【Linux】简易进度条的实现

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小伙伴们大家好，本片文章将会讲解Linux中进度条的实现的相关内容。
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文章目录

[`1. 关于回车 & 换行`](#1. 关于回车 & 换行)
[`2. 简述缓冲区`](#2. 简述缓冲区)
[`3. 倒计时程序的编写`](#3. 倒计时程序的编写)
[`4. 简易进度条的实现`](#4. 简易进度条的实现)

`1. 关于回车 & 换行`

回车和换行是文本显示和处理的相关术语，我们常常认为这两个是同一概念，实则不然。

👨‍💻回车换行的概念

回车（Carriage Return）：在打字机时代，回车指的是将打字机的打印头（称为"carrier"）移回到行首的操作。在计算机时代，回车通常表示将光标移动到当前行的开头，而不会换到下一行。在ASCII字符集中，回车通常用"\r"表示。
换行（Line Feed）：：换行是指将光标移动到下一行的操作，使得文本在纵向上向下移动一个行高。在ASCII字符集中，换行通常用"\n"表示。

在Unix和类Unix系统（如Linux和macOS）中：通常使用换行字符（"\n"）来表示换行。

在Windows系统中：，通常使用回车和换行的组合来表示换行，即"\r\n"。

`2. 简述缓冲区`

缓冲区（Buffer）是计算机内存中的一块特定区域，用于临时存储数据。它在许多计算机系统和应用程序中发挥着重要作用，通常用于临时存储输入数据、输出数据或在内存和其他设备之间进行数据传输。

输入缓冲区：用于暂时存储从输入设备（如键盘、鼠标、网络接口等）接收到的数据 ，直到程序能够处理它们。输入缓冲区使得程序可以按需处理输入，而不必担心输入数据的速度与程序处理速度不匹配的问题。
输出缓冲区：用于暂时存储将要发送到输出设备（如显示器、打印机、网络接口等）的数据 ，直到设备准备好接收它们。输出缓冲区可以提高数据传输的效率 ，因为程序不必等待设备就绪就可以继续执行。

👨‍💻缓冲区何时被清理

拿C语言举个例子：

在C语言中，标准库函数printf()用于将格式化的数据打印到标准输出流（通常是终端）。但是，printf()函数并不会立即将数据显示到终端上。相反，它会将数据写入到输出缓冲区中 。输出缓冲区是一个临时存储区域，用于存放printf()函数打印的数据，直到满足一定条件时才将其刷新（即将数据发送到终端并显示出来）。

这些条件包括：

1. 遇到换行符 \n：当printf()函数遇到换行符时，输出缓冲区会被自动刷新 ，将缓冲区中的数据输出到终端并显示出来。

**2. 缓冲区满：**当输出缓冲区满了，它也会被自动刷新。

**3.调用fflush()函数：**显式调用fflush(stdout)函数可以强制刷新输出缓冲区，将其中的数据输出到终端。

**4. 程序结束：**当程序正常终止时，所有的缓冲区都会被刷新。

`3. 倒计时程序的编写`

有了以上的知识储备，咱们就可以尝试编写一下简单的倒计时程序了，思路如下：

首先新建一个time.c文件，然后再用我们之前讲的makefile工具来实现time.c文件的自动构建：

编写time.c这个文件，实现思路：

假设我们倒数10s，到0s时结束，因此需要一个循环；

循环中，我们要实现每次出来一个数，都要对之前的数进行覆盖，所以要用到回车"\r"；

由于printf()函数会会将输出的结果先输出到缓冲区，回车不会冲刷缓冲区，因此每次要用fflush(stdout)强制冲刷缓冲区；

每次循环秒数减1，并让程序休眠1s。

🌝详细代码如下：

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
    int cnt = 10;

    while(cnt >= 0)
    {
    	// 打印的时候每次覆盖上一次出现的数字
        printf("倒计时：%2d\r",cnt);
        // 强制冲刷缓冲区
        fflush(stdout);
       --cnt;
        sleep(1);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

用make命令进行编译：（⏳这边就可以动态运行了哈，感兴趣的可以自己试一下⌛）

这里有个小拓展，如果我们要覆盖上次的数字是4位，这次是三次（比如1000到999），可以用%4d这个输出形式来解决，也可以用下面这种方法：

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
    int cnt = 1000;
    int tmp = cnt;
    int num = 0;
    while (tmp)
    {
        ++num;
        tmp /= 10;
    }
    while(cnt >= 0)
    {
    	// 主要就是这里的变化，用最大数字的位数来做占位符
        printf("倒计时：%*d\r",num, cnt);
        fflush(stdout);
       --cnt;
        sleep(1);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

`4. 简易进度条的实现`

好啦，有了以上的知识作为基础，咱们就可以进入正题啦！😎编写简易的进度条。😎

👨‍💻效果图展示

总共有三个部分：

我们要实现的进度条用#来进行加载；

后面要有数据来表示现在加载的进度是多少（百分数）；

最后用一个动态旋转的类⚪来表示程序还在继续加载。

👨‍💻实现思路

1. 动态加载的过程

动态加和之前的倒计时差不多，每次都要覆盖上次出现的#，具体思路如下：

定义一个字符类型数组 char *str，用memset()函数进行初始化（'\0'）；

循环100次，每次循环都在数组中加一个#，并打印str（'\r'进行覆盖）；

强制冲刷缓冲区；

2. 进度加载 我们可以用每次循环的次数来当作是当前加载的进度，当然还要进行覆盖，具体思路如下：

每次循环都以当前的循环次数作为加载进度；

每次覆盖上一次的进度；

强制冲刷缓冲区。

程序休眠（可以用usleep()函数，单位是微秒）

3. 动态旋转 定义一个数组，并初始化为-\\/-，覆盖的方法和之前类似，就不详细说了。

👨‍💻具体代码实现

c 复制代码

#include "process_bar.h"
#include <memory.h>
#include <unistd.h>
#define style '#'
#define round "-\\/-"
void test()
{
    int i = 0;
    char str[100];
    memset(str,'\0',sizeof(str));
    while (i <= 100)
    {
        str[i] = style;
        printf("[%-100s][%d%%][%c]\r",str,i,round[i % 4]);
        fflush(stdout);
        ++i;
        usleep(10000);
    }
    printf("\n");
}

👨‍💻第二版本

我们正常用进度条肯定不是单独使用的，会结合其他的场景，例如下载界面，登陆界面。

对于要下载的文件，肯定有文件大小，下载的时候网络也有它的带宽，所以在下载的时候，每次下载的大小都是一个带宽，我们可以先写一个下载的函数：

download函数：

go 复制代码

void download()
{
   double bandwidth = 1024 * 1024 * 1.0;
   double filesize = 1024 * 1024 * 10.0;
   double cur = 0.0;
   while (cur <= filesize)
   {
   	   // 调用进度条函数
       test(filesize, cur);
       // 每次增加带宽
       cur += bandwidth;
       usleep(20000);
   }
   printf("\n");
   printf("this file has been downloaded\n");
}

进度条函数：

go 复制代码

void test(double total, double current)
{
    char str[101];
    memset(str,'\0',sizeof(str));
    int i = 0;
    // 这次的比率
    double rate = (current * 100) / total;
    // 循环次数
    int loop_count = (int)rate;
    while (i <= loop_count)
    {
        str[i++] = style; 
    }
    printf("[%-100s][%.1lf%%][%c]\r",str,rate,round[loop_count % 4]);
    fflush(stdout);
}

回调函数版本（完整）：

c 复制代码

// 头文件 process_bar.h
#include <stdio.h>

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

void test(double total, double current);

// 函数实现文件 process_bar.c
#include "process_bar.h"
#include <memory.h>
#include <unistd.h>
#define style '#'
#define round "-\\/-"

void test(double total, double current)
{
    char str[101];
    memset(str,'\0',sizeof(str));
    int i = 0;
    double rate = (current * 100) / total;
    int loop_count = (int)rate;
    while (i <= loop_count)
    {
        str[i++] = style; 
    }
    printf("[%-100s][%.1lf%%][%c]\r",str,rate,round[loop_count % 4]);
    fflush(stdout);
}

// main.c 主函数和 download 函数
#include "process_bar.h"
#include <unistd.h>

double bandwidth = 1024 * 1024 * 1.0;
void download(double filesize, callback_t cb)
{
   double cur = 0.0;
   while (cur <= filesize)
   {
       cb(filesize, cur);
       cur += bandwidth;
       usleep(20000);
   }
   printf("\n");
   printf("this file has been downloaded\n");
}

int main()
{
    download(1024*1024*100.0,test);
    download(1024*1024*20.0,test);
      
    return 0;
}