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概念
特点
优点
缺点
文件的创建
1.字段规则
2.数据类型
3.字段名称
4.字段编号
文件的编译
protobuf 编译命令编译
protobuf cmake 方式编译
使用bazel 编译
在protobuf 文件夹下创建build 文件
代码解释：
样例
protobuf
使用文件
代码解释：
BUILD 文件
编译执行
执行
概念
protobuf 全称 Protocol buffers，是 Google 研发的一种跨语言、跨平台的序列化数据结构的方式，是一个灵活的、高效的用于序列化数据的协议。
protobuf 在游戏领域比较常见，因为压缩比例大，那么数据的传输速度相对比较快。
bazel 中已经集成了protobuf的编译器。
特点
在序列化数据时常用的数据格式还有 XML、JSON等，相比较而言，protobuf 更小、效率更高且使用更为便捷，protobuf内置编译器，可以将protobuf 文件编译成 C++、Python、Java、C#、Go 等多种语言对应的代码，然后可以直接被对应语言使用，轻松实现对数据流的读或写操作而不需要再做特殊解析。
优点
- 高效 —— 序列化后字节占用空间比XML少3-10倍，序列化的时间效率比XML快20-100倍；
- 便捷 —— 可以将结构化数据封装为类，使用方便；
- 跨语言 —— 支持多种编程语言；
- 高兼容性 —— 当数据交互的双方使用同一数据协议，如果一方修改了数据结构，不影响另一方的使用。
缺点
- 二进制格式易读性差；
- 缺乏自描述。
文件的创建
// 使用的 proto 版本, Cyber RT 中目前使用的是 proto2
syntax = "proto2";
//包
package apollo.cyber.demo_base_proto;
//消息 --- message 是关键字，Student 消息名称
message Student {
//字段
//字段格式: 字段规则 数据类型 字段名称 字段编号
required string name = 1;
optional uint64 age = 2;
optional double height = 3;
repeated string books = 4;
}
proto 中的字段语法，字段就格式而言主要有四部分组成：字段规则、数据类型、字段名称、字段编号，接下来分别介绍一下这四种格式。
1.字段规则
字段类型主要有如下三种：
- required —— 调用时，必须提供该字段的值，否则该消息将被视为“未初始化”，不建议使用，当需要把字段修改为其他规则时，会存在兼容性问题。
- optional —— 调用时该字段的值可以设置也可以不设置，不设置时，会根据数据类型生成默认值。
- repeated —— 该规则字段可以以动态数组的方式存储多个数据。
2.数据类型
protobuf 中的数据类型与不同的编程语言存在一定的映射关系，具体可参考官方资料，如下：
除了上述基本的类型之外也有枚举和字典。
枚举：protobuf中的枚举类型使用方法与C++中的枚举类型类似，在将proto文件编译成C++代码后，其对应的类型也是C++中的枚举类型。
package pkgName;
// 定义枚举类型
enum DayName {
Sun = 0;
Mon = 1;
Tues = 2;
Wed = 3;
Thur = 4;
Fri = 5;
Sat = 6;
}
message workDay {
// 消息类型使用枚举类型
optional DayName day = 1;
}
枚举常量的值必须在32位整数范围内，因为enum值是使用可编码方式存储的，对负数存储不够高效，因此不推荐在enum中使用负数。枚举类型可以定义在message内，也可以定义在message外，若定义在message内，其他message要使用则需要通过messageType.enumType来进行引用。默认情况下，枚举类型中的字段值不可重复，但是通过对enum添加**option allow_alias = true;**来达到对同一个枚举值起一个别名的目的，若不添加allow_alise并且有重复的枚举值编译的时候会报错。
package pkgName;
enum DayName {
// 若不添加该option，会报错:
// "pkgName.Test" uses the same enum value as "pkgName.Sat". If this is intended, set 'option allow_alias = true;' to the enum definition.
option allow_alias = true;
Sun = 0;
Mon = 1;
Tues = 2;
Wed = 3;
Thur = 4;
Fri = 5;
Sat = 6;
Test = 6; // Test与Sat字段值重名
}
map 数据类型：
需要注意:
(1) protobuf中的map实质上是unordered_map
(2) proto中map类型不能用optional/required/repeated任何类型修饰。
package pkgName;
message Tdata {
map<int32,string> data = 1;
}
3.字段名称
字段名称就是变量名，其命名规则参考C++中的变量名命名规则即可。
4.字段编号
每个字段都有一个唯一编号，用于在消息的二进制格式中标识字段。
文件的编译
protobuf 编译命令编译
protoc ./xxxx.proto --cpp_out=.
上面是C++ 相关文件的编译方式，也有java和python的
protobuf cmake 方式编译
# 查找 protobuf
find_package(Protobuf REQUIRED)
if (PROTOBUF_FOUND)
message("protobuf found")
else ()
message(FATAL_ERROR "Cannot find Protobuf")
endif ()
# 编译 proto 为 .cpp 和 .h
set(PROTO_FILES proto/xxxx.proto) # 这里要写实际的proto 文件名称
PROTOBUF_GENERATE_CPP(PROTO_SRCS PROTO_HDRS ${PROTO_FILES})
message("PROTO_SRCS = ${PROTO_SRCS}")
message("PROTO_HDRS = ${PROTO_HDRS}")
# 关联 protobuf 到最后的二进制文件
add_executable(cmake_protobuf
src/users.cpp
src/main.cpp
${PROTO_SRCS}
${PROTO_HDRS})
target_include_directories(${PROJECT_NAME}
PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}
PUBLIC ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}
PUBLIC ${PROTOBUF_INCLUDE_DIRS})
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} ${PROTOBUF_LIBRARIES})
使用bazel 编译
在protobuf 文件夹下创建build 文件
load("//tools:python_rules.bzl", "py_proto_library")
package(default_visibility = ["//visibility:public"])
proto_library(
name = "student_proto",
srcs = ["student.proto"]
)
cc_proto_library(
name = "student_cc",
deps = [":student_proto"]
)
py_proto_library(
name = "student_py",
deps = [":student_proto"]
)
代码解释：
1.proto_library 函数
该函数用于生成 proto 文件对应的库，该库被其他编程语言创建依赖库时所依赖。
参数：
- name 目标名称
- srcs proto文件
2.cc_proto_library 函数
该函数用于生成C++相关的proto依赖库。
参数：
- name 目标名称
- deps 依赖的proto 库名称
3.py_proto_library 函数
该函数用于生成Python相关的proto依赖库。
参数：
- name 目标名称
- deps 依赖的proto 库名称
注意：
- 使用py_proto_library 必须声明 load("//tools:python_rules.bzl", "py_proto_library")。
- proto_library 函数的参数 name 值必须后缀 _proto 否则，python调用时会抛出异常。
- 为了方便后期使用，建议先添加语句：package(default_visibility = ["//visibility:public"])。
编译方式就是bazel build xxx/xxx/... ,然后就会在这个目录下生成对应的可以调用的中间文件。
样例
protobuf
// 使用的 proto 版本, Cyber RT 中目前使用的是 proto2
syntax = "proto2";
//包
package apollo.cyber.demo_base_proto;
//消息 --- message 是关键字，Student 消息名称
message Student {
//字段
//字段格式: 字段规则 数据类型 字段名称 字段编号
required string name = 1;
optional uint64 age = 2;
optional double height = 3;
repeated string books = 4;
}
使用文件
/*
演示 C++中 protobuf 的基本读写使用
*/
#include "cyber/demo_base_proto/student.pb.h"
int main(int argc, char const *argv[])
{
//创建对象
apollo::cyber::demo_base_proto::Student stu;
//数据写
stu.set_name("zhangsan");
stu.set_age(18);
stu.set_height(1.75);
stu.add_books("yuwen");
stu.add_books("c++");
stu.add_books("Python");
//数据读
std::string name = stu.name();
uint64_t age = stu.age();
double height = stu.height();
std::cout << name << " == " << age << " == " << height << " == ";
for (int i = 0; i < stu.books_size(); i++)
{
std::cout << stu.books(i) << "-";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
代码解释：
proto 文件生成的对应的 C++ 源码中，字段的设置与获取有其默认规则：
- 如果是非 repeated 规则的字段：那么字段值的设置函数对应的格式为：set_xxx(value)，获取函数对应的格式为xxx()。
- 如果是 repeated 规则的字段：那么字段值的设置函数对应的格式为：add_xxx()，获取函数对应的格式为xxx(索引)，另外还可以通过函数 xxx_size() 获取数组中元素的个数。
其中 xxx 为字段名称。
BUILD 文件
cc_binary(
name = "test_student",
srcs = ["test_student.cc"],
deps = [":student_cc"],
)
编译执行
bazel build cyber/<user dir>/...
执行
./bazel-bin/cyber/<user dir>/test_student
