为何要打印日志？让程序裸奔不是一件很快乐的事么？
有些BUG就像薛定谔的猫，具有波粒二象性，当你试图去观察它时它就消失了，当你不去观察它时，它又会出现。当你在测试人员面前赌咒发誓，亲自路演把程序跑一遍的时候，这些bug就会神奇的消失；一旦离开你的骚操作重新回到测试人员手中，这些bug又会突然的出现。这就是开发人员和测试人员互相对天发誓自证清白的尬聊场面。 因为这些幽灵Bug破坏了团队的氛围，伤害了开发和测试人员的感情，从而导致了产品质量下降。 因此非常有必要找到这些bug发生的原因。
试图找到这些具备量子特性的bug发生的原因，通常的手段就是打印日志，因为你很难通过几次思想实验或几次尬聊就能自证清白。
打印日志是查找、分析、定位问题的一个非常有效的手段。尤其对后台程序而言更加重要，后台程序需要长期运行，运行期间会面临各种各样的情况，这些情况包括正常业务逻辑，非正常业务逻辑，甚至是异常情况。我们往往需要在不同情况下将这些发生的事情按时间轴记录下来，从而在系统出现问题或瓶颈时进行回溯分析。
Java中有现成的日志打印类log4j，并将日志定义了4个级别：ERROR、WARN、INFO、DEBUG。通常级别越高输出的日志越少，如果你的后台程序一天就能输出一个G的ERROR日志，那也是非常不容易的事，基本可以告别程序员生涯了，还打啥日志啊？还能让测试人员愉快的工作么？ 通常在出现ERROR日志时，我们就需要定位问题，这就需要打印大量的DEBUG或INFO日志来进行问题回溯。这篇文章不是介绍Java如何打印日志，网络上的文章已经很多了。 这里说一下C 在高并发下如何打印日志，这里实现最基本功能（仅做抛砖引玉之用）。通常我们会写一个日志输出函数，如下：
代码语言：javascript复制void Logout(const char* pszLogFile, const char* pszLog)
{
// 参数检查
assert(pszLogFile);
assert(pszLog);
if(NULL == pszLogFile || NULL == pszLog)
return;
// 打开日志文件
FILE* pFile = fopen(pszLogFile, "ab ");
if(pFile)
{
// 写日志
fwrite((void*)pszLog, 1, strlen(pszLog), pFile);
fclose(pFile);
}
}如果是不同级别的日志，可以定义不同日志文件名，你也可以丰富上面的日志函数，增加发生的时间、所在线程ID、所在文件名等辅助信息。
通常情况下这种方式没有问题，通过一次文件IO操作将信息记录下来。但如果是一个后台服务，当高并发发生的时候，问题就会出现了。此时将会有多个线程同时写日志的情况发生，尤其是那些INFO类型的日志，比如记录HTTP请求的request信息，这时你的日志将会成为系统的瓶颈。毕竟大量的文件IO操作也是一种负担，这些IO操作可能要超过你的正常业务逻辑，比如写数据库、网络IO等。
此时我们需要将日志先写入内存块中，当内存写满后在一次性Flush到磁盘中，这样就避免了大量的磁盘IO操作。下面是CFileMem封装类，很简单，里面注释的很详细就不解释了。
头文件.h
代码语言：javascript复制#include <windows.h> // for CRITICAL_SECTION
// 缺省内存块大小，大于该值时进行将缓存数据写入磁盘文件
#define SIZE_DEFAULT_MEM (1024*64) // 64K
class CFileMem
{
public:
CFileMem();
virtual ~CFileMem();
public:
// 打开内存文件，dwMemBlockSize为缓存块大小，大于该值时进行一次IO操作
BOOL Open(const char* pszPathFile, DWORD dwMemBlockSize = SIZE_DEFAULT_MEM);
/*
写数据到内存文件，dwFileSize将返回当前磁盘文件的大小，
该值可用于外部判断日志文件是否过大，比如当dwFileSize大于多少M时，可重命名文件
从而避免单个日志文件过大
*/
BOOL Write(const char* pszLog, DWORD& dwFileSize);
BOOL Write(const unsigned char* pData, DWORD dwDataSize, DWORD& dwFileSize);
// 将内存数据写入磁盘
BOOL Flush(DWORD& dwFileSize);
// 关闭内存文件
void Close();
// 重命名文件
void Rename(const char* pszOldPathFile, const char* pszNewPathFile);
protected:
CRITICAL_SECTION m_csMem; // 内存池锁
char m_szPathFile[256]; // 日志文件路径名
char* m_pMemBlock; // 内存块，用于存储文件数据
DWORD m_dwMemBlockSize; // 内存块大小
DWORD m_dwPos; // 内存块的当前位置
};实现文件.cpp
代码语言：javascript复制#include "FileMem.h"
#include <stdio.h>
CFileMem::CFileMem()
{
m_pMemBlock = NULL;
m_dwMemBlockSize = 0;
m_dwPos = 0;
memset(m_szPathFile, 0, 256);
::InitializeCriticalSection(&m_csMem);
}
CFileMem::~CFileMem()
{
Close();
::DeleteCriticalSection(&m_csMem);
}
// 打开内存文件，dwMemBlockSize为缓存块大小，大于该值时进行一次IO操作
BOOL CFileMem::Open(const char* pszPathFile, DWORD dwMemBlockSize)
{
if(!pszPathFile)
return FALSE;
// 关闭之前已打开内存块
Close();
// 保存日志文件全路径名
strcpy(m_szPathFile, pszPathFile);
if(dwMemBlockSize <= 0)
return FALSE;
m_pMemBlock = (char*)malloc(dwMemBlockSize);
if(NULL == m_pMemBlock)
return FALSE;
memset(m_pMemBlock, 0, dwMemBlockSize);
m_dwMemBlockSize = dwMemBlockSize;
m_dwPos = 0;
return TRUE;
}
/*
写数据到内存文件，dwFileSize将返回当前磁盘文件的大小，
该值可用于外部判断日志文件是否过大，比如当dwFileSize大于多少M时，可重命名文件
从而避免单个日志文件过大
*/
BOOL CFileMem::Write(const char* pszLog, DWORD& dwFileSize)
{
return Write((const unsigned char*)pszLog, strlen(pszLog), dwFileSize);
}
BOOL CFileMem::Write(const unsigned char* pData, DWORD dwDataSize, DWORD& dwFileSize)
{
dwFileSize = 0;
if(NULL == pData || 0 == dwDataSize)
return FALSE;
// 如果内部没有开辟缓冲区，则直接写文件
if(NULL == m_pMemBlock || 0 == m_dwMemBlockSize)
{
FILE* pFile = ::fopen(m_szPathFile, "ab ");
if(NULL == pFile)
return FALSE;
::fwrite(pData, 1, dwDataSize, pFile);
// 获取磁盘文件大小
::fseek(pFile, 0L, SEEK_END);
dwFileSize = ::ftell(pFile);
::fclose(pFile);
return TRUE;
}
::EnterCriticalSection(&m_csMem);
// 如果内存块已满，则写入磁盘文件
DWORD dwTotalSize = m_dwPos dwDataSize;
if(dwTotalSize >= m_dwMemBlockSize)
{
FILE* pFile = ::fopen(m_szPathFile, "ab ");
if(NULL == pFile)
{
::LeaveCriticalSection(&m_csMem);
return FALSE;
}
// 将当前内存中数据写入文件
::fwrite(m_pMemBlock, 1, m_dwPos, pFile);
::fwrite(pData, 1, dwDataSize, pFile);
// 获取磁盘文件大小
::fseek(pFile, 0L, SEEK_END);
dwFileSize = ::ftell(pFile);
::fclose(pFile);
// 清空内存块
memset(m_pMemBlock, 0, m_dwMemBlockSize);
m_dwPos = 0;
}
else
{
// 如果内存未满，将当前数据写入内存
memcpy(m_pMemBlock m_dwPos, pData, dwDataSize);
m_dwPos = dwDataSize;
}
::LeaveCriticalSection(&m_csMem);
return TRUE;
}
// 将缓冲区的内容写入磁盘
BOOL CFileMem::Flush(DWORD& dwFileSize)
{
// 参数
dwFileSize = 0;
if(NULL == m_pMemBlock || 0 == m_dwMemBlockSize || 0 == m_dwPos)
return TRUE;
::EnterCriticalSection(&m_csMem);
FILE* pFile = ::fopen(m_szPathFile, "ab ");
if(NULL == pFile)
{
::LeaveCriticalSection(&m_csMem);
return FALSE;
}
// 内存数据写入磁盘文件
::fwrite(m_pMemBlock, 1, m_dwPos, pFile);
// 获取磁盘文件大小
::fseek(pFile, 0L, SEEK_END);
dwFileSize = ::ftell(pFile);
::fclose(pFile);
// 清空内存块
memset(m_pMemBlock, 0, m_dwMemBlockSize);
m_dwPos = 0;
::LeaveCriticalSection(&m_csMem);
return TRUE;
}
void CFileMem::Close()
{
// 将内存中文件写入磁盘
DWORD dwFileSize = 0;
Flush(dwFileSize);
// 释放内存块
free(m_pMemBlock);
m_pMemBlock = NULL;
m_dwMemBlockSize = 0;
m_dwPos = 0;
memset(m_szPathFile, 0, 256);
}
// 重命名文件
void CFileMem::Rename(const char* pszOldPathFile, const char* pszNewPathFile)
{
::EnterCriticalSection(&m_csMem);
::rename(pszOldPathFile, pszNewPathFile);
::LeaveCriticalSection(&m_csMem);
}测试函数：
代码语言：javascript复制#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h> // for Clock
// 传统的日志输出函数
void Logout(const char* pszLogFile, const char* pszLog)
{
// 参数检查
assert(pszLogFile);
assert(pszLog);
if(NULL == pszLogFile || NULL == pszLog)
return;
// 打开日志文件
FILE* pFile = fopen(pszLogFile, "ab ");
if(pFile)
{
// 写日志
fwrite((void*)pszLog, 1, strlen(pszLog), pFile);
fclose(pFile);
}
}
static void TestFileMem()
{
const char* pszLogFile1 = "c:/test1.log";
const char* pszLogInfo = "Hello worldrn";
int iCount = 10000;
// 循环写日志1万次
// 第一种方式：传统写日志方式
clock_t cStart = clock();
for(int i = 0; i < iCount; i )
Logout(pszLogFile1, pszLogInfo);
clock_t cEnd = clock();
long lElapsed = cEnd - cStart;
printf("Logout Elpased time %d msrn", lElapsed);
// 第二种方式：使用CFileMem写日志
const char* pszLogFile2 = "c:/test2.log";
CFileMem fm;
DWORD dwFileSize = 0;
fm.Open(pszLogFile2);
cStart = clock();
for(i = 0; i < iCount; i )
fm.Write(pszLogInfo, dwFileSize);
fm.Close();
cEnd = clock();
lElapsed = cEnd - cStart;
printf("CFileMem Elpased time %d msrn", lElapsed);
}输出结果：
通过测试比较，第二种方式速度更加快速，而且是线程安全的。 我写的“HttpServer：一款Windows平台下基于IOCP模型的高并发轻量级web服务器”，就使用该类进行日志打印，效果不错。
