基于Linux环境的进度条实现
文章目录
- 前言
- 📚一、预备知识
- 📖1.1 回车换行
- 📖1.2 缓冲区
- 📚二、倒计时
- 📖2.1 源代码
- 📖2.2 效果展示
- 📖2.3 注意事项：
- 📚三、进度条
- 📖3.1 源代码
- 📓processBar.h
- 📓processBar.c
- 📓效果演示
- 📖3.2 代码分析
- 📖3.3 实际使用场景
- 结语
前言
在Linux环境下，C语言的输入输出控制有其独特的魅力和实际应用场景。本文将从回车换行和缓冲区的基础知识讲起，带领大家探索如何在Linux环境中实现一个动态倒计时功能，并进一步完成一个具有交互感的进度条。通过这些内容，你不仅可以理解C语言在Linux中的输出行为，还能掌握如何通过代码提升程序的可视化表现。无论是Linux开发初学者，还是想深入了解C语言底层实现的同学，这篇文章都将为你带来新的启发。
📚一、预备知识
📖1.1 回车换行
真正意义上，回车换行其实是两个动作，在C语言中\n却同时完成了回车+换行的两步动作。
- 回车：将光标移到当前行的最左侧
- 换行：将光标移到当前行对应位置的下一行
在C语言中可以使用转义字符\n来实现单独的回车行为。
如图展示以下以前的老式键盘：
这种电脑键盘上的ENTER按键就是同时实现了回车和换行的功能，按下ENTER键，光标会去到下一行的最左侧的位置。
📖1.2 缓冲区
先看一段代码
#include <unistd.h>
int main() {
printf("hello world\n");
sleep(2);
return 0;
}
这段代码很简单，现在屏幕上打印出hello world，接着调用sleep函数让程序休眠两秒，
间隔两秒后。
接下来，我们对上面的代码稍作修改，去掉\n再来试试。
#include <unistd.h>
int main() {
printf("hello world");
sleep(2);
return 0;
}
在去掉/n后对代码编译运行，先是休眠了两秒，
接着才在屏幕上打印出hello world，并且因为没有\n，所以打印完后没有换行，导致命令行提示符就紧跟在打印结果的后面。
情景分析
- 那么问题来了，这段代码是先执行
sleep，还是先执行printf打印呢？
很多人会根据上面的现象猜测，这段代码先执行了sleep休眠，再去执行printf打印，这样的猜测是错误的！因为任何一个C语言程序，都是严格按照代码的编写顺序去执行的。
- 那在休眠的两秒期间，
printf的打印结果存在哪里了呢？
hello world其实是保存在了缓冲区中，缓冲区是用于临时存储数据的内存空间，默认当程序结束的时候才会将缓冲区中的内容刷新出来。
如何强制刷新缓冲区
任何一个C语言程序运行的时候都会默认帮我们打开以下三个流：
- stdin - - - - 标准输入流（键盘）
- stdout - - - - 标准输出流（显示器）
- stderr - - - - 标准错误（显示器）
Linux下一切皆文件，这三个流都是FILE*的指针，所以任何一个C语言程序运行的时候，操作系统会帮我们打开以上三个文件。今天我们只需要关心stdout标准输出流即可。我们可以通过fflush函数来刷新缓冲区。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(){
printf("hello world");
fflush(stdout);
sleep(2);
return 0;
}
等待两秒后…
通过上面的分析我们可以得出，刷新缓冲区主要有以下几种方法：
\n可以刷新缓冲区。- 程序结束也会刷新缓冲区。
fflush(stdout)可以手动刷新缓冲区。
📚二、倒计时
学习了上面的东西，我们可以先来实现一个简单的倒计时练练手
📖2.1 源代码
#include "processBar.h"
#include <unistd.h>
int main(){
int cnt = 10;
while(cnt >= 0){
printf("%-2d\r",cnt);
fflush(stdout);
sleep(1);
cnt--;
}
printf("\n");
return 0;
}
📖2.2 效果展示
从 10 开始计数
直到变成 0 为止。
📖2.3 注意事项：
-
每打印一个数字后紧跟着打印一个
\r回车，让光标回到这一行最开始的位置，这样新打印的数字就会去覆盖掉老的数字。但是\r不会去刷新缓冲区，因此在每打印完一个数字后，需要调用fflush(stdout)来刷新缓冲区。 -
这里我们需要知道，往显示器上打印整型10，本质上是打印了字符1和字符0，由于这两个字符是挨在一起的，我们看起来就像是整型10。因此打印10，会占用两个字符，而打印0~9只需要一个字符，所以
\r回车之后去覆盖写，只会覆盖一个字符，对第二个字符0始终没有影响，因此我们需要用%-2d来控制，每次打印两个位宽的字符，-表示将这两个字符左对齐。如果不进行格式化控制，打印出来的结果将是下面这样：
📚三、进度条
📖3.1 源代码
📓processBar.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#define NUM 102
#define STYLE '='
#define TOP 100
#define BODY '$'
extern void processbar();
📓processBar.c
#include "processBar.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>
const char* lable = "|/-\\";//旋转提示
void processbar(){
char bar[NUM];
memset(bar, '\0', sizeof(bar));
int len = strlen(lable);
int cnt = 0;
while(cnt <= TOP){
printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, cnt, lable[cnt%len]);
fflush(stdout);
bar[cnt++] = STYLE;
if(cnt < 100) {
bar[cnt] = BODY;
}
usleep(100000);//以微秒为单位进行休眠，想让进度条10秒跑完，因为一共会循环101次，所以每次循环大概就是休眠0.1秒，100毫秒，10000微秒
}
printf("\n");
}
📓效果演示
📖3.2 代码分析
进度条往右走的实现原理
- 进度条的可视化：
bar表示进度条的当前状态，用字符填充进度条并逐步延长。cnt代表当前进度百分比（从0到100）。
- 动态旋转提示：
lable是旋转提示符，依次显示|,/,-,\，用来模拟动态效果。
- 每次刷新屏幕：
- 使用
\r回到行首并覆盖之前的内容，fflush(stdout)刷新输出缓冲区，确保显示即时更新。 - 通过
usleep(100000)控制刷新间隔（每0.1秒更新一次）。
- 使用
while循环逻辑分析：
while(cnt <= TOP) {
printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, cnt, lable[cnt % len]);
fflush(stdout); // 强制刷新输出缓冲
bar[cnt++] = STYLE; // 填充进度条中的下一个字符
if(cnt < 100) {
bar[cnt] = BODY; // 设置进度条下一位置的占位符（非满状态）
}
usleep(100000); // 延迟0.1秒
}
分析逐步展开：
- 初始状态：
cnt从0开始，bar数组全为空字符，进度条未显示任何填充内容。- 动态提示符从
lable的第一个字符开始（|）。
- 每次循环中：
- 动态更新输出：
- 使用
printf打印格式化输出：[%-100s]：打印一个左对齐的进度条，长度为100字符。[cnt%%]：打印当前百分比。[lable[cnt % len]]：显示旋转提示符，cnt % len保证提示符循环显示。
- 使用
- 刷新进度条：
bar[cnt++] = STYLE：在bar数组的第cnt位置填充进度条样式字符STYLE。- 如果
cnt < 100，在下一个位置设置占位符BODY（非满状态时）。
- 延迟：
usleep(100000)延迟0.1秒，控制进度条更新的速度。
- 覆盖上一行：
- 使用
\r回到行首，使当前输出覆盖上一行，达到刷新效果。
- 使用
- 动态更新输出：
- 终止条件：
- 当
cnt > TOP时退出循环，表示进度条已完成。
- 当
- 完成状态：
- 输出
"\n"换行符，表示进度条结束。
- 输出
📖3.3 实际使用场景
上面的processBar.c中为了演示进度条的原理，在里面写了一个while循环来模拟，但实际上的进度条并不是这样用的。以下载东西为例，作为一个进度条，它本身并不知道下载了多少，它只会提供一个接口，在下载东西的时候，调用这个接口，然后将已经下载好的比率作为参数传给进度条模块，它会根据比率打印出对应的进度条样式。
版本一
//processBar.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#define NUM 102
#define STYLE '='
#define TOP 100
#define BODY '>'
extern void processbar(int ret);
//processBar.c
#include "processBar.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>
const char* lable = "|/-\\";
//V2版本
char bar[NUM] = {'\0'};//定义在全局避免每一次函数调用都会重现创建
void processbar(int ret){
if(ret <0 || ret > 100){
return;
}
if(ret == 0){ //当比率为0的时候将数组全置为'\0'
memset(bar, '\0', sizeof(bar));
}
int len = strlen(lable);
printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, ret, lable[ret%len]);
fflush(stdout);
bar[ret++] = STYLE;
if(ret < 100){
bar[ret] = BODY;
}
}
//main.c
int main(){
int total = 1000;//假设总共要下载1000个G
int cur = 0;//当前下载的
while(cur <= total) {
processbar(cur * 100 / total);
usleep(50000);//模拟下载花费时间
cur += 10;//循环下载了一部分，更新进度
}
return 0;
}
版本二
//processBar.h
#pragma once
#include <stdio.h>
#define NUM 102
#define STYLE '='
#define TOP 100
#define BODY '>'
extern void processbar(int ret);
//processBar.c
#include "processBar.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define NONE "\033[m"
#define RED "\033[0;32;31M"
#define GREEN "\033[0;32;32m"
#define LIGHT_BLUE "\033[1;34m"
#define LIGHT_PURPLE "\033[1;35m"
const char* lable = "|/-\\";
//V2版本
char bar[NUM] = {'\0'};
void processbar(int ret){
if(ret <0 || ret > 100)//合理性判断{
return;
}
if(ret == 0)//当比率为0的时候将数组全置为'\0'{
memset(bar, '\0', sizeof(bar));
}
int len = strlen(lable);
printf("["LIGHT_BLUE"%-100s"NONE"]""[%d%%][%c]\r", bar, ret, lable[ret%len]);
fflush(stdout);
bar[ret++] = STYLE;
if(ret < 100){
bar[ret] = BODY;
}
}
//main.c
#include "processBar.h"
#include <unistd.h>
typedef void (*callback_t) (int);
//模拟一种安装或者下载
void Downbload(callback_t ct) {
int total = 1000;//假设总共要下载1000个MB
int cur = 0;//当前下载的
while(cur <= total) {
int rate = cur*100/total;
ct(rate);
usleep(50000);//模拟下载花费时间
cur += 10;//循环下载了一部分，更新进度
}
printf("\n");
}
int main(){
printf("Downbload 1:\n");
Downbload(processbar);
printf("Downbload 2:\n");
Downbload(processbar);
printf("Downbload 3:\n");
Downbload(processbar);
printf("Downbload 4:\n");
Downbload(processbar);
return 0;
}
效果展示
结语
在Linux环境中，掌握C语言的缓冲区管理和动态输出功能是一项非常实用的技能。从回车换行的基础概念到炫酷的进度条展示，我们一步步地感受到了C语言的强大控制力以及其在终端交互中的无限潜力。希望本文能帮助你更好地理解Linux环境下C语言的这些核心知识点，同时也为你的编程旅程增添更多的趣味与技巧！期待你在实践中创造更多精彩！
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