【Linux】日志函数

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引言

日志在程序设计中扮演着至关重要的角色，它不仅是程序运行情况的记录者，还是问题诊断、性能优化、安全审计以及用户行为分析的重要工具。本篇博客我们就设计一个日志函数，并在过程中学习一些知识。

日志内容

一个完整的日志信息应该包括：日志等级、时间、问题描述、文件、行数等等。

日志等级

日志级别是对日志信息进行分类的一种方式。通过为日志信息分配不同的级别，开发者可以更精细地控制日志的生成和输出，从而在不同的场景下获取最有价值的信息。常见的日志级别包括：

• DEBUG：调试级别，用于输出详细的调试信息，通常在开发和测试阶段使用。
• NORMAL：信息级别，用于输出一般性的信息，表示系统正常运行。
• WARNING：警告级别，用于输出可能的问题或异常情况，但不会影响系统的正常运行。
• ERROR：错误级别，用于输出严重的错误信息，可能会影响系统的正常运行。
• FATEL：严重错误级别，用于输出非常严重的错误信息，通常会导致系统崩溃或无法继续运行。

#defineDEBUG1#defineNORMAL2#defineWARNING3#defineERROR4#defineFATEL5

日志函数的编写

完整代码为

#include<iostream>#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<stdarg.h>#defineDEBUG1#defineNORMAL2#defineWARNING3#defineERROR4#defineFATEL5char*to_level(int level){switch(level){case1:return"DEBUG";break;case2:return"NORMAL";break;case3:return"WARNING";break;case4:return"ERROR";break;case5:return"FATEL";break;default:returnnullptr;break;}}voidLogMessge(int level,constchar*format,...)//"..."代表的是可变参数{//先将固定的部分格式化到logprefix中char logprefix[1024];snprintf(logprefix,sizeof(logprefix),"[%s][%ld][%d]",to_level(level),time(nullptr),getpid());//然后将部分格式化到logcontent中char logcontent[1024];
    va_list argv;va_start(argv,format);vsnprintf(logcontent,sizeof(logcontent),format,argv);

    std::cout<<logprefix<<logcontent<<std::endl;}

接下来，我们对代码讲解一下：
可变参数列表

**“…”**

代表是可变参数列表。
可变参数列表，顾名思义，就是函数的参数个数不是固定的，可以根据需要传入任意数量的参数（但通常至少需要一个固定参数来指示后续可变参数的类型或数量）。
例如：

intprintf(constchar*format,...);

特性：

• 至少需要一个固定参数，这是为了函数能够识别和处理后续的可变参数。
• 可变参数部分在声明时使用省略号（…）来表示。
• 可变参数的类型和数量在编译时无法确定，通常需要在运行时通过特定机制来访问和处理

如何实现可变参数列表呢？

在C语言中，可变参数列表的实现依赖于stdarg.h头文件中的宏和类型定义。这些宏和类型允许开发者在运行时访问和处理可变参数。

• va_list：这是一个类型定义，用于声明一个指向可变参数列表的指针。
• va_start：这是一个宏，用于初始化va_list类型的变量，以便它可以指向函数的第一个可变参数。
• va_arg：这是一个宏，用于从va_list指向的位置提取下一个可变参数，并更新va_list的指向，以便下一次提取。
• va_end：这是一个宏，用于结束对可变参数列表的访问，并将va_list变量设置为无效状态（通常是将其设置为NULL）。

vsnprintf

vsnprintf函数是C语言标准库中的一个函数，它的作用是将格式化的数据写入一个字符串缓冲区中，同时允许指定缓冲区的大小，以防止缓冲区溢出。这个函数在C99及以后的版本中得到了广泛的支持，也在C++11及以后的版本中可用。

函数原型

vsnprintf函数的原型如下：

intvsnprintf(char*str,size_t size,constchar*format, va_list ap);

参数说明

• str：指向字符缓冲区的指针，用于存储格式化后的字符串。
• size：指定缓冲区的大小，即最多可以存储多少个字符（包括终止的空字符’\0’）。这有助于防止缓冲区溢出。
• format：格式字符串，用于指定后续参数如何被格式化和插入到输出字符串中。这个字符串可以包含普通的字符和格式说明符（如%d、%s等）。
• ap：一个va_list类型的参数，它代表了一个可变参数列表。这个列表包含了要被格式化的实际参数。

功能描述

vsnprintf函数会读取格式字符串

format

，并根据格式说明符从可变参数列表

ap

中检索相应的参数进行格式化。格式化后的字符串（或其中的一部分，如果它太长而无法完全适应缓冲区）会被写入到

str

指向的缓冲区中。如果生成的字符串长度小于

size

，则会在字符串末尾添加一个空字符’\0’作为结束符。如果生成的字符串长度大于或等于

size

，则只将

size-1

个字符写入缓冲区（不包括空字符），并且不会在缓冲区末尾添加空字符。此外，函数会返回一个整数，表示如果不考虑缓冲区大小限制，格式化后的字符串应该包含的字符数（不包括空字符）。

使用场景

vsnprintf函数特别适用于那些需要严格控制输出缓冲区大小的情况，比如嵌入式系统编程、网络编程等。在这些场景下，缓冲区溢出可能会导致严重的后果，如程序崩溃、数据损坏或安全漏洞。通过使用vsnprintf函数，开发者可以确保即使在最坏的情况下，也不会发生缓冲区溢出。

示例代码

以下是一个使用vsnprintf函数的示例代码：

#include<stdio.h>#include<stdarg.h>voidMyPrintF(char*buffer,size_t bufferSize,constchar*format,...){
    va_list args;va_start(args, format);vsnprintf(buffer, bufferSize, format, args);va_end(args);// 注意：如果bufferSize足够大，并且需要字符串以'\0'结尾，// 则可能需要在调用vsnprintf后手动添加'\0'，// 但在这个例子中，由于我们使用了bufferSize作为限制，// 如果字符串被截断，则不需要添加'\0'（因为buffer的其余部分未定义）。// 如果需要确保buffer以'\0'结尾，并且确信bufferSize足够大，// 可以在调用vsnprintf之前将buffer[0]设置为'\0'，// 或者在调用后（如果确定没有溢出）将buffer[bufferSize-1]设置为'\0'。// 但在这个简单的示例中，我们假设调用者会正确处理buffer。printf("%s\n", buffer);}intmain(){char buffer[100];MyPrintF(buffer,sizeof(buffer),"Hello, %s! You are %d years old.","Alice",30);return0;}

在这个示例中，我们定义了一个MyPrintF函数，它接受一个缓冲区、缓冲区的大小、一个格式字符串和可变数量的参数。然后，它使用vsnprintf函数将这些参数格式化并写入缓冲区，并通过printf函数打印出来。注意，在实际应用中，我们可能需要更仔细地处理缓冲区的大小和终止的空字符。

接下来，我们模拟实现printf函数

#include<stdarg.h>#include<cstdio>#include<iostream>voidmy_printf(constchar* format,...){
    va_list args;va_start(args, format);char buffer[1024];vsnprintf(buffer,sizeof(buffer), format, args);
    std::cout << buffer << std::endl;}intmain(){int cnt =12;my_printf("%d", cnt);}

但是这个日志函数太复杂，有没有简单一点的？

有而且一个宏就可以搞定。
具体请看这篇博客：日志函数的简单方法