C++零基础到工程实战（3.6）：逻辑实战示例—日志模块

目录

一、本节学习内容概要图

二、前言

三、案例需求与整体思路

[3.1 日志级别设计](#3.1 日志级别设计)

[3.2 用户需求说明](#3.2 用户需求说明)

[3.3 本案例的核心思想](#3.3 本案例的核心思想)

四、完整代码

[4.1 示例代码](#4.1 示例代码)

[4.2 Powershell 运行结果](#4.2 Powershell 运行结果)

五、代码实现与逻辑分析

[5.1 先获取用户输入的日志级别](#5.1 先获取用户输入的日志级别)

[5.2 再准备要输出的测试日志](#5.2 再准备要输出的测试日志)

[5.3 日志过滤的核心判断](#5.3 日志过滤的核心判断)

[5.4 为什么这里可以直接比较大小](#5.4 为什么这里可以直接比较大小)

[5.5 switch 在这里起什么作用](#5.5 switch 在这里起什么作用)

[（1）switch 不是"判断和外面传入的 logLevel 比较"](#（1）switch 不是“判断和外面传入的 logLevel 比较”)

[（2）switch 不会影响"后续输出内容"](#（2）switch 不会影响“后续输出内容”)

（3）代码真实逻辑：

1）先判断能不能输出

2）如果能输出，再决定输出前缀是什么

3）最后输出

[六、当前 if 不成立，为什么后续日志还能继续输出](#六、当前 if 不成立，为什么后续日志还能继续输出)

七、小结

[7.1 本节涉及的核心知识](#7.1 本节涉及的核心知识)

[7.2 这个案例的实战意义](#7.2 这个案例的实战意义)

[7.3 日志流程](#7.3 日志流程)

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一、本节学习内容概要图

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二、前言

前面我们已经学习了**if / else、switch、enum class、main 函数参数传递**等内容。

如果只是单独看这些语法，很多人会觉得"会写了，但不知道有什么用"。

所以这一节，不再只讲单个语法点，而是通过一个完整的小案例，把这些内容串起来：实现一个最基础的日志模块逻辑。

在实际工程中，日志模块几乎无处不在。程序运行时，经常会输出调试信息、普通信息、错误信息、严重错误信息。

但并不是所有日志都要一直显示出来，通常都会让用户指定一个"最低显示级别"，然后程序根据这个级别决定哪些日志该输出，哪些日志不输出。

本节案例代码核心思路：
通过命令行参数控制日志级别，再结合枚举、条件判断和 switch，实现一个最基础的日志过滤功能。

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三、案例需求与整体思路

案例的目标：让用户控制程序显示哪一级及以上的日志信息。

3.1 日志级别设计

程序中定义了四种日志级别：

enum class LogLevel
{
DEBUG,
INFO,
ERROR,
FATAL
};

它们默认按顺序对应为：

• DEBUG = 0
• INFO = 1
• ERROR = 2
• FATAL = 3

也就是说，日志级别是从低到高逐渐变严重的。

这也是后面能够直接用大小比较来判断日志是否输出的基础。

3.2 用户需求说明

用户运行程序时，可以在命令行（Powershell）中输入一个参数，例如：

.\test_main_log.exe debug
.\test_main_log.exe info
.\test_main_log.exe error
.\test_main_log.exe fatal

这个参数表示：用户希望看到的最低日志级别。

例如：

（1）输入 debug
表示显示所有日志。

（2）输入 info
表示只显示 INFO 及以上日志。

（3）输入 error
表示只显示 ERROR 和 FATAL 日志。

（4）输入 fatal
表示只显示最严重的 FATAL 日志。

3.3 本案例的核心思想

这个案例本质上就是一句话：

当前日志级别如果大于等于用户设置的最低级别，就输出；否则就不输出。

也就是代码中的核心判断：

if (level >= logLevel)

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四、完整代码

4.1 示例代码

#include <iostream>
using namespace std;
enum class LogLevel
{
	DEBUG,
	INFO,
	ERROR,
	FATAL
};
int main(int argc,char *argv[])
{
	//用户传递日志的最低显示级别
	//debug < info < error < fatal
	// test_main_log info
	auto logLevel = LogLevel::DEBUG;
	if (argc > 1)
	{
		string levelstr = argv[1];
		if ("info" == levelstr)
			logLevel = LogLevel::INFO;
		else if("error" == levelstr)
			logLevel = LogLevel::ERROR;
		else if ("fatal" == levelstr)
			logLevel = LogLevel::FATAL;
	}


	///测试日志1 debug
	{
		auto level = LogLevel::DEBUG;
		string context = "test log 1";
		if (level >= logLevel)
		{
			string levelstr = "debug";
			switch (level)
			{
			case LogLevel::INFO:
				levelstr = "info";break;
			case LogLevel::ERROR:
				levelstr = "error";break;
			case LogLevel::FATAL:
				levelstr = "fatal";break;
			}

			cout << levelstr << ":" << context << endl;
		}
	}

	///测试日志2 INFO
	{
		auto level = LogLevel::INFO;
		string context = "test log 2";
		if (level >= logLevel)
		{
			string levelstr = "debug";
			switch (level)
			{
			case LogLevel::INFO:
				levelstr = "info";break;
			case LogLevel::ERROR:
				levelstr = "error";break;
			case LogLevel::FATAL:
				levelstr = "fatal";break;
			}

			cout << levelstr << ":" << context << endl;
		}
	}

	///测试日志3 ERROR
	{
		auto level = LogLevel::ERROR;
		string context = "test log 3";
		if (level >= logLevel)
		{
			string levelstr = "debug";
			switch (level)
			{
			case LogLevel::INFO:
				levelstr = "info";break;
			case LogLevel::ERROR:
				levelstr = "error";break;
			case LogLevel::FATAL:
				levelstr = "fatal";break;
			}

			cout << levelstr << ":" << context << endl;
		}
	}

	///测试日志4 FATAL
	{
		auto level = LogLevel::FATAL;
		string context = "test log 4";
		if (level >= logLevel)
		{
			string levelstr = "debug";
			switch (level)
			{
			case LogLevel::INFO:
				levelstr = "info";break;
			case LogLevel::ERROR:
				levelstr = "error";break;
			case LogLevel::FATAL:
				levelstr = "fatal";break;
			}

			cout << levelstr << ":" << context << endl;
		}
	}

}

4.2 Powershell 运行结果

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五、代码实现与逻辑分析

5.1 先获取用户输入的日志级别

主函数写法如下：

int main(int argc, char *argv[])

这里：

（1）argc 表示命令行参数个数。
（2）argv 表示命令行参数数组。

程序一开始先给出默认值：

auto logLevel = LogLevel::DEBUG;

这表示如果用户没有传参数，那么默认显示所有日志。

接着程序判断用户是否输入了额外参数：

if (argc > 1)
{
string levelstr = argv[1];
if ("info" == levelstr)
logLevel = LogLevel::INFO;
else if ("error" == levelstr)
logLevel = LogLevel::ERROR;
else if ("fatal" == levelstr)
logLevel = LogLevel::FATAL;
}

这里的含义是：

• 如果输入的是 info，最低显示级别改成 INFO
• 如果输入的是 error，最低显示级别改成 ERROR
• 如果输入的是 fatal，最低显示级别改成 FATAL

至于 debug，代码里没有单独写判断，是因为默认值本来就是 DEBUG，所以即使不写也成立。

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5.2 再准备要输出的测试日志

程序里一共模拟了四条日志，分别是：

DEBUG : test log 1
INFO : test log 2
ERROR : test log 3
FATAL : test log 4

例如第一条日志的写法是：

{
auto level = LogLevel::DEBUG;
string context = "test log 1";
...
}

这里：

• level 表示这条日志本身的级别
• context 表示日志内容

后面的三条日志也完全类似，只是级别和内容不同。

这样设计的好处是很直观，便于我们观察不同级别在不同输入条件下的输出效果。

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5.3 日志过滤的核心判断

每一条日志在输出之前，都会先判断：

if (level >= logLevel)

这里一定要分清两个量：

（1）level
表示当前这一条日志自己的级别。

（2）logLevel
表示用户要求的最低显示级别。

例如用户输入：

.\test_main_log.exe error

那么：

logLevel = LogLevel::ERROR;

这时程序依次判断：

• DEBUG >= ERROR 不成立，不输出
• INFO >= ERROR 不成立，不输出
• ERROR >= ERROR 成立，输出
• FATAL >= ERROR 成立，输出

所以最后只能看到：

error:test log 3
fatal:test log 4

这正好符合日志模块的设计目标。

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5.4 为什么这里可以直接比较大小

很多初学者看到这里会有一个疑问：
枚举类型为什么能直接写 >= 比较？

原因就在于这里的枚举值本身是有顺序的。

虽然代码里没有手动写具体数字，但默认就是从 0 开始递增：

DEBUG = 0
INFO = 1
ERROR = 2
FATAL = 3

所以：

LogLevel::ERROR >= LogLevel::INFO

本质上就相当于：

2 >= 1

结果当然为真。

也就是说，这个案例并不是随便定义一个枚举就能这样比较，而是因为 日志级别本身就天然具备"从低到高"的顺序关系，所以非常适合用枚举来表达。

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5.5 switch 在这里起什么作用

（1）switch 不是"判断和外面传入的 logLevel 比较"

switch(level) 判断的对象是当前日志自己的级别 level，不是外面的 logLevel。

也就是说：

switch (level)

这里是在看：

当前这条日志到底是 DEBUG、INFO、ERROR 还是 FATAL。

它的作用不是决定"能不能输出"，而是决定：

输出时前面的字符串写成什么。

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（2）switch 不会影响"后续输出内容"

如果 level 和某个 case 匹配，就把当前这一小段代码里的 levelstr 改成对应字符串，供这一条日志输出使用。

它只是改了当前这一条日志输出前缀，不会影响后面的其他日志块。

比如这一段里：

string levelstr = "debug";

先默认写成 "debug"。

然后：

switch (level)
{
case LogLevel::INFO:
levelstr = "info";break;
case LogLevel::ERROR:
levelstr = "error";break;
case LogLevel::FATAL:
levelstr = "fatal";break;
}

如果 level 是：

• INFO，就把 levelstr 改成 "info"
• ERROR，就改成 "error"
• FATAL，就改成 "fatal"

但如果 level 是 DEBUG，由于这里没有写 case LogLevel::DEBUG，就不会进入任何 case，于是：

levelstr

仍然保持最开始的 "debug"。

（3）代码真实逻辑：

1）先判断能不能输出

if (level >= logLevel)

2）如果能输出，再决定输出前缀是什么

switch (level)

3）最后输出

cout << levelstr << ":" << context << endl;

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六、当前 if 不成立，为什么后续日志还能继续输出

这里有一个非常容易混淆的地方，需要特别说明。

当程序执行到某一条日志时，会先判断：

if (level >= logLevel)

这个判断 只负责控制当前这一条日志是否输出，并不会让整个程序后面的代码都停止执行。

例如，第一条日志是：

auto level = LogLevel::DEBUG;

如果用户输入的是：

.\test_main_log.exe info

那么此时用户设置的最低显示级别就是：

logLevel = LogLevel::INFO;

因此第一条日志对应的判断就是：

if (LogLevel::DEBUG >= LogLevel::INFO)

这个条件不成立，于是结果只是：

（1）当前这一条 DEBUG 日志不输出；
（2）当前这个 if 大括号内部的 switch 和 cout 都不会执行；
（3）程序继续往下运行，去判断下一条日志。

也就是说，程序并不会因为第一条日志没有通过判断，就把后面所有代码都跳过。

它只是跳过了"当前这一条日志对应的输出代码块"，然后继续执行下面的 INFO、ERROR、FATAL 日志判断。

可以把它理解成下面这样：

• 第一条日志判断一次
• 第二条日志再判断一次
• 第三条日志再判断一次
• 第四条日志再判断一次

它们彼此是独立的。

所以当用户输入 info 时，程序的执行效果实际上是：

DEBUG >= INFO // 不成立，第一条不输出
INFO >= INFO // 成立，第二条输出
ERROR >= INFO // 成立，第三条输出
FATAL >= INFO // 成立，第四条输出

最终结果就是：

info:test log 2
error:test log 3
fatal:test log 4

因此，这里一定要明确：

if 语句只决定"当前这一条日志要不要输出"，不会阻止程序继续判断后面的日志。

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七、小结

这个日志模块虽然不大，但已经把前面学过的多个知识点串联了起来，包括：

7.1 本节涉及的核心知识

（1）使用 enum class 表示一组固定状态；
（2）使用 argc 和 argv 获取用户输入；
（3）使用 if / else if 解析命令行参数；
（4）使用关系运算完成日志级别过滤；
（5）使用 switch 把枚举值转换成可输出字符串。

7.2 这个案例的实战意义

在真正的工程开发中，日志模块是非常常见的功能。

虽然这里写的还是一个简化版，但它已经具备了日志系统最核心的思想：不是所有日志都无条件输出，而是根据设定的级别进行筛选。

7.3 日志流程

1. 程序启动后，先将默认最低日志级别设为 LogLevel::DEBUG，这意味如果用户没有额外传参，程序会显示全部日志。
2. 随后，程序通过 argc 和 argv 读取命令行参数；如果用户输入了 info、error 或 fatal，就把内部的 logLevel 修改为对应级别。
3. 接着，程序并不是一次性统一处理所有日志，而是按顺序分别处理四条测试日志：DEBUG、INFO、ERROR、FATAL。
4. 每处理一条日志，都会先取出这条日志自己的级别 level，再与用户设置的最低显示级别 logLevel 进行比较，即判断 if (level >= logLevel) 是否成立。
5. 如果成立，说明这条日志应该显示，于是进入 if 内部，再通过 switch(level) 把枚举级别转换成对应的字符串，例如 "debug"、"info"、"error"、"fatal"，最后与日志内容 context 一起输出；
6. 如果条件不成立，则说明这条日志级别不够，不会输出，但程序不会停止，而是继续往下执行，判断下一条日志。
7. 正因为每条日志都是独立判断的，所以当用户输入 info 时，第一条 DEBUG 日志会被过滤掉，但后面的 INFO、ERROR、FATAL 仍然会继续判断并正常输出。

整个模块的核心思想就是：用命令行参数确定最低显示级别，用条件判断决定当前日志是否输出，用 switch 负责把日志级别转换成最终显示给用户的文本。