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OpenHarmony实战：使用宏、std::bind 巧妙实现进出函数日志打印

作者：从前慢现在也慢 | 2024-04-05 01:26:23

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OpenHarmony实战：使用宏、std::bind 巧妙实现进出函数日志打印

背景

我们始终渴望了解模块的调用、时序逻辑，每个人都会轻易地想到在函数的入口打印一条进入 enter 相关的日志，在函数的出口打印一条离开 leave 相关的日志。不能有遗漏，我们会复制这条日志到所有关心的函数中，为了表明是哪个模块，哪个类和哪个函数我们需要逐个将这些参数写入。
这样不可避免地出现第一个问题，每个函数至少添加两条日志，第二个问题当一个函数有多个出口(return)，我们将要打印多条 leave 用以区分。
如果碰到复杂模块，我们仍然简单地这样操作，工作量会让你崩溃，这根本不是一个开发者的追求。有什么简单易行、以逸待劳的好办法？

一、打印函数进出日志的原理

如何在函数的入口只打印一条日志，出口不用打印，却自动产生进入、离开两条日志？我们知道函数内部变量的生命周期遵循的是先进后出原则。进入函数首先就定义一个局部对象，在离开这个函数的时刻自动释放这个对象。如果这个对象是类对象，则在定义时会进入构造函数，离开时进入析构函数。于是在构造函数和析构函数分别打印进出日志，测试结果表明的确是这样。
如何区分来自哪个模块、哪个类、哪个函数？很简单，将模块的 id、类名称 Tag 作为参数传入，函数名则用系统宏 __FUNCTION__ 即可。
经过一番操作，发现所有的进出函数日志名称、参数写的一模一样，低级重复不是一个开发者的追求，能不能不写参数。于是用一个宏去代替这条日志函数，参数仅写一次，最终效果达到预期......
如果能够管控不同级别的进出日志，就更加完美了。神奇的 std::bind()函数就能实现原函数的二次封装，在重新包装原函数成新接口（新规范）能力方面，这个功能特别有用。下面将对原理提及的知识点逐步进行讲解。

二、实现函数进出打印功能

第一步，日志类在共用头文件里面实现

例如，sensors 模块就在 utils\common 目录下的 sensors_errors.h 文件
.\base\sensors\miscdevice\utils\common\include\sensors_errors.h

第二步，实现一个简易的只包含构造和析构函数的类

里面会调用 HiviewDFX 日志模块 HiLog::Debug()函数，包含 #include "hilog/log.h"

  1. #include "hilog/log.h"
  2. class InnerFunctionTracer {
  3. public:
  4.     InnerFunctionTracer(const OHOS::HiviewDFX::HiLogLabel &label, const char *func)
  5.         : label_ { label }, func_ { func }
  6.     {
  7.         OHOS::HiviewDFX::HiLog::Debug(label_, "wyyxiu in %{public}s, enter_func", func_);
  8.     }
  9.     ~InnerFunctionTracer()
  10.     {
  11.         OHOS::HiviewDFX::HiLog::Debug(label_, "wyyxiu in %{public}s, leave_func", func_);
  12.     }
  13. private:
  14.     const OHOS::HiviewDFX::HiLogLabel &label_;
  15.     const char *func_ { nullptr };
  16. };

第三步，InnerFunctionTracer 的构造函数参数是通过下面定义对象时将参数传入的

#define CALL_LOG_ENTER InnerFunctionTracer ___innerFuncTracer___ { LABEL, __FUNCTION__ }
LABEL: 是通过宏 CALL_LOG_ENTER 替换时传入的
__FUNCTION__: 是通过宏 CALL_LOG_ENTER 替换时传入的

第四步，调用 CALL_LOG_ENTER 宏就会打印出这个函数进出日志

LABEL: 需要按照给定格式声明，最后一个字符串一般为该类名
__FUNCTION__: 是调用者的函数名称

  1. // 首先，包含声明宏的头文件 sensors_errors.h；
  2. #include "sensors_errors.h"
  3.  
  4. namespace Sensors {
  5. using namespace OHOS::HiviewDFX;
  6.  
  7. namespace {
  8. // 其次，声明 LABEL；
  9. constexpr HiLogLabel LABEL = { LOG_CORE, MISC_LOG_DOMAIN, "MiscdeviceServiceStub" };
  10. }  // namespace
  11.  
  12. // 最后，将 CALL_LOG_ENTER放置在需要打印进出日志的那个函数开头；
  13. int32_t MiscdeviceServiceStub::PlayPatternStub(MessageParcel &data, MessageParcel &reply)
  14. {
  15.     CALL_LOG_ENTER;
  16.     // ......
  17.     return PlayPattern(pattern.value(), usage, parameter.value());
  18. }

三、现在，看一个更加复杂一点的进出日志函数实现

参考示例的头文件如下

.\base\msdp\device_status\utils\common\include\fi_log.h，或者
.\foundation\multimodalinput\input\util\common\include\mmi_log.h

有两个显著不同点

  1. 在构造和析构函数中可以打印任意级别的日志，它是将日志函数作为参数传入的，赋值给 logfn_
  2. 通过日志系统函数 HiLogIsLoggable()，过滤允许级别的日志
  1. class InnerFunctionTracer {
  2. public:
  3.     using HilogFunc = std::function<int(const char *)>;
  4.  
  5. public:
  6.     InnerFunctionTracer(HilogFunc logfn, const char* tag, LogLevel level)
  7.         : logfn_ { logfn }, tag_ { tag }, level_ { level }
  8.     {
  9.         if (HiLogIsLoggable(OHOS::MMI::MMI_LOG_DOMAIN, tag_, level_)) {
  10.             if (logfn_ != nullptr) {
  11.                 logfn_("wyyxiu in %{public}s, enter_func");
  12.             }
  13.         }
  14.     }
  15.     ~InnerFunctionTracer()
  16.     {
  17.         if (HiLogIsLoggable(OHOS::MMI::MMI_LOG_DOMAIN, tag_, level_)) {
  18.             if (logfn_ != nullptr) {
  19.                 logfn_("wyyxiu in %{public}s, leave_func");
  20.             }
  21.         }
  22.     }
  23. private:
  24.     HilogFunc logfn_ { nullptr };
  25.     const char* tag_ { nullptr };
  26.     LogLevel level_ { LOG_LEVEL_MIN };
  27. };

奇妙的地方是采用了 std::bind()函数，将不同级别日志函数作为参数传入类中

需要过滤将日志级别 LogLevel 传入，关于 std::bind() 用法如后所述

  1. #define CALL_DEBUG_ENTER        ::OHOS::MMI::InnerFunctionTracer ___innerFuncTracer_Debug___    \
  2.     { std::bind(&::OHOS::HiviewDFX::HiLog::Debug, LABEL, std::placeholders::_1, __FUNCTION__), LABEL.tag, LOG_DEBUG }
  3.  
  4. #define CALL_INFO_TRACE         ::OHOS::MMI::InnerFunctionTracer ___innerFuncTracer_Info___     \
  5.     { std::bind(&::OHOS::HiviewDFX::HiLog::Info, LABEL, std::placeholders::_1, __FUNCTION__), LABEL.tag, LOG_INFO }

HiLogIsLoggable()函数的系统实现

  • 只有系统使能了模块 DEBUG 日志，这类 CALL_DEBUG_ENTER 才被打印输出。
  • 以多模输入为例，需要在 hdc shell 窗口输入 hilog -b I -D 0xD002800，使能 DEBUG 级别，0xD002800 代表 OHOS::MMI::MMI_LOG_DOMAIN。
  • 如果有编译环境，有一个省事的方法，将 HiLog::Debug 改为 HiLog::Info，LOG_DEBUG 修改为 LOG_INFO，该日志一般都会被打印出来，如 CALL_INFO_TRACE 所示。
  • HiLogIsLoggable()函数的实现在这个文件： .\base\hiviewdfx\hilog\frameworks\libhilog\hilog_printf.cpp

.\base\hiviewdfx\hilog\frameworks\libhilog\hilog_printf.cpp

  1. /**
  2.  * @brief Check whether log of a specified domain, tag and level can be printed.
  3.  *
  4.  * @param domain macro:LOG_DOMAIN
  5.  * @param tag macro:LOG_TAG
  6.  * @param level enum:LogLevel
  7.  */
  8. bool HiLogIsLoggable(unsigned int domain, const char *tag, LogLevel level)
  9. {
  10.     if ((level <= LOG_LEVEL_MIN) || (level >= LOG_LEVEL_MAX) || (tag == nullptr) || (domain >= DOMAIN_OS_MAX)) {
  11.         return false;
  12.     }
  13.     if (level < GetFinalLevel(domain, tag)) {
  14.         return false;
  15.     }
  16.     return true;
  17. }

四、std::bind()函数的用法

c++11 及以上支持 std::bind

包含头文件 #include <functional>

使用示例

  1. std::bind 就是一个对原函数和函数参数的重新绑定。
  2. std::placeholders 是新函数的占位符标记。
  3. std::placeholders::_n 中的，_n 表示的是新函数的第 n 个参数，将代替原函数声明位置时的参数。
  4. 未出现 std::placeholders 的原函数位置，必须有默认值。
  1. #include <iostream>
  2. #include <functional>
  3. using namespace std;
  4.  
  5. int TestFunc(int i, char c, float f)
  6. {
  7.     cout << i << endl;
  8.     cout << c << endl;
  9.     cout << f << endl;
  10.  
  11.     return i;
  12. }
  13.  
  14. int main()
  15. {
  16.     auto bindFunc1 = bind(TestFunc, std::placeholders::_1, 'A', 999.9);
  17.     bindFunc1(16);
  18.     auto bindFunc2 = bind(TestFunc, std::placeholders::_2, std::placeholders::_1, 999.9);
  19.     bindFunc2('B', 16);
  20.     auto bindFunc3 = bind(TestFunc, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3, std::placeholders::_1);
  21.     auto ret = bindFunc3(999.9, 32, 'C');
  22.     cout << ret << endl;
  23.     return 0;
  24. }

五、预期效果

为了方便查找进出日志，加入了特别字段，例如 "_func" 和 "wyyxiu"。

  • 首先出现 enter_func, 然后出现 leave_func, enter_func 和 leave_func 成对出现，打印出的日志片段如下：
  • 如果止步于看到日志，还有一点可惜。按照日志名称、出现规律，经过一番操作，很容易从日志文件整理出函数调用的时序图。
  • 如何快速将日志文件整理出函数调用的时序图，关注我、等待后续文章。

六、总结

本文巧妙使用了三个知识点完成了函数进出日志打印。首先利用函数局部类对象实现在函数的入口只打印一条日志，出口不用打印，却自动产生进入、离开两条日志的目的；其次利用宏替换将模块 id、类名称 Tag、函数名称写在宏函数中，实现了所有参数只写一次的目的；最后利用 std::bind()函数管控不同级别进出日志打印。

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