C++ 仿 muduo 高并发服务器:日志模块

凤年徐2026-09-22 10:14

C++ 仿 muduo 高并发服务器:日志模块

1. 代码总览

cpp 复制代码 
#define INF 0
#define DBG 1
#define ERR 2
#define LOG_LEVEL INF

#define LOG(level, format, ...) do { \
    if (level < LOG_LEVEL) break; \
    time_t t = time(NULL); \
    struct tm* ltm = localtime(&t); \
    char tmp[32] = {0}; \
    strftime(tmp, 31, "%H:%M:%S", ltm); \
    fprintf(stdout, "[%s %s:%d] " format "\n", tmp, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__); \
} while(0)

#define INF_LOG(format, ...) LOG(INF, format, ##__VA_ARGS__)
#define DBG_LOG(format, ...) LOG(DBG, format, ##__VA_ARGS__)
#define ERR_LOG(format, ...) LOG(ERR, format, ##__VA_ARGS__)

int main() {
    INF_LOG("s");
    return 0;
}

这段代码定义了一套简单的日志宏，支持：

  • 日志级别：INF、DBG、ERR
  • 可变参数：像 printf 一样格式化输出
  • 自动附加时间、文件名、行号
  • 通过 LOG_LEVEL 控制输出级别

2. 为什么需要日志宏？

在服务器开发中，日志是排查问题的重要手段。

但直接写 printf 有几个问题：

  1. 无法控制级别：调试信息、错误信息混在一起。
  2. 缺少上下文：不知道日志来自哪个文件、哪一行。
  3. 代码冗余：每次都要手写时间、文件、行号。
  4. 性能问题：低级别日志在发布版本中不应该输出。

日志宏的目标：

  • 一行代码输出日志。
  • 自动带时间、文件、行号。
  • 支持级别过滤。
  • 支持可变参数格式化。

3. 逐行拆解

3.1 日志级别定义

cpp 复制代码 
#define INF 0
#define DBG 1
#define ERR 2
#define LOG_LEVEL INF
  • INF：普通信息，级别最低。
  • DBG：调试信息。
  • ERR：错误信息，级别最高。
  • LOG_LEVEL：当前编译期日志级别，只有 level >= LOG_LEVEL 的日志才会输出。

这里 LOG_LEVEL = INF，表示所有日志都输出。

如果改成 LOG_LEVEL = DBG，则 INF 日志被过滤，只输出 DBG 和 ERR。

3.2 核心宏 LOG

cpp 复制代码 
#define LOG(level, format, ...) do { \
    if (level < LOG_LEVEL) break; \
    time_t t = time(NULL); \
    struct tm* ltm = localtime(&t); \
    char tmp[32] = {0}; \
    strftime(tmp, 31, "%H:%M:%S", ltm); \
    fprintf(stdout, "[%s %s:%d] " format "\n", tmp, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__); \
} while(0)

逐部分解释：

3.2.1 do { ... } while(0)

宏体用 do { ... } while(0) 包裹，是 C/C++ 宏的经典技巧。

好处：

  • 保证宏展开后是一个语句块，可以安全地用在 if/else 中。
  • 避免分号问题。
  • 内部可以使用 break 提前退出。

例如：

cpp 复制代码 
if (cond)
    LOG(INF, "hello");
else
    ...

如果没有 do...while(0)，展开后可能出错。

3.2.2 日志级别过滤
cpp 复制代码 
if (level < LOG_LEVEL) break;
  • 如果当前日志级别低于设定级别，直接 break 跳出 do...while，不输出。
  • 因为是编译期常量比较，编译器可能优化掉低级别日志。
3.2.3 获取当前时间
cpp 复制代码 
time_t t = time(NULL);
struct tm* ltm = localtime(&t);
char tmp[32] = {0};
strftime(tmp, 31, "%H:%M:%S", ltm);
  • time(NULL)：获取当前时间戳。
  • localtime(&t)：转换为本地时间结构体 struct tm。
  • strftime：格式化时间为 HH:MM:SS 字符串，存入 tmp。
  • tmp[32]：足够容纳时间字符串。

注意：localtime 不是线程安全的，多线程环境建议用 localtime_r。

但在简单日志中，通常可以接受。

3.2.4 格式化输出
cpp 复制代码 
fprintf(stdout, "[%s %s:%d] " format "\n", tmp, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__);
  • stdout：输出到标准输出。
  • "[%s %s:%d] " format "\n"：把固定格式和用户传入的 format 拼接。
  • tmp：时间字符串。
  • __FILE__：当前源文件名，预定义宏。
  • __LINE__：当前行号，预定义宏。
  • ##__VA_ARGS__：GNU 扩展，处理可变参数为空的情况，删除前面的逗号。

输出格式类似：

复制代码 
[14:23:45 server.cpp:10] hello

3.3 三个封装宏

cpp 复制代码 
#define INF_LOG(format, ...) LOG(INF, format, ##__VA_ARGS__)
#define DBG_LOG(format, ...) LOG(DBG, format, ##__VA_ARGS__)
#define ERR_LOG(format, ...) LOG(ERR, format, ##__VA_ARGS__)
  • INF_LOG：输出普通信息。
  • DBG_LOG：输出调试信息。
  • ERR_LOG：输出错误信息。

使用时：

cpp 复制代码 
INF_LOG("server start");
DBG_LOG("client fd = %d", fd);
ERR_LOG("accept failed: %s", strerror(errno));

4. 关键知识点

4.1 可变参数宏

C++11 起支持可变参数宏：

cpp 复制代码 
#define LOG(format, ...) printf(format, ##__VA_ARGS__)
  • ... 表示可变参数。
  • __VA_ARGS__ 在宏展开时替换为实际参数。
  • ##__VA_ARGS__ 是 GNU 扩展，当可变参数为空时删除前面的逗号，避免 printf(format, ) 语法错误。

C++20 提供了 __VA_OPT__，但很多项目仍使用 ##__VA_ARGS__。

4.2 预定义宏

  • __FILE__：当前源文件名。
  • __LINE__：当前行号。
  • __func__：当前函数名（C++11）。
  • __DATE__、__TIME__：编译日期和时间。

这些宏由编译器自动提供，非常适合日志。

4.3 do...while(0) 技巧

为什么不用 {} 而用 do...while(0)？

  • {} 展开后可能和外部 if/else 产生悬空 else 问题。
  • do...while(0) 是一个完整语句，末尾需要分号，行为更一致。
  • 内部可以用 break 跳出，相当于提前返回。

4.4 日志级别过滤

日志级别数值越大越严重：

  • INF=0：信息
  • DBG=1：调试
  • ERR=2：错误

LOG_LEVEL 控制最低输出级别。

例如 LOG_LEVEL=DBG，则 INF 不输出，DBG 和 ERR 输出。

这种设计在编译期决定，低级别日志可以被编译器优化掉，减少运行时开销。

5. 使用示例

cpp 复制代码 
#include <cstdio>
#include <ctime>
#include <cstring>

#define INF 0
#define DBG 1
#define ERR 2
#define LOG_LEVEL INF

#define LOG(level, format, ...) do { \
    if (level < LOG_LEVEL) break; \
    time_t t = time(NULL); \
    struct tm* ltm = localtime(&t); \
    char tmp[32] = {0}; \
    strftime(tmp, 31, "%H:%M:%S", ltm); \
    fprintf(stdout, "[%s %s:%d] " format "\n", tmp, __FILE__, __LINE__, ##__VA_ARGS__); \
} while(0)

#define INF_LOG(format, ...) LOG(INF, format, ##__VA_ARGS__)
#define DBG_LOG(format, ...) LOG(DBG, format, ##__VA_ARGS__)
#define ERR_LOG(format, ...) LOG(ERR, format, ##__VA_ARGS__)

int main() {
    INF_LOG("server start");
    DBG_LOG("client fd = %d", 10);
    ERR_LOG("accept failed: %s", strerror(2));
    return 0;
}

输出示例：

复制代码 
[14:23:45 server.cpp:20] server start
[14:23:45 server.cpp:21] client fd = 10
[14:23:45 server.cpp:22] accept failed: No such file or directory

6. 总结

这段日志宏虽然简单，但包含了多个 C/C++ 重要知识点：

  • 可变参数宏 ：...、__VA_ARGS__、##__VA_ARGS__
  • do...while(0)：宏定义的安全技巧
  • 预定义宏 ：__FILE__、__LINE__
  • 时间处理 ：time、localtime、strftime
  • 格式化输出 ：fprintf
  • 日志级别：编译期过滤

一句话记忆：

日志宏 = 级别过滤 + 时间/文件/行号 + 可变参数格式化 + do...while(0) 安全包裹。

掌握它，你就理解了服务器开发中最基础的日志模块实现。

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