【Linux】编写第一个小程序：进度条

1. 预备知识

1.1 简单认识几个函数

1.1.1 sleep()

unsigned int sleep(unsigned seconds);

• 作用：让程序休眠指定秒数，如：sleep(3); //让程序休眠3秒
• 与 Windows 上的 Sleep() 函数不同
• 需要包含头文件<unistd.h>

1.1.2 fflush()

int fflush(FILE* stream);

• 作用：刷新缓冲区
• 需要传入一个流
• 需要包含头文件<stdio.h>

1.1.3 usleep()

int usleep(useconds_t usec);

• 作用：让程序休眠指定微秒，如：usleep(100000); //让程序休眠100000微秒（0.1秒）
• 1秒 = 1000000微秒
• 需要包含头文件<unistd.h>

1.1.4 memset()

void* memset(void* ptr, int value, size_t num);

• 作用：将 ptr 指向的内存块的前 num 个字节设置为指定的 value 值
• 返回设置后的 ptr
• 需要包含头文件<string.h>

1.2 缓冲区

直接上代码观察现象

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

int main()
{
    printf("you can see me       ");
    sleep(3);
    return 0;
}

执行效果图

• 首先要否定上面不切实际的想法，C语言是顺序执行的，所以 printf 函数一定先于 sleep 函数执行。
• 那为什么 3 秒后才打印到屏幕上呢？当然是因为缓冲区！
• printf 函数跑完后，输出的字符串是被保存到 C 对 IO 函数提供的一个缓冲区里了，在程序退出的时候，缓冲区中的内容才被刷新到屏幕上。
• 我们需要使用上面讲的 fflush 函数把缓冲区中的内容提前强制刷新到屏幕上，使用方法：fflush(stdout);

1.3 回车与换行

首先我要抛出一个概念：回车和换行是不一样的！

• 回车（ \r ）：把光标放到当前行的开始。

• 换行（ \n ）：把光标放到当前位置的下一行。

• 所以理论上来讲，‘\n’ 和 ‘\r’ 一起用才是我们理解中的”回车“，即：把光标放到下一行最开始的位置。

2. 编写入门版的进度条

2.1 基本逻辑

• 进度 1% 打印 1 个字符，回车到开始的位置，刷新缓冲区；
• 进度 2% 打印 2 个字符，回车到开始的位置，刷新缓冲区；
• …
• 进度 100% 打印 100 个字符，回车到开始的位置，刷新缓冲区，程序终止。

2.2 美化效果

• 进度条主体增加箭头显示
• 显示进度百分比
• 添加一个动态的旋转光标

2.3 代码实现

// porcessbar.h

#pragma once

#include <stdio.h>

#define NUM 103
#define Body '='
#define Head '>'

// version 1
void process();

// processbar.c

#include "processbar.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>

const char* lable = "|/-\\";

// version 1
void process()
{
    char buffer[NUM];
    memset(buffer, '\0', sizeof(buffer));
    int cnt = 0;
    int n = strlen(lable);
    buffer[0] = Head;
    while (cnt <= 100)
    {
        printf("[%-100s][%3d%%][%c]\r", buffer, cnt, lable[cnt % n]);
        fflush(stdout);
        buffer[cnt++] = Body;
        if (cnt < 100)
        {
            buffer[cnt] = Head;
        }
        usleep(50000);
    }
    printf("\n");
}

2.4 执行效果

3. 编写升级版的进度条

• 上面的进度条算是一个进度条吗？我们的进度条似乎在一个人玩单机呀，这样的进度条是没有意义的。
• 进度条的进度应该是依赖于其他应用的，比如下载。
• 下面我们模拟一个下载环境，并修改进度条，使进度条可以根据下载的进度，同步进行显示进度的工作。

3.1 代码实现

// processbar.h

#pragma once

#include <stdio.h>

#define NUM 103
#define Body '='
#define Head '>'

typedef void (*callback_t)(double);		// 函数指针类型

// version 2
void process_flush(double rate);

// processbar.c

#include "processbar.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>

const char* lable = "|/-\\";

// version 2: 进度是多少，你进度条能知道吗？另外，什么进度？依附于其他应用的，比如下载
char buffer[NUM] = {0};
void process_flush(double rate)
{
    static int cnt = 0;
    int n = strlen(lable);
    if (rate <= 1.0)
    {
        buffer[0] = Head;
    }
    printf("[%-100s][%.1f%%][%c]\r", buffer, rate, lable[cnt % n]);
    fflush(stdout);

    buffer[(int)rate] = Body;
    if ((int)rate + 1 < 100)
    {
        buffer[(int)(rate + 1)] = Head;
    }
    if (rate >= 100.0)
    {
        printf("\n");
    }

    cnt++;
    cnt %= n;
}

// main.c

#include "processbar.h"
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

// 模拟文件大小
#define FILESIZE (1024 * 1024 * 1024)

// 模拟一种场景，表示一种下载任务
void download(callback_t cb)    // 回调函数的形式
{
    srand(time(NULL) ^ 1023);   // 这样写只是为了让随机数更随机
    int total = FILESIZE;
    while (total)
    {
        usleep(10000);  // 下载动作
        int one = rand() % (1024 * 1024);  // 一次下载的大小
        total -= one;
        if (total < 0)
        {
            total = 0;
        }

        // 当前的进度是多少？
        int download = FILESIZE - total;
        double rate = (download * 1.0 / FILESIZE) * 100.0;
        cb(rate);
    }
}

int main()
{
    download(process_flush);
    return 0;
}

3.2 执行效果

---

END