高性能C++ 日志實(shí)戰(zhàn):spdlog 核心架構(gòu)解析與最佳實(shí)踐指南

更新時間：2026年04月14日 10:00:29 作者：梓?

spdlog是一個高性能的日志庫,支持多種輸出目標(biāo)和格式化選項(xiàng),這篇文章給大家介紹高性能C++ 日志實(shí)戰(zhàn):spdlog 核心架構(gòu)解析與最佳實(shí)踐指南,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

一、spdlog 介紹

spdlog 是一個高性能、超快速、零配置的 C++ 日志庫，它旨在提供簡潔的 API 和豐富的功能，同時保持高性能的日志記錄。它支持多種輸出目標(biāo)、格式化選項(xiàng)、線程安全以及異步日志記錄。

特點(diǎn)：

高性能： spdlog 專為速度而設(shè)計(jì)，即使在高負(fù)載情況下也能保持良好的性能。
零配置： 無需復(fù)雜的配置，只需包含頭文件即可在項(xiàng)目中使用。
異步日志： 支持異步日志記錄，減少對主線程的影響。
格式化： 支持自定義日志消息的格式化，包括時間戳、線程 ID、日志級別等。
多平臺： 跨平臺兼容，支持 Windows、Linux、macOS 等操作系統(tǒng)。
豐富的 API： 提供豐富的日志級別和操作符重載，方便記錄各種類型的日志。

二、spdlog 安裝

1. 直接命令安裝（適用于 Ubuntu/Debian 系統(tǒng)）

（1）步驟：

sudo apt-get update                 # 更新軟件源
sudo apt-get install libspdlog-dev  # 安裝開發(fā)庫

（2）特點(diǎn)：

簡單快捷： 適合快速部署，無需手動編譯。
版本受限： 依賴系統(tǒng)倉庫的版本，可能非最新（如 Ubuntu 20.04 默認(rèn)版本較舊）。

（3）驗(yàn)證安裝：

檢查頭文件： ls /usr/include/spdlog/
檢查庫文件： ls /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libspdlog*

2. 源碼編譯安裝

# 下載源碼
git clone https://github.com/gabime/spdlog.git
# 切換目錄
cd spdlog/
# 創(chuàng)建并進(jìn)入構(gòu)建目錄
mkdir build
cd build/
# 執(zhí)行構(gòu)建命令，生成 Makefile
cmake ..
# 編譯代碼
make
# 安裝到系統(tǒng)目錄（默認(rèn) /usr/local）
sudo make install

三、spdlog 的重要組成結(jié)構(gòu)

1. 日志輸出等級枚舉

日志輸出等級枚舉：

namespace spdlog {
	 namespace level {
			enum level_enum : int 
			{
				 trace = SPDLOG_LEVEL_TRACE,
				 debug = SPDLOG_LEVEL_DEBUG,
				 info = SPDLOG_LEVEL_INFO,
				 warn = SPDLOG_LEVEL_WARN,
				 error = SPDLOG_LEVEL_ERROR,
				 critical = SPDLOG_LEVEL_CRITICAL,
				 off = SPDLOG_LEVEL_OFF,
				 n_levels
		    };
     }
}

在 spdlog/include/spdlog/common.h 頭文件中，其宏定義如下：

#define SPDLOG_LEVEL_TRACE 0
#define SPDLOG_LEVEL_DEBUG 1
#define SPDLOG_LEVEL_INFO 2
#define SPDLOG_LEVEL_WARN 3
#define SPDLOG_LEVEL_ERROR 4
#define SPDLOG_LEVEL_CRITICAL 5
#define SPDLOG_LEVEL_OFF 6

2. （同步）日志記錄器類（含自定義日志輸出格式接口的使用介紹）

（同步）日志記錄器類：

namespace spdlog {
	class logger 
	{
		 // 構(gòu)造函數(shù)
		 logger(std::string name);
		 logger(std::string name, sink_ptr single_sink);
		 logger(std::string name, sinks_init_list sinks);
		 // 設(shè)置輸出等級（只輸出 高于或等于 此等級的日志）
		 void set_level(level::level_enum log_level);
		 // 自定義 日志輸出格式
		 void set_pattern(const std::string& pattern);
         // 以不同等級 輸出日志信息的接口
		 template<typename... Args>
		 void trace(fmt::format_string<Args...> fmt, Args &&...args)
		 template<typename... Args>
		 void debug(fmt::format_string<Args...> fmt, Args &&...args)
		 template<typename... Args>
		 void info(fmt::format_string<Args...> fmt, Args &&...args)
		 template<typename... Args>
		 void warn(fmt::format_string<Args...> fmt, Args &&...args)
		 template<typename... Args>
		 void error(fmt::format_string<Args...> fmt, Args &&...args)
		 template<typename... Args>
		 void critical(fmt::format_string<Args...> fmt, Args &&...args)
		 // 立刻刷新日志信息
		 void flush(); 
		 // 設(shè)置刷新策略（指定一個日志等級，一旦有 高于或等于指定等級的日志，立刻刷新日志信息）
		 void flush_on(level::level_enum log_level);
	};
}

logger類內(nèi)，set_pattern接口的使用：

假設(shè)Log 是logger類對象的智能指針

Log->set_pattern("%Y-%m-%d %H:%M:%S [%t] [%-8l] %v");
%t - 線程 ID（Thread ID）
%n - 日志器名稱（Logger name）
%l - 日志級別名稱（Level name），如 INFO, DEBUG, ERROR 等
%v - 日志內(nèi)容（message）
%Y - 年（Year）
%m - 月（Month）
%d - 日（Day）
%H - 小時（24-hour format）
%M - 分鐘（Minute）
%S - 秒（Second）

3. 線程池類（含單例模式管理全局線程池實(shí)例的介紹）

spdlog中只有一種線程池實(shí)現(xiàn)，即spdlog::details::thread_pool類

namespace spdlog {
	namespace details {
		class thread_pool 
		{
			 thread_pool(size_t q_max_items, size_t threads_n, std::function<void()> on_thread_start,
			             std::function<void()> on_thread_stop);
			 thread_pool(size_t q_max_items, size_t threads_n, std::function<void()> on_thread_start);
			 thread_pool(size_t q_max_items, size_t threads_n);
		 };
	 }
 }

單例模式的實(shí)現(xiàn)

通過registry類（單例）持有全局線程池實(shí)例：

// registry 類（單例）管理全局線程池
namespace spdlog {
	namespace details {
		  class registry 
		  {
		      std::shared_ptr<thread_pool> _tp; // 全局線程池實(shí)例
		      std::mutex _mutex;                // 線程安全鎖
		  public:
		      // 獲取單例實(shí)例（線程安全）
		      static registry &instance() 
		      {
		          static registry s_instance; // 靜態(tài)實(shí)例（C++11保證線程安全）
		          return s_instance;
		      }
		      // 獲取全局線程池（延遲初始化）
		      std::shared_ptr<thread_pool> get_tp() 
		      {
		          std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
		          if (!_tp) 
		          {
		              // 首次調(diào)用時創(chuàng)建默認(rèn)線程池（8192隊(duì)列 + 1線程）
		              _tp = std::make_shared<thread_pool>(8192, 1);
		          }
		          return _tp;
		      }
		      // 重置全局線程池（線程安全）
		      void set_tp(std::shared_ptr<thread_pool> new_tp) 
		      {
		          std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
		          // 先停止舊線程池的所有任務(wù)
		          if (_tp) 
		          {
		              _tp->shutdown(); // 內(nèi)部停止所有工作線程
		          }
		          _tp = std::move(new_tp); // 替換為新線程池
		      }
	   	  private:
		      registry() = default;            // 禁用外部構(gòu)造
		      registry(const registry&) = delete; // 禁用拷貝
		      registry& operator=(const registry&) = delete; // 禁用賦值
		  };
	 }
}

通過spdlog庫中的 spdlog::init_thread_pool() 和 spdlog::thread_pool() 函數(shù) 來使用 registry類（單例）持有的全局線程池實(shí)例

namespace spdlog {
	// 獲取全局線程池的共享指針
	std::shared_ptr<details::thread_pool> thread_pool() 
	{
	    return details::registry::instance().get_tp();
	}
	// 重置全局線程池（指定隊(duì)列大小和線程數(shù)）
	void init_thread_pool(size_t q_size, size_t thread_count) 
	{
	    auto new_tp = std::make_shared<details::thread_pool>(q_size, thread_count);
	    details::registry::instance().set_tp(new_tp);
	}
}

注意： spdlog::init_thread_pool() 重置全局線程池時，如果 static registry s_instance（registry類單例，靜態(tài)對象）的 _tp已經(jīng)指向了一個線程池實(shí)例，_tp會銷毀指向的線程池實(shí)例，然后指向新創(chuàng)建的線程池實(shí)例

4. 異步日志記錄器類（與日志記錄器類對比）

async_logger 是異步日志的核心實(shí)現(xiàn)類，繼承自 logger 基類。它通過線程池和任務(wù)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)異步日志記錄：

namespace spdlog {
	class async_logger final : public logger 
	{
		 async_logger(std::string logger_name, sinks_init_list sinks_list, std::weak_ptr<details::thread_pool> tp,
		              async_overflow_policy overflow_policy = async_overflow_policy::block);
		 async_logger(std::string logger_name, sink_ptr single_sink, std::weak_ptr<details::thread_pool> tp,
		              async_overflow_policy overflow_policy = async_overflow_policy::block);
	}
}

類型	日志寫入流程	線程模型
（同步）日志記錄器	主線程直接調(diào)用I/O操作（如文件寫入、控制臺輸出） • 日志生成 → 立即執(zhí)行磁盤/網(wǎng)絡(luò)I/O → 主線程阻塞等待完成	單線程模型：日志I/O占用主線程時間片
異步日志記錄器	主線程將日志存入內(nèi)存隊(duì)列（任務(wù)隊(duì)列） • 日志生成 → 存入隊(duì)列 → 立即返回主線程 • 后臺線程池消費(fèi)隊(duì)列并執(zhí)行I/O	生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型：主線程與I/O線程分離

關(guān)鍵區(qū)別：異步日志通過內(nèi)存隊(duì)列緩沖和線程池異步刷盤，避免主線程因I/O等待被阻塞

5. 日志記錄器工廠類

using async_factory = async_factory_impl<async_overflow_policy::block>;
//創(chuàng)建一個彩色輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出的日志記錄器，默認(rèn)工廠 創(chuàng)建同步日志記錄器
template<typename Factory = spdlog::synchronous_factory>
std::shared_ptr<logger> stdout_color_mt(const std::string &logger_name, 
                                        color_mode mode = color_mode::automatic);
//標(biāo)準(zhǔn)錯誤
template<typename Factory = spdlog::synchronous_factory>
std::shared_ptr<logger> stderr_color_mt(const std::string &logger_name, 
                                        color_mode mode = color_mode::automatic);
// 指定文件 
template<typename Factory = spdlog::synchronous_factory>
std::shared_ptr<logger> basic_logger_mt(const std::string &logger_name, const filename_t &filename,
                                        bool truncate = false,
                                        const file_event_handlers &event_handlers = {})
//循環(huán)文件 
template<typename Factory = spdlog::synchronous_factory>
std::shared_ptr<logger> rotating_logger_mt(const std::string &logger_name, const filename_t &filename, 
                                           size_t max_file_size, size_t max_files, 
                                           bool rotate_on_open = false)

日志記錄器工廠類：封裝了日志記錄器類對象的構(gòu)建和配置過程
有了日志記錄器工廠類，我們不需要關(guān)心日志記錄器類對象的構(gòu)建和配置過程，可以通過API接口一鍵構(gòu)造日志記錄器類對象

spdlog::basic_logger_mt（）接口的第三個參數(shù) truncate 的功能：

值	行為	適用場景
true	若日志文件已存在，清空文件內(nèi)容，從頭開始寫入新日志。	需要覆蓋舊日志的場景（如臨時調(diào)試）
false (默認(rèn))	若日志文件已存在，追加新日志到文件末尾；若文件不存在則創(chuàng)建新文件。	長期運(yùn)行的程序需保留歷史日志的場景

創(chuàng)建同步日志記錄器對象

采用默認(rèn)工廠，創(chuàng)建的都是同步日志記錄器對象

（1）創(chuàng)建向標(biāo)準(zhǔn)輸出寫入日志的同步日志記錄器對象

// 使用stdout_color_mt接口，只需指定 要創(chuàng)建的日志記錄器對象的名字，
// 它就會創(chuàng)建 指定名字的日志記錄器對象，并返回指向該對象的智能指針
auto log = spdlog::stdout_color_mt("sync_logger");

（2）創(chuàng)建向指定文件寫入日志的同步日志記錄器對象

// 使用basic_logger_mt接口，需指定 要創(chuàng)建的日志記錄器對象的名字 和 文件，
// 它就會創(chuàng)建 向指定文件寫入日志的 指定名字的日志記錄器對象，并返回指向該對象的智能指針
auto file_log = spdlog::basic_logger_mt("file_sync_logger", "log.txt");

創(chuàng)建異步日志記錄器對象

要創(chuàng)建異步日志記錄器對象，需要顯式指定工廠類型（spdlog::async_factory）

（1）創(chuàng)建向標(biāo)準(zhǔn)輸出寫入日志的異步日志記錄器對象

auto log = spdlog::stdout_color_mt<spdlog::async_factory>("sync_logger");

（2）創(chuàng)建向指定文件寫入日志的異步日志記錄器對象

auto file_log = spdlog::basic_logger_mt<spdlog::async_factory>("file_sync_logger", "log.txt");

6. 全局接口

namespace spdlog {
	// 日志刷新策略-每隔 N 秒刷新一次
	void flush_every(std::chrono::seconds interval);
	// 設(shè)置輸出等級（只輸出 高于或等于 此等級的日志）
	void set_level(level::level_enum log_level);
	// 設(shè)置刷新策略（指定一個日志等級，一旦有 高于或等于指定等級的日志，立刻刷新日志信息）
	void flush_on(level::level_enum log_level);
	// 自定義 日志輸出格式
	void set_pattern(const std::string& pattern);
}

注：全局配置的優(yōu)先級低于日志記錄器對象的專屬配置！

spdlog 采用作用域逐級覆蓋的配置策略：

全局配置（spdlog::set_level()、spdlog::flush_on()、spdlog::set_pattern()）

影響所有未單獨(dú)配置的日志記錄器，作為默認(rèn)值存在。

日志記錄器專屬配置 (logger->set_level()、logger->flush_on()、logger->set_pattern())

每個日志器對象獨(dú)立配置，優(yōu)先級高于全局配置。

四、spdlog 的使用

1. 通過全局接口配置，創(chuàng)建同步日志器（向標(biāo)準(zhǔn)輸出寫日志）

要使用spdlog庫，在你的 C++ 源文件中必須包含 spdlog 的頭文件：

#include <spdlog/spdlog.h>

通過全局接口配置，創(chuàng)建同步日志器（向標(biāo)準(zhǔn)輸出寫日志）

#include <spdlog/spdlog.h>
#include <spdlog/sinks/stdout_color_sinks.h> // 包含 spdlog::stdout_color_mt() 的實(shí)現(xiàn)
int main()
{
    // 1. 全局配置
    spdlog::flush_on(spdlog::level::level_enum::info);
    // 設(shè)置輸出等級（只輸出 高于或等于 info等級的日志）
    spdlog::set_level(spdlog::level::level_enum::info);
    // 自定義 日志輸出格式
    spdlog::set_pattern("%Y-%m-%d %H:%M:%S [%t] [%-8l] %v");
    // 日志刷新策略-每隔 1 秒刷新一次
    spdlog::flush_every(std::chrono::seconds(1));
    // 2. 創(chuàng)建同步日志器（向標(biāo)準(zhǔn)輸出寫日志）
    auto log = spdlog::stdout_color_mt("sync_logger");
    // 3. 使用同步日志器 向標(biāo)準(zhǔn)輸出寫日志
    log->trace("你好！{}", "中國");     // {}是占位符，不區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)類型
    log->debug("你好！{}","中國");
    log->info("你好！{}","中國");
    log->warn("你好！{}","中國");
    log->error("你好！{}","中國");
    log->critical("你好！{}","中國");
    return 0;
}

注：spdlog庫依賴 fmt庫，所以鏈接時，還需要顯式指定fmt庫

2. 創(chuàng)建同步日志器（向指定文件寫日志），并使用同步日志器的專用配置接口

#include <spdlog/spdlog.h>
#include <spdlog/sinks/basic_file_sink.h> // 包含 spdlog::basic_logger_mt() 的實(shí)現(xiàn)
int main()
{
    // 1. 全局配置
    // 日志刷新策略-每隔 1 秒刷新一次
    spdlog::flush_every(std::chrono::seconds(1));
    // 2. 創(chuàng)建同步日志器（向當(dāng)前目錄下的log.txt文件 寫日志）
    auto file_log = spdlog::basic_logger_mt("sync_logger", "log.txt");
    // 使用同步日志器的專用配置接口
    file_log->flush_on(spdlog::level::level_enum::info);
    file_log->set_level(spdlog::level::level_enum::info);
    file_log->set_pattern("%Y-%m-%d %H:%M:%S [%t] [%-8l] %v");
    // 3. 使用同步日志器 向指定文件寫日志
    file_log->trace("你好！{}", "中國");     // {}是占位符，不區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)類型
    file_log->debug("你好！{}","中國");
    file_log->info("你好！{}","中國");
    file_log->warn("你好！{}","中國");
    file_log->error("你好！{}","中國");
    file_log->critical("你好！{}","中國");
    return 0;
}

3. 創(chuàng)建異步日志器（向指定文件寫日志）

#include <spdlog/spdlog.h>
#include <spdlog/sinks/basic_file_sink.h> // 包含 spdlog::basic_logger_mt() 的實(shí)現(xiàn)
#include <spdlog/async.h>                 // 包含 spdlog::async_factory工廠類的實(shí)現(xiàn)
int main()
{
    // 1. 全局配置
    // 日志刷新策略-每隔 1 秒刷新一次
    spdlog::flush_every(std::chrono::seconds(1));
    // 初始化全局線程池 的任務(wù)隊(duì)列數(shù) 和 線程數(shù)量
    spdlog::init_thread_pool(4096, 2);
    // 2. 顯式指定工廠類, 創(chuàng)建異步日志器（向當(dāng)前目錄下的log.txt文件 寫日志）
    // 創(chuàng)建異步日志器對象時，需要指定 線程池實(shí)例，
    // basic_logger_mt接口 創(chuàng)建異步日志器對象時，會指定 全局線程池實(shí)例, 
    // 如果之前未初始化全局線程池的配置，全局線程池實(shí)例采用默認(rèn)配置：8192隊(duì)列 + 1線程
    auto file_log = spdlog::basic_logger_mt<spdlog::async_factory>("sync_logger", "log.txt");
    // 使用異步日志器的專用配置接口
    file_log->flush_on(spdlog::level::level_enum::info);
    file_log->set_level(spdlog::level::level_enum::info);
    file_log->set_pattern("%Y-%m-%d %H:%M:%S [%t] [%-8l] %v");
    // 3. 使用異步日志器 向指定文件寫日志
    file_log->trace("你好！{}", "中國");     // {}是占位符，不區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)類型
    file_log->debug("你好！{}","中國");
    file_log->info("你好！{}","中國");
    file_log->warn("你好！{}","中國");
    file_log->error("你好！{}","中國");
    file_log->critical("你好！{}","中國");
    return 0;
}

到此這篇關(guān)于高性能C++ 日志實(shí)戰(zhàn):spdlog 核心架構(gòu)解析與最佳實(shí)踐指南的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ 日志 spdlog內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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高性能C++ 日志實(shí)戰(zhàn):spdlog 核心架構(gòu)解析與最佳實(shí)踐指南

目錄

一、spdlog 介紹

二、spdlog 安裝

1. 直接命令安裝（適用于 Ubuntu/Debian 系統(tǒng)）

2. 源碼編譯安裝

三、spdlog 的重要組成結(jié)構(gòu)

1. 日志輸出等級枚舉

2. （同步）日志記錄器類（含自定義日志輸出格式接口的使用介紹）

3. 線程池類（含單例模式管理全局線程池實(shí)例的介紹）

4. 異步日志記錄器類（與日志記錄器類對比）

5. 日志記錄器工廠類

6. 全局接口

四、spdlog 的使用

1. 通過全局接口配置，創(chuàng)建同步日志器（向標(biāo)準(zhǔn)輸出寫日志）

2. 創(chuàng)建同步日志器（向指定文件寫日志），并使用同步日志器的專用配置接口

3. 創(chuàng)建異步日志器（向指定文件寫日志）

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高性能C++ 日志實(shí)戰(zhàn):spdlog 核心架構(gòu)解析與最佳實(shí)踐指南

目錄

一、spdlog 介紹

二、spdlog 安裝

1. 直接命令安裝（適用于 Ubuntu/Debian 系統(tǒng)）

2. 源碼編譯安裝

三、spdlog 的重要組成結(jié)構(gòu)

1. 日志輸出等級枚舉

2. （同步）日志記錄器類（含 自定義日志輸出格式 接口的使用介紹 ）

3. 線程池類（含 單例模式管理全局線程池實(shí)例 的介紹 ）

4. 異步日志記錄器類（與 日志記錄器類 對比）

5. 日志記錄器工廠類

6. 全局接口

四、spdlog 的使用

1. 通過全局接口配置，創(chuàng)建同步日志器 （向標(biāo)準(zhǔn)輸出寫日志）

2. 創(chuàng)建同步日志器 （向指定文件寫日志），并使用同步日志器的專用配置接口

3. 創(chuàng)建異步日志器 （向指定文件寫日志）

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二、spdlog 安裝

2. （同步）日志記錄器類（含自定義日志輸出格式接口的使用介紹）

3. 線程池類（含單例模式管理全局線程池實(shí)例的介紹）

4. 異步日志記錄器類（與日志記錄器類對比）

四、spdlog 的使用

1. 通過全局接口配置，創(chuàng)建同步日志器（向標(biāo)準(zhǔn)輸出寫日志）

2. 創(chuàng)建同步日志器（向指定文件寫日志），并使用同步日志器的專用配置接口

3. 創(chuàng)建異步日志器（向指定文件寫日志）