Linux 进度条实现：详解回车换行与缓冲区机制

5 ~> Linux 中的第一个系统程序：进度条

5.1 两个储备知识：回车换行 / 缓冲区

5.1.1 回车和换行是一码事吗？

回车和换行不是一码事。

这是一张普通的作文纸，每次我们写完一行，都要从下一行开头开始继续往下写，写完一段，都要新起一行——

如下图，键盘、打字机上面都有回车键——

为什么说回车和换行不是一回事呢？

是的，回车换行是两个动作，\r 是回车，\n 是换行（和\r\n是一样的），在 C/C++ 里面\n（C）、std::endl（C++）是把两个动作（回车和换行）合写成一个了。

5.1.2 缓冲区

[Alice@VM-4-17-centos Ludy]$ vim code.c 
[Alice@VM-4-17-centos Ludy]$ make 我要开始编译了...
code.c -> code.o 我要开始链接了...
code.o -> code.exe 
[Alice@VM-4-17-centos Ludy]$ ./code.exe hello world!
[Alice@VM-4-17-centos Ludy]$ 

这里就是字符位数不够，右对齐了——

fflush(stdout); // 强制刷新缓冲区

5.2 观察：行缓冲区

下面的代码会有哪些现象？

#include <stdio.h>
int main(){
    printf("hello Alice!\n");
    sleep(3);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main(){
    printf("hello Alice!");
    sleep(3);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
int main(){
    printf("hello Alice!");
    fflush(stdout);
    sleep(3);
    return 0;
}

5.3 练练手：demo：光标快速回退，完成倒计时功能

5.3.1 代码演示

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

int main()
{
    int cnt = 10;
    for(;cnt >= 0;cnt--)
    {
        printf("倒计时：%-.2d\r",cnt); // 格式化输出
        fflush(stdout); // 强制刷新缓存
        sleep(1);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

5.3.2 最终效果呈现

[Alice@VM-4-17-centos Ludy]$ make 
[Alice@VM-4-17-centos Ludy]$ ./code.exe 
倒计时：0 

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5.4 进度条（两种方式，这里只演示后一种）

进度条是用户界面中常见的元素，用于直观展示任务的完成进度。接下来介绍如何使用 C 语言在 Linux 操作系统中（centos 版本）实现一个功能完整的进度条。

5.4.1 Makefile

Bin=process_bar
Cc=gcc
Src=$(wildcard *.c)
Obj=$(Src:.c=.o)

$(Bin):$(Obj)
	@echo "$^ link to $@"
	@$(Cc) -o $@ $^
%.o:%.c
	@echo "compling $< to $@"
	@$(Cc) -c $<

.PHONY:clean
clean:
	@echo "Clean Project...Done"
	@rm -f $(Obj)$(Bin)

.PHONY:Print
Print:
	@echo $(Bin)
	@echo $(Cc)
	@echo $(Src)
	@echo $(Obj)

5.4.2 Process.h

定义函数指针类型 flush_t，支持回调机制。 声明进度条显示函数接口。

total - 总任务量：表示需要完成的全部工作量； current - 当前完成量：表示已经完成的工作量； speed - 当前速度：表示单位时间内完成的工作量； userinfo - 用户信息：这里表示速度单位：'MB/s'

#ifndef PROCESS_H
#define PROCESS_H

// ANSI 颜色代码
#define COLOR_RED "\033[31m"
#define COLOR_GREEN "\033[32m"
#define COLOR_YELLOW "\033[33m"
#define COLOR_BLUE "\033[34m"
#define COLOR_MAGENTA "\033[35m"
#define COLOR_CYAN "\033[36m"
#define COLOR_RESET "\033[0m"

typedef void (*flush_t)(double total,double current,double speed,const char* userinfo);

void Process(double total,double current,double speed,const char* userinfo);

#endif

5.4.3 Process.c

1. 百分比计算： current * 100.0 / total
2. 进度条填充： 使用循环填充 - 字符
3. 旋转光标： 通过字符序列 |\-/ 实现动画效果
4. 实时刷新： 使用\r 回车符和 fflush(stdout) 实现原地更新

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

// 如果头文件中没有定义颜色，则在这里定义
#ifndef COLOR_RED
#define COLOR_RED "\033[31m"
#define COLOR_GREEN "\033[32m"
#define COLOR_YELLOW "\033[33m"
#define COLOR_BLUE "\033[34m"
#define COLOR_MAGENTA "\033[35m"
#define COLOR_CYAN "\033[36m"
#define COLOR_RESET "\033[0m"
#endif

#define SIZE 100
#define LABEL '='

void Process(double total, double current, double speed, const char* userinfo)
{
    if(current > total)
        return;

    // 旋转光标
    static const char* lable = "|/-\\";
      index = ;
     size = (lable);

    
     rate = current *  / total;
     out_bar[SIZE];
    (out_bar, , (out_bar));

    
     i = ;
     bar_length = ()rate;
    (bar_length > ) bar_length = ;
    (; i < bar_length; i++)
    {
        out_bar[i] = LABEL;
    }

    
     * color;
    (rate < )
        color = COLOR_RED;
     (rate < )
        color = COLOR_YELLOW;
    
        color = COLOR_GREEN;

    
    (, 
           out_bar, rate, lable[index], current, total, speed, userinfo);
    fflush();

    index++;
    index %= size;

    
    (current >= total)
    {
        ();
    }
}

5.4.4 main.c

#include "process.h"
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>

// 有一个下载任务
double gtotal = 1024.0; // 目标文件的总大小
double gspeed = 1.0; // 下载时的网络速度

// 回调函数
void Download(double total, flush_t cb)
{
    double level[] = {0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 10.0, 20.0, 30.0, 30.0, 40.5, 80.5};
    int num = sizeof(level) / sizeof(level[0]);

    double current = 0.0; // 当前下载了多少
    while(1)
    {
        usleep(100000); // 模拟下载，单位微秒
        double speed = level[rand()%num]; // 随机网速
        current += speed;
        if(current >= total)
        {
            current = total;
            cb(total,current,speed,"MB/s"); // 更新进度条
            ;
        }
        {
            cb(total,current,speed,); 
        }
    }
}

 
{
    srand(time());
    
    ();
    Download(gtotal,Process);

    ();
    Download(,Process);

    ();
    Download(,Process);

    ();
    Download(,Process);

    ();
    Download(,Process);

     ;
}

5.5 数据流动示意图

初始化阶段 ↓ total = 1024.0(总任务量)
↓ 循环更新阶段 ↓ current = 0 → 逐渐增加 → total (当前进度)
speed = 随机值 (实时速度)
userinfo = "MB/s"(单位信息)
↓ 显示阶段 ↓
[----------][45.5%][\]|465.9/1024.0, speed:25.3MB/s 

5.6 效果演示

5.6.1 静态效果

5.6.2 动态效果

进度条（无色版本）

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