Qt自制简易好看的日志系统



  • 简介

    一个完善的软件工程,自然是少不了log系统的。

    这次涛哥教大家,用最少的代码做一个轻量又好看的log系统。

    涛哥知道有现成的log4cpp、log4cplus之类的,也有使用过。

    这次是抱着学习的心态来造这个轮子的,造轮子的过程才能学到

    更多知识,才能有进步、有提升,难道不是么?

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    先看一下成果

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    原理

    html格式的log

    为了实现 “代码最少” 和 “好看” 的需求,涛哥把log写进了一个html文件。

    这样的log相当于一个静态的网页,只要装有浏览器的操作系统,都可以打开并看到上面图示那样的log。

    涛哥给这个html文件设计了一个固定的模板的:

    <?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="yes"?>
    <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
    <html>
    
    <head>
        <title>TaoLogger</title>
        <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
        <style type="text/css" id="logCss">
            body {
                background: #18242b;
                color: #afc6d1;
                margin-right: 20px;
                margin-left: 20px;
                font-size: 14px;
                font-family: Arial, sans-serif, sans;
            }
    
            a {
                text-decoration: none;
            }
    
            a:link {
                color: #a0b2bb;
            }
    
            a:active {
                color: #f59504;
            }
    
            a:visited {
                color: #adc7d4;
            }
    
            a:hover {
                color: #e49115;
            }
    
            h1 {
                text-align: center;
            }
    
            h2 {
                color: #ebe5e5;
            }
    
            .d,
            .w,
            .c,
            .f,
            .i {
                padding: 3px;
                overflow: auto;
            }
    
            .d {
                background-color: #0f1011;
                color: #a8c1ce;
            }
    
            .i {
                background-color: #294453;
                color: #a8c1ce;
            }
    
            .w {
                background-color: #7993a0;
                color: #1b2329;
            }
    
            .c {
                background-color: #ff952b;
                color: #1d2930;
            }
    
            .f {
                background-color: #fc0808;
                color: #19242b;
            }
        </style>
    </head>
    
    <body>
        <h1><a href="https://wentaojia2014.github.io">TaoLogger</a> 日志文件</h1>
        <script type="text/JavaScript">
            function objHide(obj) {
                obj.style.display="none"
            }
            function objShow(obj) {
                obj.style.display="block"
            }
            function selectType() {
                var sel = document.getElementById("typeSelect");
                const hideList = new Set(['d', 'i', 'w', 'c', 'f']);
                if (sel.value === 'a') {
                    hideList.forEach(element => {
                        var list = document.querySelectorAll('.' + element);
                        list.forEach(objShow);
                    });
                } else {
                    var ss = hideList;
                    ss.delete(sel.value);
                    ss.forEach(element => {
                        var list = document.querySelectorAll('.' + element);
                        list.forEach(objHide);
                    });
                    var showList = document.querySelectorAll('.' + sel.value);
                    showList.forEach(objShow);
                }
            }
        </script>
        <select id="typeSelect" onchange="selectType()">
            <option value='a' selected="selected">All</option>
            <option value='d'>Debug</option>
            <option value='i'>Info</option>
            <option value='w'>Warning</option>
            <option value='c'>Critical</option>
            <option value='f'>Fatal</option>
        </select>
    

    (如果你不懂html,也没关系,直接拿过去用就好了)

    这个模板只使用了一些很基本的html元素和css样式表,筛选器那里用了一点JavaScript。

    (筛选器功能,我去请教了一下前端的同事,给了我一个JQuery版本,只要很少几行代码,但是要带上一个大大的JQuery.js。。。)

    (涛哥我也写了不少qml,多多少少还是懂点js的,于是就自己写了这么一个筛选器。不到20行代码,真是自己动手丰衣足食啊。)

    • Log模板的用法

    很简单的,模板作为html文件的前面部分,接下来每一行log,以追加的方式跟在模板后面就行了。

    (html的body结束标记并没有写,浏览器都能正常打开。容错性真的强!)

    当然, 每一条log有个格式要求:

        <div class="d"> 山有木兮木有枝,心悦君兮君不知。</div>
    

    就是增加了一对div标记, div的class属性要设置为d、i、w、c、f这几个字符中的一个,分别是

    debug、info、warning、critical、fatal的首字母, 这正是Qt所提供的log分类。

    设置div的class属性,就是给筛选器用来做筛选。

    • Log模板的存取

    文件读取? 不,太慢了。

    这就是一段固定的字符串,直接编译进代码里,程序启动的时候直接装载到内存就好了。

    那么C++里面,怎么才能装下这段带有转义字符的字符串呢?涛哥的答案是:C++11的 “原始字符串字面量”或者叫 “R字符串”

    可以参考这里 cppreference

    简单来说,是这样写的:

    string logTemplate = R"(xxxxxx)";
    

    只要有了 R"( )" 这个写法,括号中间随便写转义字符、换行符都行。当然为了方便让编译器识别哪个

    才是真正的'结束括号',C++11标准提出了括号前后增加分隔符的写法,即:

    string logTemplate = R"prefix(xxxxxx)prefix";
    

    左括号的前面和右括号的后面, 是同样的一段字符串作为分隔符就行了。

    涛哥的代码里是这么用的

    namespace Logger
    {
        const static QString logTemplate = u8R"logTemplate(
    <?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone="yes"?>
    <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">
    <html>
    
    <head>
        <title>TaoLogger</title>
        ...
        这里省略一大堆html代码
        ...
    
        )logTemplate";
    
    }
    

    Qt的log系统

    • Qt的log分类

    Qt的打印信息,大家普遍使用的是qDebug,不过Qt除了qDebug,还有qInfo, qWarning, qCritical等等。

    涛哥翻了Qt5.12的源码,发现这几个打印最终都是通过fprintf(stderr)或者fprintf(stdout)来实现输出的,

    不同的地方就在于Log类型。如果要用好这个分类,那我们平时使用打印的时候,就要注意做区分:

    - 调试信息用qDebug
    
    - 常规信息用qInfo
    
    - 警告用qWarning
    
    - 比较严重的问题用qCritical
    
    • Qt的log格式化

    Qt提供了一个函数qSetMessagePattern,用来定制输出信息。

    例如:

        qSetMessagePattern("[%{time yyyyMMdd h:mm:ss.zzz t} %{if-debug}D%{endif}%{if-info}I%{endif}%{if-warning}W%{endif}%{if-critical}C%{endif}%{if-fatal}F%{endif}] %{file}:%{line} - %{message}");
    

    一般只要在main.cpp中添加这一行代码,之后的qDebug、qInfo等函数都会按照这个格式来输出,包含了

    时间戳、log类型、文件名、行号 等信息。也可以不改任何代码、改环境变量来做到

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    • Release模式信息缺失

    这里有个问题,就是文件名和行号在debug模式正常,Release模式会变成空的。

    要解决这个问题,那么就需要编译器提供的内置宏__FILE____LINE__

    涛哥写了这样几个宏,代替qDebug和qInfo等函数。

    #define LOG_DEBUG qDebug() << __FILE__ << __FUNCTION__ << __LINE__
    #define LOG_INFO qInfo() << __FILE__ << __FUNCTION__ << __LINE__
    #define LOG_WARN qWarning() << __FILE__ << __FUNCTION__ << __LINE__
    #define LOG_CRIT qCritical() << __FILE__ << __FUNCTION__ << __LINE__
    
    

    用法类似这样:

        LOG_DEBUG << u8"山有木兮木有枝,心悦君兮君不知。";
    
    • Qt的写log文件

    Qt还提供了一个函数 qInstallMessageHandler,可以插入一个回调函数,让每一行qDebug/qInfo等

    函数的打印信息,都经过这个回调来处理。看一下帮助文档:

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    其实帮助文档已经提供了一个简易的log功能,涛哥就是在这个功能的基础上,做了一些定制化的修改。

    融合

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    • log存储路径和容量

    涛哥写了一个函数和一组静态变量,用来设置和记录log存储的路径和容量

    头文件中的声明

    #pragma once
    #include <QDebug>
    
    namespace Logger
    {
    //默认存储路径为当前路径的Log文件夹下,默认文件数量为1024
    void initLog(const QString& logPath = QStringLiteral("Log"), int logMaxCount = 1024);
    
    } // namespace Logger
    
    

    CPP中的实现

    namespace Logger
    {
    //静态变量,记录存储路径
    static QString gLogDir;
    //静态变量,记录最大存储数量
    static int gLogMaxCount;
    
    void initLog(const QString &logPath, int logMaxCount)
    {
        //安装回调
        qInstallMessageHandler(outputMessage);
        //记录路径
        gLogDir = QCoreApplication::applicationDirPath() + "/" + logPath;
        //记录最大存储数
        gLogMaxCount = logMaxCount;
        //检查存储文件夹,不存在则创建
        QDir dir(gLogDir);
        if (!dir.exists())
        {
            dir.mkpath(dir.absolutePath());
        }
        //获取文件列表
        QStringList infoList = dir.entryList(QDir::Files, QDir::Name);
        //硬盘空间有限,超过最大存储数的都删掉。
        while (infoList.size() > gLogMaxCount)
        {
            //每次删第一个。文件名其实是默认按时间排序的,第一个就是时间最早的。
            dir.remove(infoList.first());
            infoList.removeFirst();
        }
    }
    static void outputMessage(QtMsgType type, const QMessageLogContext &context, const QString &msg)
    {
        //
    }
    }
    
    • log存储
    static void outputMessage(QtMsgType type, const QMessageLogContext &context, const QString &msg)
    {
        //每一条消息的约定格式。%1即log类型,%2即log内容。这里用静态变量,每次用的时候填充
        //生成一个QString副本,达到最大程度的复用。
        static const QString messageTemp= QString("<div class=\"%1\">%2</div>\r\n");
        //预定的消息类型映射表
        static const char typeList[] = {'d', 'w', 'c', 'f', 'i'};
        //锁
        static QMutex mutex;
        //取时间
        QDateTime dt = QDateTime::currentDateTime();
        
        //时间作为文件名
    
        //每分钟一个文件
        //QString fileNameDt = dt.toString("yyyy-MM-dd_hh_mm");
    
        //每小时一个文件
        QString fileNameDt = dt.toString("yyyy-MM-dd_hh");
    
        //每天一个文件
        //QString fileNameDt = dt.toString("yyyy-MM-dd_");
        //时间戳
        QString contentDt = dt.toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
        //消息的前面写上时间戳,后面写内容。 msg如果是用LOG_WARN那几个宏打印的,本身已经带了文件名和行号了。
        QString message = QString("%1 %2").arg(contentDt).arg(msg);
        
        //组装一条html格式的log
        QString htmlMessage = messageTemp.arg(typeList[static_cast<int>(type)]).arg(message);
    
        QFile file(QString("%1/%2_log.html").arg(gLogDir).arg(fileNameDt));
        //这里开始锁起来,多线程安全
        mutex.lock();
        bool exist = file.exists();
        //写 | 追加的方式
        file.open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Append);
        //文件流
        QTextStream text_stream(&file);
        //注意字符编码
        text_stream.setCodec("UTF-8");
        if (!exist)
        {
            //文件不存在的情况下,先把我们的html模板写进去。
            text_stream << logTemplate << "\r\n";
        }
        //往文件流里面追加数据
        text_stream << htmlMessage;
    
        file.close();
        mutex.unlock();
        //解锁
        
        //把log都写到文件了,QtCreator 或者VS 不就看不到输出了?
        //这里用Win32的方式多加了一次输出,当然也可以使用std::cout fprintf。不能再使用qDebug了,因为这是在qDebug的回调里,会无限递归调用的。
        ::OutputDebugString(message.toStdWString().data());
        ::OutputDebugString(L"\r\n");
    }
    

    文件句柄复用

    有朋友(Qt侠- 刘典武)指出了优化的地方,应该复用文件句柄,不要每次都打开关闭文件,所以涛哥改了一下。

    这里贴个小乌龟的变更图吧,当然github上也有变更记录的。

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    多线程测试

    涛哥同时起了8个线程,每个线程输出1000条log信息,并统计最终结果。

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    代码去github吧。

    github仓库链接

    TaoLogger

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最近的回复

  • boost.asio是一个很棒的网络库,这回儿我也开始系统地学习起来了。想想当年接触boost,也有八年多了。这次开始接触boost,觉得既熟悉又陌生。熟悉的是小写字母+下划线的命名方式、晦涩的模板、很慢的编译速度以及较大的程序体积,陌生的是asio的各种概念:io服务、接收器、套接字等等:我之前对网络编程不是非常了解。

    于是根据我的理解,参考《Boost.Asio C++网络编程》实现了这样一个简单的客户端和服务端通信的例子,例子非常简单,还不完善,但是幸运的是,可以在本机上互通了。
    下面是客户端的代码:

    #include <iostream> #include <boost/asio.hpp> #include <boost/proto/detail/ignore_unused.hpp> using namespace std; using namespace boost::asio; using namespace boost::system; using namespace boost::proto::detail;// 提供ignore_unused方法 void writeHandler( const boost::system::error_code& ec, size_t bytesTransferred ) { if ( ec ) { cout << "Write data error, code: " << ec.value( ) << "transferred: " << bytesTransferred << endl; } else { cout << "OK! " << bytesTransferred << "bytes written. " << endl; } } int main(int argc, char *argv[]) { ignore_unused( argc ); ignore_unused( argv ); io_service service; ip::tcp::socket sock( service ); ip::tcp::endpoint ep( ip::address::from_string( "127.0.0.1" ), 6545 ); boost::system::error_code ec; sock.connect( ep, ec ); if ( ec ) { cout << "Connect error, code: " << ec.value( ) << ", We will exit." << endl; return ec.value( ); } else { char buf[1024] = "Hello world!"; sock.async_write_some( buffer( buf ), writeHandler ); sock.close( ); } return service.run( ); }

    下面是服务端的代码:

    #include <iostream> #include <boost/asio.hpp> #include <boost/proto/detail/ignore_unused.hpp> using namespace std; using namespace boost::asio; using namespace boost::system; using namespace boost::proto::detail;// 提供ignore_unused方法 void acceptHandle( const boost::system::error_code& code ) { cout << "Accepted." << endl; } int main(int argc, char *argv[]) { ignore_unused( argc ); ignore_unused( argv ); io_service service; ip::tcp::endpoint ep( ip::address::from_string( "127.0.0.1" ), 6545 ); boost::system::error_code ec; ip::tcp::socket sock( service ); ip::tcp::acceptor acceptor( service, ep ); acceptor.async_accept( sock, acceptHandle ); if ( ec ) { cout << "There is an error in server. code: " << ec.value( ) << endl; } return service.run( );// 阻塞运行 }

    运行结果是这样的:
    78448d7b-b3ae-42fc-9e2e-4dd2fbdac2c2-image.png

    我对boost.asio中几个概念的理解:

    io_service,这就是一个类似事件循环的东西,它为io设备提供服务,故名。不管是套接字、文件还是串口设备,都要使用它的服务。它的run()函数相当于启动了一个事件循环。一旦有消息了,即进行响应。这也是实现异步编程的重要基础。 socket,这个类则是套接字,可以处理TCP或者是UDP请求。有同步以及异步的处理方式,也有带异常以及不带异常的处理方式。 acceptor,接收器,仅仅是服务端使用。相当于其余框架中的listener,作接收用的。

    比较浅显,如果有不当之处,敬请指正。

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  • 843143141.jpg
    闲下来了,我又开始大规模地学习了。
    最近开始学习内存模型和无锁结构。因为这个是和操作系统密切相关的,懂得这些对于编写C++服务端应用程序
    有着非常好的帮助。之前我对内存模型以及无锁结构几乎没有什么了解,我就询问群里的大佬看看有没有可以参考的资料。
    大佬很高兴,并且推荐了我一本名为《Memory Model》的电子书。这本电子书虽然页数不多,但是从起源到发展,
    从源码到汇编,都给我们详细地介绍了。看了一遍,不是非常理解,但是依然尝试将自己的理解写下来,以便日后翻阅。
    首先因为多核处理器成为主流,多线程的程序已经非常常见,因此我们不可避免地要处理多线程程序的同步问题。
    然后,因为编译器默认都对源码进行了优化,在单核处理器中这通常不是什么问题,但是在多核处理器中,就会因为编译器
    对其进行了乱序处理而导致程序出现问题。由此深入地探讨内存模型。
    内存模型主要分为:
    载-载 顺序(load-load order)
    载-存 顺序(load-store order)
    存-载 顺序(store-load order)
    存-存 顺序(store-store order)
    依赖载入顺序(dependent loads order)

    通过内存栅栏(memory barrier)能够避免编译器对指令的乱序。Linux中有

    READ_ONCE( x, value ) WRITE_ONCE( x )

    避免这些读写被编译器乱序或者是优化掉。

    这里谈到volatile关键字。在另外一篇博客上说,volatile具有“易变性、不可优化性、顺序性”。简单说,由于
    被volatile声明的变量,指令须从内存读取,并且不能被编译器乱序以及优化。在Java(语言扩展)和MSVC(系统兼容)上,
    还附带了Accquire()和Release()语义,因此可部分用于多线程环境。但多数情况下,还是慎用volatile,
    因为不同架构的处理器,它的内存模型是千变万化的,不能一而概之。

    至于C++11,它提供了std::atomic<T>这个模板类,相当于提供了很多方式来实现不同内存模型的原子操作。
    它的load()和store()方法,第二个参数有以下几个选项:

    std::memory_order_relaxed std::memory_order_seq_cst std::memory_order_acq_rel std::memory_order_acquire std::memory_order_release std::memory_order_consume

    我们最常用来实现RCpc(Release Consistency、Processor Consistency)是使用

    std::memory_order_acquire std::memory_order_release

    这两对。

    作为例子,在实现自旋锁时使用std::atomic<T>是这样的:

    struct SpinLock2 { void lock( ) { for ( ; ; ) { while ( lock_.load( std::memory_order_relaxed ) ); if ( !lock_.exchange( true, std::memory_order_acquire ) ) break; } } void unlock( ) { lock_.store( false, std::memory_order_release ); } std::atomic<bool> lock_ = { false }; };

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  • 113.jpg
    1、什么是lambda表达式,什么是闭包?
    lambda表达式即lambda函数,也就是匿名函数。

    lambda表达式在C++中包含了
    []表示捕获
    ()是函数的参数,需要指定类型
    ->type是返回的类型,可以省略,如果编译器无法推出类型的话可以强制编写
    {}是函数体。

    lambda可以被声明为mutable的,作用是将捕获的内容进行改变。
    闭包是函数的定义以及定义函数时提供的环境,总称为闭包。lambda函数也是一种闭包。
    lambda本身是匿名函数,而捕获语句则是提供了定义函数时提供的环境。

    2、什么是右值引用?
    右值引用相对与左值引用而言的。左值即=运算符左边的变量,右值是=运算符右边的常量或变量。由此可以看出,
    右值引用指的是对常量或变量的引用。它的用途包含了移动语义和完美转发。
    移动语义就是弥补了C++历史在处理变量传递时丢失的一种语义。它和值传递、引用传递一样,是变量传递的方式之一。
    如果没有移动语义,为了将一个类的实例传递给另外一个实例,就需要额外地进行构造、赋值、销毁的操作。
    对于一些比较复杂的变量,的确是非常耗时并且消耗大的操作。(浪费指令时间、浪费内存)

    对于这样的函数返回:
    vector<string> str_split(const string& s) {
    vector<string> v;
    // ...
    return v; // v是左值,但优先移动,不支持移动时仍可复制。
    }

    标准要求先调用移动构造函数,如果不符合那么再调用拷贝构造函数。所以可以轻松地写出这种写法而不必担心效率问题。
    同时,现代编译器都会对返回值进行优化,成为RVO以及NRVO。所以不用太担心会多调用构造析构函数。

    对于完美转发,C++对于引用的转发有规则。传统的C++是无法对引用进行再引用的。但是现代的C++放宽了它的使用范围。
    只有右引用右值的时候,才会产生右引用。这也称为引用折叠。

    3、auto关键字的作用是什么?
    auto关键字为的是能够让编译器自动推导类型。自C++98之后,编译器对类型的推导变得越来越智能了。
    而我们在编写复杂代码的时候,冗长的类型不仅容易出错,有时也不容易人工推导出类型。
    因此auto可以简化我们的任务量,让类型的推导交给编译器完成。
    除了auto外,我们还可以使用decltype()来让编译器推导类型。

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  • 我感觉比起《Physically Based Rendering Technique》,还是《Ray Tracing in a Weekend》更容易上手,因为慢慢地能够做出一个渲染效果,这个是有成就感的。🎓

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