『Linux从入门到精通』第 ⑨ 期 - 第一个小程序——进度条 | 认识缓冲区
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💐专栏导读
🌸作者简介：花想云，在读本科生一枚，致力于 C/C++、Linux 学习。
🌸本文收录于 Linux从入门到精通 系列，本专栏主要内容为Linux的系统性学习，专为小白打造的文章专栏。
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💐文章导读
本章主要内容有：理解缓冲区的概念、利用缓冲区的性质实现进度条的小程序。
本章学习目标：1.巩固 make/makefile 的使用；2.练习Linux下多文件操作；3.了解缓冲区概念。
🌷认识缓冲区
🌺缓冲区的概念
缓冲区是内存空间的一部分。也就是说，在内存空间中预留了一定的存储空间，这些存储空间用来缓冲输入或输出的数据，这部分预留的空间就叫做缓冲区。缓冲区根据其对应的是输入设备还是输出设备，分为输入缓冲区和输出缓冲区。
🌺如何证明缓冲区的存在
让我们通过一段简单的代码观察到缓冲区的存在。
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
printf("hello world");
//sleep函数——Linux中的一个休眠函数
sleep(3);
return 0;
}
按照正常的逻辑，这段代码执行的结果应该是：先打印 " hello world " ，再休眠 3 秒。但是程序当执行后，我们观察到的却是先停留了 3 秒，又打印出 " hello world " 。
（拼手速截的图，小伙伴们可以手动尝试，感受更深）
在休眠的 3 秒期间，数据 " hello world " 并没有刷新出来（指的是没有打印在屏幕上），3 秒之后才出现在屏幕上。那么在休眠的三秒期间，数据 " hello world " 一定是被保存起来了，那么保存到哪里了呢？答案就是——缓冲区。
缓冲区有自己的刷新策略。一般系统默认程序结束后将缓冲区中的内容刷新出来，也可以我们手动去刷新，例如：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
printf("hello world");
//刷新缓冲区
fflush(stdout);
sleep(3);
return 0;
}
这次的执行结果是，先打印了 " hello world " ，再休眠 3 秒；
🌺缓冲区的作用
我们为什么要引入缓冲区呢？
比如我们从磁盘里取信息，我们先把读出的数据放在缓冲区，计算机再直接从缓冲区中取数据，等缓冲区的数据取完后再去磁盘中读取，这样就可以减少磁盘的读写次数，再加上计算机对缓冲区的操作大大快于对磁盘的操作，故应用缓冲区可大大提高计算机的运行速度。
又比如，我们使用打印机打印文档，由于打印机的打印速度相对较慢，我们先把文档输出到打印机相应的缓冲区，打印机再自行逐步打印，这时我们的CPU可以处理别的事情。现在您基本明白了吧，缓冲区就是一块内存区，它用在输入输出设备和CPU之间，用来缓存数据。它使得低速的输入输出设备和高速的CPU能够协调工作，避免低速的输入输出设备占用CPU，解放出CPU，使其能够高效率工作。
🌷认识 '\n' 与 '\r'
'\n' 可以说是我们的老朋友了，但是你真的了解他吗？
我们电脑输入内容时，是怎么确定要在哪个位置输入内容呢？那就是看光标在哪个位置。
'\r' 的作用是——回车；'/n' 的作用是——回车+换行；
回车：光标回到本行的开头位置；
换行：光标的列坐标不变，换到下一行；
同时，它俩还有一个相同的作用——刷新缓冲区。
例如：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
printf("hello world\r");
sleep(3);
return 0;
}有的小伙伴可能会好奇，为什么没有打印出 "hello world" 呢？原因是 "hello world" 其实已经被打印出来了，只不过 '\r' 使光标回到了本行开头，而机器从光标所在位置向后显示内容，所以说 "hello world" 是被覆盖掉了。
至于为什么会显示 [hxy@...] 这一串内容，因为这是 Linux 中默认会显示的命令行提示符，同样，它也是从光标位置开始显示。
再来看看 '\n' ：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
printf("hello world\n");
sleep(3);
return 0;
}
到这里，我们已经认识了缓冲区与 '\r' '\n'。根据之前的小demo，我们可以完成一个简单的进度条小程序了。
🌷实现进度条小程序
接下来我们就用刚刚学到的东西完成一个这样的进度条；
进度条的实现分为 3 个部分：
part1：条状加载图案；
part2：数字加载进度；
part3：加载动画；
🌺part1
part1 部分实现的思路是：
1.定义一个数组，数组大小看个人喜好，但是需要注意预留一个位置给 '/0' ；
2.循环打印数组的全部内容。每次打印完毕，向数组内添加一个字符STYLE，造成进度条慢慢变长的效果；
3.使用 '\r' ，使每次打印数组内容时都能覆盖上次打印的内容。
🌼代码实现
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#define SIZE 101
#define STYLE '/'
void process()
{
char bar[SIZE];
memset(bar,'\0',sizeof(bar));
int i =0;
while(i<=100)
{
printf("[%-100s]\r",bar);
fflush(stdout);
bar[i++] = STYLE;
//每过一秒加载一次
sleep(1);
}
printf("\n");
}
🌼实现效果
🌺part2
part2 部分较为简单，只需在上述代码中稍加改动即可。
🌼代码实现
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#define SIZE 101
#define STYLE '/'
void process()
{
char bar[SIZE];
memset(bar,'\0',sizeof(bar));
int i =0;
while(i<=100)
{
printf("[%-100s] [%d%%]\r",bar,i);
fflush(stdout);
bar[i++] = STYLE;
//每过一秒加载一次
sleep(1);
}
printf("\n");
}
🌼实现效果
🌺part3
我们采用循环打印 " | / - \ " 这四个字符来模拟加载动画的效果。
1.定义一个字符数组 char* lable = " | / - \ "；
2.用 lable[i%4] 控制打印的内容（i%4的作用是，控制 i 在区间 [0,3]）；
🌼代码实现
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#define SIZE 101
#define STYLE '/'
void process()
{
const char* lable = "|/-\\";
char bar[SIZE];
memset(bar,'\0',sizeof(bar));
int i =0;
while(i<=100)
{
printf("[%-100s] [%d%%][%c]\r",bar,i,lable[i%4]);
fflush(stdout);
bar[i++] = STYLE;
//每过一秒加载一次
sleep(1);
}
printf("\n");
}
🌼实现效果
到此为止，一个进度条小程序的实现就完成了，小伙伴们快实现自己的进度条样式吧。
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