Linux | 手把手教你写一个进度条小程序

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这是懒羊羊

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文章目录

一、前言
二、理解 '\r' 与 '\n'
- 1、可显字符与控制字符
- 2、老式键盘
- 三、缓冲区的概念理解
- - 1、五个代码段 + 现象分析
  - 2、观察现象，提出问题❓
  - 3、行缓冲的概念 + 疑难解答
  - 4、小结
  - 四、实现一个倒计时的功能
  - - 1、实现从9 ~ 0的倒计时
    - 2、进阶：10 ~ 0的倒计时
    - - 显示器打印原理解释
      - 3、错误修改
      - 五、进度条小程序【基础详解版】
      - 1、准备工作
        2、进度条样式说明
        3、主体进度推进实现【重点】
        4、百分比递增实现
        5、旋转字符轮回实现
        6、整体代码展示
        六、进度条小程序【进阶版】
        1、单次进度条推进逻辑
        2、回调函数解耦合
        3、整体代码展示
        七、总结与提炼
        一、前言
        学习了【vim】知道了如何编辑一个代码文本
        学习了【gcc】知道了如何编译一个代码文本
        学习了【make/Makefile】知道了如何自动化构建一个代码文本
        今天，就让我们利用前面所学习的知识，在Linux上写一个小程序，来检验一下自己掌握的程度
        【成品展示】
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        二、理解 ‘\r’ 与 ‘\n’
        在写进度条之间呢，我们要理清两个概念，首先来看看什么是\r\n
        1、可显字符与控制字符
        在C语言中呢，有很多的字符，大致分为【可显字符】和【控制字符】两大类
        可显字符：也就是可以显示在屏幕上，我们能看得到的，例：a b c d 1 2 3 4…
        控制字符：用来控制我们输出在屏幕上的一些格式，例：\n \r \t \b…
        在我们日常写代码，写文章的过程中，写完一行后若是没有自动换行就需要敲下键盘中的Enter键来达到换行的效果。可是对于这个按键，实际上它在计算机内部做了两件事 —— 【换行】+【回车】
        \n —— 新起一行，光标位于行末【换行】
        \r —— 回到当前文本行的首部【回车】
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        2、老式键盘
        在我们使用的键盘中，看到的Enter回车键，莫过于下面这两种，第一种出现在台式机多一些，第二种出现在笔记本多一些。不过就这么看来，还是这种老式键盘符合【换行】+【回车】的这么一个概念，也就是新起一行，然后在回到当前行的行首
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        不过平常呢我们在C语言中写代码的时候为何直接使用\n就可以起到【换行】+【回车】的功能呢，其实这是语言本身的范畴所决定的，在C语言中便自动解释成了这个意思，不过在其他地方可能只能起到【换行】的功能，\r需要我们手动加上
        例如我们在Linux下写出一个文本的时候，就需要带上\r\n
        三、缓冲区的概念理解
        了解了\r\n的概念之后，我们继续来谈谈【缓冲区】的概念
        1、五个代码段 + 现象分析
        在这之前先普及两个Linux下的库函数
        sleep() —— 睡眠
        Windows中的sleep()单位是毫秒；Linux中的sleep()单位是秒
        其包含在头文件中，我们通过【man 3 sleep】来进行查看
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        fflush() —— 刷新流
        格式：int fflush(FILE *stream);
        C语言呢一般默认会为我们提供三个流，即【标准输入stdin】、【标准输入stdout】、【标准错误stderror】，一般用来刷新输出流即stdout
        接下去我们通过五段代码来逐步理解行缓冲的概念
        代码1
        
        #include #include int main() { printf("hello linux!\n"); sleep(3); return 0; }
        
        现象观察
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        首先看到的是我们平常写的普通的代码，我在最后加上了sleep()函数，相当于在打印输出完之后让程序睡上3秒，然后才会显示【命令提示符】
        代码2
        
        #include #include int main() { printf("hello linux!"); sleep(3); return 0; }
        
        现象观察
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        本段代码我将最后的\n给去除了，可以看出，我们要输出的【hello linux】并没有在第一时间打印，而是在睡眠3秒后和【命令提示符】一同进行打印，这是为何呢？
        代码3
        
        #include #include int main() { printf("hello Makefile!"); fflush(stdout); sleep(3); return 0; }
        
        现象观察
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        接着我又使用到了fflush()这个函数，将其放在sleep()函数之前，也就相当于是优先刷新了一下缓冲流，此时就可以看到【hello linux】立马先被打印了出来，等上3秒后才显示的【命令提示符】
        代码4
        
        #include #include int main() { printf("hello linux!\r"); sleep(3); return 0; }
        
        现象观察
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        可以看到，我在输出语句中加上了一个\r，当执行程序后便开始睡眠，然后在3秒睡眠后便直接打印出了【命令提示符】，这是为何呢？我们原本要打印的数据去哪里了呢？
        代码5
        
        #include #include int main() { printf("hello linux!\r"); fflush(stdout); sleep(3); return 0; }
        
        现象观察
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        通过fflush()刷新流，我们提前显示了一下需要打印的数据，此时就可以看得很清楚，其实我们原本要打印的数据是在的，只是被【命令提示符】覆盖了而已，因为这个光标回到了行首
        2、观察现象，提出问题❓
        通过观察上面5个代码段以及它们所产生的现象，我们可以提出这样的问题
        当不加换行符\n时为何会先睡眠再打印？
        为何带上\n后数据会立马先显示出来，睡眠后才显示提示符？
        在加上回车\r后为什么看不到我们要的数据？刷新一下就有了呢？
        3、行缓冲的概念 + 疑难解答
        接下去我们就正式地来谈谈【缓冲区】的概念。文字居多、都是概念，还望理解😄
        当我们编写完代码的时候，要将数据进行输出，此时在内存中会为其预留了一块空间，用来缓冲输入或输出的数据，这个保留的空间被称为缓冲区
        缓冲区分为【无缓冲】、【行缓冲】、【全缓冲】三类，本文主要讲行缓冲
        对于缓冲区而言，需要进行刷新才可以将里面的内容显示出来。可以在进程退出的时候让系统自动去刷新缓冲区；也可以自己去调用刷新缓冲区，例如fflush()函数
        当不加换行符\n时为何会先睡眠再打印？
        对于我们写的这段代码而言，属于顺序执行，所以一定是从上到下执行下来的，因此一定会先打印printf()语句中的内容。
        我们看不到这个内容不代表它不存在，只是它被预存在了缓冲区中，因为sleep()函数的缘故，导致这个缓冲区没有被刷新而已，所以它并没有丢失
        为何带上\n后数据会立马先显示出来，睡眠后才显示提示符？
        无论带不带\n，数据都会被保存在缓冲区里。缓冲区有很多自己的刷新策略【往显示器上打印就是行缓冲】，只要碰到了换行符，就会把换行符之前的所有内容全部显示出来
        所以字符串是以行缓冲的方式保存在了行缓冲区里，最后会显示出来的原因是我们的程序要退出了，所以曾经缓冲在缓冲区里的数据就会被刷新出来
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        在加上回车\r后为什么看不到我们要的数据？刷新一下就有了呢？
        上面我们有谈到\r与\n的特点，知道了对于前者来说会回到当前行的行首，那是什么回到行首呢？通过观察动图可以发现是光标。当我们在输入一个字符时，光标就会后移，也就会移动到下一个要输入字符的位置。因此在我们什么都不加的时候便会顺着打印【命令提示符】
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        那其实就可以说得通了，因为\r的原因，光标回到了行首，因此在3秒的等待后shell输出了【命令提示符】，便覆盖了我们原本所想要输出的内容
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        4、小结
        好，看完行缓冲之后，也解答了遗留下来的疑难问题，我们来对其进行一个总结✒
        程序内部存在缓冲区，无论带不带任何的【控制字符】，它都会在输出屏幕前将其保存在缓冲区中，缓冲区是需要刷新的，若是没有因为一些缘故，例如slepp()函数导致缓冲区延迟刷新，我们一时就看不到想要输出的内容。可以等待系统睡眠后自动刷新，也可以手动使用fflush()自动刷新
        输入字符光标后移，要显示的内容都是从光标所在处开始的。光标和显示器相互匹配，光标在哪里，显示器打印的时候就从哪里开始打印
        四、实现一个倒计时的功能
        通过前面学习的有关\r\n以及缓冲区的知识，相信解开了你一直以来的很多困惑，现在我们先利用前面所学的一些知识，去实现一个数字倒计时的功能
        1、实现从9 ~ 0的倒计时
        首先我们来如何使一个数字从【9】变到【0】，那就是使用循环。然后我们在打印完每个数字之后使用sleep()函数睡眠一秒
        1 #include 2 #include 3 4 int main(void) 5 { 6 int i = 9; 7 while(i >= 0) 8 { 9 printf("%d\n", i); 10 sleep(1); 11 i--; 12 } 13 return 0; 14 }
        
        来看一下效果
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        但我们要实现的并不是这样，而是在一行内进行一个倒计时，而且每后一个数字会对前一个数字进行覆盖，那就可以这么去做
        每打印完一个数字后进行一个回退，使光标重新回到行首，这样就使得后一个数字每次都可以覆盖掉前一个数字
        那也就是我们前面学到过的\r回车 ——> printf("%d\r", i);
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        是的，你眼睛👀没有问题，如果看到最后就可以发现原本我们要显示的内容完全打印出来，这是为什么呢？还记得前面的知识吗？
        这里先公布答案：因为缓冲区没刷新呢 ❗
        我们每次在slepp()睡眠前将缓冲区刷新一下即可，保证在倒计时完不被命令行覆盖可以在最后加个换行
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        2、进阶：10 ~ 0的倒计时
        再加个码，若是我从10开始倒计时，该怎么修改程序呢？你可试着先自己写写看✍
        可以看到，若是我就将i修改一下从10开始的话，就会出现下面这样的情况，只有前面的数字会被覆盖，10后面的这个0会始终被保留下来，最后倒计时结束后便成了00
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        显示器打印原理解释
        那要如何去修改呢？关于这点我要先普及一下有关显示器打印的原理
        看到这句代码printf("%d\n", 123); 就是打印了一下123这个整数，但是在计算机内部进行处理后显示在屏幕上可不是这样，因为所有显示在屏幕上的内容都是字符
        所以对于123其实并不是以一个整数的形式打印在屏幕上的，而是1、2、3这三个字符，进行显示，只是看上去像是数字一样。在计算机内部，会将你输入的一些整型数字首先转换为字符串的形式，然后去遍历这个字符串，用putc()这个函数将字符一一地打印在显示器上
        所以我们一般把【键盘】【显示器】这些称做为字符设备
        3、错误修改
        知道了显示器字符打印的原理，接下去我们就可以对上面的代码做一个修改
        因为打印的均为字符，那么10就算是有2个字符，所以我们每次在打印只需要预留出2个字符的位置就可以了，这样第一次打印10刚好占满两个字符的空间，后面在打印9 8 7...的时候虽然只有一个字符，但是还有一个预留的空间，所以就会把上一次打印的内容进行一个覆盖
        printf("%2d\r", i); //C语言中的格式化占位符
        
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        五、进度条小程序【基础详解版】
        好，终于来到了我们心心念念的【进度条】了，有关我为什么要将前面的这些知识做铺垫，你看完本模块就知道了😄
        1、准备工作
        既然是个小程序，那我们就用工程的形式来编写，那就是使用【多文件】的形式。首先要创建一个【proc】的目录其中包含
        一个头文件proc.h
        一个源文件proc.c
        一个主调文件main.c
        这里充分的利用到了之前所学习的【vim】来进行多文件编写如下图所示👇
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        因为我们要对代码去进行编译，每次去重新编译会很冗杂，因此可以使用之前学过【make/Makefile】进行自动化构建
        先前有说到过，目标文件它所依赖的是一个文件列表，不仅仅可以是一个，也可以是多个，例如这里的【main.c】与【proc.c】，因此在使用gcc进行编译的时候就需要对这两个.c的文件一起进行编译
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        那此时就有同学会问，不是还有一个proc.h吗？为何不进行一起编译呢？
        这一点我之前在讲解【gcc】的时候也有提到过，我们在进行多文件编译时候是不需要考虑【头文件】的，因为在预处理阶段头文件就会在它被包含的.c源文件中进行展开，因此我们加了和没加一样，你想加的话也可以加上，不会有问题，不过一般我们是不加的
        2、进度条样式说明
        准备工作做好之后，我们来看看需要实现的进度条需要是一个什么样子
        首先主体部分很明确，需要一个很大的空行，使用[ ]进行囊括，中间用==>这样的符号进行一个慢慢地推进
        那既然是进度条，就一定有进度，一般使用百分比来进行显示，即50%
        除了上面两个，我们还需要这个进度条有缓冲显示，也就是我们日常在Windows下看到的那种转圈圈的缓冲，不过呢，我们是在Linux环境下，无法做到这种图形化界面，但是我们可以使用旋转字符来进行一个模拟[|][/][-][\]
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        这就是进度条的大致形状，要先有个数 [=======================>][100%][/]
        3、主体进度推进实现【重点】
        首先要实现的是主体进度条的推进时间，先简单地实现一下这个进度条不断变长的过程(๑•̀ㅂ•́)و✧
        下面是详细介绍，想直接看整体代码的可以拉到最后面
        我们可以将整体进度条看作是一个字符串，现在要实现从0% ~ 100%的进度条扩展，因此就需要一个长度为101的字符数组，这里首先使用#define进行一个宏定义
        #define SIZE 101
        
        这里最令你困惑的应该是这个memset，为什么要使用它呢？因为我相当于是使用一个循环的方式，每次都去修改这个字符数组当前位置上的字符，将其变为=，然后每次去打印的时候下一个位置就会多出来一个=，此时在视觉上看其实就相当于是一个进度条在慢慢推进的样子😮，不过在最后不要忘记带上sleep()这个睡眠函数，让进度条每过一秒钟向后前进一个单位
        memset(bar, '
        1 #include "proc.h" 2 3 #define SIZE 101 4 5 void progress() 6 { 7 char bar[SIZE]; 8 memset(bar, '
        #define SIZE 52
        ', sizeof(bar)); 9 //初始化整个bar字符串均为
        if(i != 50) bar[i] = ARR;
        ，sizeof(数组名)表示取到这个数组的字节大小 10 11 int i = 0; 12 while(i 14 printf("[%s]\n", bar); 15 bar[i] = '='; 16 i++; 17 sleep(1); 18 } 19 } 7 char bar[SIZE]; 8 memset(bar, '
        4、百分比递增实现
        ', sizeof(bar)); 9 //初始化整个bar字符串均为
        printf("[%-50s][%d]\r", bar, i * 2);
        ，sizeof(数组名)表示取到这个数组的字节大小 10 11 int i = 0; 12 while(i 14 printf("[%-50s]\r", bar); 15 bar[i++] = '='; 16 fflush(stdout); 17 // usleep(1000000); 1秒 18 usleep(100000); //0.1秒 19 } 20 printf("\n"); 21 }
        ', sizeof(bar)); //初始化整个bar字符串均为
        printf("[%-50s][%d%%]\r", bar, i * 2);
        ，sizeof(数组名)表示取到这个数组的字节大小
        对于字符串我们知道自身就带有\0，因此我们每次在添加完当前位置的=后，还要在其后面添加上一个\0才行，这会显得很麻烦，于是我就想到了在一开始就将整个字符串的内容初始化为\0，对于sizeof(bar)来说也就是sizeof(数组名)，可以取到这个数组的整个字节大小，若是不懂的可以看看C语言数组章节
        下面是代码
        5、旋转字符轮回实现
        ulli为了看出让被人看出这是一个进度条的样子，在后面追加一个。重新定义一下 pre class="brush:python;toolbar:false"#define STYLE '=' #define ARR '' /pre ulli为了使进度条在99%之前最后一个字符呈现【>】，而最后到100%为【=】，我们此处就需要再循环内部做一个判断若是其i != 50，就一直追加【>】，最后到达100%时便为【=】
        那便需要预留出52个位置的空间
        const char* label = "|/-\";
        
        printf("[%-50s][%d%%][%c]\r", bar, i * 2, label[i % 4]);
        
        此时来看的话我们进度条的主体部分就做完了
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        void processBar(int speed) usleep(speed);
        
        接下去我们来实现一下百分比递增这块
        若是一开始很长的进度条，循环次数为101次的话直接输出下标i即可，但是我们修改了进度条的长度，所以需要使用i * 2，也可以实现一个0% ~ 100%的过程
        #define TOP 100 #define BODY '=' #define RIGHT '>'
        
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        来给数字的后面加上一个【%】，不过可以看到，编译器不允许我们这样做，这点要涉及到.bat中的批处理程序，此时我们需要写上【%%】才算是一个【%】，你也可以理解为我们在写文件路径时的【\】当做【\】，防止出现转义字符的歧义
        如果想了解可以看看这个文章——> 链接
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        1 #include 2 #include 3 #include 4 5 #define TOP 100 6 #define BODY '=' 7 #define RIGHT '>' 8 9 extern void processBar(int speed);
        
        接下去来实现最后的一个旋转字符的轮回，已到达图形化界面中的缓冲功能
        这一块我们只需要定义一个字符数组，前面加上const是防止里面的内容被修改。而最后一个\\也就是我上面说到的【转义字符歧义】，其实它就是【\】
        1 #include "processBar.h" 2 3 const char* label = "|/-\"; 4 5 void processBar(int speed) 6 { 7 char bar[TOP]; 8 int len = strlen(label); 9 int cnt = 0; 10 11 memset(bar, '执行一些下载任务', sizeof(bar)); 12 //初始化整个bar字符串均为
        1 #include "processBar.h" 2 3 // 函数指针类型 4 typedef void (callback_t)(int rate); 5 6 // 模拟一种安装或下载的场景(回调函数) 7 void downLoad(callback_t cb) 8 { 9 int total = 1000; // 1000B 10 int curr = 0; // 0B 11 12 while(curr 14 /* 进行某种下载任务 */ 15 usleep(50000); // 模拟下载时间 16 17 // 计算下载速率 18 int rate = curr * 100 / total; 19 cb(rate); // 通过函数指针去调用对应的函数 20 21 // 循环下载了一部分 22 curr += 10; 23 } 24 printf("\n"); 25 } 26 27 int main(void) 28 { 29 // 将所需要的调用的函数地址传递给回调函数 30 printf("download 1:\n"); 31 downLoad(processBar); 32 33 printf("download 2:\n"); 34 downLoad(processBar); 35 36 printf("download 3:\n"); 37 downLoad(processBar); 38 }
        ，sizeof(数组名)表示取到这个数组的字节大小 13 while(cnt 15 printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, cnt, label[cnt % len]); 16 fflush(stdout); // 刷新缓冲区 17 18 bar[cnt++] = BODY; 19 if(cnt
        然后我们在打印的时候，要去实现一个轮回就需要用到一个取余%的操作，每次打印的都是【0 ~ 3】的倍数
        最后，就实现了一个完整的进度条
        $Linux | 手把手教你写一个进度条小程序,在这里插入图片描述,词库加载错误:未能找到文件“C:\Users\Administrator\Desktop\火车头9.8破解版\Configuration\Dict_Stopwords.txt”。,操作,没有,安装,第26张$
        然后我们再来把代码完善一下。对于这个睡眠的时间，我们可以将其作为形参进行传递
        然后把一些宏定义放到头文件里面来
        最后，再将我们上面所写的代码展示一下
        processBar.h
        processBar.c
        然后在mian函数中去加上外层的循环，我们通过计算出每一次的速度，作为参数传递给形参rate，那随着进度的推进，在这一块我们一般会去，不过现在没有真实的业务场景，让cur++即可
        1 #include "processBar.h" 2 3 int main(void) 4 { 5 int total = 1000; 6 int curr = 0; 7 8 while(curr 10 processBar(curr * 100 / total); 11 // 进行某种下载任务 12 curr += 10; 13 usleep(100000); 14 } 15 printf("\n"); 16 return 0; 17 } 9 int total = 1000; // 1000B 10 int curr = 0; // 0B 11 12 while(curr 14 /* 进行某种下载任务 */ 15 usleep(50000); // 模拟下载时间 16 17 // 计算下载速率 18 int rate = curr * 100 / total; 19 cb(rate); // 通过函数指针去调用对应的函数 20 21 // 循环下载了一部分 22 curr += 10; 23 } 24 printf("\n"); 25 } 29 // 将所需要的调用的函数地址传递给回调函数 30 printf("download 1:\n"); 31 downLoad(processBar); 32 33 printf("download 2:\n"); 34 downLoad(processBar); 35 36 printf("download 3:\n"); 37 downLoad(processBar); 38 39 printf("download 4:\n"); 40 downLoad(processBar); 41 return 0; 42 } memset(bar, '\0', sizeof(bar)); } 8 memset(bar, '\0', sizeof(bar)); 9 } 10 11 // 单次的进度推进 12 void processBar(int rate) 13 { 14 if(rate
        main.c

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