[源码分析] spdlog 整体结构和实现

spdlog 基本结构分析

代码取自 V1.5.0, 代码堪称美学。

spdlog 是一个只有头文件的C++日志库，速度非常快，扩展性很强，更重要的是 社区活跃，文档齐全。

使用

1. 参考官方的 example.
2. {fmt} 的格式使用也需要熟悉一下，毕竟也进 C++20 了，什么垃圾流就快扫进历史的垃圾堆吧.

分析

这里选择了三个点来做分析：

1. 提供的 日志格式 非常丰富，并且允许用户自定义需要的格式。
2. 对日志文件的类型也做了充分扩展，支持控制台，普通文件，按大小滚动文件，按时间滚动文件，如果不能满足需要，可以自己扩展格式，见 spdlog/sinks/base_sink.h。
3. 支持单/多线程，异步/同步，阻塞非阻塞模式。

spdlog 的代码结构如下：

spdlog
    ├─example  用法代码
    ├─include  实现目录
    │  └─spdlog
    │      ├─details  功能函数目录
    │      ├─fmt  {fmt} 库目录
    │      ├─sinks  落地文件格式实现
    │      └─*.h    异步模式，日志库接口等实现
    ├─src  .cpp 文件，组成编译模块生成静态库使用
    ├─test  测试代码

基本逻辑结构如下：

有几个比较重要的文件:

• spdlog/spdlog.h 为日志库接口，提供日志宏的属性控制函数。
• spdlog/logger.h 为日志管理器，为前后端连接的枢纽。
• spdlog/async.h 为异步模式接口。
• spdlog/sinks/base_sink.h 为日志文件格式父类，后面所有的日志文件格式都是继承该类来实现不同功能。
• spdlog/sinks/registry.h 用于登记所有的logger，及一些默认的属性，如日志格式、日志写入等级。

spdlog 接口

spdlog 总体而言提供了日志接口

1. spdlog::debug(), 默认的日志对象，使用默认的日志信息格式，输出至 stdout。
2. logger->debug(), 指定日志对象进行日志记录，输出至该日志对象对应的文件中。
3. SPDLOG_LOGGER_DEBUG(logger), SPDLOG_DEBUG(), 使用宏对以上两种接口进行包装，产生的日志格式包含 文件、函数、行。

提供的一些落地的文件类型：

• 标准输出
• 带颜色的标准输出（默认）
• 基本文件
• 可设定时间的滚动文件
• 可设定大小的滚动文件
• 过滤重复的日志
• syslog 日志

这里简单提一下 sinks 的实现，所有落地文件的类型都是从 base_sink（忽略sink） 继承而来，提供了两个纯虚函数 sink_it_() 和 flush_()，这样一来，需要扩展的类型文件只需要实现两个函数，很大的简化了扩展的流程。而单/多线程通过模板来确定是否需要使用互斥量来保持同步，也算是比较有意思的一个实现了：

// 例子使用 base_file_sink
using basic_file_sink_mt = basic_file_sink<std::mutex>;
using basic_file_sink_st = basic_file_sink<details::null_mutex>;

struct null_mutex
{
    void lock() const {}
    void unlock() const {}
    bool try_lock() const
    {
        return true;
    }
};

template<typename Mutex>
void SPDLOG_INLINE spdlog::sinks::base_sink<Mutex>::log(const details::log_msg &msg)
{
    std::lock_guard<Mutex> lock(mutex_);
    sink_it_(msg);
}

如果需要使用多线程模式，就使用 std::mutex，如果是单线程，我们就不需要互斥来同步，这里实现一个空的互斥量类，就使得 log() 的代码完全不需要修改了，也提高了内聚性。

spdlog 默认使用同步模式，也可以设置异步模式，异步模式会创建一个线程池，线程池大小可以自行设置，默认为1，该线程池所有者为 details::registry::instance(). 后台的大小可以设置的 多生产者多消费者队列 默认为阻塞模式，也可以设置为非阻塞，不过这个非阻塞的处理非常简单粗暴，就是简单的丢弃最老的日志，推荐是不要这样设置滴，一般产生阻塞的情况大概是磁盘IO打满了，出现这个情况一般是别的地方出问题了。

details::registry 管理所有的日志对象

1. 使用 <name, logger> 将日志对象和其名称对应起来，后面使用的时候可以直接通过名称获取对应的日志对象。
2. 保存全部日志对象的默认属性，可使用提供的属性控制接口改变所有的日志对象属性。
3. 提供定时flush，spdlog 的文件操作具有缓冲区属性，为试日志信息及时落地，后台新生成一个flush线程，设置一个时间（单位：秒）定时唤醒一次进行 flush。

参考

1. {fmt}, A modern formatting library. 现代化的格式化库，速度快，使用简单，已经确定进入 C++20.