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小printf大作用（用日志打印的方式调试程序）

作者：wowo 发布于：2014-1-23 20:52 分类：软件开发

前言

      一般来说，初学编程者所写的第一个程序，就是使用printf打印“Hello world”。其实printf的功效远不只这些，在程序调试方面，printf也有非常大的用处。 

      “蜗蜗”在接触Linux driver开发之前，学习过桌面程序开发（如Turbo C、Visual C等），也从事了一段时间的嵌入式软件开发。这些开发有一个共同点，对调试工具非常依赖，如桌面程序的Debugger（调试器）、嵌入式开发的仿真器（JTAG等）。还依稀记得，刚工作时，为了插空使用仿真器，不得不趁周末别人不工作时加班使用。直到后来从事Linux driver开发、见识到了printk的魅力之后，多年来，就再也没有使用过仿真器或者调试器了。 

      下面我就总结一下使用日志打印辅助debug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，同时需要考虑如下事项：

      1. 日志输出是有代价的，特别是在嵌入式系统，或者对执行时序要求较高的应用场景。因此

          a) 只有在需要的地方加入，不能滥用

          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：发生错误时的日志优先级最高，一般都要输出；一些重要的提示，优先级中等，可能会在debug版的软件中打开；一些不重要的提示，可能只会在需要的时候（例如跟踪bug）打开

      3. 不要直接使用printf（或者printk）。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。要通过重定义的方式，将所有的日志输出指令定义到合适的输出路径，当需要修改输出路径的时候，只要修改重定义的部分即可。否则需要在整个代码中修改，就麻烦了

      4. 最好为每个软件模块提供单独的日志输出开关，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。

      Step1. 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）

      Step2. 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

      Step3. 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
};

      Step4. 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 <stdio.h>
#define PRINT               printf

      Step5. 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);

      Step6. 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)
 
…

      Step7. 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

      以上所有的源代码和测试代码都可以在下面获取：

      原创文章，转发请注明出处。蜗窝科技，www.wowotech.net。

标签: 日志 打印 printf debug 调试

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