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【Linux】模拟实现一个简单的日志系统

news 2025/7/28 7:12:54

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一、日志的概念

在编程中，日志是指程序在运行时生成的记录信息和生成对应记录的时间。这些记录信息可以包括程序的状态、错误消息、警告、调试信息等。通过日志，程序员可以更轻松地跟踪程序的执行过程、诊断问题并监视系统的运行情况。

常见的日志等级包括：

info：常规信息
warning：指示可能会引起问题的情况，但程序仍然可以继续执行。
error：指示程序发生了错误，可能需要立即处理，但程序仍然能够继续执行。
fatal：指示程序出现了致命问题，可能导致程序无法继续执行。
debug：提供关于程序详细执行过程的信息，通常用于调试目的。

二、储备知识之C式风格的可变参数

在C语言中，可变参数函数是一种允许函数接受不定数量参数的机制。比方说printf就可以接受不定数量参数。

#include <stdio.h>
int printf(const char *format, ...);

实现这种功能需要使用stdarg.h头文件提供的一些宏。这些宏包括：

va_list：可以理解为一个用于存储所以可变参数的容器。
va_start：是一个宏函数，它的作用是初始化一个va_list对象，使其指向可变参数列表的第一个参数。以下是它的原型

void va_start(va_list ap, last_arg);

其中

第一个参数是类型为va_list的对象
第二个参数是一个固定参数，即可变参数列表之前的那个参数。因此，可变参数之前必须要有至少一个具体的参数。

va_arg：是一个宏函数，访问可变参数列表中的下一个参数，它的具体实现会有指针的自增操作。

type va_arg(va_list ap, type);

第一个参数是类型为va_list的对象。
第二个参数是你希望从可变参数列表中获取的参数类型。

va_end：清理va_list对象。

比方说定义一个可变参数函数，计算所有参数的和，用于演示如何编写和使用可变参数函数：

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【程序结果】

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三、获取时间

日志中包含时间是非常重要的，因为它可以帮助程序员准确地定位和跟踪问题。获取时间的方法有很多种，如time函数、clock 函数、gettimeofday 函数、strftime 函数等。

这里我以localtime函数为例，以上函数的具体用法大家可以自行搜索。

#include <time.h>
struct tm *localtime(const time_t *timep);

localtime函数可以将time_t类型的时间戳转换为struct tm类型，而struct tm类型有如下成员变量

请添加图片描述

需要注意的是：在C语言的struct tm结构体中，年份(tm_year)的起始值为1900，月份(tm_mon)的起始值为0。这意味着，如果你想要获取实际的年份和月份，需要对tm_year和tm_mon进行一些调整。

tm_year表示从1900年开始经过的年数。因此，要获取实际的年份，需要将其加上1900，即tm_year + 1900。
tm_mon表示月份，范围从0到11，其中0表示一月，1表示二月，以此类推。因此，要获取实际的月份，需要将其加上1，即tm_mon + 1。

以下是代码示例：

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【程序结果】

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四、实现打印日志函数

有了以上的知识，我们就可以开始实现打印日志函数了。

首先规定日志的格式：[时间] [等级] [用户自定义内容]

代码如下（含详细注释）

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【函数解析】

snprintf函数：用于将格式化的数据写入字符数组中。它的声明通常如下：
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);
str: 指向存储输出的字符数组。
size: 字符数组的大小。
format: 传递给格式化字符串的数据格式，与printf类似。
...: 可变数量的参数，这些参数根据格式字符串进行格式化。

vsnprintf函数：与snprintf类似，但它使用va_list类型的参数列表。这对于在函数内部处理可变参数特别有用。其声明通常如下：
int vsnprintf(char *str, size_t size, const char *format, va_list ap);
str: 指向存储输出的字符数组。
size: 字符数组的大小
format: 传递给格式化字符串的数据格式，与printf类似。
ap: va_list类型的参数列表，由va_start、va_arg和va_end宏管理。

【复制即可用】

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <stdarg.h>// 将日志等级用整数表示
#define Info 0    // 常规
#define Debug 1   // 调试
#define Warning 2 // 警告
#define Error 3   // 错误
#define Fatal 4   // 致命// 因为我们这里的日志等级是用一个整数表示的
// 而最后日志打印时需要有具体是什么日志等级
// 因此我们可以封装一个函数将日志等级转化为字符串
std::string levelToString(int level)
{switch (level){case Info:return "Info";case Debug:return "Debug";case Warning:return "Warning";case Error:return "Error";case Fatal:return "Fatal";default:return "None";}
}// level - 日志等级
// format - 格式化字符串的数据格式。类似于printf前半部分
// ... - 表示可变参数
void logmessage(int level, const char *format, ...)
{// ====== 默认部分：日志等级 + 时间 =========time_t _timestamp = time(NULL); // time函数会返回时间戳// 再将time_t类型转化为struct tm类型struct tm *_tm = localtime(&_timestamp);char defaultPart[1024]; // 默认部分// 打印的日志格式：[日志等级][时间]snprintf(defaultPart, sizeof(defaultPart), "[%s][%d-%d-%d:%d:%d:%d]",levelToString(level).c_str(), _tm->tm_year + 1900, _tm->tm_mon + 1, _tm->tm_mday,_tm->tm_hour, _tm->tm_min, _tm->tm_sec);// ====== 自定义部分：format内容 + 可变参数... =========char self[1024];va_list s;va_start(s, format);vsnprintf(self, sizeof(self), format, s);va_end(s);// ===== 将默认部分和自定义部分整合 =====char logtxt[2048];snprintf(logtxt, sizeof(logtxt), "%s %s\n", defaultPart, self);// ==== 信息全部在logtxt中，你可以打印出来，或者写到一个文件里 ======printf("%s", logtxt);
}

五、封装成类并实现将日志信息打印到文件里（完整代码）

#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
#include <stdarg.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>// 将日志等级用整数表示
#define Info 0    // 常规
#define Debug 1   // 调试
#define Warning 2 // 警告
#define Error 3   // 错误
#define Fatal 4   // 致命#define Screen 1
#define OneFile 2
#define ClassFile 3class log
{
public:// 写一个默认构造函数, 默认打印是向屏幕打印log(){printMethod = Screen;logdir = "./logdir/"; // 你需要保证当前路径下有目录名为logdir}// 让用户选择打印方式void Enable(int method){printMethod = method;}// 因为我们这里的日志等级是用一个整数表示的// 而最后日志打印时需要有具体是什么日志等级// 因此我们可以封装一个函数将日志等级转化为字符串std::string levelToString(int level){switch (level){case Info:return "Info";case Debug:return "Debug";case Warning:return "Warning";case Error:return "Error";case Fatal:return "Fatal";default:return "None";}}// level - 日志等级// format - 格式化字符串的数据格式。类似于printf前半部分// ... - 表示可变参数void logmessage(int level, const char *format, ...){// ====== 默认部分：日志等级 + 时间 =========time_t _timestamp = time(NULL); // time函数会返回时间戳// 再将time_t类型转化为struct tm类型struct tm *_tm = localtime(&_timestamp);char defaultPart[1024]; // 默认部分// 打印的日志格式：[日志等级][时间]snprintf(defaultPart, sizeof(defaultPart), "[%s][%d-%d-%d:%d:%d:%d]",levelToString(level).c_str(), _tm->tm_year + 1900, _tm->tm_mon + 1, _tm->tm_mday,_tm->tm_hour, _tm->tm_min, _tm->tm_sec);// ====== 自定义部分：format内容 + 可变参数... =========char self[1024];va_list s;va_start(s, format);vsnprintf(self, sizeof(self), format, s);va_end(s);// ===== 将默认部分和自定义部分整合 =====char logtxt[2048];snprintf(logtxt, sizeof(logtxt), "%s %s\n", defaultPart, self);// ==== 信息全部在logtxt中，你可以打印出来，或者写到一个文件里 ======// printf("%s", logtxt); // 直接打印printLog(level, logtxt);}// 封装打印日志文件的方法：1. 向屏幕打印 2. 向文件打印 3. 分类打印void printLog(int level, const std::string &logtxt){switch (printMethod){case Screen:std::cout << logtxt << std::endl;break;case OneFile:printOneFile("log.txt", logtxt);break;case ClassFile:printClassFile(level, logtxt);break;default:break;}}// 向一个文件写void printOneFile(const std::string filename, const std::string &logtxt){std::string _filename = logdir + filename; // ./logdir/log.txtint fd = open(_filename.c_str(), O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);if (fd < 0){return;}write(fd, logtxt.c_str(), logtxt.size());close(fd);}// 文件分类写。比如Info信息放在一个文件中，Errno放在一个文件中...void printClassFile(int level, const std::string &logtxt){std::string filename = "log.txt";filename += '.';filename += levelToString(level);printOneFile(filename, logtxt);}private:int printMethod;std::string logdir; // 日志文件存放目录
};