本篇講解如何利用 ChatGPT 快速實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制臺(tái)進(jìn)度條小工具，相比單純介紹某些特性，此種方式涉及知識(shí)的綜合運(yùn)用，也順便談?wù)勅绾谓Y(jié)合 AI 進(jìn)行編程。

問題描述

控制臺(tái)程序執(zhí)行一些耗時(shí)任務(wù)時(shí)，需要向用戶顯示當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行的進(jìn)度，以提供清晰的感知。比如一個(gè)下載程序，通過進(jìn)度條便能告知用戶當(dāng)前的下載進(jìn)度。

進(jìn)度條可以單獨(dú)顯示，也可以在程序輸出的最下方顯示，下圖是一個(gè)示例。

這是一種單控制條需求，執(zhí)行任務(wù)，顯示進(jìn)度，輸出流依舊是從上至下依序進(jìn)行，適合單線程的場(chǎng)景。

多控制條顯示的效果如下圖，實(shí)現(xiàn)要更加復(fù)雜一些，本文暫時(shí)不會(huì)涉及該部分。

初步分析

控制臺(tái)上顯示的這種符號(hào)，稱為 ASCII Art，就是以字符構(gòu)建的某種圖案，不借助圖片，也能夠有一個(gè)生動(dòng)的展示效果，比如下圖這種。

因此控制臺(tái)進(jìn)度條也稱為 ASCII Progress Bar，通過字符圖案來模擬進(jìn)度條的顯示，通常分為已完成部分及未完成部分，使用兩個(gè)字符，動(dòng)態(tài)改變字符數(shù)量，便能夠模擬出一個(gè)進(jìn)度條。

模擬方式既定，下一問題在于進(jìn)度條刷新。如果每更新一次進(jìn)度，便輸出一個(gè)字符圖案，那么屏幕上將滿是進(jìn)度條，需要針對(duì)一條進(jìn)度條，不斷刷新其數(shù)據(jù)，而非每次都輸出一條新的。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，便需要尋找定位進(jìn)度條的方法，每次清除當(dāng)前數(shù)據(jù)，重新打印新的數(shù)據(jù)，視覺上顯示的是連續(xù)動(dòng)畫。

刷新思路亦成，接著的問題在于如何在進(jìn)度條之上插入其他輸出。進(jìn)度條始終顯示在用戶輸出下方，因此每次用戶輸出時(shí)，可以立即定位到進(jìn)度條，定位之后清除當(dāng)前進(jìn)度條，輸出用戶內(nèi)容，再重新打印進(jìn)度條，便能夠達(dá)到這一效果。

細(xì)枝末節(jié)，便需依賴具體的實(shí)現(xiàn)手法。

借助 ChatGPT 快速構(gòu)建基本代碼

需求明確，思路既定，接著便要著手設(shè)計(jì)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)這部分代碼無需從零編寫，可以借助 AI 快速生成。

我們所需做的，就是詳細(xì)描述需求，以及預(yù)想的思路，讓 ChatGPT 生成代碼，驗(yàn)證是否符合需求，若不符合，糾正錯(cuò)誤，讓它再次生成，不斷重復(fù)這個(gè)過程，直到基本滿足期待的效果。如果一開始的效果就完全牛頭不對(duì)馬嘴，那也可以讓它基于 Python 生成，等到效果尚可，再讓它把代碼轉(zhuǎn)換成 C++ 代碼。

經(jīng)過多次調(diào)教，最終生成的代碼如下：

 1#include
 2#include
 3#include
 4
 5voidprint_progress_bar(intiteration,inttotal,intbar_length=50){
 6floatprogress=static_cast(iteration)/total;
 7intarrow_length=static_cast(bar_length*progress);
 8intspaces=bar_length-arrow_length;
 9
10std::cout<

	

	生成的最終代碼基本滿足需求，能夠按預(yù)期顯示進(jìn)度條。

	對(duì)于進(jìn)度條，生成的代碼使用 - 表示完成部分， 表示未完成部分，每隔 100ms 刷新一次進(jìn)度數(shù)據(jù)。進(jìn)度條長(zhǎng)度固定為 50，依據(jù)當(dāng)前進(jìn)度和控制條長(zhǎng)度，動(dòng)態(tài)計(jì)算已完成和未完成字符長(zhǎng)度，通過循環(huán)打印出來。

	而刷新顯示，這也是調(diào)教時(shí)最麻煩的一個(gè)，起初生成的代碼一直會(huì)不斷打印控制條，最終告訴它使用 ANSI escape codes 才糾正為 ?33[2K 。

	這個(gè)轉(zhuǎn)義碼可以分為兩部分，?33[2K 和 。后者比較常見，就是將光標(biāo)移動(dòng)到當(dāng)前行的開頭，而前者的作用是清除當(dāng)前光標(biāo)所在行，其實(shí)包含三個(gè)參數(shù)，意義分別為：

	0K：清除從光標(biāo)所在位置到行尾的內(nèi)容；

	1K：清除從行首到光標(biāo)所在位置的內(nèi)容；

	2K：清除整行內(nèi)容。

	組合起來，作用是每次輸出用戶內(nèi)容（用戶內(nèi)容最后需要換行，否則最后一行內(nèi)容可能會(huì)被清除）時(shí)，先清除最后一行內(nèi)容，再將光標(biāo)移至行首，達(dá)到的效果就是清除當(dāng)前進(jìn)度條并回到行首。如果僅僅將光標(biāo)移至行首，而不清除當(dāng)前行，后面打印的內(nèi)容若是比原有內(nèi)容（進(jìn)度條）長(zhǎng)度短，便會(huì)留下原有內(nèi)容的殘余部分，致界面混亂。

	用戶的最后一行輸出是換行符，生成代碼利用 將光標(biāo)移至行首，再輸出進(jìn)度條，其實(shí)完全多余，光標(biāo)本來就在行首，每次打印的進(jìn)度條本身就在用戶內(nèi)容的下方。

	封裝成類，微調(diào)代碼

	ChatGPT 生成的代碼，雖然能夠達(dá)到效果，但最多只有六十分，只是快速實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，省些力氣而已，仍需要進(jìn)一步微調(diào)。

	構(gòu)建一個(gè) cpp-progress-bar 項(xiàng)目，以 Header-only 的形式添加一個(gè) progress_bar 類，將變化點(diǎn)全部封裝起來。

	首先，將所有可定制的數(shù)據(jù)，全部抽離出來。比如控制條長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、已完成字符和未完成字符等等。

	
 1classprogress_bar{
 2public:
 3progress_bar(inttotal,intbar_length=50,std::ostream&os=std::cout)
 4:m_bar_length{bar_length}
 5,m_data_length{total}
 6,m_done_char{'#'}
 7,m_undone_char{'.'}
 8,m_opening_bracket{'['}
 9,m_closing_bracket{']'}
10,m_os{os}
11,m_desc{"Progress"}
12{}
13
14autobar_length(intlen)->void{
15m_bar_length=len;
16}
17
18autobar_length()const->int{
19returnm_bar_length;
20}
21
22//...
23
24private:
25intm_bar_length;//控制條長(zhǎng)度
26intm_data_length;//數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
27charm_done_char;//已完成字符
28charm_undone_char;//未完成字符
29charm_opening_bracket;//開括號(hào)
30charm_closing_bracket;//閉括號(hào)
31std::ostream&m_os;//輸出流
32std::stringm_desc;//控制條描述信息
33};


	

	其次，將「清除并回到行首」和「輸出控制條」這兩部分抽離出來，它們一個(gè)在用戶內(nèi)容之前輸出，一個(gè)在之后輸出，于是增加一個(gè) before() 和 after() 接口來表示。

	
 1autoprogress_bar::before()const->void{
 2m_os<void{
 6autoprogress=static_cast(cur)/m_data_length;
 7autofinished_length=static_cast(progress*m_bar_length);
 8
 9m_os<

	

	最后，以一個(gè) update() 接口來調(diào)用以上這兩個(gè)接口，更新進(jìn)度條。

	
 1autoprogress_bar::update(intcur)const->void{
 2this->before();
 3this->after(cur);
 4}
 5
 6autoprogress_bar::update(intcur,std::invocableautofn)const->void{
 7this->before();
 8std::invoke(fn,cur);
 9this->after(cur);
10}


	

	提供兩個(gè)重載版本，以應(yīng)對(duì)無用戶輸出時(shí)的變化性。

	現(xiàn)在，便可以這樣使用：

	
 1intmain(){
 2inttotal=50;
 3cpb::progress_barprogress(total);
 4for(autoi:std::iota(0,total)){
 5//Updatetheprogressbar
 6progress.update(i+1,[](intv){
 7std::cout<

	

	這便是一個(gè)輕量級(jí)庫(kù)的雛形。

	優(yōu)化實(shí)現(xiàn)

	雛形已成，但實(shí)現(xiàn)方面依舊是 ChatGPT 的實(shí)現(xiàn)，盡管只有幾行代碼，生成的代碼還是相當(dāng)丑陋而低效。到這一步，便要開始替換生成的實(shí)現(xiàn)。

	也就是說，ChatGPT 生成的代碼僅僅是能跑，雛形交給它來快速生成，后續(xù)的封裝和優(yōu)化工作則全由自己來做，替換所有低效實(shí)現(xiàn)。

	當(dāng)前留下的生成代碼只有生成已完成字符和未完成字符，這部分可以使用 C++20 Fomatting Library 進(jìn)行優(yōu)化，簡(jiǎn)化代碼。

	
1autoprogress_bar::after(intcur)const->void{
2autoprogress=static_cast(cur)/m_data_length;
3autofinished_length=static_cast(progress*m_bar_length);
4
5autoprogress_info=std::format("Progress:[{3:>3}%][{0:#^{1}}{0:.^{2}}]","",finish_length,bar_length-finish_length,static_cast(progress*100));
6m_os<

	

	通過優(yōu)化，核心代碼只剩下一行，這就是 fmt 庫(kù)的強(qiáng)大所在。

	但是，格式化時(shí)沒有動(dòng)態(tài)指定填充字符，這是因?yàn)?fmt 暫時(shí)不支持這種代碼：

	
1//"====="
2std::cout<

	

	由于會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的開銷，默認(rèn)的 std::formatter 并不支持動(dòng)態(tài)指定填充字符。

	可以通過定制來手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，代碼如下：

	
 1namespacecpb{
 2
 3structfill{
 4charvalue;
 5intwidth;
 6};
 7
 8}//namespacecpb
 9
10
11template<>
12structstd::formatter{
13constexprautoparse(format_parse_context&ctx){returnctx.begin();}
14
15autoformat(constcpb::fill&f,auto&ctx)const{
16returnstd::fill_n(ctx.out(),f.width,f.value);
17}
18};


	

	別看僅有幾行代碼，fmt 的定制存在巨坑。

	這種實(shí)現(xiàn)是錯(cuò)誤的：

	
 1namespacecpb
 2{
 3structfill{
 4charvalue;
 5intwidth;
 6};
 7}
 8
 9template<>
10structstd::formatter{
11constexprautoparse(format_parse_context&ctx){returnctx.begin();}
12
13autoformat(constcpb::fill&f,auto&ctx){
14returnstd::fill_n(ctx.out(),f.width,f.value);
15}
16};


	

	這種實(shí)現(xiàn)也是錯(cuò)誤的：

	
 1namespacecpb
 2{
 3structfill{
 4charvalue;
 5intwidth;
 6};
 7}
 8
 9template<>
10structstd::formatter{
11autoparse(format_parse_context&ctx){returnctx.begin();}
12
13autoformat(constcpb::fill&f,auto&ctx)const{
14returnstd::fill_n(ctx.out(),f.width,f.value);
15}
16};


	

	這種實(shí)現(xiàn)還是錯(cuò)誤的：

	
 1namespacecpb
 2{
 3structfill{
 4charvalue;
 5intwidth;
 6};
 7}
 8
 9template<>
10structstd::formatter{
11constexprautoparse(format_parse_context&ctx){returnctx.begin();}
12
13autoformat(constcpb::fill&f,format_parse_context&ctx)const{
14returnstd::fill_n(ctx.out(),f.width,f.value);
15}
16};


	

	這種實(shí)現(xiàn)依舊是錯(cuò)誤的：

	
 1structfill{
 2charvalue;
 3intwidth;
 4};
 5
 6template<>
 7structstd::formatter{
 8constexprautoparse(format_parse_context&ctx){returnctx.begin();}
 9
10autoformat(constfill&f,auto&ctx)const{
11returnstd::fill_n(ctx.out(),f.width,f.value);
12}
13};


	

	尤其是最后一個(gè)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)存在 std::fill，此時(shí)特化 std::formatter 中使用的 fill 是 std::fill，而不是自己定義的 fill，所以必須將其置入命名空間內(nèi)。

	由此也可見，基于特化的這種定制方式非常不友好，出現(xiàn)錯(cuò)誤較為莫名其妙。

	有了這個(gè)定制，便可以使用 fill 來進(jìn)一步簡(jiǎn)化原有實(shí)現(xiàn)：

	
1autoafter(intcur)const->void{
2autoprogress=static_cast(cur)/m_data_length;
3autofinished_length=static_cast(progress*m_bar_length);
4
5autoprogress_info=std::format("{}:[{:>3}%]{}{}{}{}",m_desc,static_cast(progress*100),m_opening_bracket,fill{m_done_char,finished_length},fill{m_undone_char,m_bar_length-finished_length},m_closing_bracket);
6m_os<

	

	現(xiàn)在這個(gè)實(shí)現(xiàn)便精簡(jiǎn)多了。

	AOP 優(yōu)化

	當(dāng)前接口存在 before() 和 after()，這不正是 AOP 要解決的問題，我們幾年前也使用 C++20 實(shí)現(xiàn)過一個(gè)輕量級(jí)的 AOP 庫(kù)，此處可以基此稍微擴(kuò)展一下，滿足當(dāng)前需求。

	于是實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：

	
1autoupdate(intcur)const->void{
2aopcxx::make_aspect(this,cur);
3}
4
5autoupdate(intcur,std::invocableautofn)const->void{
6aopcxx::make_aspect(this,fn,cur);
7}


	

	原理幾年前便已講過，擴(kuò)展的源碼可以自行去看。

	示例

	至此，三兩下庫(kù)已成型，可以這樣使用：

	
 1intmain(){
 2inttotal=50;
 3cpb::progress_barprogress(total);
 4for(autoi:std::iota(0,total)){
 5//Updatetheprogressbar
 6progress.update(i+1,[](intv){
 7std::cout<

	

	如果想親自測(cè)試一下代碼或查看源碼，可以通過以下指令：

	
1gitclonehttps://github.com/lkimuk/cpp-progress-bar.git
2mkdirbuild&&cdbuild
3cmake..
4make
5./test


	

	總結(jié)

	思路想法確定，借助 ChatGPT 快速生成代碼雛形，能夠加快開發(fā)速度，讓你避開細(xì)枝末節(jié)，快速讓目標(biāo)運(yùn)行起來。

	在此基礎(chǔ)上，自己只需專注代碼優(yōu)化，將精力放在核心功能上。

	盡管后期可能會(huì)替換掉 AI 生成的所有實(shí)現(xiàn)，但也要事半功倍。先快速讓程序跑起來，再去優(yōu)化局部細(xì)節(jié)，比完全從局部細(xì)節(jié)構(gòu)建起整體結(jié)構(gòu)，要高效得多。

	大家可以嘗試使用起來。

	




	審核編輯：劉清