C++还在用printf/cout进行Debug?学习一下如何自己写日志库吧(上篇)

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了C++还在用printf/cout进行Debug?学习一下如何自己写日志库吧(上篇)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

文章目录


一. 前言

哈喽,自从实习以来很久没有更文了,一是没有时间,二是实习了之后突然发现自己能写的东西也没有多少了。赶上1024有征文活动,就写一篇吧,在实习的这段时间,我更加认识到日志的重要性,客户端值没传过来?看日志,服务崩溃了?看日志,没错,日志是出现异常第一个想到的东西,它记录了程序运行过程中所调用的函数,所接受到的值,所执行的行为等等。大家也都看到这篇的标题了,我这个人有一个缺点,就是不太喜欢用别人的东西,如果有能力,我希望自己造,所以今天我们自己来动手撸一个日志库,文章重点讲实现过程,如果需要源码,可以前往github获取FdogLog,一个轻量级C++日志库,用于日志服务。

跪求三连!


二. 基本功能

我们先来捋一捋这个日志库应该实现那些功能。

  1. 日志最最最基本的功能是什么,当然是打印或记录日志。
  2. 信息应该包括哪些信息,时间?运行用户?所在文件?想要显示的信息?(自定义显示信息下篇实现)
  3. 信息虽然显示丰富,但是要尽可能让代码自己获取其他信息,调用者只需要设置最主要的信息。
  4. 信息有重要等级之分,所以我们需要对信息做必要分类,提高效率。
  5. 如何实现全局尽可能简洁的调用。
  6. 如果日志库是运行在多线程环境,如何保证线程安全。(下篇实现)

这些就是一个日志库所具备的最基本的功能,接下来继续思考,还需要什么。

  1. 怎么控制日志的行为。
  2. 如果保存在文件,如何定义文件名。
  3. 随着日志增加,文件会越来越大,如何解决。(下篇实现)

简单规划完一个不那么完美的日志库所具备的能力,现在我们来对这几条做更详细的规划。

  1. 日志最最最基本的功能是什么,当然是打印或记录日志。
  2. 信息应该包括哪些信息,时间?运行用户?所在文件?想要显示的信息?

当我在调用一个名为function的函数时。

function();

你希望它输出怎么样的信息。

我被调用
[2021-10-20 23:27:23] 我被调用
[2021-10-20 23:27:23] INFO 我被调用
[2021-10-20 23:27:23] INFO root 我被调用
[2021-10-20 23:27:23] INFO root 17938 我被调用
[2021-10-20 23:27:23] INFO root 17938 [/media/rcl/FdogIM/service.h function:8] 我被调用

我想大部分人都会选择最后一种输出信息吧(虽然在这之前,我们都大量使用cout输出第一种),所以我们的日志应该包括时间,日志等级,运行用户,进程ID,调用函数所在文件,以及调用时所在行数。当然总会有人不想全部输出,这将在后面给出方案。

  1. 信息虽然显示丰富,但是要尽可能让代码自己获取其他信息,调用者只需要设置最主要的信息。

  2. 信息有重要等级之分,所以我们需要对信息做必要分类,提高效率。

  3. 如何实现全局尽可能简洁的调用.

信息有重要等级之分,要可以对信息做区分,按照常见的等级之分,有:

ERROR: 此信息输出后,主体系统核心模块不能正常工作,需要修复才能正常工作。
WARN:   此信息输出后,系统一般模块存在问题,不影响系统运行。
INFO:     此信息输出后,主要是记录系统运行状态等关联信息。
DEBUG: 最细粒度的输出,除去上面各种情况后,你希望输出的相关信息,都可以在这里输出。
TRACE:  最细粒度的输出,除去上面各种情况后,你希望输出的相关信息,都可以在这里输出。

有了等级之分,如何实现全局尽可能简洁的调用,通俗的说就是去掉一切不必要的调用,只留下最主要的调用。

例如:

#include<iostream>
#include"fdoglogger.h"  //添加日志库头文件

using namespace fdog;   //日志库的命名空间

int main()
    FdogError("错误");
    FdogWarn("警告");
    FdogInfo("信息");
    FdogDebug("调试");
    FdogTrace("追踪");
    return 0;

你不必初始化什么信息,调用什么多余的初始化函数,只需要用这五个类似函数的东西来输出即可,同样,如果是另一个源文件,依旧是这样的调用方式(这里可以使用单一模式来实现,其意图是保证一个类仅有一个实列,并提供一个访问它的全局访问点,该实例被所有程序模块共享。就比如日志的输出。)。

  1. 如果日志库是运行在多线程环境,如何保证线程安全。

到目前,一个基本的日志库的调用基本成形,如果在单线程,它可以很好的工作,但是到了多线程环境下,就不能保证了,第一点就是单例模式的创建,当两个线程同时去初始化时,无法保证单一实例被成功创建,第二,日志既然是输出到文件,不同线程写入文件时,如何保证写入数据不会错乱。既然写的是C++的日志输出,必然用到了cout ,cout 不是原子性的操作,所以在多线程下是不安全的,这些都是我们需要考虑到的。

  1. 怎么控制日志的行为。

这里使用配置文件进行日志的行为规定,包括打印什么日志,输入到文件,还是终端,输出的等级,以及日志开关,等等,配置文件将在程序启动时被读取。(提醒各位千万不要写死代码,后患无穷!!!)

  1. 如果保存在文件,如何定义文件名。

  2. 随着日志增加,文件会越来越大,如何解决。

日志的文件名由配置文件指定,但是创建时会在后面加上创建日期后缀,并且可以在配置文件中配置每隔多少天创建一个新的日志文件,如果配置中心有设置日志文件大小,则会优先大小判断,超过便创建一个新文件。


三. 代码实现

1. fdoglogger.h
#ifndef FDOGLOGGER_H
#define FDOGLOGGER_H
#include<iostream>
#include<fstream>
#include<map>
#include<mutex>
#ifndef linux
#include<unistd.h>
#include<sys/syscall.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/types.h>
#include <pwd.h>
#endif
#ifndef WIN32
//TODO
#endif
using namespace std;

namespace fdog 

#define RED   "\\e[1;31m"
#define BLUE  "\\e[1;34m"
#define GREEN "\\e[1;32m"
#define WHITE "\\e[1;37m"
#define DEFA  "\\e[0m"

enum class coutType: int Error, Warn, Info, Debug, Trace;
enum class fileType: int Error, Warn, Info, Debug, Trace;
enum class terminalType: int Error, Warn, Info, Debug, Trace;

struct Logger 
    string logSwitch;           //日志开关
    string logFileSwitch;       //是否写入文件
    string logTerminalSwitch;   //是否打印到终端
    string logName;             //日志文件名字
    string logFilePath;         //日志文件保存路径
    string logMixSize;          //日志文件最大大小
    string logBehavior;         //日志文件达到最大大小行为
    string logOverlay;          //日志文件覆盖时间
    string logOutputLevelFile;  //日志输出等级(file)
    string logOutputLevelTerminal;//日志输出等级
;

class FdogLogger 
public:
    void initLogConfig();

    void releaseConfig();

    static FdogLogger* getInstance();

    string getCoutType(coutType coutType);

    bool getFileType(fileType fileCoutBool);

    bool getTerminalType(terminalType terminalCoutTyle);

    string getLogCoutTime();

    string getLogNameTime();

    string getFilePash();

    string getLogCoutProcessId();

    string getLogCoutThreadId();

    string getLogCoutUserName();

    bool createFile(string filePash);

    bool logFileWrite(string messages);

    bool bindFileCoutMap(string value1, fileType value2);

    bool bindTerminalCoutMap(string value1, terminalType value2);

private:
    char szbuf[128];
    Logger logger;
    static FdogLogger * singleObject;
    static mutex * mutex_new;
    map<coutType, string> coutTypeMap;
    map<fileType, bool> fileCoutMap;
    map<terminalType, bool> terminalCoutMap;

private:
    FdogLogger();
    ~FdogLogger();
;

#define Error1 __FDOGNAME__(Error)
#define Warn1 __FDOGNAME__(Warn)
#define Info1 __FDOGNAME__(Info)
#define Debug1 __FDOGNAME__(Debug)
#define Trace1 __FDOGNAME__(Trace)


#define SQUARE_BRACKETS_LEFT " ["
#define SQUARE_BRACKETS_RIGHT "] "
#define SPACE " "
#define LINE_FEED "\\n"
#define COLON ":"
#define SLASH "/"

#define __FDOGTIME__  FdogLogger::getInstance()->getLogCoutTime()          //时间宏
#define __FDOGPID__   FdogLogger::getInstance()->getLogCoutProcessId()     //进程宏
#define __FDOGTID__   FdogLogger::getInstance()->getLogCoutThreadId()      //线程宏
#define __FDOGFILE__  __FILE__        //文件名宏
#define __FDOGPASH__  FdogLogger::getInstance()->getFilePash() + __FDOGFILE__ //文件路径
#define __FDOGFUNC__   __func__        //函数名宏
#define __FDOGLINE__  __LINE__        //行数宏
#define __USERNAME__  FdogLogger::getInstance()->getLogCoutUserName()     //获取调用用户名字
#define __FDOGNAME__(name) #name        //名字宏


#define COMBINATION_INFO_FILE(coutTypeInfo, message) \\
    do\\
        string messagesAll = __FDOGTIME__ + coutTypeInfo + __USERNAME__ + __FDOGTID__ + SQUARE_BRACKETS_LEFT + \\
        __FDOGPASH__  + SPACE +__FDOGFUNC__ + COLON + to_string(__FDOGLINE__) + SQUARE_BRACKETS_RIGHT + message + LINE_FEED;\\
        FdogLogger::getInstance()->logFileWrite(messagesAll); \\
    while(0);

#define COMBINATION_INFO_TERMINAL(coutTypeInfo, message) \\
    do\\
        string messagesAll = __FDOGTIME__ + WHITE + coutTypeInfo + DEFA + __USERNAME__ + __FDOGTID__ + SQUARE_BRACKETS_LEFT + \\
        __FDOGPASH__  + SPACE +__FDOGFUNC__ + COLON + to_string(__FDOGLINE__) + SQUARE_BRACKETS_RIGHT + message + LINE_FEED;\\
        cout << messagesAll;\\
    while(0);

#define LoggerCout(coutTyle, coutTypeInfo, fileCoutBool, terminalCoutBool, message) \\
    do \\
        string coutType = FdogLogger::getInstance()->getCoutType(coutTyle);\\
        if (FdogLogger::getInstance()->getFileType(fileCoutBool)) \\
            COMBINATION_INFO_FILE(coutTypeInfo, message)\\
        \\
        if (FdogLogger::getInstance()->getTerminalType(terminalCoutBool)) \\
            COMBINATION_INFO_TERMINAL(coutTypeInfo, message)\\
        \\
    while(0);

#define FdogError(message) \\
    do\\
        LoggerCout(fdog::coutType::Error, Error1, fdog::fileType::Error, fdog::terminalType::Error, message)\\
    while(0);

#define FdogWarn(message)  \\
    do\\
        LoggerCout(fdog::coutType::Warn, Warn1, fdog::fileType::Warn, fdog::terminalType::Warn, message)\\
    while(0);

#define FdogInfo(message)  \\
    do\\
        LoggerCout(fdog::coutType::Info, Info1, fdog::fileType::Info, fdog::terminalType::Info, message)\\
    while(0);

#define FdogDebug(message) \\
    do\\
        LoggerCout(fdog::coutType::Debug, Debug1, fdog::fileType::Debug, fdog::terminalType::Debug, message)\\
    while(0);

#define FdogTrace(message) \\
    do\\
        LoggerCout(fdog::coutType::Trace, Trace1, fdog::fileType::Trace, fdog::terminalType::Trace, message)\\
    while(0);



#endif

2. fdoglogger.cpp
#include"fdoglogger.h"

using namespace fdog;


FdogLogger * FdogLogger::singleObject = nullptr;
mutex * FdogLogger::mutex_new = new(mutex);

FdogLogger::FdogLogger()
    initLogConfig();

FdogLogger::~FdogLogger()



FdogLogger* FdogLogger::getInstance()
    mutex_new->lock();
    if (singleObject == nullptr) 
        singleObject = new FdogLogger();
    
    mutex_new->unlock();
    return singleObject;


void FdogLogger::initLogConfig()

    map<string, string *> flogConfInfo;
    flogConfInfo["logSwitch"] = &this->logger.logSwitch;
    flogConfInfo["logFileSwitch"] = &this->logger.logFileSwitch;
    flogConfInfo["logTerminalSwitch"] = &this->logger.logTerminalSwitch;
    flogConfInfo["logName"] = &this->logger.logName;
    flogConfInfo["logFilePath"] = &this->logger.logFilePath;
    flogConfInfo["logMixSize"] = &this->logger.logMixSize;
    flogConfInfo["logBehavior"] = &this->logger.logBehavior;
    flogConfInfo["logOverlay"] = &this->logger.logOverlay;
    flogConfInfo["logOutputLevelFile"] = &this->logger.logOutputLevelFile;
    flogConfInfo["logOutputLevelTerminal"] = &this->logger.logOutputLevelTerminal;

    string str;
    ifstream file;
    char str_c[100]=0;
    file.open("fdoglogconf.conf");
    if(!file.is_open())
        cout<<"文件打开失败\\n";
    
    while(getline(file, str))
        if(!str.length()) 
            continue;
        
        string str_copy = str;
        //cout<<"获取数据:"<<str_copy<<endl;
        int j = 0;
        for(int i = 0; i < str.length(); i++)
            if(str[i]==' ')continue;
            str_copy[j] = str[i];
            j++;
        
        str_copy.erase(j);
        if(str_copy[0]!='#')
            sscanf(str_copy.data(),"%[^=]",str_c);
            auto iter = flogConfInfo.find(str_c);
            if(iter!=flogConfInfo.end())
                sscanf(str_copy.data(),"%*[^=]=%s",str_c);
                *iter->second = str_c;
             else 
            
        
    
    logger.logName = logger.logName + getLogNameTime() + ".log";

    bindFileCoutMap("5", fileType::Error);
    bindFileCoutMap("4", fileType::Warn);
    bindFileCoutMap("3", fileType::Info);
    bindFileCoutMap("2", fileType::Debug);
    bindFileCoutMap("1", fileType::Trace);

    bindTerminalCoutMap("5", terminalType::Error);
    bindTerminalCoutMap("4", terminalType::Warn);
    bindTerminalCoutMap("3", terminalType::Info);
    bindTerminalCoutMap("2", terminalType::Debug);
    bindTerminalCoutMap("1", terminalType::Trace);

    if(logger.logFileSwitch == 以上是关于C++还在用printf/cout进行Debug?学习一下如何自己写日志库吧(上篇)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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