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快速认识和上手Protobuf

article 2024/11/17 7:51:33

Protobuf

ProtoBuf（全称Protocol Buffer）是数据结构序列化和反序列化框架（谷歌开发）
它具有以下特点：

语⾔⽆关、平台⽆关：即 ProtoBuf ⽀持 Java、C++、Python 等多种语⾔，⽀持多个平台
⾼效：即⽐ XML （数据交换格式）更⼩、更快、更为简单
扩展性、兼容性好：你可以更新数据结构，⽽不影响和破坏原有的旧程序（根据我们的需要自己生成需要的结构）

使用方法

编写的.proto文件，自定义结构对象及属性内容（描述对象中，有什么样的成员，每个成员具有什么样的属性。比如描述学生结构：姓名：字符串、学号：长整形、。。。）
编译proto文件：使用protoc编译器编译.proto文件中的描述，生成对应的接口代码，存放在新生成头文件和源文件中。
1. .h 中定义了我们所描述的数据结构对象类；
2. .cc定义实现了结构化对象的访问&操作&序列化&反序列化
使用：引入生成的头文件，在代码中根据需要使用即可。依赖⽣成的接⼝，将编译⽣成的头⽂件包含进我们的代码中，实现对. proto ⽂件中定义的字段进⾏设置和获取，和对 message 对象进⾏序列化和反序列化

编写的.proto文件

.proto文件规范：

创建.proto⽂件时，⽂件命名应该使⽤全⼩写字⺟命名，多个字⺟之间⽤_ 连接。例如：lower_snake_case.proto
书写.proto⽂件代码时，应使⽤2个空格的缩进（推荐而已不强制）

语法规则：

必须写：

1. 指定proto3语法（声明语法版本）：
syntax = "proto3";
2. package声明符（声明命名空名称）：
相当于命名空间，避免我们定义的消息出现冲突
package 根据情况命名 package contacts;
3. 定义结构化对象描述（定义结构化对象描述）
可以理解为类

message 消息类型名{
	各个字段描述： 字段类型 字段名 = 字段唯一编号；
}
例：
message contact{
	uint64 sn = 1;//学号
	string name = 2;//姓名
	float score = 3;//成绩
}

其中Protobuf的类型太多了就一一列出来了，建议有需求就直接搜。

编译contacts.proto文件

编译命令行格式为：

protoc  [--proto_path=IMPORT_PATH]  --cpp_out=DST_DIR  path/to/file.proto

1. protoc 是 Protocol Buffer 提供的命令⾏编译⼯具。
2. --proto_path 指定 被编译的.proto⽂件所在⽬录，可多次指定。可简写成 -IIMPORT_PATH 。如不指定该参数，则在当前⽬录进⾏搜索。当某个.proto ⽂件 import 其他.proto ⽂件时，或需要编译的 .proto ⽂件不在当前⽬录下，这时就要⽤-I来指定搜索⽬录。
3. --cpp_out= 指编译后的⽂件为 C++ ⽂件。
4. OUT_DIR 编译后⽣成⽂件的⽬标路径。
5. path/to/file.proto 要编译的.proto⽂件
6. [ ] 表示可以不写

例如生成c++的方法:
protoc --cpp_out=.  contacts.proto

实操 protoc编译.proto文件（附图也可以直接看这快速了解）：

编写.proto文件：

//声明proto语法版本
syntax = "proto3";
package contacts;

message Contact{
    uint64 sn = 1;
    string name = 2;
    float score = 3;
}

在这里插入图片描述
2. 编译.proto文件

protoc --cpp_out=. contacts.proto
1. protoc必备
2. --cpp_out：表示生成c++文件
3. ‘.’：表示生成的路径（当前路径） 
4. contacts.proto 要编写的proto文件)`

输出后就会生成两个文件：
在这里插入图片描述

了解生成的代码

常用接口（序列化、反序列化）：

成员的get获取接口和set设置接口：
在这里插入图片描述

常用接口：

class MessageLite {
public:
//序列化：
bool SerializeToOstream(ostream* output) const; // 将序列化后数据写⼊⽂件流
bool SerializeToArray(void *data, int size) const;
bool SerializeToString(string* output) const;

//反序列化：
bool ParseFromIstream(istream* input); // 从流中读取数据，再进⾏反序列化动作
bool ParseFromArray(const void* data, int size);
bool ParseFromString(const string& data);
};

实操使用生成的文件：

创建contact类对象 conn
1. 设置学号、姓名、成绩
序列化string str（存起来的是二进制的！）
通过conn对象的SerializeAsString函数序列化的数据
反序列化获取数据在contact stu对象中：
使用ParseFromString反序列化返回bool值
1. 判断失败—返回-1
2. 成功—打印存在的 stu 的成员对象
创建makefile
1. g++编译（略）
2. 注意需要连接protobuf库（-l连接外部库）-lprotobuf

#include <iostream>

#include "contacts.pb.h"
#include "contacts.pb.cc"
int main()
{
    contacts::contact conn;
    conn.set_sn(251);
    conn.set_name("坤坤");
    conn.set_score(91);

    std::string str = conn.SerializeAsString();

    contacts::contact stu;
    int n = stu.ParseFromString(str);
    if(n == -1){
        std::cout << "获取失败"<<std::endl;
    }
    else{
        std::cout << stu.sn() << std::endl;
        std::cout << stu.name() << std::endl;
        std::cout << stu.score() << std::endl;
    }

    return 0;
}