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Linux小程序 —— 进度条

作者：羊村懒王 | 2024-05-20 17:51:47

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Linux小程序 —— 进度条

前言：经过这么多天的学习，想必大家学到了很多Linux知识，今天我们来用Linux来实现我们的第一个小程序 — — 进度条

在这里插入图片描述

本篇主要内容将会实现三个版本的进度条：

简单原理版本
实际工程实践版本
拓展版本

在这里插入图片描述

在实现进度条之前，我们先了解一些之前没提到过的知识，以便我们理解

进度条

1. 缓冲区的概念
2. \r&&\n
3. 进度条
- 3.1 版本一
- 3.2 版本二
- 3.3 版本三
4. 总结拓展

1. 缓冲区的概念

我们先来分析下面几段代码感受一下行缓冲区的存在：

在Linux当中以下代码的运行结果是什么样的？

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>                                                                                                                                                                    
  
int main()
{
    printf("你能看见我嘛\n");
    sleep(2);
    return 0;
}

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这段代码运行结果显而易见：printf函数直接打印内容，然后休眠2秒。

对于大家可能没有什么难度。那如果我们修改一下代码。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>                                                                                                                                                                    
  
int main()
{
    printf("你能看见我嘛");
    sleep(2);
    return 0;
}

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缓冲区的概念

通过视频我们发现，我仅仅是将\n删除了，但是却带来了完全不一样的运行结果：先休眠2秒，然后才是printf函数打印内容

那么为什么会出现这种情况呢？ C语言执行代码的逻辑不应该是从上至下执行吗？

按照 C语言执行代码的逻辑printf确实已经运行了，只不过内容没有被显示出来！
内容所在的区域则是在输出缓冲区中！

C/C++语言，会针对标准输出，给我们提供默认的缓冲区

fflush函数可以刷新缓冲区，如果我们想立马显现可以用函数刷新fflush()，而\n是一种刷新的策略——行刷新，所以\n也能立马显现！

2. \r&&\n

概念：

\r：回车，使光标回到本行首格
\n：换行，使光标移到下一行

光说可能大家不太理解，我们来实操看看：

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

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

我们可以看到在输出下一个数之前都让光标先回到本行首格。
但是为什么输出结果和我预想的完全不一样？
在这里插入图片描述

printf("%-2d\r", cnt--);

我们以两位字符进行输出，-则是表示靠左对齐，就可以正常输出了！

3. 进度条

在进行上面的铺垫之后，我们开始编写我们的第一个小程序。我们将用两个源文件和一个头文件，一个申明，一个调用，一个实现

test.c：实现
test.h：申明
main.c：调用

// Makefile:
mytest:test.c main.c
     gcc -o $@ $^
.PHONY:clean
clean:
     rm -rf mytest 
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3.1 版本一

在版本一中，我们只要简单实现一下基本的功能，得到一个基本框架就足够了。

// process_v1

//test.h：申明
pragma once
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
  
// 定义进度条的总长度，因为有'\0'的存在所以设为101
#define SIZE 101 
// 定义进度条的当前进度
#define MAX_RATE 100
// 进度条的符号
#define STYLE '#'
// 进度条的休眠时间
#define STIME 1000*15

void process_v1();

.............

//test.c：实现
#include "test.h"
 
// 旋转光标
const char *str = "|/-\\";
// \\：才能表示一个'\'
void process_v1()
{
     int rate = 0;
     //初始化进度条全为'\0'
     char bar[SIZE] = {0};
 	 //循环打印
 	 int num = strlen(str);
     while(rate <= MAX_RATE)
     {
     // 进度条的打印格式
     // -100：先取好[]的范围，然后靠左打印。
         printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, rate, str[rate%num]);      
     // 刷新缓冲区                                                                                                                                   
         fflush(stdout);
     // 休眠时长
         usleep(STIME);
     // 填充符号
         bar[rate++] = STYLE;
     }
     // 刷新
     printf("\n");
 }

.............

//main.c：调用
#include "test.h>

int main()
{
	process();
	return 0;
}
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进度条：版本一

我们的第一代进度条也就完成了，实现了基本的结构框架！而我们的进度条，肯定不能干自己的，一定是和某种任务关联起来的！

3.2 版本二

我们将循环改成内部维护一个简单的静态缓冲区，每次往缓冲区里面增加内容然后刷新缓冲区内容就可以

不能一次将进度条打印完毕，否则不能与场景更好的结合

// process_v2

//test.h：申明
#pragma once
 
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
  
#define SIZE 101
#define MAX_RATE 100
#define STYLE '#'
#define STIME 1000*15
 
typedef void(*callback_t)(int); // 回调函数        
// 这里我们也可以使用函数指针                                                                                                                                                                                    
void process_v2(int);                                 
~                            
.............
//main.c：调用
#include "test.h"
  
#define TARGET_SIZE 1024*1024 // 模拟下载软件的大小
#define DSIZE 1024*10 // 模拟下载的速度
  
//void download()
//{
//    int target = TARGET_SIZE; // 软件总体积
//    int total = 0; // 当前下载的大小
// 
//    while(total < target)
//    {
//        usleep(STIME); // 用休眠时间，模拟下载时间
//        total += DSIZE;
//       process_v2(total*100/target);                                                                                                                                                  
//    }
//    printf("\n");
//}
// 回调函数
void download(callback_t cb)
{
    int target = TARGET_SIZE; // 软件总体积
    int total = 0; // 当前下载的大小
 
    while(total < target)
    {
        usleep(STIME); // 用休眠时间，模拟下载时间
        total += DSIZE;
        int rate = total*100/target;   
        cb(rate);                                                                                                                                               
    }
    printf("\n");
 }
  
int main()
{
    download(process_v2);
    return 0;
}
.............
//test.c：实现
#include "test.h"
  
const char *str = "|/-\\";

void process_v2(int rate)
{
    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]);
        fflush(stdout);
        bar[rate] = STYLE;
    }
    if(rate == MAX_RATE)
    {
        // 重新刷新为0
        memset(bar, '\0', sizeof(bar));
    }
}

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进度条：版本二

我们也能完成进度条的实现，最后我们在优化一下，变成我们的版本三！。

3.3 版本三

因为版本二已经能将进度条完美的呈现了，我们版本三，只是在二的基础上，美化一下，所以只是简单修改一点代码！

在这里插入图片描述

// test.h
#define STYLE_DEADER '>'
#define STYLE_BODY '='

typedef void (*callback_t)(double)；

.............

// main.c
// 我们在下载时，模拟下载中断的状态
void download(callback_t cb)
{
    int target = TARGET_SIZE; // 软件总体积
    int total = 0; // 当前下载的大小
 
    while(total <= target)
    {
        usleep(STIME); // 用休眠时间，模拟下载时间
        total += DSIZE;
        double rate = total*100/target; 
        // 我们让下载进度永远维持在50%左右
        if(rate > 50.0)
        {
        	total = target/2;
        }  
        cb(rate);                                                                                                                                               
    }
    printf("\n");
 }
 
.............

// test.c
 if(rate <= MAX_RATE && rate >= 0)
 {
    // 设置cnt是为了在下载终止时，光标依然能变化
    cnt++;
    cnt = cnt > num ? 0 : cnt;
    // \033[1;47;30m ... \033[0m 则是更改输出时字体和背景颜色
    printf("加载中...\033[1;47;30m%-100s\033[0m][%.1lf%%][%c]\r", bar, rate, str[cnt]);                                                       
    fflush(stdout);
    if(rate < MAX_RATE)
    {
        bar[(int)rate] = STYLE_BODY;
        bar[(int)rate+1] = STYLE_HEADER;
    }
    else{
           bar[(int)rate] = STYLE_BODY;
    }
 }

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进度条：版本三

我们可以发现，我们修改了字体颜色和背景，设置测试了可能遇到的中断情况，光标依旧会变化。当然了进度条还有很多情景，等待着各位开发！

4. 总结拓展

拓展：
关于print带颜格式化输出，我在这里推荐一篇博客，有兴趣的可以去了解一下
print带颜格式化输出

总结：
本篇我们简单了解了一下缓冲区，以及换行'\n'与回车'\r'的基本概念，然后由浅入深的介绍了三个版本的进度条，当然了美化方式各位都不一样，都是可以的，我们的Linux第一个小程序就讲到这里

谢谢大家支持本篇到这里就结束了
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