日志系统——日志格式化模块设计

一，模块主要成员

该模块的主要作用是对日志消息进行格式化，将日志消息组织成制定格式的字符串。

该模块主要成员有两个：1.格式化字符串。 2.格式化子项数组

1.1 格式化字符串

格式化字符串的主要功能是保存日志输出的格式字符串。其格式化字符主要有下面几种

格式化字符串定义了日志的输出格式，而格式化字符更有助于用户自由的控制日志的输出格式 。这里要注意的是由于我们信息中的日期为时间戳，因此在设置其格式化字符时还应设置对应的子格式化字符如[%d{%H:%M:%S}]指的是按照年月日输出时间

 1.2 格式化子项数组

格式化子项数组:用于按顺序保存格式化字符串对应的子格式化对象(FormatItem类)。

那么什么是子格式化类(FormatItem类)?子格式化类主要负责日志消息子项的获取以及格式化，其下包含诸多子类，通过继承关系实现多态，即使是不同的子类也能依靠多态由相同的父类指针指向，从而保存到同一个vector中，Formatltem主要有以下子类:

 格式化字符，以及格式化子项的关系如下，这里我们以日期为例子

 

 

1.3 举例说明

例子:"[%d{%H:%M:%S}] %m%n"

pattern = "[%d{%H:%M:%S}] %m%n"
items = {
 {OtherFormatItem(), "["},
 {TimeFormatItem(), "%H:%M:%S"},
 {OtherFormatItem(), "]"},
 {MsgFormatItem (), ""},
 {NLineFormatItem (), ""}
}
message msg = {
 size_t _line = 22;
 size_t _ctime = 12345678;
 std::thread::id _tid = 0x12345678;
 std::string _logger = "logger";
 std::string _file = "main.cpp";
 std::string _payload = "创建套接字失败";
 LogLevel::level _level = ERROR;
};

格式化的过程其实就是按次序从Msg中取出需要的数据进⾏字符串的连接的过程。

最终组织出来的格式化消息： "[22:32:54] 创建套接字失败\n"

 二，代码实现

2.1 代码

核心代码bool AnalyPattern()的分析如下

 

 

#ifndef _M_FORMAT_H_
#define _M_FORMAT_H_

#include "level.hpp"
#include "message.hpp"
#include "util.hpp"
#include <vector>
#include <memory>
#include <sstream>


namespace mjwlog
{
    // 格式化子项基类
    class Formatlem
    {
    public:
        using ptr=std::shared_ptr<Formatlem>;
        virtual void format(std::ostream &os, const message& msg) = 0;
    };
    // 格式化子项子类
    // 日期类子类
    class TimeFormatlem : public Formatlem
    {
    public:
        TimeFormatlem(std::string format="%H:%M:%S")
            :_fromat(format)
        {}

        void format(std::ostream &os, const message& msg) override
        {
            struct tm time;
            localtime_r((time_t*)&msg._time,&time);
            char str[32];
            strftime(str,sizeof(str)-1,_fromat.c_str(),&time);
            
            os<<str;
        }
    private:
        std::string _fromat;//用来控制输出格式
    };

    //缩进子类
    class TabFormatlem : public Formatlem
    {
    public:
        void format(std::ostream &os, const message& msg) override
        {
            os<<"\t";
        }
    };

    //线程id子类
    class ThreadFormatlem : public Formatlem
    {
    public:
        void format(std::ostream &os, const message& msg) override
        {
            os<<msg._id;
        }
    };

    //日志级别子类
    class LevelFormatlem : public Formatlem
    {
    public:
        void format(std::ostream &os, const message& msg) override
        {
            os<<LogLevel::LeveltoString(msg._level);
        }
    };

    //日志器名称子类
    class NameFormatlem : public Formatlem
    {
    public:
        void format(std::ostream &os, const message& msg) override
        {
            os<<msg._logger;
        }
    };

    //文件名子类
    class CFileFormatlem : public Formatlem
    {
    public:
        void format(std::ostream &os, const message& msg) override
        {
            os<<msg._filename;
        }
    };

    //行号子类
    class CLineFormatlem : public Formatlem
    {
    public:
        void format(std::ostream &os, const message& msg) override
        {
            os<<msg._line;
        }
    };

    //日志消息主体子类
    class MsgFormatlem : public Formatlem
    {
    public:
        void format(std::ostream &os, const message& msg) override
        {
            os<<msg._msg;
        }
    };

    //换行子类
    class NLineFormatlem : public Formatlem
    {
    public:
        void format(std::ostream &os, const message& msg) override
        {
            os<<"\n";
        }
    };

    //其他字符子类，直接原路返回
    class OtherFormatlem : public Formatlem
    {
    public:
        OtherFormatlem(std::string str)
            :_str(str)
        {}
        void format(std::ostream &os, const message& msg) override
        {
            os<<_str;
        }
    private:
        std::string _str;
    };

        
    //格式化类
    class Formatter
    {
        /*
            %d 日期
            %T 缩进
            %t 线程id
            %p 日志级别
            %c 日志器名称
            %f 文件名
            %l 行号
            %m 日志消息
            %n 换行
        */
    public:
        //默认格式:时间{年-月-日 时:分:秒}缩进 线程ID 缩进 [日志级别] 缩进 [日志器名称] 缩进 文件名:行号 缩进 消息换行
        Formatter(std::string pattern="[%d{%H:%M:%S}]%T[%t]%T[%p]%T[%c]%T[%f:%l]%T%n")
            :_pattern(pattern)
        {}
        //对msg进行格式化n

        void format(std::ostream& os,const message& msg)//将格式化后的内容写入os执行流
        {
            if(AnalyPattern())
            {
                for(auto& it:_items)
                {
                    it->format(os,msg);
                }
            }
        }
        std::string format(const message& msg)//将格式化后的内容以string方式返回
        {
            std::stringstream str;
            if(AnalyPattern())
            {
                for(auto& it:_items)
                {
                    it->format(str,msg);
                }
            }
            return str.str();
        }
        //对格式化字符串进行分析
        bool AnalyPattern()
        {
            //遍历_parttern进行逐一分析
            int cur=0;
            std::string key="",val="";
            //"abc[%%d{%H:%M:%S}]"
            while(cur<_pattern.size())
            {
                
                //先排查非格式化字符，如abc
                if(_pattern[cur]!='%')
                {
                    val+=_pattern[cur++];
                    //特殊情况:"aaaa[%%d{%H:%M:%S}]"
                    if(cur==_pattern.size())
                    {
                        _items.push_back(createItem(key,val));
                    }
                    continue;
                }
                //到这一步，说明碰到%,这是需要排除"%[" "%%"等情况
                //"%["
                //if(_pattern[cur]=='%'&&_pattern[cur+1]=='%')
                if(_pattern[cur]=='%'&&(!isalpha(_pattern[cur+1])))
                {
                    val+=_pattern[cur++];
                    //特殊情况:"aaaa[%%d{%H:%M:%S}%"
                    /* if(cur==_pattern.size())
                    {
                        _items.push_back(createItem(key,val));
                    } */
                    continue;
                }
                //此时，key为空，val中全是非格式化字符字符
                //不过也有可能val中没有任何字符
                if(!val.empty()) _items.push_back(createItem(key,val));
                key.clear();
                val.clear();
                //cur+1==_pattern.size()
                if(cur+1==_pattern.size())
                {
                    std::cout<<"格式化字符关键字%后数据错误"<<std::endl;
                    return false;
                }

                //到这一步，说明目前cur指向%,且cur+1指向的为一个字母字符
                cur=cur+1;
                key+=_pattern[cur++];
                //"abc[%%d{%H:%M:%S}]",此时cur指向d后面的{
                //因此，这时候我们需要判断后面是否是子格式化字符
                if(cur<_pattern.size()&&_pattern[cur]=='{')
                {
                    cur++;
                    while(cur<_pattern.size()&&_pattern[cur]!='}')
                    {
                        val+=_pattern[cur++];
                    }
                    //出while循环有下面两种可能
                    //1.cur==_pattern.size(),说明没有找到'}',说明这是非法子格式化字符
                    if(cur==_pattern.size())
                    {
                        std::cout<<"非法子格式化字符...."<<std::endl;
                        abort();
                    }
                    //2._pattern[cur]=='}'
                    _items.push_back(createItem(key,val));
                    key.clear();
                    val.clear();
                    //此时cur指向}，因此进入下一个循环前cur应该++
                    cur++;
                }
                else
                {
                    _items.push_back(createItem(key,val));
                    key.clear();
                    val.clear();
                }
                
            }
            return true;
        }
    private:
        //根据不同的格式创建不同的格式化子类对象
        //key用来存储格式化字符，val用来存储格式化字符子字符如[%d{%H:%M:%S}]
        std::shared_ptr<Formatlem> createItem(const std::string& key,const std::string& val)
        {
            if(key=="d") return Formatlem::ptr(new TimeFormatlem(val));
            if(key=="T") return Formatlem::ptr(new TabFormatlem());
            if(key=="p") return Formatlem::ptr(new LevelFormatlem());
            if(key=="t") return Formatlem::ptr(new ThreadFormatlem());
            if(key=="c") return Formatlem::ptr(new NameFormatlem());
            if(key=="f") return Formatlem::ptr(new CFileFormatlem());
            if(key=="l") return Formatlem::ptr(new CLineFormatlem());
            if(key=="n") return Formatlem::ptr(new NLineFormatlem());
            //当key为空时，则说明val里存储的是非格式化化字符，如abcd
            if(key.empty()) return Formatlem::ptr(new OtherFormatlem(val));
            //还有一种情况，就是key中存储的不是设定的格式字符，如%g
            std::cout<<"没有该格式化字符：%"<<key<<std::endl;
            abort();

            return nullptr;
        }
    private:
        std::string _pattern;
        std::vector<Formatlem::ptr> _items;
    };
}

#endif

3.1 测试

 

 

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