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c++如何编译和使用probuf

xuwenyan6个月前 (08-10)c++142

关于protobuf的介绍，请阅读文章关于protobuf的介绍和优缺点，这里不做过多介绍，直接开始使用教程。

编译protobuf

1：安装cmake

cmake用于生成protobuf的VisualStudio的工程，需要通过VisualStudio编译生成libprotobuf.lib和protoc.exe文件。

2：下载protobuf代码

打开https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases/tag/v21.5，c++使用选择下载文件 protobuf-cpp-xxx.tar.gz 或 protobuf-cpp-xxx.zip文件。

image.png

下载成功后解压文件。

3：通过cmake生成vs工程

  1. 打开cmake，填入protobuf目录下的cmake文件夹到Where is the source code编辑框

  2. 随便填入一个生成目录到Where to build the binaries编辑框，比如protobuf目录下的build文件夹

  3. 点击Configure，选择生成需要的vs版本，点击确定

  4. Configure完成后点击Generate生成vs工程

image.png

打开生成目录，找到protobuf.sln文件，打开并编译 libprotobuf-lite(l ibprotobuf-lite 没有描述符和反射等某些功能，但体积会小一个数量级，如果需要可以选择编译libprotobuf) 和 protoc 工程，会生成 libprotobuf-lite.lib(debug模式会在文件名末尾加d) 和 protoc.exe文件

image.png

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配置工程依赖

1：复制文件所需文件到工程对应目录下

  • 把 protobuf/src/ 目录下的 google 文件夹拷贝到工程目录下

  • 把 protobuf输出目录下的 libprotobuf-lite.lib 和 protoc.exe 分 Debug 和 Release环境分别拷贝到工程的输出目录下

image.png

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2：配置附加包含目录和附加库目录

打开工程解决方案，右击工程选择属性，C/C++ -> 常规 -> 附加包含目录，填入当前目录 ./

image.png

右击工程选择属性，连接器 -> 常规 -> 附加库目录，填入 libproto-lite.lib 所在目录， 我选择的是输出目录，可以使用变量 $(OutDir)

image.png

3：依赖静态库

可以选择在 链接器 -> 输入 -> 附加依赖项 中填入 libproto-lite.lib文件，也可以选择在代码中链接，看个人习惯，我喜欢在代码中链接

创建links.cpp文件并打开

分 Debug 和 Release 分别链接 libprotobuf，代码如下：

#ifdef _DEBUG
#pragma comment(lib, "libprotobuf-lited.lib")
#else
#pragma comment(lib, "libprotobuf-lite.lib")
#endif // DEBUG

proto文件的编写和配置

1：创建.proto文件

首先在工程目录下创建一个文件夹用于专门存储.proto文件，比如我创建的是 protobuf 文件夹

image.png

打开文件夹，创建一个后缀为 .proto 的文件，比如 message.proto

image.png

2：编写.proto文件

打开 message.proto 文件，配置需要的字段，比如：

syntax = "proto3";
package tutorial;
option optimize_for = LITE_RUNTIME;

message Person {
  optional string name = 1;
  optional int32 id = 2;
  optional string email = 3;

  enum PhoneType {
    MOBILE = 0;
    HOME = 1;
    WORK = 2;
  }

  message PhoneNumber {
    optional string number = 1;
    optional PhoneType type = 2;
  }

  repeated PhoneNumber phones = 4;
}

每个字段都必须使用optional，repeated，required标签修饰，注意：proto3已经不支持required标签，并且proto3不支持设置默认值。

  • optional: 该字段可以设置也可以不设置。如果未设置可选字段值，则使用默认值。对于简单类型，您可以指定自己的默认值，就像我们在示例中为电话号码所做的那样type。否则，使用系统默认值：数字类型为零，字符串为空字符串，布尔值为 false。对于嵌入式消息，默认值始终是消息的“默认实例”或“原型”，没有设置任何字段。调用访问器以获取未显式设置的可选（或必需）字段的值始终返回该字段的默认值。

  • repeated：该字段可以重复任意次数（包括零次）。重复值的顺序将保存在协议缓冲区中。将重复字段视为动态大小的数组。

  • required：必须提供该字段的值，否则该消息将被视为“未初始化”。如果libprotobuf在调试模式下编译，序列化未初始化的消息将导致断言失败。在优化的构建中，会跳过检查并且无论如何都会写入消息。但是，解析未初始化的消息总是会失败（通过false从 parse 方法返回）。除此之外，必填字段的行为与可选字段完全相同。

syntax 为显示的指定proto的版本。

package 指定包名，避免与其它 .proto文件的字段冲突，在C++中，package其实就是生成了一个名字控件(namespace)。

message 会生成一个类，类里面包含的就是每个字段的变量和一些操作方法。

每个字段后面都必须有一个字段编号“=数字;”它可以不是递增的，但每个message作用域内它必须是唯一的。

如果链接的是 libproto-lite.lib 库，那么必须在 .proto 文件开头加上 “option optimize_for = LITE_RUNTIME”;

关于required被在proto3移除的原因大概是因为：

您应该非常小心将字段标记为required。如果在某些时候您希望停止编写或发送必填字段，则将该字段更改为可选字段将会有问题——老读者会认为没有此字段的消息不完整，可能会无意中拒绝或丢弃它们。您应该考虑为您的缓冲区编写特定于应用程序的自定义验证例程。在 Google 内部，required字段是非常不受欢迎的；proto2 语法中定义的大多数消息optional仅使用repeated。（Proto3 根本不支持required字段。）

更多关于protobuf的详细介绍可以参略谷歌文档：https://developers.google.com/protocol-buffers?hl=cn

3：配置.proto文件自定义生成

  • 右击工程，选择 添加 -> 新建筛选器，创建一个筛选器，比如protobuf

  • 右击创建的筛选器，添加 -> 现有项，找到刚才创建的 message.proto 文件，选择添加即可

image.png

  • 右击 message.pro 文件，配置属性 -> 常规 -> 项类型，选择 “自定义生成工具”

  • 右击 message.pro 文件，配置属性 -> 自定义生成工具 -> 命令行，填入 “$(OutDir)protoc.exe --proto_path=$(ProjectDir)protobuf --cpp_out=$(ProjectDir) %(FullPath)”

    这是使用protoc.exe编译 message.proto 文件，生成 message.pb.cc 和 message.pb.h 文件，这里填入的就是执行protoc.exe的命令行

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

    $SRC_DIR是.proto所在的目录，$DST_DIR是需要输出的目录

  • 右击 message.pro 文件，配置属性 -> 自定义生成工具 -> 输出，填入 “$(ProjectDir)%(Filename).pb.cc;$(ProjectDir)%(Filename).pb.h;%(Outputs)”

    protoc.exe即将生成的.cc和.h文件配置到输出，否则protoc.exe无法正常运行并生成所需的文件。

image.png

demo代码

#include <string>
#include "message.pb.h"

int main() {
  GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION;

  tutorial::Person john;
  john.set_name("hello word");
  john.set_id(998);
  tutorial::Person_PhoneNumber* ph1 = john.add_phones();
  ph1->set_number("111111");
  ph1->set_type(tutorial::Person_PhoneType_HOME);
  tutorial::Person_PhoneNumber* ph2 = john.add_phones();
  ph2->set_number("222222");
  ph2->set_type(tutorial::Person_PhoneType_MOBILE);

  std::string serialize;
  bool ret = john.SerializePartialToString(&serialize);

  tutorial::Person john2;
  ret = john2.ParseFromString(serialize);

  std::string name = john2.name();
  int32_t id = john2.id();
  for (auto& iter : john2.phones()) {
    std::string phone = iter.number();
    tutorial::Person_PhoneType type = iter.type();
    int a = 1;
  }

  std::string debug = john.DebugString();
  google::protobuf::ShutdownProtobufLibrary();
}
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