【Linux系统】—— 简易进度条的实现
【Linux系统】—— 简易进度条的实现
- 1 回车和换行
- 2 缓冲区
- 3 进度条的准备代码
- 4 第一版进度条
- 5 第二版进度条
1 回车和换行
先问大家一个问题：回车换行是什么，或者说回车和换行是同一个概念吗？
可能大家对回车换行有一定的误解，本文在这里讲解一下：
假设我们是在写小作文
- 换行：将笔尖换到下一格，即移动到下一行。
- 回车：将笔尖移动到本行的开头。
在计算机中，换行符为「\n」，回车符为 「\r」，我们往往用「\r\n」来整体表示回车换行。
但之前写 C语言 时，我们只用「\n」也能同时达到回车和换行的效果，这是在语言层面上，将 \n 解析成 \r\n
2 缓冲区
下面我们非常粗略的了解一下缓冲区的概念：
先来段测试代码
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("Hello Linux!\n");
sleep(3);
return 0;
}
注： sleep() 函数的头文件为：<unistd.h>
一切正常
我们将 printf 中的「\n」去掉试试
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("Hello Linux!");
sleep(3);
return 0;
}
结果好像和我们想的有点不太一样。
解释上面原因前，先问大家一个问题：上述代码是先执行 printf还是先执行sleep？
按结果来看，应该是先执行 sleep，再执行printf
但事实恰恰相反，是先执行的 printf。在初学C语言时，我们知道一个程序有几种控制流：循环、判断、顺序。我们对应的程序在执行时永远都是从前往后执行的！
当程序执行到 sleep 语句时，它一定是把 printf 执行完了。可显示器上并没有显示，那在休眠的 3 秒期间，字符串 “Hello Linux” 在哪呢？在缓冲区里！
简单理解一下：在内存中有一块内存块叫缓冲区，先将字符串临时存放在缓冲区里。缓冲区向显示器输出是行刷新，也就是说它遇到 \n 自动将缓冲区的内容刷新出去；如果没遇到就一直在缓冲区中呆着，直到程序退出时再自动刷新缓冲区，我们才能看到打印出的字符串。
如果想让不带 ‘/n’ 的字符串立即刷新，可以用 fflush 函数
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("Hello Linux!");
fflush(stdout);
sleep(3);
return 0;
}
3 进度条的准备代码
我们先不急着写进度条，先写几段测试代码
先来实现一个倒计时
int main()
{
int i = 9;
while(i >= 0)
{
printf("%d\n", i);
--i;
}
return 0;
}
现在它是换行进行打印，但我们想让它在同一个位置打印。这时我们可以运用前面学习到的回车符 「\r」
int main()
{
int i = 9;
while(i >= 0)
{
printf("%d\r", i);
--i;
sleep(1);
}
return 0;
}
为什么它一直不显示呢？而且最后程序结束了，命令行覆盖了，什么都没有
这是因为数据一直在缓冲区没有刷新出来，而最后程序运行结束刷新缓冲区了，因为回车符，命令行从头开始写将数据覆盖了。
我们手动刷新缓冲区，并且为了不让命令行覆盖数据，我们单独进行换行
int main()
{
int i = 9;
while(i >= 0)
{
printf("%d\r", i);
fflush(stdout);
--i;
sleep(1);
}
printf("\n");
return 0;
}
现在，我们写的代码就可以进行倒计时了……了吗？
还没有，如果我们改成从 10 开始倒计时会怎样
又出问题了。
讲个小知识点：显示
当我们向显示器中输出 12345 这个数时，显示器上本质上是输出 12345 这个数字还是 ‘1’ ‘2’ ‘3’ ‘4’ ‘5’ 这 5 个字符呢？
答案是后者。显示器是字符设备，它只认字符！
这也解释了为什么我们 printf 要格式化输出。比如我们输出一个 int a，printf 内部将其由整数转成字符串，再用类似 putc 的接口一个一个字符输出到显示器上
怎么解决上述问题呢？很简单，将输出的显示的位宽改为 2 即可
int main()
{
int i = 10;
while(i >= 0)
{
printf("%-2d\r", i);
fflush(stdout);
--i;
sleep(1);
}
printf("\n");
return 0;
}
4 第一版进度条
我们想写一个怎么样的进度条：
一对 [ ] 括起100个空字符；每加载 1% 就有一个 ‘#’ 替换一空字符；并在后面显示下载进度和转圈圈表示软件一直在下载
首先创建多文件
再写 makefile（对 makefile 有困惑的小伙伴可移步【Linux系统】—— make/makefile）
基本框架如下：
process.c 代码如下
如果大家觉得休眠 1 秒时间太长，这里给大家再介绍一个新的休眠函数：usleep
usleep 函数的休眠时间是以微妙为单位的，头文件同样是<unistd.h>
效果如下：
现在我们还需要加上百分比和旋转光标。旋转光标是用来告诉用户该程序一直在下载中。
百分比的实现很简单，这里就不单独介绍了，需要注意的是打印 ‘%’，要输入 ‘%%’ 表示取其字面值
我们简单介绍一下简易光标如何实现
其实旋转光标很简单，只需要 '|' '/' '-' '\' 不断循环打印即可（因为 '\' 是特殊字符，我们输入 '\\' 表示取字面值）
至此，我们就完成了第一版进度条，代码如下
#include "process.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define NUM 101
#define STYLE '#'
void process_v1()
{
char buffer[NUM];
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
const char* lable = "|/-\\";
int len = strlen(lable);
int cnt = 0;
while(cnt <= 100)
{
printf("[%-100s][%2d%%][%c]\r", buffer, cnt, lable[cnt % len]);
fflush(stdout);
buffer[cnt] = STYLE;
++cnt;
usleep(100000);
}
printf("\n");
}
效果展示：
5 第二版进度条
第一版本的进度条看起来像模像样的，其实它根本无法使用！
因为第一版本的进度条和下载的软件是各跑各的，可能软件值下载了 1% 但我们的进度条已经跑完了，而真实的进度条是要反应真实下载进度的。
一个进度条，一定要结合具体的场景，边下载边更新进度条。
我们定义变量 total 来表示要下载的总大小；speed 为下载的速度，当然实际的下载速度是浮动的，但这里为方便我们将其固定下来；current 表示当前已下载量。当然，真正的下载是要从网络中获取数据的，这点我们还没学，就用休眠时间来替代
// main.c
#include "process.h"
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
double total = 1024;
double speed = 1.0;
void DownLoad()
{
double current = 0;
while(current < total)
{
//下载代码
usleep(3000);//充当下载数据
current += speed;
}
printf("download %lfMB Done\n", current);
}
int main()
{
DownLoad();
return 0;
}
现在的情况是我们不知道他正在下载，因此我们需要引入进度条。
我们重新定义一个 FlushProcess()函数，FlushProcess()函数 的作用是根据当前的下载进度来打印进度条
部分代码如下
void FlushProcess(double total, double current)
{
char buffer[NUM];
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
const char* lable = "|/-\\";
int len = strlen(lable);
static int cnt = 0;
//不需要自己循环,填充#
int num = (int)(current * 100 / total);
int i = 0;
for(; i < num; i++)
{
buffer[i] = STYLE;
}
double rate = current / total;
cnt %= len;
printf("[%-100s][%.lf%%][%c]\r", buffer, rate * 100, lable[cnt]);
++cnt;
fflush(stdout);
}
void DownLoad()
{
double current = 0;
while(current <= total)
{
//调用FlushProcess函数不断打印进度条
FlushProcess(total, current);
//下载代码
usleep(3000);//充当下载数据
current += speed;
}
printf("\ndownload %.2lfMB Done\n", current);
}
int main()
{
DownLoad();
return 0;
}
效果演示
但是上述代码还有一点小问题：现在是下载需要进度条，如果以后是上传呢？上传也需要有对应的进度条。但此时的进度条函数 FlushProcess() 是硬加载在下载函数 DownLoad() 中的；如果是上传，需要的函数是 UpLoad()，那是不是在 UpLoad()函数中也要加载一份进度条 FlushProcess() 函数呢？这样做是不是太麻烦了？
为了解决这个问题，我们可以使用函数指针
完整代码：
//process.h
#pragma one
#include <stdio.h>
void FlushProcess(double total, double current);
//process.c
#include "process.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define NUM 101
#define STYLE '#'
void FlushProcess(double total, double current)
{
char buffer[NUM];
memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
const char* lable = "|/-\\";
int len = strlen(lable);
static int cnt = 0;
//不需要自己循环,填充#
int num = (int)(current * 100 / total);
int i = 0;
for(; i < num; i++)
{
buffer[i] = STYLE;
}
double rate = current / total;
cnt %= len;
printf("[%-100s][%.lf%%][%c]\r", buffer, rate * 100, lable[cnt]);
++cnt;
fflush(stdout);
}
//main.c
include "process.h"
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
typedef void(*callback_t)(double total, double current);
double total = 1024;
double speed = 1.0;
void DownLoad(callback_t cb)
{
double current = 0;
while(current <= total)
{
cb(total, current);
//下载代码
usleep(3000);//充当下载数据
current += speed;
}
printf("\ndownload %.2lfMB Done\n", current);
}
int main()
{
DownLoad(FlushProcess);
return 0;
}
好啦，本期关于 进度条 的知识就介绍到这里啦，希望本期博客能对你有所帮助。同时，如果有错误的地方请多多指正，让我们在 Linux 的学习路上一起进步！