Linux的小程序——进度条

为了写出这个小程序我们先来了解几个知识点

(一)回车和换行

先以写作文为例子了解一下，当在一行中写了一半，由此处位置往下一行的操作叫做换行，回到该行的开头位置为回车。

而在c语言中\n帮我们完成了换行和回车两个动作，那单纯回车是——\r

(二)缓冲区概念

#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

有什么现象：

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;
}

现象如下：

看到的是他是先休眠了，在打印的。那他的顺序真的是这样的吗？
不对，在 C 语言中，printf("hello world") 先执行，但输出内容会被暂存在标准输出缓冲区（stdout 缓冲区） 中，并未立即显示到屏幕。随后执行 sleep(3) 进行休眠，3 秒后程序结束时，缓冲区会被自动刷新，内容才显示出来。这就是为什么看起来像是 “先休眠再打印” 的原因。

为什么需要缓冲区？

标准输出（stdout）默认是行缓冲模式：

• 当输出内容包含换行符 \n 时，会自动刷新缓冲区
• 若没有换行符，会积累到一定大小（通常是 4096 字节）或程序结束时才刷新

代码中 printf 没有换行符，因此内容暂存在缓冲区，直到程序结束才输出，中间被 sleep(3) 打断，造成了执行顺序的 “错觉”。

那如果我要强制刷新怎么办了？

先了解C语言程序中默认会打开3个输入输出流，即标准输入，标准输出，标准错误。标准输出为显示器(stdout)，其中Liunx下一切皆文件，那显示器也是文件。
可以用 fflush 函数手动刷新指定流，立即输出缓冲区内容：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>  // 包含sleep函数的头文件

int main()
{
    printf("hello world");
    fflush(stdout);  // 强制刷新标准输出缓冲区
    sleep(3);        
    return 0;
}

此时现象：

 为了看起来更顺眼我们可以在后面加一个换行。

又有上面的知识点我们可以写一个倒计时

#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;
}

运行结果：

细节解释：

printf("%-2d\r",cut)为什么是%-2d

因为输入10，显示器会将它显示成1 0

但是我们要的就是10，所以要写成%2d，%2d是指定整数输出时至少占用 2 个字符宽度，但是c语言进行输出显示，默认是右对齐，所以要用%-2d，-符合是强制左对齐。

 \r的作用

回车符，光标回到行首

总结：

• 每次输出时，%-2d 确保无论数字是一位还是两位，都占用固定的 2 个字符位置。
• 左对齐的补空格方式，能保证光标回到行首后，新数字会完全覆盖上一次的输出（不会留下残留字符）。

(三)进度条的实现 

(1) 准备工作

依旧使用多文件，建立一个processbar.h，processbar.c ，test.c

其中processbar.c ，test.c包含processbar.h

(2) 实现

1. processbar.h代码：

#pragma once
#include <stdio.h>

#define NUM 102
#define STYLE '#'

extern void processbar();

小细节：

1.1 extern void processbar();

这里的extern声明表示processbar()函数在其他文件中定义，当前文件仅作声明。在单个模块（单文件）中确实可以省略，但在多文件项目中，使用extern可以清晰地表明这是一个外部函数，增强代码的可读性和规范性。

1.2. #define NUM 102

保证每次输出的字符比上次多，定义一个数组，其中NUM为数据开辟的空间，使用宏定义方便统一修改，且可以避免在代码中硬编码数值，提高可维护性。

1.3. #define STYLE '#'

定义进度条的显示字符，因为风格多变，当需要改变进度条样式时，只需修改这一处定义即可
增强了代码的灵活性

 2. test.c代码：

调用这个小程序

#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="|/-\\-";//这个加载的那个圈圈

void processbar()
{
    char bar[NUM];
    memset(bar,'\0',sizeof(bar));//初始化数组

    int cnt=0;
    while(cnt<=100)
    {
        printf("[%-100s][%d%%][%c]\r",bar,cnt,lable[cnt%5]);
        fflush(stdout);//强制刷新输出缓冲区，确保进度条实时显示
        bar[cnt++]=STYLE;
        usleep(100000);
    }
    printf("\n");
}

运行结果： 

小细节：

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

定义了一个字符数组，包含几个特殊字符，用于实现进度条前的 "旋转加载" 效果（类似转圈动画）。这里的\\是转义字符，表示一个反斜杠。

3.2. usleep

Linux 系统中用于暂停程序执行的函数，声明在<unistd.h>头文件中。

作用：

让当前进程暂停指定的微秒数（1 微秒 = 1/1000000 秒）

3.3. "[%-100s][%d%%][%c]\r"

• [%-100s]：左对齐的 100 字符宽度区域，显示当前进度
• [%d%%]：显示当前百分比，%%是转义字符，表示%
• [%c]：显示旋转动画字符
• \r：回车符，使光标回到行首，实现覆盖输出效果

4. makefile文件：

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

小细节：

 4.1processbar:processbar.c test.c

• 这是一个规则，processbar 是目标（可执行文件），processbar.c 和 test.c 是依赖文件
• 意思是：要生成 processbar 这个可执行文件，需要先有 processbar.c 和 test.c 这两个源文件
• 多依赖文件之间用空格隔开

4.2@gcc -o $@ $^

• @表示执行命令时不在终端显示该命令本身
• $@ → 目标文件名（要生成的结果）
• $^ → 所有依赖的源文件（用来生成目标的原材料）

4.3.PHONY:    clean

• 声明 clean 是一个伪目标（不是实际的文件）
• 作用是避免当前目录下有同名文件 clean 时，导致该规则失效

(3)进度条的调式和优化

上述进度条存在一定缺陷：

1.功能封装不合理，复用性差

• 进度条逻辑与控制强耦合：用户无法根据实际场景（如下载、解压等不同任务）控制进度条的更新时机和速度，只能被动执行函数内置的固定节奏。
• 无法适配实际业务场景：实际开发中，进度条的更新应与任务进度（如下载字节数、处理数据量）绑定，而初始代码的进度完全由函数内部的 cnt 自增控制，与真实任务进度脱节，用户无法通过外部参数传递实际进度。

2. 扩展性差，难以二次使用

• 单次使用限制：初始代码中，processbar() 函数的进度条状态（数组 bar）是局部变量，每次调用函数都会重新初始化并执行一次完整的进度条动画。这导致它只能正确运行一次，若用户需要在程序中多次显示进度条（如多个任务依次执行），必须重新调用函数，但函数内部逻辑固定，无法重置或复用状态。

3. 用户交互设计不合理

• 参数缺失，用户体验差：用户使用时，只能调用 processbar() 函数执行一个固定的进度动画，无法传递实际任务的总进度（如 “总大小 1000MB，当前下载 500MB”），导致进度条与真实任务无关，仅为一个 “虚假动画”。
• 状态不透明：用户无法知道进度条当前的实际进度（如百分比），只能被动等待动画结束，缺乏对任务进度的感知。

4. 细节实现的局限性

• 局部变量导致状态无法延续：进度条的字符数组 bar是 processbar() 函数的局部变量，每次函数调用都会重新初始化，因此无法在多次调用中保留进度状态，导致无法实现 “分阶段更新进度”（如每次调用更新 10%）。

为了解决这个问题我将代码进行了完善，我想要解决上面问题和形成如下进度条：

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()
{
    //清空为'\0'，避免首次使用时的随机乱码
    memset(bar,'\0',sizeof(bar));
}

小细节：

1.void Initbar()函数

用来解决扩展性差，难以二次使用问题，在调用进度条之前先调用这个函数。此时在processbar.h中也得进行声明。

2.void processbar(int rate)
接收 rate 参数（0~100 的百分比），进度由外部传入，调用者可根据实际场景（如下载了 30%）灵活控制显示内容。

3.全局数组 char bar[NUM]

配合 Initbar() 初始化函数。数组生命周期与程序一致，进度状态可跨多次 processbar() 调用累积，支持多次任务（例如连续下载多个文件时，每次调用 Initbar() 重置即可）。

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

ANSI 颜色控制宏：设置绿色文本，END用于恢复默认颜色

这些是博主搜的颜色替换，大家可以自己选然后改变

ANSI 颜色控制码 - 前景色
#define FG_BLACK   "\033[30m"   // 黑色
#define FG_RED     "\033[31m"   // 红色
#define FG_GREEN   "\033[32m"   // 绿色
#define FG_YELLOW  "\033[33m"   // 黄色
#define FG_BLUE    "\033[34m"   // 蓝色
#define FG_MAGENTA "\033[35m"   // 洋红色
#define FG_CYAN    "\033[36m"   // 青色
#define FG_WHITE   "\033[37m"   // 白色

ANSI 颜色控制码 - 背景色
#define BG_BLACK   "\033[40m"   // 黑色背景
#define BG_RED     "\033[41m"   // 红色背景
#define BG_GREEN   "\033[42m"   // 绿色背景
#define BG_YELLOW  "\033[43m"   // 黄色背景
#define BG_BLUE    "\033[44m"   // 蓝色背景
#define BG_MAGENTA "\033[45m"   // 洋红色背景
#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;
}

小细节：

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

是 C 语言中定义函数指针类型的语法

作用：给一个 “参数为 int、返回值为 void 的函数指针” 起一个别名 callback_t，简化函数指针的使用

具体解释：

void (*)(int)：这是一个函数指针的 “原型”，表示：

• 指向的函数返回值为 void（无返回值）。
• 指向的函数接收一个 int 类型的参数。

callback_t：这是我们给这个函数指针类型起的别名。

运行结果：

以上就是进度条的知识点了，后续的完善工作我们将留待日后进行。希望这些知识能为你带来帮助！如果觉得内容实用，欢迎点赞支持~ 若发现任何问题或有改进建议，也请随时与我交流。感谢你的阅读！