日志
在之前写代码的过程中，测试代码都是之间像显示器上输出内容；
当多线程像显示器文件输出时，由于没有做任何的防护，就有可能导致多线程输出信息混在一起，不方便观察。
而计算机中的日志记录系统和软件运行中发生事件的文件，作用就是：监控运行状态，记录异常信息，帮助快速定位问题并支持程序员进行问题修复。
是系统维护、故障排查和安全管理的重要工具。
简单来说：日志就像生活中的日记一样，记录程序运行时运行状态、异常信息等等。
对于一个合格的日志，要具有以下指标：
时间戳、日志等级、日志内容
文件名、行号、进程/线程
id
最主要的就是时间戳、日志等级和日志内容。
一般来说，日志等级可以分为：
DEBUG：调试信息
INFO：正常输出
WARNING：告警信息
ERROR：错误信息（能够运行结束）
FATAL：错误（不能运行：打开文件失败等等）
日志有现成的解决方案，spdlog、glog、Boost.Log等等；
这里自定义实现一个日志（采用设计模式 - 策略模式）。
刷新策略
要自定义实现一个日志，这里首先来实现一种刷新策略；
假设现在存在一条日志信息，可以刷新到显示器文件中（显示器策略）、也可以刷新到指定文件中（文件策略）
这里，我们就可以设计一个基类：
logflush，其中存在一个虚函数flush；对于一种刷新策略，就要继承基类
logflush并重写flush方法实现自己的刷新策略。
class logflush
{
virtual void flush(std::string massage) = 0;
~logflush() = delete;
};
显示器刷新策略
向显示器文件中刷新，这里直接使用std::cout即可
注意：日志可以被多线程使用，显示器文件就是临界资源，要对临界区进行加锁（这里就使用之间封装的Mutex、lockgroup）
// 显示器刷新
class displayflush : public logflush
{
void flush(std::string massage) override
{
lockgroup(_mutex);
std::cout << massage << std::endl;
}
private:
Mutex _mutex;
};
文件刷新策略
向文件中刷新，首先要先打开这个文件，我们就要知道该文件的路径、文件名。
要打开一个文件、如果该文件不存在，调用open时可以新建；但是，如果路径不存在，我们这里调用就会出错。
所以，我们首先要做的是：判断文件路径是否存在，如果该路径不存在，就要新建。
这里可以使用
std::filesystem:exists来判断一个路径是否存在（路径存在返回true，不存在返回false）使用
std::filesystem::create_directories来创建一个路径。
static std::string default_path = "./log";
static std::string default_name = "log.log";
const std::string gsep = "\r\n";
class fileflush : public logflush
{
public:
fileflush(const std::string &path = default_path, const std::string &name = default_name)
: _path(path), _name(name)
{
if (std::filesystem::exists(path))
{
return;
}
// 路径不存在，创建
try
{
std::filesystem::create_directories(_path);
}
catch (const std::filesystem::filesystem_error &e)
{
std::cerr << e.what() << gsep;
}
}
private:
std::string _path;
std::string _name;
std::string _pathname;
Mutex _mutex;
};
然后就是重写flush方法：
在打开目标文件之前，要对文件路径和名称进行合并，生成文件绝对路径。
要打开目标文件（以追加方式打开，文件不存在就创建）（这里打开文件可以使用：std::ofstream out(_pathname, std::ios::app);C++17支持，std::ios::app表示以追加方式打开文件）
然后就是将日志信息输出到目标文件中，为了方便输出，这里定义一个结尾符：const std::string gsep = "\r\n";
最后关闭文件。
为了保证线程安全，要进行加锁
void flush(std::string massage) override
{
lockgroup lgp(_mutex);
_pathname = _path + (_path.back() == '/' ? ' ' : '/') + _name;
std::ofstream out(_pathname, std::ios::app);
if (!out.is_open())
{
// 打开文件失败
return;
}
out << massage << gsep;
}
日志信息
1. 构建日志
有了日志刷新策略，现在来实现日志log；
要实现日志，首先就要有上述的刷新策略，这里默认使用显示器刷新策略：
class Log
{
public:
Log()
{
_log = std::make_unique<displayflush>();
}
void EnableDisplayFlush()
{
_log = std::make_unique<displayflush>();
}
void EnableFileFlush()
{
_log = std::make_unique<fileflush>();
}
private:
std::unique_ptr<logflush> _logflush;
}
有了上述刷新策略，现在来看日志信息：
[2025-8-24 22:42:35] [DEBUG] [641189] [test.cc] [12] log.txt 2015-8-24
[2025-8-24 22:42:35] [DEBUG] [641189] [test.cc] [13] hello
这里预期的日志信息如上，在一条日志中有存在时间，日志等级，进程pid，文件名，行号，信息等。
所以，我们就要实现获取时间的接口函数GetTime，以及日志等级enum class Level
这里，
Level枚举类型默认输出是整型，我们想要以DEBUG、INFO这样的形式输出，就需要提供一个方法根据日志等级获取相对对应字符串。
std::string GetTime()
{
time_t tm = time(nullptr);
struct tm curr;
localtime_r(&tm, &curr);
std::stringstream ss;
ss << curr.tm_year + 1900 << "-"
<< curr.tm_mon + 1 << "-"
<< curr.tm_mday << " "
<< curr.tm_hour << ":"
<< curr.tm_min << ":"
<< curr.tm_sec;
return ss.str();
}
enum class Level
{
DEBUG,
INFO,
WARNING,
ERROR,
FATAL
};
std::string GetLevel(Level level)
{
switch (level)
{
case Level::DEBUG:
return "DEBUG";
case Level::INFO:
return "INFO";
case Level::WARNING:
return "WARNING";
case Level::ERROR:
return "ERROR";
case Level::FATAL:
return "FATAL";
default:
return "UNKONW";
}
}
有了上述这些内容，现在来实现一条日志信息logmassage（将其设计成Log内部类）
一条日志，要具有 时间、日志等级、进程id、文件名、行号，日志信息；
class Logmassage
{
public:
private:
std::string _time; // 日志时间
Level _level; // 日志等级
pid_t _pid; // 进程id
std::string _filename; // 文件名
int _line; // 行号
std::string _logmassage; // 完整的日志信息
Log *_log; // log指针，方便刷新日志信息
};
这里像日志等级，文件名、行号等不能自行获取的，就要通过构造函数参数传递进来；
然后根据这些信息，构建出来完整的日志信息。
构建完整的日志信息，可以使用
C语言中的sprintf/snprintf来实现；这里使用
C++中的stringstream类。
class Logmassage
{
public:
Logmassage(const std::string &time, Level level, const std::string &filename, int line, Log *plog)
: _time(time), _level(level), _pid(getpid()), _filename(filename), _line(line), _log(log)
{
std::stringstream ss;
ss << '[' << _time << ']'
<< '[' << GetLevel(_level) << ']' /*枚举类型，默认是整型*/
<< '[' << _pid << ']'
<< '[' << _filename << ']'
<< '[' << _line << "] : ";
_logmassage = ss.str();
}
private:
std::string _time; // 日志时间
Level _level; // 日志等级
pid_t _pid; // 进程id
std::string _filename; // 文件名
int _line; // 行号
std::string _logmassage; // 完整的日志信息
Log *_log; // log指针，方便刷新日志信息
};
这里在Logmassage类中存在Log* _log的指针，方便进行日志信息刷新
2. 输入日志信息
上述已经完成了整个日志的框架，但是还缺少信息；
这里想要实现的使用日志的方式，就像cout <<这样使用<<来输入日志信息，所以就要实现operator<<方法；
并且，可以连续使用多个<<，在使用operator时，要将返回值设置成Logmassage&。
template <typename T>
Logmassage &operator<<(const T &data)
{
std::stringstream ss;
ss << data;
_logmassage += ss.str();
return *this;
}
最后，为了方便使用在Loamassage析构方法中，刷新该日志信息；
~Logmassage()
{
if (_log->_logflush)
{
_log->_logflush->flush(_logmassage);
}
}
3. 使用日志
到现在，就已经将日志大概实现了出来；
但是，按照现在实现的日志，我们使用起来存在问题：
创建
Logmassage就需要存在一个已经有的Log指针，而我们使用日志就要先创建Log对象。
所以这里就要实现一个仿函数，在调用Log()时，用来构建Logmassage对象并返回。
Logmassage operator()(const std::string &time, Level level, const std::string &filename, int line)
{
return Logmassage(time, level, filename, line, this);
}
但是，就算实现了仿函数，我们要使用该日志时，还是非常麻烦的，需要传递什么时间，日志等级，文件名，行号，有没有更加简单粗暴的，就想要只传递时间，后面跟上<< 信息就可以使用日志的？
LOG(Level::DEBUG) << "hello log";
当然是可以实现的，时间需要调用GetTime方法；文件名和行号，我们知道宏__FILE__和__LINE__指的就是文件名和行号；
所以，我们就可以实现一个宏，调用是只需传递日志等级，就可以使用日志。
Log log;
#define LOG(level) Log(GetTime(), level, __FILE__,__LINE__)
并且将log 定义成全局的，在使用时只需使用即可。