写几段测试代码

先来实现一个倒计时

int main()
{int i = 9;while(i >= 0){   printf("%d\n", i); --i;}   return 0;
}

现在它是换行进行打印，但我们想让它在同一个位置打印。这时我们可以运用前面学习到的回车符「\r」

int main()
{int i = 9;while(i >= 0){   printf("%d\r", i); --i;sleep(1);}   return 0;
}

为什么它一直不显示呢？而且最后程序结束了，命令行覆盖了，什么都没有
这是因为数据一直在缓冲区没有刷新出来，而最后程序运行结束刷新缓冲区了，因为回车符，命令行从头开始写将数据覆盖了。

我们手动刷新缓冲区，并且为了不让命令行覆盖数据，我们单独进行换行

int main()
{int i = 9;while(i >= 0){   printf("%d\r", i); fflush(stdout);--i;sleep(1);}   printf("\n");return 0;
}

现在，我们写的代码就可以进行倒计时了……了吗？

还没有，如果我们改成从 10 开始倒计时会怎样

又出问题了。

讲个小知识点：显示
当我们向显示器中输出 12345 这个数时，显示器上本质上是输出 12345 这个数字还是 ‘1’ ‘2’ ‘3’ ‘4’ ‘5’ 这 5 个字符呢？
答案是后者。显示器是字符设备，它只认字符！
这也解释了为什么我们 printf 要格式化输出。比如我们输出一个 int a，printf 内部将其由整数转成字符串，再用类似 putc 的接口一个一个字符输出到显示器上

怎么解决上述问题呢？很简单，将输出的显示的位宽改为 2 即可

int main()
{int i = 10; while(i >= 0){   printf("%-2d\r", i); fflush(stdout);--i;sleep(1);}   printf("\n");return 0;
}

4 第一版进度条

我们想写一个怎么样的进度条：
一对 [ ] 括起100个空字符；每加载 1% 就有一个 ‘#’ 替换一空字符；并在后面显示下载进度和转圈圈表示软件一直在下载

首先创建多文件

再写 makefile（对 makefile 有困惑的小伙伴可移步【Linux系统】—— make/makefile）

基本框架如下：

process.c 代码如下

如果大家觉得休眠 1 秒时间太长，这里给大家再介绍一个新的休眠函数：usleep
usleep 函数的休眠时间是以微妙为单位的，头文件同样是<unistd.h>

效果如下：

现在我们还需要加上百分比和旋转光标。旋转光标是用来告诉用户该程序一直在下载中。
百分比的实现很简单，这里就不单独介绍了，需要注意的是打印 ‘%’，要输入 ‘%%’ 表示取其字面值

我们简单介绍一下简易光标如何实现
其实旋转光标很简单，只需要 '|' '/' '-' '\' 不断循环打印即可（因为 '\' 是特殊字符，我们输入 '\\' 表示取字面值）

至此，我们就完成了第一版进度条，代码如下

#include "process.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>#define NUM 101
#define STYLE '#'void process_v1()
{char buffer[NUM];memset(buffer, 0, sizeof(buffer));const char* lable = "|/-\\";int len = strlen(lable);int cnt = 0;while(cnt <= 100){   printf("[%-100s][%2d%%][%c]\r", buffer, cnt, lable[cnt % len]);fflush(stdout);buffer[cnt] = STYLE;++cnt;usleep(100000);}   printf("\n");
}

效果展示：

5 第二版进度条

第一版本的进度条看起来像模像样的，其实它根本无法使用！

因为第一版本的进度条和下载的软件是各跑各的，可能软件值下载了 1% 但我们的进度条已经跑完了，而真实的进度条是要反应真实下载进度的。

一个进度条，一定要结合具体的场景，边下载边更新进度条。

我们定义变量 total 来表示要下载的总大小；speed 为下载的速度，当然实际的下载速度是浮动的，但这里为方便我们将其固定下来；current 表示当前已下载量。当然，真正的下载是要从网络中获取数据的，这点我们还没学，就用休眠时间来替代

// main.c
#include "process.h"
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>double total = 1024;
double speed = 1.0;void DownLoad()
{double current = 0;while(current < total){   //下载代码usleep(3000);//充当下载数据current += speed;}   printf("download %lfMB Done\n", current);
}int main()
{DownLoad();return 0;
}

现在的情况是我们不知道他正在下载，因此我们需要引入进度条。
我们重新定义一个 FlushProcess()函数，FlushProcess()函数的作用是根据当前的下载进度来打印进度条

部分代码如下

void FlushProcess(double total, double current)
{char buffer[NUM];memset(buffer, 0, sizeof(buffer));const char* lable = "|/-\\";int len = strlen(lable);static int cnt = 0;//不需要自己循环,填充#int num = (int)(current * 100 / total);int i = 0;for(; i < num; i++){   buffer[i] = STYLE;}   double rate = current / total;cnt %= len;printf("[%-100s][%.lf%%][%c]\r", buffer, rate * 100, lable[cnt]);++cnt;fflush(stdout);
}void DownLoad()
{double current = 0;while(current <= total){   //调用FlushProcess函数不断打印进度条FlushProcess(total, current);//下载代码usleep(3000);//充当下载数据current += speed;}   printf("\ndownload %.2lfMB Done\n", current);
}int main()
{DownLoad();return 0;
}

效果演示

但是上述代码还有一点小问题：现在是下载需要进度条，如果以后是上传呢？上传也需要有对应的进度条。但此时的进度条函数 FlushProcess() 是硬加载在下载函数 DownLoad() 中的；如果是上传，需要的函数是 UpLoad()，那是不是在 UpLoad()函数中也要加载一份进度条 FlushProcess() 函数呢？这样做是不是太麻烦了？

为了解决这个问题，我们可以使用函数指针

完整代码：

//process.h
#pragma one
#include <stdio.h>void FlushProcess(double total, double current);//process.c
#include "process.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>#define NUM 101
#define STYLE '#'void FlushProcess(double total, double current)
{char buffer[NUM];memset(buffer, 0, sizeof(buffer));const char* lable = "|/-\\";int len = strlen(lable);static int cnt = 0;//不需要自己循环,填充#int num = (int)(current * 100 / total);int i = 0;for(; i < num; i++){   buffer[i] = STYLE;}   double rate = current / total;cnt %= len;printf("[%-100s][%.lf%%][%c]\r", buffer, rate * 100, lable[cnt]);++cnt;fflush(stdout);
}//main.c
include "process.h"
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>typedef void(*callback_t)(double total, double current);double total = 1024;
double speed = 1.0;void DownLoad(callback_t cb) 
{double current = 0;while(current <= total){   cb(total, current);//下载代码usleep(3000);//充当下载数据current += speed;}   printf("\ndownload %.2lfMB Done\n", current);
}int main()
{DownLoad(FlushProcess);return 0;
}