Linux的小程序——進度條

為了寫出這個小程序我們先來了解幾個知識點

(一)回車和換行

先以寫作文為例子了解一下，當在一行中寫了一半，由此處位置往下一行的操作叫做換行，回到該行的開頭位置為回車。

而在c語言中\n幫我們完成了換行和回車兩個動作，那單純回車是——\r

(二)緩沖區概念

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

在LInux中如何查看sleep，man sleep即可

有什么現象：

即先打印hello world在休眠三秒

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

現象如下：

看到的是他是先休眠了，在打印的。那他的順序真的是這樣的嗎？
不對，在 C 語言中，printf("hello world") 先執行，但輸出內容會被暫存在標準輸出緩沖區（stdout 緩沖區） 中，并未立即顯示到屏幕。隨后執行 sleep(3) 進行休眠，3 秒后程序結束時，緩沖區會被自動刷新，內容才顯示出來。這就是為什么看起來像是 “先休眠再打印” 的原因。

為什么需要緩沖區？

標準輸出（stdout）默認是行緩沖模式：

  • 當輸出內容包含換行符 \n 時，會自動刷新緩沖區
  • 若沒有換行符，會積累到一定大小（通常是 4096 字節）或程序結束時才刷新

代碼中 printf 沒有換行符，因此內容暫存在緩沖區，直到程序結束才輸出，中間被 sleep(3) 打斷，造成了執行順序的 “錯覺”。

那如果我要強制刷新怎么辦了？

先了解C語言程序中默認會打開3個輸入輸出流，即標準輸入，標準輸出，標準錯誤。標準輸出為顯示器(stdout)，其中Liunx下一切皆文件，那顯示器也是文件。
可以用 fflush 函數手動刷新指定流，立即輸出緩沖區內容：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>  // 包含sleep函數的頭文件int main()
{printf("hello world");fflush(stdout);  // 強制刷新標準輸出緩沖區sleep(3);        return 0;
}

此時現象：

?為了看起來更順眼我們可以在后面加一個換行。

又有上面的知識點我們可以寫一個倒計時

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main()
{int cut=10;while(cut>=0){printf("%-2d\r",cut);fflush(stdout);cut--;sleep(1);}printf("\n");return 0;
}

運行結果：

細節解釋：

printf("%-2d\r",cut)為什么是%-2d

因為輸入10，顯示器會將它顯示成1 0

但是我們要的就是10，所以要寫成%2d，%2d是指定整數輸出時至少占用 2 個字符寬度，但是c語言進行輸出顯示，默認是右對齊，所以要用%-2d，-符合是強制左對齊。

?\r的作用

回車符，光標回到行首

總結：

  • 每次輸出時，%-2d 確保無論數字是一位還是兩位，都占用固定的 2 個字符位置。
  • 左對齊的補空格方式，能保證光標回到行首后，新數字會完全覆蓋上一次的輸出（不會留下殘留字符）。

(三)進度條的實現?

(1)?準備工作

依舊使用多文件，建立一個processbar.h，processbar.c ，test.c

其中processbar.c ，test.c包含processbar.h

(2)?實現

1. processbar.h代碼：

#pragma once
#include <stdio.h>#define NUM 102
#define STYLE '#'extern void processbar();

小細節：

1.1 extern void processbar();

這里的extern聲明表示processbar()函數在其他文件中定義，當前文件僅作聲明。在單個模塊（單文件）中確實可以省略，但在多文件項目中，使用extern可以清晰地表明這是一個外部函數，增強代碼的可讀性和規范性。

1.2. #define NUM 102

保證每次輸出的字符比上次多，定義一個數組，其中NUM為數據開辟的空間，使用宏定義方便統一修改，且可以避免在代碼中硬編碼數值，提高可維護性。

1.3. #define STYLE '#'

定義進度條的顯示字符，因為風格多變，當需要改變進度條樣式時，只需修改這一處定義即可
增強了代碼的靈活性

?2. test.c代碼：

調用這個小程序

#include "processbar.h"
#include <unistd.h>int main()
{processbar();return 0;
}

3. processbar.c程序：

#include "processbar.h"
#include<string.h>
#include<unistd.h>const char* lable="|/-\\-";//這個加載的那個圈圈void processbar()
{char bar[NUM];memset(bar,'\0',sizeof(bar));//初始化數組int cnt=0;while(cnt<=100){printf("[%-100s][%d%%][%c]\r",bar,cnt,lable[cnt%5]);fflush(stdout);//強制刷新輸出緩沖區，確保進度條實時顯示bar[cnt++]=STYLE;usleep(100000);}printf("\n");
}

運行結果：?

小細節：

3.1. const char* b="|/-\\-";

定義了一個字符數組，包含幾個特殊字符，用于實現進度條前的 "旋轉加載" 效果（類似轉圈動畫）。這里的\\是轉義字符，表示一個反斜杠。

3.2. usleep

Linux 系統中用于暫停程序執行的函數，聲明在<unistd.h>頭文件中。

作用：

讓當前進程暫停指定的微秒數（1 微秒 = 1/1000000 秒）

3.3.?"[%-100s][%d%%][%c]\r"

  • [%-100s]：左對齊的 100 字符寬度區域，顯示當前進度
  • [%d%%]：顯示當前百分比，%%是轉義字符，表示%
  • [%c]：顯示旋轉動畫字符
  • \r：回車符，使光標回到行首，實現覆蓋輸出效果

4. makefile文件：

processbar:processbar.c test.c@gcc -o $@ $^
.PHONY:	clean
clean:rm -f processbar

小細節：

?4.1processbar:processbar.c test.c

  • 這是一個規則，processbar 是目標（可執行文件），processbar.c 和 test.c 是依賴文件
  • 意思是：要生成 processbar 這個可執行文件，需要先有 processbar.c 和 test.c 這兩個源文件
  • 多依賴文件之間用空格隔開

4.2@gcc -o $@ $^

  • @表示執行命令時不在終端顯示該命令本身
  • $@ → 目標文件名（要生成的結果）
  • $^ → 所有依賴的源文件（用來生成目標的原材料）

4.3.PHONY:?? ?clean

  • 聲明 clean 是一個偽目標（不是實際的文件）
  • 作用是避免當前目錄下有同名文件 clean 時，導致該規則失效

(3)進度條的調式和優化

上述進度條存在一定缺陷：

1.功能封裝不合理，復用性差

  • 進度條邏輯與控制強耦合：用戶無法根據實際場景（如下載、解壓等不同任務）控制進度條的更新時機和速度，只能被動執行函數內置的固定節奏。
  • 無法適配實際業務場景：實際開發中，進度條的更新應與任務進度（如下載字節數、處理數據量）綁定，而初始代碼的進度完全由函數內部的 cnt 自增控制，與真實任務進度脫節，用戶無法通過外部參數傳遞實際進度。

2. 擴展性差，難以二次使用

  • 單次使用限制：初始代碼中，processbar() 函數的進度條狀態（數組 bar）是局部變量，每次調用函數都會重新初始化并執行一次完整的進度條動畫。這導致它只能正確運行一次，若用戶需要在程序中多次顯示進度條（如多個任務依次執行），必須重新調用函數，但函數內部邏輯固定，無法重置或復用狀態。

3. 用戶交互設計不合理

  • 參數缺失，用戶體驗差：用戶使用時，只能調用 processbar() 函數執行一個固定的進度動畫，無法傳遞實際任務的總進度（如 “總大小 1000MB，當前下載 500MB”），導致進度條與真實任務無關，僅為一個 “虛假動畫”。
  • 狀態不透明：用戶無法知道進度條當前的實際進度（如百分比），只能被動等待動畫結束，缺乏對任務進度的感知。

4. 細節實現的局限性

  • 局部變量導致狀態無法延續：進度條的字符數組 bar是 processbar() 函數的局部變量，每次函數調用都會重新初始化，因此無法在多次調用中保留進度狀態，導致無法實現 “分階段更新進度”（如每次調用更新 10%）。

為了解決這個問題我將代碼進行了完善，我想要解決上面問題和形成如下進度條：

processbar.h

#pragma once
#include <stdio.h>#define NUM 102
#define TOP 100
#define STYLE '='
#define end '>'extern void processbar(int rate);
extern void Initbar();

processbar.c

#include "processbar.h"
#include<string.h>
#include<unistd.h>const char* lable="|/-\\-";
char bar[NUM];#define GREEN "\033[0;32;32m"
#define END "\033[m"void processbar(int rate)
{if(rate<0||rate>100)return;int len=strlen(lable);printf(GREEN"[%-100s]"END"[%d%%][%c]\r",bar,rate,lable[rate%len]);fflush(stdout);bar[rate++]=STYLE;if(rate<100)bar[rate]=end;
}void Initbar()
{//清空為'\0'，避免首次使用時的隨機亂碼memset(bar,'\0',sizeof(bar));
}

小細節：

1.void Initbar()函數

用來解決擴展性差，難以二次使用問題，在調用進度條之前先調用這個函數。此時在processbar.h中也得進行聲明。

2.void processbar(int rate)
接收 rate 參數（0~100 的百分比），進度由外部傳入，調用者可根據實際場景（如下載了 30%）靈活控制顯示內容。

3.全局數組 char bar[NUM]

配合 Initbar() 初始化函數。數組生命周期與程序一致，進度狀態可跨多次 processbar() 調用累積，支持多次任務（例如連續下載多個文件時，每次調用 Initbar() 重置即可）。

4.#define GREEN "\033[0;32;32m"和#define END "\033[m"

ANSI 顏色控制宏：設置綠色文本，END用于恢復默認顏色

這些是博主搜的顏色替換，大家可以自己選然后改變

ANSI 顏色控制碼 - 前景色
#define FG_BLACK ? "\033[30m" ? // 黑色
#define FG_RED ? ? "\033[31m" ? // 紅色
#define FG_GREEN ? "\033[32m" ? // 綠色
#define FG_YELLOW ?"\033[33m" ? // 黃色
#define FG_BLUE ? ?"\033[34m" ? // 藍色
#define FG_MAGENTA "\033[35m" ? // 洋紅色
#define FG_CYAN ? ?"\033[36m" ? // 青色
#define FG_WHITE ? "\033[37m" ? // 白色

ANSI 顏色控制碼 - 背景色
#define BG_BLACK ? "\033[40m" ? // 黑色背景
#define BG_RED ? ? "\033[41m" ? // 紅色背景
#define BG_GREEN ? "\033[42m" ? // 綠色背景
#define BG_YELLOW ?"\033[43m" ? // 黃色背景
#define BG_BLUE ? ?"\033[44m" ? // 藍色背景
#define BG_MAGENTA "\033[45m" ? // 洋紅色背景
#define BG_CYAN ? ?"\033[46m" ? // 青色背景
#define BG_WHITE ? "\033[47m" ? // 白色背景

test.c

#include "processbar.h"
#include <unistd.h>typedef void (*callback_t)(int);void downLoad(callback_t cb)
{int total=1000;int curr=0;while(curr<=total){usleep(100000);int rate=curr*100/total;cb(rate);curr+=10;}printf("\n");
}int main()
{Initbar();downLoad(processbar);return 0;
}

小細節：

1. typedef void (*callback_t)(int);

是 C 語言中定義函數指針類型的語法

作用：給一個 “參數為 int、返回值為 void 的函數指針” 起一個別名 callback_t，簡化函數指針的使用

具體解釋：

void (*)(int)：這是一個函數指針的 “原型”，表示：

  • 指向的函數返回值為 void（無返回值）。
  • 指向的函數接收一個 int 類型的參數。

callback_t：這是我們給這個函數指針類型起的別名。

運行結果：

以上就是進度條的知識點了，后續的完善工作我們將留待日后進行。希望這些知識能為你帶來幫助！如果覺得內容實用，歡迎點贊支持~ 若發現任何問題或有改進建議，也請隨時與我交流。感謝你的閱讀！?????

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