Boost log库

本文首先介绍了boost.log的几个重要的概念，然后分析其框架结构，最后详细解析了一段示例代码，并总结了将boost.log应用到自己的程序中时的步骤。

 

1. 几个概念

• 日志记录：一个独立的消息包，这个消息包还不是实际写到日志里的消息，它只是一个候选的消息。
• 属性：日志记录中的一个消息片。
• 属性值：那就是上面所说的属性的值了，可以是各种数据类型。
• 日志槽（LOG SINK)：日志写向的目标，它要定义日志被写向什么地方，以及如何写。
• 日志源：应用程序写日志时的入口，其实质是一个logger对象的实例。
• 日志过滤器：决定日志记录是否要被记录的一组判断。
• 日志格式化：决定日志记录输出的实际格式。
• 日志核心：维护者日志源、日志槽、日志过滤器等之间的关系的一个全局中的实体。主要在初始化logging library时用到。

2. 框架结构

如图，

(1). 应用程序在图的右侧，通过一个或多个logger实例发送日志消息。

(2). 应用程序也可以出现在左侧，那就是一个日志的显示实例了。

(3). 一个日志记录的数据中会包括许多属性。属性基本上是一个函数，它的返回值就是属性值。比如时间不是一个函数（也是一个属性）。

(4). 有三种类型的属性集：全局的，特定线程的，特定源的。前两个是由logging core来维护的，所以不用再初始化。

(4.1). 全局属性集中的属性被连接到所以的日志对象上。

(4.2). 线程属性集中的属性会连接到把它注册到属性集时的那个线程。

(4.3). 源属性集由初始化日志的源来维护的，它会连接到一个特定的源上。

(4.4). 当一个源初始化日志对象的时候，它会从上述的三个属性集的所有属性中得到属性值。这些值会在将来处理。

如果在不同的属性集中有相同的属性名字的时候就会造成冲突，解决冲突的方法是全局属性集的优先级最低，源属性集的优先级最高。高优先级的属性会覆盖低优先级的属性。

(5). 当组合属性值的时候，logging core来决定一个属性是否要被送到sink中，这就是过滤。有两层过滤，首先应用的是全局中过滤，全局过滤用来快速的过滤掉那些不需要的日志记录。然后就是sink指定的过滤了。每个sink都有单独的过滤器。sink过滤器允许将一个日志记录定向到一个指定的sink。

(6). 如果一个日志记录至少通过了一个sink的话，它就可以用了。这时候就是日志消息格式化的时候了。格式化完成的日志消息和属性值一起被送到接收它们的sink中。

(7). 如上图所示，sink被分为前端和后端两个部分。这是为了抽象sink的通用功能，如过滤和线程同步。前端由日志库提供，用户不大可能再去实现它。而后端很可能是在日志库的外面，它来实现对日志记录的处理。如写文件，发送到网络等。日志库提供了大部分通常用到的后端程序。

3. 示例代码解析

这个示例代码在boost.log的basic_usage里，文件前面include就省略了。

namespace logging = boost::log;
namespace fmt = boost::log::formatters;
namespace flt = boost::log::filters;
namespace sinks = boost::log::sinks;
namespace attrs = boost::log::attributes;
namespace src = boost::log::sources;

using boost::shared_ptr;

// 这里定义了一个日志级别的enum，后面在日志输出时会是一个属性值
enum severity_level
{
    normal,
    notification,
    warning,
    error,
    critical
};

// 定义上面的级别输出流操作的重载函数，在日志输出时会用到
template< typename CharT, typename TraitsT >
inline std::basic_ostream< CharT, TraitsT >& operator<< (
    std::basic_ostream< CharT, TraitsT >& strm, severity_level lvl)
{
    static const char* const str[] =
    {  // 这里的每一个值要与severity_level enum对应
        "normal",
        "notification",
        "warning",
        "error",
        "critical"
    };

    //如果日志的级别在enum里，则输出相应的文本
    if (static_cast< std::size_t >(lvl) < (sizeof(str) / sizeof(*str))) 
        strm << str[lvl];
    else  //否则直接输出数字值
        strm << static_cast< int >(lvl);
    return strm;
}

// 这个函数用来测试日志嵌套输出的功能
int foo(src::logger& lg)
{
    BOOST_LOG_FUNCTION(); // 这里会在Scope属性中加入“foo”
    BOOST_LOG(lg) << "foo is being called";
    return 10;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    // 创建一个sink: synchronous_sink是sink frontend, text_ostream_backend是sink backend
    // text_ostream_backend可以将日志以文本的方式输出
    // synchronous_sink可以处理线程同步的问题，也就是在多个线程同时使用这个sink时，
    // 我们的应用程序不用再考虑线程同步的问题了。
    typedef sinks::synchronous_sink< sinks::text_ostream_backend > text_sink;
    shared_ptr< text_sink > pSink(new text_sink);
    //好了，现在pSink就是一个text_sink类型的shared_ptr指针了

    { // 这里限定的区域是为了下面的锁
        // 获取一个backend的锁指针.
        // 因为有了synchronous_sink类型的frontend,我们这里只要有这个locked_backend()
        // 就保证在此处操作时不会有其它的线程同时操作.
        text_sink::locked_backend_ptr pBackend = pSink->locked_backend();

        // 既然backend是一个text_ostream类型的,我们就可以加入一些ostream类型的输出流给他
        // 日志会同时输出到这些输出流中

        // 先加一个std::clog给它
        shared_ptr< std::ostream > pStream(&std::clog, logging::empty_deleter());

        // shared_ptr会在指针不再使用时删除它, 但std::clog是不能删除的, 所以加logging::empty_deleter()
        pBackend->add_stream(pStream);

        // 再加一个std::ofstream给它
        shared_ptr< std::ofstream > pStream2(new std::ofstream("sample.log"));
        assert(pStream2->is_open());
        pBackend->add_stream(pStream2);
    }

    // 好了,我们已经做好了一个sink, 现在将它加入到logging library里
    logging::core::get()->add_sink(pSink);

    // 再创建一个logger, 我们就可以用它来输出了.
    src::logger lg;

    // Hello, World 一下, 在sample.log文件和控制台上会同时显示
    BOOST_LOG(lg) << "Hello, World!";

    // 格式化输出, 也是用locked_backend来操作, 此时指定的属性要在后台逐一定义.
    pSink->locked_backend()->set_formatter(fmt::ostrm
        << fmt::attr("LineID") // 这个是指日志文件的行号,不是程序源文件的行号
        << " [" << fmt::date_time< boost::posix_time::ptime >("TimeStamp", "%d.%m.%Y %H:%M:%S.%f") 
        << "] [" << fmt::attr< severity_level >("Severity") // 注意这里的severity_level正是我们前面定义的enum
        << "] [" << fmt::time_duration< boost::posix_time::time_duration >("Uptime") // 这个属性在后面会被定义成一个线程范围的属性
        << "] [" 
        << fmt::attr< std::string >("Tag") // 这个Tag只是一个字符串类型的属性
        << "] [" 
        << fmt::named_scope("Scope", fmt::keywords::scope_iteration = fmt::keywords::reverse) << "] " // 这个Scope属性就是打印嵌套函数的东西了
        << fmt::message()); // 最后,别忘了将最重要的日志内容打印了.

/*
    // 这是另外一种格式化的方法, 好像更简单一些.
    pSink->locked_backend()->set_formatter(
        fmt::format("%1% @ %2% [%3%] >%4%< Scope: %5%: %6%")
            % fmt::attr("LineID")
            % fmt::date_time< boost::posix_time::ptime >("TimeStamp", "%d.%m.%Y %H:%M:%S.%f")
            % fmt::time_duration< boost::posix_time::time_duration >("Uptime")
            % fmt::attr< std::string >("Tag")
            % fmt::named_scope("Scope", fmt::keywords::scope_iteration = fmt::keywords::reverse, fmt::keywords::scope_depth = 2)
            % fmt::message());
*/

    // 下面开始设置属性了.

    // LineID是一个计数器，先创建一个初始值为1的计数器.
    shared_ptr< logging::attribute > pCounter(new attrs::counter< unsigned int >(1));

    // 将它加入到全局属性中，如果要求将不同的内容输出到不同的日志文件中去，这里设置为全局属性可能就是不太合适了.
    logging::core::get()->add_global_attribute("LineID", pCounter);

    // 下面是设置TimeStamp属性
    shared_ptr< logging::attribute > pTimeStamp(new attrs::local_clock());
    logging::core::get()->add_global_attribute("TimeStamp", pTimeStamp);

    // 设置Uptime属性为线程级属性，因为运行时间只能在一个线程内衡量才有意义
    // attrs::timer应该是一个boost::posix_time::time_duration类型的值，会记录上本次调用与上一次调用的时间差。
    BOOST_LOG_SCOPED_THREAD_ATTR("Uptime", attrs::timer);

    // Socpe也是一个线程级的属性，add_thread_attribute是另外一个增加线程级属性的方法
    boost::shared_ptr< logging::attribute > pNamedScope(new attrs::named_scope());
    logging::core::get()->add_thread_attribute("Scope", pNamedScope);

    // 设置日志的Scope，也就是“main”函数
    BOOST_LOG_FUNCTION();

    // 现在再输出两个日志记录，结果是这样的：
    // 1 [08.12.2009 11:16:42.750000] [] [00:00:00.000079] [] [int __cdecl main(int,char *[])] Some log line with a counter
    // 2 [08.12.2009 11:16:42.765625] [] [00:00:00.016310] [] [int __cdecl main(int,char *[])] Another log line with the counter
    BOOST_LOG(lg) << "Some log line with a counter";
    BOOST_LOG(lg) << "Another log line with the counter";

    // 注意到上面有两个空的属性，一个是severity_leve, 另一个是Tag
    // 下面设置一下Tag.
    {
        BOOST_LOG_NAMED_SCOPE("Tagging scope"); // 这里设定一个这个区域的名字为“Tagging scope”,输出scope属性值时会增加这个scope

        // 现在增加给lg增加一个临时的属性.
        // 每一个在当前scope里用lg输出的日志记录，它的“Tag”属性值都是“Tagged line”
        BOOST_LOG_SCOPED_LOGGER_TAG(lg, "Tag", std::string, "Tagged line");

        // 也可以用下面的代码实现:
        // attrs::constant< std::string > TagAttr("Tagged line");
        // logging::scoped_attribute _ =
        //     logging::add_scoped_logger_attribute(lg, "Tag", TagAttr);

        // 再输出两条看一下，结果是这样的， 注意“Tagged line”和“Tagging scope”：
        // 3 [08.12.2009 11:16:42.781250] [] [00:00:00.032886] [Tagged line] [Tagging scope<-int __cdecl main(int,char *[])] Some tagged log line
        // 4 [08.12.2009 11:16:42.812500] [] [00:00:00.051012] [Tagged line] [Tagging scope<-int __cdecl main(int,char *[])] Another tagged log line
        BOOST_LOG(lg) << "Some tagged log line";
        BOOST_LOG(lg) << "Another tagged log line";
    }

    // 这里再输出一行，就没有上面那个区域中的“Tag line”和“Tagging scope”了：
    // 5 [08.12.2009 11:16:42.828125] [] [00:00:00.068013] [] [int __cdecl main(int,char *[])] Now the tag is removed
    BOOST_LOG(lg) << "Now the tag is removed";

    // 现在可以看一下过滤器的使用了。
    // 过滤器的过滤条件是基于属性的。
    // 每一个过滤器其实就是一个返回值为bool型的函数对象.
    // 过滤器可以指定到sink，也可以指定到全局.
    // 像下面这样可以为一个sink设置过滤器:
    //pSink->set_filter(
    //    flt::attr< severity_level >("Severity") >= warning // 输出所有Severity属性值大于等于warning的日志记录
    //    || flt::attr< std::string >("Tag").begins_with("IMPORTANT")); // 或者Tag属性值以“IMPORTANT”开头的

    // 对于std::string或std::wstring类型的属性有一些谓词可以使用：
    // "begins_with", "ends_with", "contains", "matches"
    // 其中matches谓词可以RegEx表达式

    // 下面是设置全局的过滤器
    logging::core::get()->set_filter(
        flt::attr< severity_level >("Severity") >= warning // Write all records with "warning" severity or higher
        || flt::attr< std::string >("Tag").begins_with("IMPORTANT"));

    // 这时候，我们可以用“lg”来输出日志记录了。
    // 
    // 另外，还有一个severity_logger，可以直接使用它来做logger
    // 如果想增加一些功能，可以派生于它的类
    src::severity_logger< severity_level > slg;

    // 由于我们前面设置了过滤器（不论是全局的还是sink的都影响），所以下一行的normal日志记录将不会输出。其它是设置为全局和线程的属性对于slg也同样适用。
    BOOST_LOG_SEV(slg, normal) << "A normal severity message, will not pass to the output";
    BOOST_LOG_SEV(slg, error) << "An error severity message, will pass to the output";

    {
        // 这里设置一个以“IMPORTANT”开头的Tag属性
        BOOST_LOG_SCOPED_THREAD_TAG("Tag", std::string, "IMPORTANT MESSAGES");

        // 下面再用slg输出一个normal日志。
        // 这里没有指定level，但severity_logger默认级别为0，在这个程序里就是normal
        // 也可以指定severity_logger的默认级别
        BOOST_LOG(slg) << "Some really urgent line";
    }

    // reset_filter()了sink的filter，如果前面设置了sink的过滤器，这里会取消掉。但全局的不会被reset
    pSink->reset_filter();

    // 下面会先输出foo里的日志记录，然后再输出这个日志记录
    BOOST_LOG(lg) << "The result of foo is " << foo(lg);

    return 0;
}

4. 总结

boost.log框架主要是由日志源，全局库，sink组成。

• 在上面的程序中，日志源就是src::logger lg和src::severity_logger< severity_level > slg。
• 全局库就是logging::core::get()。
• sink就是pSink，这是一个sinks::synchronous_sink< sinks::text_ostream_backend >类型的指针。

sink的backend可以设置输出流，可以设置输出格式。

属性可以设置为全局的，线程的，日志源的。也可以在一个区域中设置一个临时的属性。

 

问: 说，要将日志放文件里, 总共分几步?

• 答: 总共分三步
• 第一步、 创建一个sink， 向sink加入文件输出流;
• 第二步、将sink加入到logging library里， 并创建一个logger;
• 第三步、向logger输出日志记录。
•  

5. 其它

• 如何限制日志文件的长度？

// 创建一个格式化对象, 另一种格式化的方法
boost::function< void (std::ostream&, logging::attribute_values_view const&, std::string const&) > formatter =
    fmt::ostrm
    << fmt::attr< unsigned int >("LineID", "[%09u] ")
    << fmt::date_time< boost::posix_time::ptime >("TimeStamp") << " *"
    << fmt::message();

// 创建一个sink
boost::shared_ptr< sinks::synchronous_sink< sinks::text_ostream_backend > > sink(
    new sinks::synchronous_sink< sinks::text_ostream_backend >);

// 增加常用属性，也就是LineID和TimeStamp这两个属性。这个方便一点
logging::add_common_attributes();

// 设置sink的输出格式
sink->locked_backend()->set_formatter(formatter);

// 日志文件将1个小时换一个，且文件大小不会超过1MB。文件名从file_00.log开始
sink->locked_backend()->add_stream(boost::make_shared< boost::log::rotating_ofstream >(
    "file_%02N.log", logging::keywords::rotation_interval = 3600, logging::keywords::rotation_size = 1048576));

// 将sink加到logging::core里面
logging::core::get()->add_sink(sink);