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版本三：基础日志代码
在设计C++日志系统时，我们需要考虑以下几个关键点：
易用性：日志系统应该易于使用，开发者应该能够轻松地添加日志条目。性能：日志系统应该尽可能地减少对应用程序性能的影响。这意味着日志记录的过程应该尽可能地快速，以减少对应用程序的延迟。灵活性：日志系统应该能够支持不同级别的日志（如错误、警告、信息、调试等），并能够在运行时动态地更改日志级别。可配置性：日志系统应该允许开发者配置日志的各种参数，如日志文件的位置、日志的格式等。线程安全：如果应用程序是多线程的，那么日志系统也必须是线程安全的。下面是一个简单的C++日志系统的设计，它考虑了上述的所有因素：
#include <iostream>#include <fstream>#include <mutex>#include <memory>enum class LogLevel { ERROR, WARNING, INFO, DEBUG};class Logger {public: Logger(const std::string& file_name) { file_stream_.open(file_name, std::ios::out | std::ios::app); } ~Logger() { file_stream_.close(); } void Log(LogLevel level, const std::string& message) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_); switch(level) { case LogLevel::ERROR: file_stream_ << "[ERROR] "; break; case LogLevel::WARNING: file_stream_ << "[WARNING] "; break; case LogLevel::INFO: file_stream_ << "[INFO] "; break; case LogLevel::DEBUG: file_stream_ << "[DEBUG] "; break; } file_stream_ << message << std::endl; }private: std::ofstream file_stream_; std::mutex mutex_;};int main() { auto logger = std::make_shared<Logger>("log.txt"); logger->Log(LogLevel::INFO, "This is an info message"); logger->Log(LogLevel::ERROR, "This is an error message"); return 0;}在这个设计中，我们使用了一个std::ofstream对象来写入日志文件，使用了一个std::mutex对象来确保线程安全，使用了一个枚举类LogLevel来表示不同的日志级别。我们的Log函数接受一个日志级别和一个消息，然后将它们写入日志文件。
这只是一个基础的日志系统设计，实际的日志系统可能会更复杂，例如，它可能会支持将日志发送到多个目的地（如文件、网络、控制台等），支持多种日志格式，支持日志轮转等。
版本二：考虑性能的进阶日志
对于大量日志的生成，确实需要考虑性能问题。频繁地打开和关闭文件会导致性能下降。在这种情况下，我们可以考虑以下优化：
缓冲日志消息：我们可以在内存中缓冲日志消息，然后在缓冲区满时一次性写入文件，而不是每次都打开和关闭文件。这可以大大提高性能，但是需要注意的是，如果程序崩溃，缓冲区中的日志消息可能会丢失。
异步写入：我们可以在一个单独的线程中写入日志文件，这样就不会阻塞主程序的执行。这需要更复杂的线程同步机制，但是可以进一步提高性能。
下面是一个改进的版本，使用了缓冲区和异步写入：
#include <iostream>#include <fstream>#include <mutex>#include <memory>#include <thread>#include <condition_variable>#include <queue>enum class LogLevel { ERROR, WARNING, INFO, DEBUG};class Logger {public: Logger(const std::string& file_name) : exit_(false) { file_stream_.open(file_name, std::ios::out | std::ios::app); worker_ = std::thread(&Logger::writeLog, this); } ~Logger() { exit_ = true; cv_.notify_all(); worker_.join(); file_stream_.close(); } void Log(LogLevel level, const std::string& message) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_); log_queue_.push(std::make_pair(level, message)); cv_.notify_all(); }private: void writeLog() { while (true) { std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_); cv_.wait(lock, [this]{ return !log_queue_.empty() || exit_; }); while (!log_queue_.empty()) { auto log = log_queue_.front(); log_queue_.pop(); switch(log.first) { case LogLevel::ERROR: file_stream_ << "[ERROR] "; break; case LogLevel::WARNING: file_stream_ << "[WARNING] "; break; case LogLevel::INFO: file_stream_ << "[INFO] "; break; case LogLevel::DEBUG: file_stream_ << "[DEBUG] "; break; } file_stream_ << log.second << std::endl; } if (exit_ && log_queue_.empty()) break; } } std::ofstream file_stream_; std::mutex mutex_; std::condition_variable cv_; std::queue<std::pair<LogLevel, std::string>> log_queue_; std::thread worker_; bool exit_;};int main() { auto logger = std::make_shared<Logger>("log.txt"); logger->Log(LogLevel::INFO, "This is an info message"); logger->Log(LogLevel::ERROR, "This is an error message"); return 0;}在这个版本中，我们使用了一个std::queue来缓冲日志消息，使用了一个std::condition_variable来同步主线程和工作线程，使用了一个std::thread来执行日志写入。我们的Log函数将日志消息添加到队列中，然后通知工作线程。工作线程在收到通知后，会将队列中的所有日志消息写入文件。
版本三：添加定时删除的完整日志管理
要实现日志文件的定时清除功能，我们需要添加一些额外的代码来管理日志文件。以下是一个改进的版本，它会在每天的特定时间（例如午夜）创建一个新的日志文件，并删除30天前的日志文件：
#include <iostream>#include <fstream>#include <mutex>#include <memory>#include <thread>#include <condition_variable>#include <queue>#include <chrono>#include <filesystem>#include <iomanip>enum class LogLevel { ERROR, WARNING, INFO, DEBUG};class Logger {public: Logger(const std::string& dir, int days) : exit_(false), dir_(dir), days_(days) { worker_ = std::thread(&Logger::writeLog, this); } ~Logger() { exit_ = true; cv_.notify_all(); worker_.join(); } void Log(LogLevel level, const std::string& message) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_); log_queue_.push(std::make_pair(level, message)); cv_.notify_all(); }private: void writeLog() { while (true) { std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex_); cv_.wait(lock, [this]{ return !log_queue_.empty() || exit_; }); auto now = std::chrono::system_clock::now(); auto date = std::chrono::system_clock::to_time_t(now); std::tm tm; localtime_s(&tm, &date); std::ostringstream oss; oss << dir_ << "/" << std::put_time(&tm, "%Y%m%d") << ".log"; if (!file_stream_.is_open() || oss.str() != file_name_) { file_stream_.close(); file_name_ = oss.str(); file_stream_.open(file_name_, std::ios::out | std::ios::app); deleteOldLogs(); } while (!log_queue_.empty()) { auto log = log_queue_.front(); log_queue_.pop(); switch(log.first) { case LogLevel::ERROR: file_stream_ << "[ERROR] "; break; case LogLevel::WARNING: file_stream_ << "[WARNING] "; break; case LogLevel::INFO: file_stream_ << "[INFO] "; break; case LogLevel::DEBUG: file_stream_ << "[DEBUG] "; break; } file_stream_ << log.second << std::endl; } if (exit_ && log_queue_.empty()) break; } } void deleteOldLogs() { auto now = std::chrono::system_clock::now(); auto date = std::chrono::system_clock::to_time_t(now); std::tm tm; localtime_s(&tm, &date); tm.tm_mday -= days_; mktime(&tm); std::ostringstream oss; oss << dir_ << "/" << std::put_time(&tm, "%Y%m%d") << ".log"; std::filesystem::remove(oss.str()); } std::ofstream file_stream_; std::mutex mutex_; std::condition_variable cv_; std::queue<std::pair<LogLevel, std::string>> log_queue_; std::thread worker_; bool exit_; std::string dir_; std::string file_name_; int days_;};int main() { auto logger = std::make_shared<Logger>("logs", 30); logger->Log(LogLevel::INFO, "This is an info message"); logger->Log(LogLevel::ERROR, "This is an error message"); return 0;}在这个版本中，我们在writeLog函数中检查当前的日期，如果日期改变了，我们就创建一个新的日志文件，并删除30天前的日志文件。我们使用了C++17的std::filesystem库来删除文件。注意，这个代码只在支持C++17的编译器上有效。
这个代码的一个限制是，它假设日志文件的名字是按照"YYYYMMDD.log"的格式命名的。如果你的日志文件的命名规则不同，你需要修改writeLog和deleteOldLogs函数中的代码。
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