【Linux系统编程】Linux第一个小程序—

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【Linux系统编程】Linux第一个小程序——进度条。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

这篇文章我们一起来完成我们Linux中的第一个小程序——进度条
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1. 对回车（\r）和换行（\n）的理解

1.1 概念理解

在C语言中，字符可以分为可显字符（printable characters）和控制字符（control characters）。

可显字符是指可以在屏幕或打印输出上显示的字符，它们包括数字、字母、标点符号、符号等。可显字符可以直接被用户看到，并且在文本处理、显示和通信中起到重要作用。
控制字符是一类在计算机中具有特殊含义的字符，它们通常不可见或只能以特殊方式显示。这些字符用于控制文本的格式、编辑和通信等方面。

这里我们要重点理解两个控制字符——\n和\r

\r表示回车，即将光标移动到当前行的起始位置
\n表示换行，即将光标向下移动一行
但是我们平时用的比如C语言打印的时候加一个\n换行

或者在编辑文本的时候敲enter键

他不仅进行了换行并且光标也移到了起始位置。
但是其实这是两个步骤，先移到下一行，再移动到起始位置。
不过呢，在常见的计算机系统中，换行通常会伴随回车操作。

1.2 测试

下面我们来测试几个程序。

首先我来写一个makefile，我们待会写完代码可以直接用：
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然后我来写一个test.c

那这里面我就用到了换行\n

那我来运行看一下：

我们看到这里就成功打印出来了hello world，并且进行了换行（且伴随了回车）。
所以后面的命令提示符就打印到了下一行，并且在开头位置。

然后我们把\n换成\r试一下：

再来make然后运行

我们看到这次什么都没打印

那为什么啥都没打印呢？

那其实就是跟最后的\r有关系，printf打印的时候，前面的hello world都没问题，但是最后遇到\r（回车），就把光标移到了最左边起始位置。
所以后面打印命令提示符的时候就把hello world覆盖掉了。

2. 缓冲区的理解

下面我们来理解一下缓冲区的概念

缓冲区（Buffer）是计算机系统中用于临时存储数据的一块内存区域。它通常用于处理输入和输出操作，以提高效率和性能。
缓冲区相当于一个中间层，位于数据的来源和目的地之间。当进行输入或输出操作时，数据先暂时存储在缓冲区中，然后再批量地传输到目标位置或从源位置读取出来。这样可以减少对源位置或目标位置的直接读写次数，从而提高数据传输效率。

2.1 观察现象

下面我们还是来观察两个程序

先看第一个：

这里用了一个函数sleep
sleep() 函数用于在程序中暂停执行一段时间，sleep() 函数的参数是以秒为单位的等待时间。它的作用是让程序进入休眠状态，停止执行指定的时间间隔，然后再继续执行后续的代码。
在Linux或UNIX系统中，可以包含 <unistd.h> 头文件，使用 sleep() 函数。而在Windows系统中，可以包含 <windows.h> 头文件，使用 Sleep() 函数。
然后我们观察一下结果
我这里给的是截图，这里如果大家自己测试可能会观察的更好一点

我们看到，这里先打印了hello world，然后进行休眠（因为我们使用了sleep）

休眠结束，就打印了新的命令行。

然后我们看第二个：

跟上面的区别就是我把\n去掉了

然后我们再来运行

这次我们会观察到它是先休眠

休眠结束然后才打印hello world，并且新的命令行直接跟在hello world后面，因为我们没有换行。

那通过对比两次程序的结果，我们能得出：

带\n的时候是先打印hello world，后休眠；而不带\n是先休眠，后打印hello world。
那这样的话，不带\n的时候，好像是先执行了sleep函数，然后才执行printf去打印。

是这样吗？

当然不是的，我们知道程序默认是按照从上到下顺序执行的。
所以肯定是先执行printf，再执行sleep，毋庸置疑。

2.2 原因解释

那为什么我们看到的是先休眠，后打印，两个程序打印的时机为什么不一样呢？

🆗，我们上面有提到缓冲区的概念：
缓冲区相当于一个中间层，位于数据的来源和目的地之间。当进行输入或输出操作时，数据先暂时存储在缓冲区中，然后再批量地传输到目标位置或从源位置读取出来。
也就是是，不管我们有没有加\n，我们的hello world这个字符串都会被暂存到缓冲区里面。
那为什么两个程序打印的时间不一样呢？
原因其实是因为两个程序的缓冲区刷新的时机不同。
在大多数编程语言和操作系统中，缓冲区被用来暂时存储要输出或被读取的数据，直到达到一定条件后才会将其发送到目标位置（如屏幕、文件、网络等）。这个条件通常是缓冲区满了、遇到换行符、或者主动进行缓冲区刷新的操作。
当程序结束时，通常会自动刷新输出缓冲区。这意味着在程序执行完成后，输出缓冲区中的所有数据将被写入到相应的输出设备（如终端或控制台）并在屏幕上显示出来。
所以我们可以认为，遇到\n的时候就会触发缓冲区刷新操作。
而程序结束也会刷新缓冲区。

那现在，我想大家就明白了，为什么上面两个程序的结果有差异？

第一个程序我们加了\n，所以执行printf时遇到\n就会刷新缓冲区，那么hello world就直接显示到了显示器上。
所以是先打印，后休眠。
而第二个程序，没有\n，我们也没有手动刷新缓冲区，所以直到程序结束是刷新缓冲区，hello world 才会显示到显示器上。
因此是先休眠，后打印。

那有了缓冲区的理解，我们再来看上面最开始演示的那个程序：

现在在hello world后面加一个\r。
我们运行看看

休眠结束啥没打印，新的命令提示符就出来了。
那这个我们上面其实解释过，因为\r的缘故，使得光标移到了最左边起始位置，所以后面的命令提示符就把先打印出来的hello world覆盖了。
那我现在修改一下：

fflush这个函数可以刷新缓冲区给，那这样就相当于我们提前刷新了一下缓冲区，这样休眠就在打印后面了，方便我们观察。
此时我们再运行

这下我们就看清楚了，并不是啥也没打印。
而是hello world打印之后，光标回到了最左边，然后后面打印的命令提示符就把hello world覆盖掉了。
当然如果把\r去掉，就不会被覆盖了

3. 倒计时小程序

那基于上面讲的内容，我们一起来实现一个倒计时小程序练练手：

怎么做呢？

大家看这样写是不是就行了
这里从9开始倒计时，i从9到0，循环打印，\r保证每个数字打印之后都把光标移到起始位置，fflush刷新缓冲区，这样使得每个数字可以分开显示，每次循环i都可以刷新出来，然后休眠1秒，显示下一个数字。
我们运行看一下

这个大家可以自己写写运行一下，截图看着不方便。
具体的效果就是从9开始，9、8、7、6、5、4、3、2、1、0一次交替显示。

但是当前这样写，最终0显示完之后，这一行就被新的命令行覆盖了。
所以我们可以加一个换行

这样最后倒计时这一行就不会被覆盖了。

但是呢，我们的程序还有一些问题

我们刚才倒计时9到0都是一个数，占一个位置，所以后面的刚好覆盖前面的，那如果是从10开始呢？

效果就成这样了。
因为后面都是一位数，只能覆盖一个位置，后边的0就一直显示，不受影响。
实际上我们无论打印什么类型的数据，显示器上显示的内容都是一个个的字符，打印整数时，它们也会以字符的形式显示在屏幕上。计算机内部使用二进制表示整数，但在显示器上呈现给用户时，需要将其转换为对应的字符形式。

那怎么解决呢？也很简单：

我们指定域宽就行了。
printf可以用格式控制串"%md"输出域宽为m的十进制整数（默认左对齐，-m则右对齐）

然后我们再来运行

就可以了。

4. 进度条小程序

那我先来大致说一下我们最后要实现的一个进度条的样式：

就是一个大的【】，里面预留出来100个字符的空间，我们填充#，当然你也可以用其他的，1%就打印一个#，2%就两个，以此类推，后面可以显示一下具体是百分之几，随着#增加不断递增直到100%。

其实它大致的思路和上面的倒计时是一样的：

就是不断的显示并覆盖之前的内容。

那接下来我们就来实现一下。

我呢想给它写成一个多文件的形式：

我先创建这样3个文件。

先写进去这些内容。
然后把Makefile也写一下：

4.1 基本思路及实现

然后，我们来写实现进度条的函数process：

首先我们可以先开一个数组，把进度条需要的100个字符的空间预留出来。
那我们打印的时候可以直接打印#组成的字符串，那字符串的话就要再给\0开一个空间。

然后我们可以给buf数组全部初始化为\0，这样我们后续添加#就不用考虑\0的问题了。

然后我们循环打印并不断添加#就行了，当然我们这里还应该使用\r不断的回车，使每一次新打印的覆盖之前的，并且每次循环printf之后要使用fflush刷新缓冲区，这样才能每次循环都够打印出来内容，要不然程序结束之前一直留存在缓冲区。

我们运行看看效果：