教你在Linux上寫一個(gè)進(jìn)度條小程序

一、前言

在 Linux 上寫下一個(gè)簡(jiǎn)易的進(jìn)度條小程序。

成品展示：

今天的內(nèi)容比較輕松，只需要了解兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，這個(gè)小程序就很容易寫出來(lái)了，讓我們開(kāi)始今天的學(xué)習(xí)。

二、理解 ‘ ’ 與 ‘ ’

C 語(yǔ)言中有很多字符，而字符大體分為兩類：可顯字符、控制字符。

控制字符不可顯示，例如 和 就是控制字符。

而在我們平時(shí)打字時(shí)，一行寫滿了需要換行，但是新起一行有很多種，例如：

這樣雖然新起一行了，但是不是我們想要的結(jié)果。

我們通常新起一行是在第二行的最左端，但是對(duì)于這個(gè)結(jié)果其實(shí)有兩個(gè)操作：

1.跳轉(zhuǎn)到第二行

2.回到第二行的最左端

有了這個(gè)基本概念，再來(lái)談 和 的作用：

：回車 - 回到文本行的開(kāi)頭

：換行 - 新起一行

所以，其實(shí)我們平時(shí)泛指的換行實(shí)際上是 回車 + 換行。

且在語(yǔ)言范疇下，例如 C 語(yǔ)言，換行就可以達(dá)到回車 + 換行的效果。在平常，這一操作還是兩個(gè)步驟。

三、行緩沖

行緩沖這個(gè)概念認(rèn)識(shí)。

1、提出問(wèn)題

首先先了解一下兩個(gè)庫(kù)函數(shù)：

sleep：Linux 下的休眠函數(shù)，單位是秒。頭文件為#include

fflush：刷新緩沖區(qū)

代碼 1：

#include
intmain()
{
printf("helloxxx");
sleep(3);
return0;
}

現(xiàn)象：

分析：

光標(biāo)停留在文本行的開(kāi)頭，但是字符串沒(méi)有被打印。

反而像是 sleep 函數(shù)先起作用，然后 printf 函數(shù)再?gòu)墓鈽?biāo)處開(kāi)始打印。

打印完之后，shell 提示符緊跟著字符串后顯示。

代碼 2：

#include
intmain()
{
printf("helloxxx
");
sleep(3);
return0;
}

現(xiàn)象：

分析：

printf 打印的字符串先顯示在終端上，光標(biāo)位于字符串的下一行。

sleep 函數(shù)使程序休眠 3 秒后，shell 提示符從光標(biāo)位置開(kāi)始顯示。

代碼 3：

#include
intmain()
{
printf("helloxxx
");
sleep(3);
return0;
}

現(xiàn)象：

分析：

printf 打印的字符串沒(méi)有顯示到終端，光標(biāo)一直停留在該打印字符串的一行

sleep 函數(shù)休眠三秒后，shell 提示符直接打印在了屏幕上。并沒(méi)有看到字符串。

觀察上面的現(xiàn)象，我們提出幾個(gè)問(wèn)題：

代碼 1 好像是先執(zhí)行了 sleep ，在執(zhí)行 printf ，是這樣嗎？

代碼 2 加上了 ‘ ’ ，字符串一開(kāi)始就顯示了，為什么？

代碼 3 好像什么都沒(méi)打印，這是為什么？

在解答這些問(wèn)題之后，我們先了解一下行緩沖。

2、認(rèn)識(shí)行緩沖

在內(nèi)存中預(yù)留了一塊空間，用來(lái)緩沖輸入或輸出的數(shù)據(jù)，這個(gè)保留的空間被稱為緩沖區(qū)。

我們之前或多或少都聽(tīng)說(shuō)過(guò)緩沖區(qū)。

在代碼 1 中，由于程序是按照數(shù)據(jù)執(zhí)行的，所以必定是先執(zhí)行 printf 。

但是數(shù)據(jù)沒(méi)有顯示，所以這時(shí)候，數(shù)據(jù)就一定被保存在某個(gè)位置，保存的位置就是緩沖區(qū)。

而要讓數(shù)據(jù)顯示，是需要刷新緩沖區(qū)的。

行緩沖是緩沖區(qū)刷新策略的一種，在行緩沖模式下，當(dāng)輸入和輸出中遇到 ‘ ’ 換行時(shí)，就會(huì)刷新緩沖區(qū)。

有了這個(gè)概念，我們繼續(xù)分析問(wèn)題。

3、解答與拓展

解答：

問(wèn)題 1：代碼 1 好像是先執(zhí)行了 sleep ，在執(zhí)行 printf ，是這樣嗎？

當(dāng)然不是。由于程序是按照順序執(zhí)行的，所以必定是先執(zhí)行完 printf 在執(zhí)行 sleep 。

而數(shù)據(jù)沒(méi)有被顯示出來(lái)的原因是：數(shù)據(jù)保存在緩沖區(qū)中，但是沒(méi)有主動(dòng)刷新，當(dāng)程序退出后，保存在緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)被自動(dòng)刷新出來(lái)了。

所以才會(huì)造成這種現(xiàn)象。

問(wèn)題 2：代碼 2 加上了 ，字符串一開(kāi)始就顯示了，為什么？

這里由于是直接往顯示器上打印，所以采用的刷新方式為行緩沖。

所以執(zhí)行碰到 ‘ ’ 時(shí)，就會(huì)把在緩沖區(qū)中的 (換行符之前) 的內(nèi)容全部刷新出來(lái)。

所以這段代碼一開(kāi)始就會(huì)有數(shù)據(jù)顯示，然后再 sleep 休眠。

問(wèn)題 3：代碼 3 好像什么都沒(méi)打印，這是為什么？

之前說(shuō)過(guò) 是換行，所以當(dāng) printf 遇到 時(shí)，就把光標(biāo)移到開(kāi)頭。sleep 睡眠后，當(dāng)程序退出，shell 打印提示符時(shí)，就覆蓋了字符串。

拓展：

數(shù)據(jù)真的是臨時(shí)保留在緩沖區(qū)里的嗎？光標(biāo)如何理解？

我們用一段代碼來(lái)理解這兩個(gè)問(wèn)題：

#include
#include
intmain()
{
printf("helloxxx
");
fflush(stdout);
sleep(3);
return0;
}

現(xiàn)象：

觀察現(xiàn)象，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們使用fflush主動(dòng)刷新緩沖區(qū)后，數(shù)據(jù)就顯示在了屏幕上；且因?yàn)?‘ ’ 的原因，光標(biāo)指向字符串開(kāi)頭；當(dāng)打印 shell 提示符時(shí)，就直接從光標(biāo)位置開(kāi)始覆蓋。

所以對(duì)于這兩個(gè)問(wèn)題，我們已經(jīng)得到了答案：

1.數(shù)據(jù)被臨時(shí)保存在于緩沖區(qū)中，通過(guò)刷新就可以顯示

2.數(shù)據(jù)是從光標(biāo)位置開(kāi)始打印的。

一句話理解光標(biāo)：光標(biāo)和顯示器匹配，光標(biāo)在哪里，顯示器打印的時(shí)候就從哪里開(kāi)始打印。

4、倒計(jì)時(shí)

基于對(duì)上面的理解，我們先實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的倒計(jì)時(shí)。

倒計(jì)時(shí)就是在屏幕上不斷顯示數(shù)字，每次在同一位置顯示，并將之前的數(shù)據(jù)覆蓋。

既然是每次要從頭開(kāi)始覆蓋，那么就可以用 ‘ ’ 來(lái)實(shí)現(xiàn)每次回到行首，并且可以通過(guò)相應(yīng)的格式化控制顯示多位打印。

但是 ‘ ’ 不會(huì)主動(dòng)刷新，所以要用fflush函數(shù)主動(dòng)刷新緩沖區(qū)。

在每次刷新之后，使用 sleep 函數(shù)，間隔一定的時(shí)間。

由此，我們可以很輕松寫出代碼，例如寫一個(gè)從 10 開(kāi)始的倒計(jì)時(shí)：

#include
#include

intmain()
{
inti=10;
for(;i>=0;i--){
//位寬控制，
回到開(kāi)頭
printf("%2d
",i);
fflush(stdout);//主動(dòng)刷新
sleep(1);//休眠
}
printf("
");//換行，打印提示符
return0;
}

四、進(jìn)度條

好了，接下來(lái)進(jìn)入正題，我們開(kāi)始寫進(jìn)度條。

進(jìn)度條樣式：

主體樣式為兩個(gè)中括號(hào)包裹，中間=>推進(jìn)的方式呈現(xiàn)，比如：[======>]

主體右側(cè)中括號(hào)位置保持不變，中間元素不斷推進(jìn)，比如：[=> ]

顯示當(dāng)前加載進(jìn)度，用[num%]顯示，num 隨著進(jìn)度條的不斷推進(jìn)而變化

顯示加載樣式，可以利用一個(gè)旋轉(zhuǎn)的字符，例如[]的樣式，順時(shí)針不斷旋轉(zhuǎn)

大約呈現(xiàn)狀態(tài)為：[========>] [15%] []

采用多文件：

文件存放在proc目錄中

proc.h ：函數(shù)聲明

proc.c ：進(jìn)度條邏輯

main.c ：函數(shù)調(diào)用

makefile準(zhǔn)備：

由于采用多文件，所以依賴關(guān)系可以寫成依賴文件列表的樣式：

分塊邏輯：

1.進(jìn)度條主體

預(yù)留進(jìn)度條大小為 100 個(gè)=，外加 1 個(gè)>，加上保存'?'的位置，用數(shù)組存儲(chǔ)為 102 個(gè)單位。

進(jìn)度條是一行中的，所以需要用到' '，每次都需要使用fllush主動(dòng)刷新緩沖區(qū)。

每次刷新出數(shù)據(jù)之后，將 = 填充到數(shù)組中，并且顯示 > 。在最后一次顯示時(shí)，控制 > 不要顯示。

然后休眠一小會(huì)。由于休眠用 sleep 函數(shù)太慢。所以可以用 usleep 函數(shù)休眠，usleep 函數(shù)的參數(shù)單位是微秒。

根據(jù)這個(gè)寫出代碼：

2.百分比顯示

%% 顯示為一個(gè) % ，而 %d 為數(shù)字，這步很簡(jiǎn)單，只要在 printf 語(yǔ)句中加上內(nèi)容：

printf("[%-100s][%d%%]
",bar,i);

3.旋轉(zhuǎn)光標(biāo)：

光標(biāo)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)，那么旋轉(zhuǎn)時(shí)就可以用數(shù)組保存。

旋轉(zhuǎn)每次顯示內(nèi)容分別為| / - ，\代表一個(gè) ，因?yàn)楹?結(jié)合的會(huì)被解析為轉(zhuǎn)義字符，將其保存到字符串中。

而由于字符串一共就四個(gè)字符，所以輸出的時(shí)候需要控制輸出位置。

代碼：

constchar*str="|/-";//字符串
printf("[%-100s][%d%%][%c]
",bar,i,str[i%4]);//輸出語(yǔ)句

完整代碼：

proc.h：

#pragmaonce

#include

externvoidprocess();

proc.c：

#include"proc.h"
#include
#include

#defineSIZE102//數(shù)組大小
#defineSTYLE'='
#defineFLAG'>'

voidprocess()
{
constchar*str="|/-";
charbar[SIZE];
memset(bar,'?',sizeof(bar));
inti=0;
while(i<=?100)?{
??????printf("[%-100s][%d%%][%c]
",?bar,?i,?str[i?%?4]);?//?格式控制
??????fflush(stdout);?//?刷新
??????bar[i++]?=?STYLE;?//?填充數(shù)據(jù)
??????if?(i?!=?100)?{
??????????bar[i]?=?FLAG;?//?如果不是最后一次則顯示?>
}
usleep(100000);//休眠
}
printf("
");
}

test.c

#include"proc.h"

intmain()
{
process();
return0;
}

進(jìn)度條展示：