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= C语言错误日志 =

== 介绍 ==
'''C语言错误日志'''是程序运行时记录异常或错误信息的机制，用于调试和系统维护。由于C语言本身不提供内置的错误处理框架（如C++的异常机制），开发者通常需要手动实现日志系统来追踪程序状态。错误日志的核心功能包括：
* 记录错误发生的时间、位置和原因
* 保存程序运行时的上下文信息
* 提供不同严重级别的分类（如DEBUG、WARNING、ERROR）
* 支持输出到文件/控制台/网络等目标

== 基础实现 ==
=== 简单控制台日志示例 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdarg.h>

void log_message(const char* level, const char* format, ...) {
    time_t now;
    time(&now);
    printf("[%s] %.24s: ", level, ctime(&now));
    
    va_list args;
    va_start(args, format);
    vprintf(format, args);
    va_end(args);
    
    printf("\n");
}

int main() {
    log_message("ERROR", "File not found: %s", "data.txt");
    log_message("INFO", "Program started");
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''输出示例：'''
<pre>
[ERROR] Mon Jul 15 10:30:45 2024: File not found: data.txt
[INFO] Mon Jul 15 10:30:45 2024: Program started
</pre>

=== 关键组件解析 ===
* '''时间戳'''：通过<code>time()</code>和<code>ctime()</code>获取可读时间
* '''可变参数'''：使用<code>stdarg.h</code>中的<code>va_list</code>处理不定参数
* '''日志级别'''：通过字符串标识区分信息类型

== 高级特性 ==
=== 多目标日志系统 ===
<mermaid>
classDiagram
    class Logger {
        <<interface>>
        +log(level, message)
    }
    class FileLogger {
        -FILE* file
        +log(level, message)
    }
    class ConsoleLogger {
        +log(level, message)
    }
    class NetworkLogger {
        -int socket
        +log(level, message)
    }
    Logger <|-- FileLogger
    Logger <|-- ConsoleLogger
    Logger <|-- NetworkLogger
</mermaid>

=== 线程安全实现 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#include <pthread.h>

static pthread_mutex_t log_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void safe_log(const char* message) {
    pthread_mutex_lock(&log_mutex);
    // 日志写入操作
    pthread_mutex_unlock(&log_mutex);
}
</syntaxhighlight>

== 实际应用案例 ==
=== 文件系统监控程序 ===
<syntaxhighlight lang="c">
#define LOG_FILE "system.log"

void log_to_file(const char* level, const char* message) {
    FILE* logfile = fopen(LOG_FILE, "a");
    if (!logfile) {
        perror("Cannot open log file");
        return;
    }
    
    time_t now;
    time(&now);
    fprintf(logfile, "[%s] %ld %s\n", level, (long)now, message);
    fclose(logfile);
}

int read_config(const char* filename) {
    FILE* config = fopen(filename, "r");
    if (!config) {
        log_to_file("ERROR", "Config file open failed");
        return -1;
    }
    // 处理配置文件...
    log_to_file("INFO", "Config loaded successfully");
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

'''日志文件内容示例：'''
<pre>
[ERROR] 1721037045 Config file open failed
[INFO] 1721037047 Config loaded successfully
</pre>

== 最佳实践 ==
1. '''日志分级'''：
   * DEBUG - 开发调试信息
   * INFO - 常规运行状态
   * WARNING - 潜在问题
   * ERROR - 需要立即关注的错误

2. '''性能考量'''：
   * 避免高频日志影响性能
   * 使用异步日志机制（如内存缓冲区）
   * 定期归档和清理旧日志

3. '''安全建议'''：
   * 不要记录敏感信息（如密码）
   * 设置适当的文件权限
   * 实现日志文件大小限制

== 数学表达 ==
日志系统性能可以通过排队论模型分析。假设日志事件到达率为<math>\lambda</math>，服务率为<math>\mu</math>，则系统利用率：

<math>\rho = \frac{\lambda}{\mu}</math>

当<math>\rho < 1</math>时系统稳定，平均队列长度：

<math>L = \frac{\rho^2}{1-\rho}</math>

== 扩展阅读 ==
* 系统日志标准syslog协议
* 分布式日志收集系统（如ELK Stack）
* 日志分析工具（如logrotate）

== 总结 ==
C语言错误日志是构建健壮应用程序的关键组件。通过合理设计日志系统，开发者可以：
* 快速定位运行时问题
* 分析程序行为模式
* 提高系统可维护性
* 满足审计和安全需求

建议初学者从简单控制台日志开始，逐步实现文件日志、网络日志等高级功能，最终构建完整的日志管理系统。

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