Linux从0到1——Linux第一个小程序：进度条

1. 输出缓冲区

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1. 小实验：

编写一个test.c文件，：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    printf("你能看见我吗？\n");
    sleep(1);   // 暂停1秒
    return 0;
}
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编译并执行：

先打印，然后暂停一秒结束程序，很好理解。

2. 发现问题：

修改test.c文件内容如下：

再次编译并执行：

发现运行可执行程序后，没有直接打印内容，而是隔了一秒钟，才打印，这好像和我们理解的不太一样，是怎么回事？

我们可以确定的是，一定是printf先执行的，因为C语言代码一定是从上到下运行的，但是现象是字符没有打印。所以，我们可以断定，printf其实早就运行了，只不过在sleep期间，字符串没有被显示出来。在sleep期间，字符串在输出缓冲区当中。

3. 缓冲区：

C/C++语言，会针对标准输出，给我们提供默认的缓冲区(stdout)。我们可以使用fflush函数，可以把一个流强制做刷新（标准输入输出流之后会讲，这里只需要知道它可以刷新输出缓冲区）。

验证：

编译并执行：

那为什么加\n的程序，不需要刷新缓冲区？这是因为\n是一种刷新策略，叫行刷新，默认就有刷新缓冲区的功能。

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2. 回车和换行的本质

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我们来写一个倒计时程序：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    int cnt = 9;
    while(cnt)
    {
        printf("%d\n", cnt);
        cnt--;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}
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运行一下：

可以发现它是换行打印倒计时，但是我们想让它只在一行打印，并且覆盖掉前一秒的秒数，如何做？\n是换行加回车，我们现在的需求是只回车，不换行，可以通过\r实现，但是\r没有刷新缓冲区的功能。

修改如下：

运行一下：

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3. 实现进度条

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3.1 简单原理版本

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1. 原理讲解：

我们期望的进度条形式如下：

进度条的风格是#，右侧有一个百分数，提示当前具体进度，还有一个旋转光标，可以确定当进度条不动时，进程是还在进行还是卡住了。

• 进度条的实现：第一次输出#，第二次输出##，一次类推，#越来越多。为了实现图中结果，我们可以通过不断回车，然后覆盖之前的#实现，比如用##覆盖#；
• 旋转光标的实现：利用一个常量字符串实现，让字符在|/-\这几个字符按顺序不断转换，实现旋转效果。

2. 文件准备：

main.c文件是主函数所在文件，进度条的具体实现在process.c文件中，主函数文件通过头文件process.h调用进度条的实现函数，各个文件内容如下（最重要是process.c）。

• process.c文件：

#include "process.h"                                                                                        
#include <unistd.h>   // sleep的头文件
#include <string.h>

#define SIZE 101
#define MAX_RATE 100
#define STYLE '#'
#define STIME 1000*40
   
const char* str="|/-\\"; // 旋转光标

void process()
{
    // version 1
    int rate = 0;
    char bar[SIZE] = {0}; // 全部初始化成'\0'
    int num = strlen(str);

    while(rate <= MAX_RATE)
    {
        printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, rate, str[rate%num]); // 打印百分号最好用%%
        fflush(stdout);
        usleep(STIME); // 单位是u秒
        bar[rate++] = STYLE;
    }
    printf("\n");
}
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• main.c文件：

#include "process.h"                                                   
 
int main()
{
    process();
    return 0;
}
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• process.h文件：

#pragma once
 
#include <stdio.h> 

void process();
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• 编辑Makefile：

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3.2 实际工程版本

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无论是任何进度条，一定是和某种任务关联的！

• process.c文件：

#include "process.h"

const char* str="|/-\\"; // 旋转光标

void process_v1()
{
    // version 1
    int rate = 0;
    char bar[SIZE] = {0}; // 全部初始化成'\0'
    int num = strlen(str);
    
    while(rate <= MAX_RATE)
    {
        printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, rate, str[rate%num]); // 打印百分号最好用%%
        fflush(stdout);
        usleep(STIME); // 单位是u秒
        bar[rate++] = STYLE;
    }
    printf("\n");
}

// 不能一次将进度条打印完毕，否则无法平滑的和场景结合
// 该函数，应该根据rate，自动的打一次
void process_v2(int rate)
{   
    // version 2
    static char bar[SIZE] = {0}; 
    int num = strlen(str);
    
    if(rate <= MAX_RATE && rate >= 0)
    {
        printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, rate, str[rate%num]); // 打印百分号最好用%%
        fflush(stdout);
        bar[rate] = STYLE;
    }

    if(rate == MAX_RATE) memset(bar, '\0', sizeof(bar));
}
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• process.h文件：

#pragma once

#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

#define SIZE 101
#define MAX_RATE 100
#define STYLE '#'
#define STIME 1000*40

// 定义了一个函数指针类型，其中函数的参数是int，返回值是void
typedef void callback_t(int);

void process_v1();
void process_v2(int);
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• main.c文件：

#include "process.h"

#define TARGET_SIZE 1024*1024 // 1MB，下载软件总大小
#define DSIZE 1024*10 // 模拟每次下载的单位大小

// 下载软件
void download(callback_t cb)
{
    int target = TARGET_SIZE; // 下载软件总大小
    int total = 0; // 目前下载了多少
    while(total < target)
    {
        usleep(STIME); // 用简单的休眠时间，模拟本轮下载花费的时间
        total += DSIZE;
        int rate = total*100/target;
        cb(rate); // 传一个比率
    }
    printf("\n");
}

int main()
{
    download(process_v2);
    return 0;
}
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我们希望进度条在进度条函数内部循环打印，所以我们采用回调的方式，来进行某种任务的通知，动态更新进度条！

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