【Linux】第一个小程序——进度条实现

前言

  我们之前学习过vim编辑器、gcc/g++的使用和make/makefile工具，所以今天我们就可以使用它们创建Linux上第一个小程序——进度条。在实现进度条之前我们首先需要补充两个小知识。

1. 回车概念

  在Linux系统中，\n和\r是两个重要的转义字符，它们分别代表着换行符和回车符，各自具有不同的功能和应用场景。

• \n（换行符）:

【定义】：\n表示换行符，其英文全称是newline，控制字符可以写成LF（Line Feed）。它将光标移动到下一行的开头位置，常用于分隔文本的不同行。 【功能】：在Linux系统中，\n通常用于表示文本的换行。当新的字符输入时，它们会在新的行上输出。这使得文本内容更加清晰、易读。

• \r（回车符）：

【定义】：\r表示回车符，其英文全称是return，控制字符可以写成CR（Carriage Return）。它将光标移动到当前行的开头位置，但不移动到下一行。 【功能】：在Linux系统中，\r通常用于在同一行上连续输出不同的内容。如果有新的字符输入，它们将覆盖已存在的字符。这使得在同一行内更新文本内容成为可能。

在制作进度条等动态文本输出时，\r非常有用。通过不断更新同一行的内容，可以创建出动态的视觉效果。

✨\n的主要功能是换行，将光标移动到下一行的开头；而\r的主要功能是回车，将光标移动到当前行的开头。

2. 行缓冲区

  在Linux中，行缓冲区是一种缓冲机制，用于存储输出数据，直到满足某个条件后才将数据发送出去。行缓冲区是按行存储数据的，即只有当输出的数据中包含换行符时，才会发送数据。

  这种缓冲机制对于一些需要批量输出的场景非常有用，可以提高效率。同时，也可以使用特定的函数来刷新缓冲区，强制将缓冲区中的数据发送出去。

需要注意的是，行缓冲区只是一种缓冲机制，默认情况下并不是所有的输出都是行缓冲的，可以通过配置文件或者代码中的特定函数来改变缓冲方式。

  所以我们在动态显示文本进度条时借助的是\r回滚而非换行，无法满足输出数据的条件，这时我们就需要借助fflush(stdout);函数。

fflush(stdout)是用来刷新标准输出流(stdout)的函数。标准输出流是一个缓冲流，当数据写入到标准输出流时，并不会立即显示出来，而是先存储在缓冲区中，当缓冲区被填满或者手动调用fflush函数时，才会将缓冲区的内容刷新到显示器上。

3. 进度条代码

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

int main()
{
    //进度条代码

    //1.数组存放字符
    char bar[101];//最后存放/0
    memset(bar, '#', 100);

    //旋转字符数组
    char label[4] = "-\\|/";//反斜杠要两个进行转义
    //2.循环打印
    int i = 0;
    while (i < 100)
    {
        bar[i + 1] = '\0';
        printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, i + 1, label[i % 4]); //加上旋转标识
        fflush(stdout);//刷新缓冲区
        usleep(10000);
        bar[++i] = '#';
    }

    //3.最后换行
    printf("\n");
    return 0;
}

我们可以在Linux上打开vim编辑器创建progress.c代码，将上述进度条代码写上去，然后使用make/makefile工具搭配gcc的使用，将progress.c编译成可执行文件progress，然后在命来行输入./progress运行该程序，结果如下：

这样我们就可以模拟实现Linux上第一个小程序——文本进度条啦🥳🥳

清理文件时我们就可以使用make clean删除文件：

如果需要重新编译progress.c文件我们也可以使用make命令来实现：

Makefile文件内容如下：

✨彩色进度条

  在C语言中，直接进行彩色输出并不是标准的一部分，因为C语言本身并不支持这种特性。然而，如果你在控制台环境下编写程序，并且目标环境如Linux或某些支持ANSI转义码的系统，你可以利用ANSI escape codes（ANSI转义序列）来模拟颜色输出。

比如我们想在控制台上打印一段带颜色的文字。假设你想打印一条红色的消息"Hello, World!"，你可以这样写：

#include <stdio.h>

int main() {
    if (isatty(fileno(stdout))) { // 检查是否是终端
        printf("\033[31m"); // 设置红色字体
        printf("Hello, World!\033[0m"); // 打印消息并恢复默认颜色
    } else {
        printf("Hello, World!"); // 对于非终端设备，如文件，直接打印纯文本
    }
    return 0;
}

在这个例子中，如果运行程序的是一个终端，它会显示红色的"Hello, World!"；如果不是终端（如通过重定向输出到文件），则只显示普通的白色文字。

对于颜色，通常会用到以下几种代码：

• 前景色:
  • 黑色： \033[30m
  • 红色： \033[31m
  • 绿色： \033[32m
  • 黄色： \033[33m
  • 蓝色： \033[34m
  • 青色： \033[36m
  • 紫色： \033[35m
  • 白色： \033[37m
• 背景色:
  • 黑色： \033[40m
  • 红色： \033[41m
  • 绿色： \033[42m
  • 黄色： \033[43m
  • 蓝色： \033[44m
  • 青色： \033[46m
  • 紫色： \033[45m
  • 白色： \033[47m
• 结束颜色设置： \033[0m 或 \x1b[0m (等效)

当你想要结束颜色输出时，可以使用\033[0m来清除所有设置。但是请注意，这取决于终端是否支持这些转义码，以及用户终端配置。在Windows控制台上，由于其默认不支持ANSI转义码，上述方法可能无法生效。

所以对于进度条代码，我们可以将其设置我们喜欢的颜色，只需要在循环打印前后设置和取消字体颜色，代码如下：

然后我们使用make命令重新编译progress.c源文件:

运行结果如下：

✨模拟真实下载速度的进度条

  我们需要使用随机数来模拟一次下载的进度，然后累加到进度条中而不是一直维持一个速度下载，代码如下：

然后我们就可以使用随机数模拟下载了，结果如下：

然后就可以利用每次的下载量比例更新进度条，代码如下：

进度条打印效果如下：