如何用printf写一个自己的日志打印系统？

前言

一般来说，新手编程者所写的第一个程序，就是使用printf打印”Hello world”。但是printf的功能远不止于此，在程序调试方面，printf也有非常大的作用。

接下来我将总结一下使用日志打印辅助调试的心得。

日志打印的注意事项

在编写程序后，我们可以随手在需要的地方加入打印信息，但需要考虑以下几点注意事项：

1. 日志输出是有成本的，特别是在嵌入式系统中，在执行时序要求较高的应用场景下尤为明显。因此：

   a) 只有在需要的地方加入日志输出，避免滥用。

   b) 一定要有一个全局的开关，在不需要或者产品发布的时候关闭输出，或者降低日志输出的频率。

2. 日志输出需要有优先级控制。例如，在发生错误时日志的优先级最高，一般都要进行输出；一些重要的提示信息优先级适中，可能会在调试版本的软件中打开；一些不重要的提示信息可能只会在需要时（例如追踪bug时）打开。

3. 不要直接使用printf（或者printk）。因为日志输出的目标是多样的，例如通过printf输出到屏幕、通过串口输出到串口调试助手、通过文件操作写入到文件等等。所以，最好通过重新定义的方式，将所有的日志输出指令定义到合适的输出路径上。当需要修改输出路径时，只需修改重新定义的部分即可。否则，如果需要在整个代码中修改，则会很麻烦。

4. 最好为每个软件模块提供独立的日志输出开关，以增加调试的灵活性。

5. 很多时候，日志输出语句可以部分代替代码注释的功能。

日志打印的实现

结合上面的注意事项，我们可以按照如下步骤实现一个小型的日志输出系统。

1. 新建debug.h（如果只是在PC上使用printf，则只需要一个头文件即可。如果有需要文件或者串口操作，可以在这个基础上增加debug.c，这里暂时不再描述）
2. 定义一个宏开关，用于控制日志输出的开关。

/*
 * debug control, you can switch on (delete 'x' suffix)
 * to enable log output and assert mechanism
 */
#define CONFIG_ENABLE_DEBUG

1. 定义ERR、INFO、DEBUG三个日志级别。

/*
 * debug level,
 * if is DEBUG_LEVEL_DISABLE, no log is allowed output,
 * if is DEBUG_LEVEL_ERR, only ERR is allowed output,
 * if is DEBUG_LEVEL_INFO, ERR and INFO are allowed output,
 * if is DEBUG_LEVEL_DEBUG, all log are allowed output,
 */
enum debug_level {    DEBUG_LEVEL_DISABLE = 0,    DEBUG_LEVEL_ERR,    DEBUG_LEVEL_INFO,    DEBUG_LEVEL_DEBUG};

1. 如果使用系统的printf，需要包含stdio.h，并将printf重定义为PRINT。（无论是Windows还是Linux，皆是如此，如果是嵌入式平台，可以自定义PRINT接口）

/* it can be change to others, such as file operations */
#include 
#define PRINT               printf

1. 定义一个宏，用于定义日志输出级别。

/*
 * the macro to set debug level, you should call it
 * once in the files you need use debug system
 */
#define DEBUG_SET_LEVEL(x)  static int debug = x

需要在每一个需要日志输出的C文件中调用，如下：

/*
 * define the debug level of this file,
 * please see 'debug.h' for detail info
 */
DEBUG_SET_LEVEL(DEBUG_LEVEL_ERR);

1. 定义ASSERT、ERR、INFO、DEBUG等宏 。

#define ASSERT()                                        \
do {                                                    \
    PRINT("ASSERT: %s %s %d",                           \
           __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);           \
    while (1);                                          \
} while (0)
 
#define ERR(...)                                        \
do {                                                    \
    if (debug >= DEBUG_LEVEL_ERR) {                     \
        PRINT(__VA_ARGS__);                             \
    }                                                   \
} while (0)
 
…

1. 在需要日志输出的C文件中，包含debug.h，并定义所需的日志级别。就可以在需要的时候输出日志信息了

debug_test.c
-----------------------------------------------------
#include "debug.h"
 
/*
 * define the debug level of this file,
 * please see 'debug.h' for detail info
 */
DEBUG_SET_LEVEL(DEBUG_LEVEL_ERR);
 
int main(void) {
    ERR("This is a error message\n");
    INFO("This is a info message\n");
    DEBUG("This is a debug message\n");
 
    ASSERT();
return 0;
}

Step8. 可以根据需要，修改容许输出的日志级别

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