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Qt 自定义日志工具

C++ 中比较不错的日志工具有 log4cxxlog4qt 等,但是它们都不能和 qDebug(), qInfo() 等有机的结合在一起,所以在 Qt 中使用总觉得不够舒服,感谢 Qt 提供了 qInstallMessageHandler() 这个函数,使用这个函数可以安装自定义的日志输出处理函数,把日志输出到文件,控制台等,具体的使用可以查看 Qt 的帮助文档。

本文主要是介绍使用 qInstallMessageHandler() 实现一个简单的日志工具,例如调用 qDebug() << "Hi",输出的内容会同时输出到日志文件和控制台,并且日志文件如果不是当天创建的,会使用它的创建日期备份起来,涉及到的文件有:

  • main.cpp: 使用示例
  • Singleton.h: 单例模版
  • LogHandler.h: 自定义日志相关类的头文件
  • LogHandler.cpp: 自定义日志相关类的实现文件

定义 QT_MESSAGELOGCONTEXT

qDebug 其实是一个宏: #define qDebug QMessageLogger(QT_MESSAGELOG_FILE, QT_MESSAGELOG_LINE, QT_MESSAGELOG_FUNC).debug,在 Debug 版本的时候会输出行号,文件名,函数名等,但是在 Release 版本的时候不会输出,为了输出它们,需要在 .pro 文件里加入下面的定义:

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DEFINES += QT_MESSAGELOGCONTEXT

main.cpp

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#include "LogHandler.h"
#include <QApplication>
#include <QDebug>
#include <QTime>
#include <QPushButton>
int main(int argc, char *argv[]) {
QApplication app(argc, argv);
// [[1]] 安装消息处理函数
Singleton<LogHandler>::getInstance().installMessageHandler();
// [[2]] 输出测试,查看是否写入到文件
qDebug() << "Hello";
qDebug() << "当前时间是: " << QTime::currentTime().toString("hh:mm:ss");
qInfo() << QString("God bless you!");
QPushButton *button = new QPushButton("退出");
button->show();
QObject::connect(button, &QPushButton::clicked, [&app] {
qDebug() << "退出";
app.quit();
});
// [[3]] 删除自定义消息处理,然后启用
Singleton<LogHandler>::getInstance().release();
qDebug() << "........"; // 不写入日志
Singleton<LogHandler>::getInstance().installMessageHandler();
int ret = app.exec(); // 事件循环结束
// [[4]] 程序结束时释放 LogHandler 的资源,例如刷新并关闭日志文件
Singleton<LogHandler>::getInstance().release();
return ret;
}

控制台输出:

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Hello
当前时间是: "16:29:42"
"God bless you!"
........
退出

日志文件:
位置: exe 所在目录的 log 目录下的 log.txt
格式: 时间 - [Level] (文件名:行数, 函数): 消息

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16:29:42 - [Debug] (main.cpp:15, int main(int, char **)): Hello
16:29:42 - [Debug] (main.cpp:16, int main(int, char **)): 当前时间是: "16:29:42"
16:29:42 - [Info ] (main.cpp:17, int main(int, char **)): "God bless you!"
16:29:46 - [Debug] (main.cpp:22, auto main(int, char **)::(anonymous class)::operator()() const): 退出

LogHandler.h

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#ifndef LOGHANDLER_H
#define LOGHANDLER_H
#include "Singleton.h"
struct LogHandlerPrivate;
class LogHandler {
SINGLETON(LogHandler) // 使用单例模式
public:
void release(); // 释放资源
void installMessageHandler(); // 给 Qt 安装消息处理函数
private:
LogHandlerPrivate *d;
};
#endif // LOGHANDLER_H

LogHandler.cpp

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#include "LogHandler.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <QDebug>
#include <QDateTime>
#include <QMutexLocker>
#include <QtGlobal>
#include <QDir>
#include <QFile>
#include <QFileInfo>
#include <QTimer>
#include <QTextStream>
#include <iostream>
/************************************************************************************************************
* *
* LogHandlerPrivate *
* *
***********************************************************************************************************/
struct LogHandlerPrivate {
LogHandlerPrivate();
~LogHandlerPrivate();
// 打开日志文件 log.txt,如果日志文件不是当天创建的,则使用创建日期把其重命名为 yyyy-MM-dd.log,并重新创建一个 log.txt
void openAndBackupLogFile();
// 消息处理函数
static void messageHandler(QtMsgType type, const QMessageLogContext &context, const QString &msg);
// 如果日志所在目录不存在,则创建
void makeSureLogDirectory() const;
QDir logDir; // 日志文件夹
QTimer renameLogFileTimer; // 重命名日志文件使用的定时器
QTimer flushLogFileTimer; // 刷新输出到日志文件的定时器
QDate logFileCreatedDate; // 日志文件创建的时间
static QFile *logFile; // 日志文件
static QTextStream *logOut; // 输出日志的 QTextStream,使用静态对象就是为了减少函数调用的开销
static QMutex logMutex; // 同步使用的 mutex
};
// 初始化 static 变量
QMutex LogHandlerPrivate::logMutex;
QFile* LogHandlerPrivate::logFile = NULL;
QTextStream* LogHandlerPrivate::logOut = NULL;
LogHandlerPrivate::LogHandlerPrivate() {
logDir.setPath("log"); // TODO: 日志文件夹的路径,为 exe 所在目录下的 log 文件夹,可从配置文件读取
QString logPath = logDir.absoluteFilePath("log.txt"); // 日志的路径
// 日志文件创建的时间
// QFileInfo::created(): On most Unix systems, this function returns the time of the last status change.
// 所以不能运行时使用这个函数检查创建时间,因为会在运行时变化,所以在程序启动时保存下日志文件创建的时间
// 在 Windows 又遇到一 Bug,log.txt 的创建时间总是过去的某一天,就算新创建的也不会变,其实这里使用 lastModified() 代替 created() 也是可以的,因为这个时间在程序启动时记录的
logFileCreatedDate = QFileInfo(logPath).created().date();
// 打开日志文件,如果不是当天创建的,备份已有日志文件
openAndBackupLogFile();
// 十分钟检查一次日志文件创建时间
renameLogFileTimer.setInterval(1000 * 60 * 10); // TODO: 可从配置文件读取
// renameLogFileTimer.setInterval(1000); // 为了快速测试看到日期变化后是否新创建了对应的日志文件,所以 1 秒检查一次
renameLogFileTimer.start();
QObject::connect(&renameLogFileTimer, &QTimer::timeout, [this] {
QMutexLocker locker(&LogHandlerPrivate::logMutex);
openAndBackupLogFile();
});
// 定时刷新日志输出到文件,尽快的能在日志文件里看到最新的日志
flushLogFileTimer.setInterval(1000); // TODO: 可从配置文件读取
flushLogFileTimer.start();
QObject::connect(&flushLogFileTimer, &QTimer::timeout, [this] {
// qDebug() << QDateTime::currentDateTime().toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"); // 测试不停的写入内容到日志文件
QMutexLocker locker(&LogHandlerPrivate::logMutex);
if (NULL != logOut) {
logOut->flush();
}
});
}
LogHandlerPrivate::~LogHandlerPrivate() {
if (NULL != logFile) {
logFile->flush();
logFile->close();
delete logOut;
delete logFile;
// 因为他们是 static 变量
logOut = NULL;
logFile = NULL;
}
}
// 打开日志文件 log.txt,如果不是当天创建的,则使用创建日期把其重命名为 yyyy-MM-dd.log,并重新创建一个 log.txt
void LogHandlerPrivate::openAndBackupLogFile() {
// 总体逻辑:
// 1. 程序启动时 logFile 为 NULL,初始化 logFile,有可能是同一天打开已经存在的 logFile,所以使用 Append 模式
// 2. logFileCreatedDate is null, 说明日志文件在程序开始时不存在,所以记录下创建时间
// 3. 程序运行时检查如果 logFile 的创建日期和当前日期不相等,则使用它的创建日期重命名,然后再生成一个新的 log.txt 文件
makeSureLogDirectory(); // 如果日志所在目录不存在,则创建
QString logPath = logDir.absoluteFilePath("log.txt"); // 日志的路径
// [[1]] 程序启动时 logFile 为 NULL
if (NULL == logFile) {
logFile = new QFile(logPath);
logOut = (logFile->open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Text | QIODevice::Append)) ? new QTextStream(logFile) : NULL;
if (NULL != logOut) {
logOut->setCodec("UTF-8");
}
// [[2]] 如果文件是第一次创建,则创建日期是无效的,把其设置为当前日期
if (logFileCreatedDate.isNull()) {
logFileCreatedDate = QDate::currentDate();
}
// TODO: 可以检查日志文件超过 30 个,删除 30 天前的日志文件
}
// [[3]] 程序运行时如果创建日期不是当前日期,则使用创建日期重命名,并生成一个新的 log.txt
if (logFileCreatedDate != QDate::currentDate()) {
logFile->flush();
logFile->close();
delete logOut;
delete logFile;
QString newLogPath = logDir.absoluteFilePath(logFileCreatedDate.toString("yyyy-MM-dd.log"));;
QFile::copy(logPath, newLogPath); // Bug: 按理说 rename 会更合适,但是 rename 时最后一个文件总是显示不出来,需要 killall Finder 后才出现
QFile::remove(logPath); // 删除重新创建,改变创建时间
logFile = new QFile(logPath);
logOut = (logFile->open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Text | QIODevice::Truncate)) ? new QTextStream(logFile) : NULL;
logFileCreatedDate = QDate::currentDate();
if (NULL != logOut) {
logOut->setCodec("UTF-8");
}
}
}
// 如果日志所在目录不存在,则创建
void LogHandlerPrivate::makeSureLogDirectory() const {
if (!logDir.exists()) {
logDir.mkpath("."); // 可以递归的创建文件夹
}
}
// 消息处理函数
void LogHandlerPrivate::messageHandler(QtMsgType type, const QMessageLogContext &context, const QString &msg) {
QMutexLocker locker(&LogHandlerPrivate::logMutex);
QString level;
switch (type) {
case QtDebugMsg:
level = "Debug";
break;
case QtInfoMsg:
level = "Info ";
break;
case QtWarningMsg:
level = "Warn ";
break;
case QtCriticalMsg:
level = "Error";
break;
case QtFatalMsg:
level = "Fatal";
break;
default:;
}
// 输出到标准输出
QByteArray localMsg = msg.toLocal8Bit();
std::cout << std::string(localMsg) << std::endl;
if (NULL == LogHandlerPrivate::logOut) {
return;
}
// 输出到日志文件, 格式: 时间 - [Level] (文件名:行数, 函数): 消息
QString fileName = context.file;
int index = fileName.lastIndexOf(QDir::separator());
fileName = fileName.mid(index + 1);
(*LogHandlerPrivate::logOut) << QString("%1 - [%2] (%3:%4, %5): %6\n")
.arg(QDateTime::currentDateTime().toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss")).arg(level)
.arg(fileName).arg(context.line).arg(context.function).arg(msg);
}
/************************************************************************************************************
* *
* LogHandler *
* *
***********************************************************************************************************/
LogHandler::LogHandler() : d(NULL) {
}
LogHandler::~LogHandler() {
}
void LogHandler::installMessageHandler() {
QMutexLocker locker(&LogHandlerPrivate::logMutex);
if (NULL == d) {
d = new LogHandlerPrivate();
qInstallMessageHandler(LogHandlerPrivate::messageHandler); // 给 Qt 安装自定义消息处理函数
}
}
void LogHandler::release() {
QMutexLocker locker(&LogHandlerPrivate::logMutex);
qInstallMessageHandler(0);
delete d;
d = NULL;
}

Singleton.h

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#ifndef SINGLETON_H
#define SINGLETON_H
#include <QMutex>
#include <QScopedPointer>
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// ///
/// Singleton signature ///
/// ///
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
* 使用方法:
* 1. 定义类为单例:
* class ConnectionPool {
* SINGLETON(ConnectionPool) // Here
* public:
*
* 2. 实现无参构造函数,析构函数
* 3. 获取单例类的对象:
* Singleton<ConnectionPool>::getInstance();
* ConnectionPool &pool = Singleton<ConnectionPool>::getInstance();
* 注意: 如果单例的类需要释放的资源和 Qt 底层的信号系统有关系,例如 QSettings,QSqlDatabase 等,
* 需要在程序结束前手动释放(也就是在 main() 函数返回前调用释放资源的函数),
* 否则有可能在程序退出时报系统底层的信号错误,导致如 QSettings 的数据没有保存。
*/
template <typename T>
class Singleton {
public:
static T& getInstance();
Singleton(const Singleton &other);
Singleton<T>& operator=(const Singleton &other);
private:
static QMutex mutex;
static QScopedPointer<T> instance;
};
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// ///
/// Singleton definition ///
/// ///
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
template <typename T> QMutex Singleton<T>::mutex;
template <typename T> QScopedPointer<T> Singleton<T>::instance;
template <typename T>
T& Singleton<T>::getInstance() {
if (instance.isNull()) {
mutex.lock();
if (instance.isNull()) {
instance.reset(new T());
}
mutex.unlock();
}
return *instance.data();
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// ///
/// Singleton Macro ///
/// ///
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#define SINGLETON(Class) \
private: \
Class(); \
~Class(); \
Class(const Class &other); \
Class& operator=(const Class &other); \
friend class Singleton<Class>; \
friend struct QScopedPointerDeleter<Class>;
#endif // SINGLETON_H

思考

  1. main() 函数里的 qDebug() 输出都是在 UI 线程,LogHandler 是否多线程安全?怎么测试?
  2. 日志的相关配置数据例如输出目录等都是写死在程序里的,如果写到配置文件里是不是更灵活?
  3. 日志的格式也是写死在程序里的,如果能做到通过配置修改日志格式那就更强大了,就像 log4cxx 一样
  4. 测试如何快速的看到不同日期生成的日志文件不同?
  5. 删除超过 30 天的日志
  6. 单个日志文件例如大于 100M 后重新创建一个新的日志文件