【linux】Linux第一个小程序－进度条

1. 预备知识：回车和换行

回车（Carriage Return，CR）：

• 在早期的机械打字机中，回车指的是将打字机的打印头移回到行首的操作，这样打印头就可以开始新的一行的打印。
• 在ASCII编码中，回车用控制字符CR表示，其编码为\r（即十进制的13）。

换行（Line Feed，LF）：

• 换行是指将打印头向下移动到下一行的操作。
• 在ASCII编码中，换行用控制字符LF表示，其编码为\n（即十进制的10）。

即：回车，回到当前行的行首，不会切换到下一行，如果接着输出的话，本行以前的内容会被逐一覆盖；
换行，换到当前位置的下一行，而不会回到行首。

在Windows系统中，文本文件的换行符通常是回车加换行（CR+LF，即\r\n）。而在Unix/Linux系统中，换行符仅仅是LF（\n）（Unix/Linux下这个\n就就包括了回车和换行）。

2. 预备知识：缓冲区

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
  
int main()
{
   printf("hello world!");                                                                                                                                        
   sleep(3);
 
   return 0;
}
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在linux下编译运行以上代码，发现在前三秒"hello world!"并未被打印到屏幕上，三秒之后被打印到屏幕上。那么此前三秒，它被储存到了那里呢？
答案是缓冲区，缓冲区（Buffer）主要应用于提高系统性能和效率。缓冲区通常指的是内存中的一段连续区域，用于临时存储数据，减少CPU、内存和外部设备（如硬盘、网络等）之间的交互次数。当应用程序向文件或设备进行读写操作时，数据会首先被存储到缓冲区中，然后再由缓冲区根据特定的刷新策略将数据写入磁盘或设备中。

缓冲区被刷新到显示器上的几种方式：

• 程序结束的时候，一般要自动冲刷缓冲区
• \n
• 缓冲区满了，自动刷新
• fflush() 函数强制刷新

3. 进度条

此文件夹下新建一个makefile文件：

processbar: Main.c Processbar.c
    gcc -o $@ $^         //选项 -o $@ 指定输出文件名，其中 $@ 是一个自动变量，代表当前规则的目标（在这里即为processbar）。而 $^ 是另一个自动变量，表示所有依赖文件的集合（即Main.c和Processbar.c）

.PHONY: clean
clean:
    rm -f processbar
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这是一个用于将Main.c和Processbar.c源文件编译并链接成名为processbar的可执行文件的简单Makefile。

这个Makefile提供了两种操作：
1.运行make processbar以编译并链接Main.c和Processbar.c源文件，生成processbar可执行文件。
2.运行make clean以删除processbar可执行文件，清理项目构建产物。

进度条代码版本一：（仅仅是进度条的模拟）

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

#define Length 101
#define Style '#'   //进度条填充样式为'#'字符
const char* lable="|/-\\";  //在进度条前方显示动画效果

void ProcBar();

////version 1
void ProcBar()
{
    char bar[Length];   //进度条的显示长度
    memset(bar,'\0',sizeof(bar));  //先初始化为'\0'填充清零
    int len=strlen(lable);

    int cnt=0;
    while(cnt<=100)    //使用循环结构，从0迭代到100，每次迭代表示进度的1%
    {
        printf("[%-100s][%-3d%%][%c]\r",bar,cnt,lable[cnt%len]);   //用回车并不是换行，每次打印进度条都从当前行头部开始打印
        fflush(stdout);    //强制刷新标准输出缓冲区，确保进度条立刻显示在屏幕上
        bar[cnt++]=Style;   //进度条数组bar的相应位置添加进度样式字符
        usleep(200000);    //用于休眠一段时间，模拟任务执行过程。（休眠单位为微秒）
    }

    printf("\n");
}

int main()
{
    ProcBar();

    return 0;
}
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这段C语言代码实现了一个简单的进度条功能，用于模拟某个长时间运行的任务（如文件下载、处理任务等）的进度展示。

效果演示：

进度条代码版本二：（模拟一个下载任务，根据下载任务的进度打印进度条）

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

#define Length 101
#define Style '#'   //进度条填充样式为'#'字符
const char* lable="|/-\\";  //在进度条前方显示动画效果

void ProcBar();

////version 2
////配合场景使用
//进度条每执行一次循环就刷新一次，会出现闪烁（我还挺喜欢这个的）
void ProcBar(double total, double current)    //total代表总任务量（即文件大小），current代表当前已完成的任务量（即已下载的数据量）
{
    char bar[Length];
    memset(bar, '\0', sizeof(bar));
    int len = strlen(lable);

    int cnt = 0;
    double rate = (current * 100.0) / total;
    int loop_count = (int)rate;       //计算进度百分比rate和对应的循环次数loop_count
    
    while (cnt <= loop_count)
    {
        printf("[%-100s][%.1lf%%][%c]\r", bar, rate, lable[cnt % len]);
        fflush(stdout);
        bar[cnt++] = Style;
        //usleep(200000);  //这个也不需要了，在另一个调它的函数download()中有
    }

    //printf("\n");
}

//模拟下载单个文件
void download()
{
    double filesize = 100 * 1024 * 1024 * 1.0; // 文件大小100兆
    double current = 0.0; // 当前下载量
    double bandwidth = 1024 * 1024 * 1.0; // 网络带宽1兆

    printf("download begin, current: %lf\n", current);
    while (current <= filesize)   //使用一个循环来模拟下载过程，每次迭代都更新current的值，并调用ProcBar函数来更新和显示进度条。
    {
        // 打印进度条
        ProcBar(filesize, current);

        // 从网络获取数据
        current += bandwidth;
        usleep(10000);    //模拟网络下载的速度
    }

    printf("\ndownload complete!   filesize:%lf\n", filesize);
}

int main()
{
    // 下载测试（模拟单个文件下载）
    // download();
    return 0;
}


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这段代码实现了一个简单的进度条功能（ProcBar()）和一个模拟单个文件下载的函数（download()）。实际使用时，只需将download()中的相关参数替换为实际的下载信息，并调用此函数即可在控制台显示下载进度。

效果演示：

进度条代码版本三：（模拟多个下载任务，根据下载任务的进度打印进度条）

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

#define Length 101
#define Style '#'   //进度条填充样式为'#'字符
const char* lable="|/-\\";  //在进度条前方显示动画效果

typedef void(*callback_t)(double,double);  //函数指针  
void ProcBar();

//闪烁版
//void ProcBar(double total, double current)    //total代表总任务量（即文件大小），current代表当前已完成的任务量（即已下载的数据量）
//{
//    char bar[Length];
//    memset(bar, '\0', sizeof(bar));
//    int len = strlen(lable);
//
//    int cnt = 0;
//    double rate = (current * 100.0) / total;
//    int loop_count = (int)rate;       //计算进度百分比rate和对应的循环次数loop_count
//
//    while (cnt <= loop_count)
//    {
//        printf("[%-100s][%.1lf%%][%c]\r", bar, rate, lable[cnt % len]);
//        fflush(stdout);
//        bar[cnt++] = Style;
//        //usleep(200000);  //这个也不需要了，在另一个调它的函数download()中有
//    }
//
//    //printf("\n");
//}

// version 3
// 配合场景使用
// 每次调用函数时直接将bar拼接起来，循环执行完后再刷新，这样就不会出现闪烁
void ProcBar(double total, double current)
{
    char bar[Length];
    memset(bar, '\0', sizeof(bar));
    int len = strlen(lable);

    int cnt = 0;
    double rate = (current * 100.0) / total;
    int loop_count = (int)rate;       //计算进度百分比rate和对应的循环次数loop_count
    
    while (cnt <= loop_count)
    {
        bar[cnt++] = Style;
    }
    
    // 填充完成后，一次性打印出完整的进度条，并刷新输出，避免了闪烁现象
    printf("[%-100s][%.1lf%%][%c]\r", bar, rate, lable[cnt % len]);
    fflush(stdout);  
}
//此版本进度条与之前版本不同的是，它在循环中先将进度条字符逐个拼接到bar数组中，待循环完成后一次性刷新输出，从而避免了进度条的闪烁现象。

// 模拟下载多个文件
double bandwidth = 1024 * 1024 * 1.0;  // 网络带宽1兆
void download(double filesize, callback_t cb)   // 此处用函数指针也很方便
{
    double current = 0.0; // 当前下载量

    printf("download begin, current: %lf\n", current);
    while (current <= filesize)   //使用一个循环来模拟下载过程，每次迭代都更新当前下载量current，并调用回调函数cb来更新和显示进度条
    {
        cb(filesize, current);

        // 从网络获取数据
        current += bandwidth;
        usleep(10000);  //模拟下载速度时，每次迭代都增加bandwidth（网络带宽）的值到current，并使用usleep函数来模拟网络延迟
    }

    printf("\ndownload complete!   filesize:%lf\n", filesize);
}

int main()
{
    // 多个文件下载测试
    download(200 * 1024 * 1024, ProcBar);
    download(400 * 1024 * 1024, ProcBar);
    download(50 * 1024 * 1024, ProcBar);
    download(10 * 1024 * 1024, ProcBar);
    return 0;
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这段C代码通过定义一个进度条更新函数ProcBar和一个模拟下载函数download，实现了在控制台中展示动态进度条的功能，并模拟了多个文件的下载过程。通过回调函数的使用，使得download函数可以灵活地与不同的进度条更新函数配合使用。

效果演示：

闪烁版演示效果：