学习-protobuf

一、概念

　　protocol buffers 是一种语言无关、平台无关、可扩展的序列化结构数据的方法，它可用于（数据）通信协议、数据存储等。

　　Protocol Buffers 是一种灵活，高效，自动化机制的结构数据序列化方法－可类比 XML，但是比 XML 更小（3 ~ 10倍）、更快（20 ~ 100倍）、更为简单。

　　你可以定义数据的结构，然后使用特殊生成的源代码轻松的在各种数据流中使用各种语言进行编写和读取结构数据。你甚至可以更新数据结构，而不破坏由旧数据结构编译的已部署程序。

　　简单来讲， ProtoBuf 是结构数据序列化方法，可简单类比于 XML，其具有以下特点：

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 更小（3 ~ 10倍）、更快（20 ~ 100倍）、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

　　序列化：将结构数据或对象转换成能够被存储和传输（例如网络传输）的格式，同时应当要保证这个序列化结果在之后（可能在另一个计算环境中）能够被重建回原来的结构数据或对象。

二、用法

　　1、首先有一个.proto文件，定义了数据结构。

// 例1: 在 xxx.proto 文件中定义 Example1 message
message Example1 {
    optional string stringVal = 1;
    optional bytes bytesVal = 2;
    message EmbeddedMessage {
        int32 int32Val = 1;
        string stringVal = 2;
    }
    optional EmbeddedMessage embeddedExample1 = 3;
    repeated int32 repeatedInt32Val = 4;
    repeated string repeatedStringVal = 5;
}

　　在上例中，我们定义了：

类型 string，名为 stringVal 的 optional 可选字段，字段编号为 1，此字段可出现 0 或 1 次
类型 bytes，名为 bytesVal 的 optional 可选字段，字段编号为 2，此字段可出现 0 或 1 次
类型 EmbeddedMessage（自定义的内嵌 message 类型），名为 embeddedExample1 的 optional 可选字段，字段编号为 3，此字段可出现 0 或 1 次
类型 int32，名为 repeatedInt32Val 的 repeated 可重复字段，字段编号为 4，此字段可出现任意多次（包括 0）
类型 string，名为 repeatedStringVal 的 repeated 可重复字段，字段编号为 5，此字段可出现任意多次（包括 0）

　2、protoc 编译 .proto 文件生成读写接口

　　我们在 .proto 文件中定义了数据结构，这些数据结构是面向开发者和业务程序的，并不面向存储和传输。

　　当需要把这些数据进行存储或传输时，就需要将这些结构数据进行序列化、反序列化以及读写。那么如何实现呢？不用担心， ProtoBuf 将会为我们提供相应的接口代码。如何提供？答案就是通过 protoc 这个编译器。

　　可通过如下命令生成相应的接口代码：

// $SRC_DIR: .proto 所在的源目录
// --cpp_out: 生成 c++ 代码
// $DST_DIR: 生成代码的目标目录
// xxx.proto: 要针对哪个 proto 文件生成接口代码

protoc -I=$SRC_DIR --cpp_out=$DST_DIR $SRC_DIR/xxx.proto

　3、调用接口实现序列化、反序列化以及读写
　　针对第一步中例1定义的 message，我们可以调用第二步中生成的接口，实现测试代码如下：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include "single_length_delimited_all.pb.h"

int main() {
    Example1 example1;
    example1.set_stringval("hello,world");
    example1.set_bytesval("are you ok?");

    Example1_EmbeddedMessage *embeddedExample2 = new Example1_EmbeddedMessage();

    embeddedExample2->set_int32val(1);
    embeddedExample2->set_stringval("embeddedInfo");
    example1.set_allocated_embeddedexample1(embeddedExample2);

    example1.add_repeatedint32val(2);
    example1.add_repeatedint32val(3);
    example1.add_repeatedstringval("repeated1");
    example1.add_repeatedstringval("repeated2");

    std::string filename = "single_length_delimited_all_example1_val_result";
    std::fstream output(filename, std::ios::out | std::ios::trunc | std::ios::binary);
    if (!example1.SerializeToOstream(&output)) {
        std::cerr << "Failed to write example1." << std::endl;
        exit(-1);
    }

    return 0;
}