【C/C++】GNUC实现日志库

C++日志库，网上也不少了，很多是流式风格的：

这种风格在复杂日志的时候，代码有一点乱：

很多人更喜欢C的风格，清晰紧凑：

然而，C语言中实现这种类似printf的函数，可能会导致格式和参数不匹配的UB，C++则可利用重载和模板来实现参数接收、封装，进一步用运行时检查，我之前写过一个SmartPrintf（https://www.bilibili.com/read/cv18033957），但是代码复杂且有运行时消耗

作为标准库的函数，printf是有特殊优待的，如果fmt字段是字符串字面量，则大多数现代编译器会进行检查，在格式和数据类型不匹配时报警：

但日志库是我们自己实现的，就没这个待遇了：

编译器没检查出来错误，只能运行时出问题了

能让它也有这样的待遇吗？GNUC提供了扩展属性来支持：

GNUC扩展中，我们可以用__attribute__给各种语法元素（函数、类型、语句……等等）添加属性修饰，来告诉编译器一些信息，从而扩展它的行为

在这里，函数log的定义中使用了属性修饰，修饰类型是format，内容则是告诉编译器，这个log函数的签名是类似printf的样式（其实就是要求编译器做个检查），format的第一个参数指明样式（printf），第二个参数是函数签名中fmt的位置（log的第1个参数），第三个参数是指明可变参数域从第几个参数开始（log的第2个参数位置），这样一来，编译器就能获取到对应的信息，从而做和标准库一样的检查了

和printf类似的标准库接口，也都有对应的检查属性，例如scanf、strftime等和格式有关的，编译器都可以帮你检查fmt串，比如说还是上面的log函数，我们要给它加上一个时间打印，但又希望能自定义时间格式，就可以：

这里可以简单通过set_time_fmt函数，来设置全局变量time_fmt为自定义的时间格式，同样的道理，这个函数通过属性修饰，可以让编译器帮忙检查设置的fmt是不是strftime需要的格式（当然，这个fmt也必须通过字符串字面量来设置，否则没办法检查）

回到日志内容打印，上面的代码中我们看到，log的签名和printf是一样的，含义也一样，而且下层实际也是调用printf来打印，为了处理可变参数“...”域，标准C必须用到va_arg，而GNUC在这里提供了更简单的做法，有一个内建函数可以直接传递可变参数域：

__builtin_va_arg_pack这个内建函数的“调用”，就像是把当前函数的可变参数“...”直接写在这里一样，这样就省的用va_arg了，显然就像我之前文章讲过的，这种“内建函数”并不是一个真正的函数，所以这里也不是真正的“调用”，只是给编译器看的，类似宏替换的一个代码标记

因此要使用这个内建函数，编译器必须同时知道调用者调用时的输入，所以这个函数必须是强制内联（上面用always_inline属性修饰），且因为是强制内联，其实现也必须被使用者可见（也就是说，一般得写到头文件中）。由于这些限制，可变参数的这种直接透传的方式，一般只用于相关接口的简单封装中，避免使用va_args的麻烦

对于一个log来说，还有一个重要的内容是日志打印的代码位置，如果要结合可变参数域，那么这个就只能通过宏来实现了，可以用标准的__FILE__和__LINE__宏，但既然是讲GNUC，最推荐的还是对应的内建函数：