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Ggoogle Protocol Buffer的使用 (基于C++语言)

首先说明的是Protocol Buffle是灵活高效的.它的一个很好的优点(很重要的,我认为)就是后向兼容性——当我们扩展了了.proto文件后,我们照样可以用它来读取之前生成的文件。

下面的例子,为了实现我们的一个应用 :通讯录,它包含一个人的名字,ID,电子邮件,联系电话,并实现存储与读取。

 

第一步,定义一个 .proto 文件

/* 首先是一个 package名称的声明,它的作用就是防止出现名字的冲突;
 当生成C++代码的时候,对应的pacage名称会生成一个相同名字的命名空间。  */
package tutorial;       

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

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

  message PhoneNumber {
    required string number = 1;
    optional PhoneType type = 2 [default = HOME];
  }

  repeated PhoneNumber phone = 4;
}

message AddressBook {
  repeated Person person = 1;
}

 

 

第二步:用生成protobuf 编译器编译写的.proto文件。

命令为:

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

其中,-I=$SRC_DIR,表示指明源文件的目录,也可以用 –proto_path, 它们是等价的。当我们有import .proto文件时,它也会从这里指定的目录去搜索。

-cpp_out=$DST_DIR, –cpp_out,表示我们输出的是C++类型的代码,$DST_DIR表示输出的目录。

后面的$SRC_DIR/addressbook.proto表示我们经编译的源文件,它在-I指定的目录下的哦;

 

运行完命令后,会输出.pb.cc文件与.pb.h文件。

例如,我的.proto文件名为:tutorial.addressbook.proto, 那么我生成的文件为: tutorial.addressbook.pb.h和tutorial.addressbook.pb.cc文件。

 

 

第三步,在我们写的程序中调用Protocol Buffe的C++的API来使用我们定义的AddressBook类。

在我们想知道怎么使用它的时候,不防先看看生成的文件里面是什么,让我们打开 tutorial.addressbook.bh.h文件,比如Person类开定义,我们会发现如下的代码:

239   // accessors -------------------------------------------------------
240 
241   // required string name = 1;
242   inline bool has_name() const;
243   inline void clear_name();
244   static const int kNameFieldNumber = 1;
245   inline const ::std::string& name() const;
246   inline void set_name(const ::std::string& value);
247   inline void set_name(const char* value);
248   inline void set_name(const char* value, size_t size);
249   inline ::std::string* mutable_name();
250   inline ::std::string* release_name();
251   inline void set_allocated_name(::std::string* name);
252 
253   // required int32 id = 2;
254   inline bool has_id() const;
255   inline void clear_id();
256   static const int kIdFieldNumber = 2;
257   inline ::google::protobuf::int32 id() const;
258   inline void set_id(::google::protobuf::int32 value);
259 
260   // optional string email = 3;
261   inline bool has_email() const;
262   inline void clear_email();
263   static const int kEmailFieldNumber = 3;
264   inline const ::std::string& email() const;
265   inline void set_email(const ::std::string& value);
266   inline void set_email(const char* value);
267   inline void set_email(const char* value, size_t size);
268   inline ::std::string* mutable_email();
269   inline ::std::string* release_email();
270   inline void set_allocated_email(::std::string* email);
271 
272   // repeated .tutorial.Person.PhoneNumber phone = 4;
273   inline int phone_size() const;
274   inline void clear_phone();
275   static const int kPhoneFieldNumber = 4;
276   inline const ::tutorial::Person_PhoneNumber& phone(int index) const;
277   inline ::tutorial::Person_PhoneNumber* mutable_phone(int index);
278   inline ::tutorial::Person_PhoneNumber* add_phone();
279   inline const ::google::protobuf::RepeatedPtrField< ::tutorial::Person_PhoneNumber >&
280       phone() const;
281   inline ::google::protobuf::RepeatedPtrField< ::tutorial::Person_PhoneNumber >*
282       mutable_phone();

上面它就是定义了访问Person类成员函数的方法。如,可以通过name()方法得到它的值。可以通过set_name()方法设置它的值。 通过has_name()判断是否有这个值,通过clear_name()清空它的值。

另外,string类型也numeic类型相比较,还多出了几项,如通过mutable_name()可以得到指针的。

还有,对于repeated的关键字的来说 ,又有一些不同。如,可以通过name_size()得到有多个项(就是它因为可以重复嘛,重复了多少次呢),也可以通过 index 得到特定的第几个的值,等等。

如果想要详细看的话,可以https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/reference/cpp-generated看这里哈。

 

它,也提供了可以能message进行全局操作的标准message 方法, 如:

bool IsInitialized() const;  用于检查是不是所有的required 字段已经初始化、

string DebugString() const;  返回一个人可以读懂的representation of the message,在debug时,很有用的。

void CopyFrom(const Person& from), 用另一个类为一个类赋值;

void Clear()  把类中的所有元素的值变为空状态(unset)

想了解更多,可以看https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/reference/cpp/google.protobuf.message.html#Message。

 

解析与序列化(就是读与写啦)

如:bool SerializeToString(string* output) const ,序列化我们的Message,并把得到的bytes放到string类型中。(注意,这里的bytes仍然是二进制文件,我们只不过使用string作为一个容器来装我们的bytes.)

bool ParseFromString(const string& data);    解析;

bool SerializeToOstream(ostream* output) const;

bool ParseFromIstream(istream* input);

更多见:https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/reference/cpp/google.protobuf.message.html#Message

 

编写我们自己的程序:

写文件的程序:

1 #include<iostream>                                                                                                                         
  2 #include<fstream>
  3 #include<string>
  4 $include "tutorial.addressbook.pb.h"
  5 using namespace std;
  6 
  7 //定义一个函数,用于设置person对象的值;
  8 //参数为: 一个person 对象的指针; 返回为空;
  9 void PromptForAddress(tutorial::Person* person) {
 10         cout << "Enter person ID number :";
 11         int id;
 12         cin >> id;
 13         person->set_id(id);
 14         cin.ignore(256, \n)       //作用:用于清除缓冲区的内容,防止对下次输入产生影响.
 15 
 16         cout << "Enter name: ";
 17         getline(cin, *person->mutable_name()); //mutable_name()返回一个指针,再加上*,要干什么?看来要补补getline()函数了;
 18         
 19         cout<< "Enter email address(blank for none): ";
 20         string email;
 21         getline(cin, email);
 22         if (!email.empty()) {
 23                 person->set_email(email);
 24         }
 25 
 26         while (true) {
 27                 cout << "Enter a phone number (or leave blank to finish): ";
 28                 string number;
 29                 getline(cin, number);
 30                 if (number.empty()) {
 31                         break;
 32                 }
 33 
 34 
 35         tutorial::Person::PhoneNumber* phone_number = person->add_phone();
 36         phone_number->set_number(number);
 37 
 38         cout <<"Is this a mobile, home, or work phone? ";
 39         string type;
 40         getline(cin, type);
 41         if (type == "mobile") {
 42                 phone_number->set_type(tutorial::Person::MOBILE);
 43         } else if (type == "home") {
 44                 phone_number->set_type(tutorial::Person::HOME);
 45         } else if (type =="work") {
 46                 phone_number->set_type(tutorial::Person::WORK);
 47         } else {
 48                 cout << "Unknown phone type. Using  default." <<endl;
 49         }
 50         }
 51 }
 52 
 53 
 54 int main(int argc, char* argv[]) {
 55         GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION; //这是一个宏命令,用于检查看看用的protobuf的库是否兼容;最好加上它;
 56 
 57         if (argc !=2) {
 58                 cerr << "Usage: " << argv[0] << "ADDRESS_BOOK_FILE" << endl;
 59                 return -1;
 60         }
 61 
 62 tutorial::AddressBook address_book;
 63 
 64 //读文件,如果不存在,就创建;
 65 fstream input(argv[1], ios::in | ios::binary);
 66 if (!input) {
 67         cout << argv[1] << ":File not found, Creating a new file." <<endl;
 68 } else if (!address_book.ParseFromeIstream(&input)) {
 69         cerr << "Failed to parse address book." << endl;
 70         return -1;
 71 }
 72 
 73 //增加address;
 74 PromptForAddress(address_book.add_person());
 75 
 76 //写放盘中;
 77 fstream output(argv[1], ios::out | ios::trunc | ios::binary);
 78 if (!address_book.SerializeToOstream(&output)) {
 79         cerr << "Failed to write address book." << endl;
 80         return -1;
 81 }                     
 82 
 83 //用于把全局的由libprotobuf申请的对象空间;
 84 google::protobuf::ShutdownProtobufLibrary();
 85 
 86 return 0;
 87 }

GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION是一个宏命令,我们最好加上它,因为它的作用可以用于检查我们的library是否不兼的问题。如果 你不想加,也没有办法哦;

ShutdownProtobufLibrary() 它的作用为:delete any global objects that were allocated by the Protocol Buffer library.通常或许我们不用加它,因为我们运行完我们的程序,我们就退出了,然后操作系统会回收内存的。但是如果不加的话,当我们用内存泄漏检查器检查程序时,它会说内存泄漏的。

 

读取文件的程序:

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include "addressbook.pb.h"
using namespace std;

// Iterates though all people in the AddressBook and prints info about them.
void ListPeople(const tutorial::AddressBook& address_book) {
  for (int i = 0; i < address_book.person_size(); i++) {
    const tutorial::Person& person = address_book.person(i);

    cout << "Person ID: " << person.id() << endl;
    cout << "  Name: " << person.name() << endl;
    if (person.has_email()) {
      cout << "  E-mail address: " << person.email() << endl;
    }

    for (int j = 0; j < person.phone_size(); j++) {
      const tutorial::Person::PhoneNumber& phone_number = person.phone(j);

      switch (phone_number.type()) {
        case tutorial::Person::MOBILE:
          cout << "  Mobile phone #: ";
          break;
        case tutorial::Person::HOME:
          cout << "  Home phone #: ";
          break;
        case tutorial::Person::WORK:
          cout << "  Work phone #: ";
          break;
      }
      cout << phone_number.number() << endl;
    }
  }
}

// Main function:  Reads the entire address book from a file and prints all
//   the information inside.
int main(int argc, char* argv[]) {
  // Verify that the version of the library that we linked against is
  // compatible with the version of the headers we compiled against.
  GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION;

  if (argc != 2) {
    cerr << "Usage:  " << argv[0] << " ADDRESS_BOOK_FILE" << endl;
    return -1;
  }

  tutorial::AddressBook address_book;

  {
    // Read the existing address book.
    fstream input(argv[1], ios::in | ios::binary);
    if (!address_book.ParseFromIstream(&input)) {
      cerr << "Failed to parse address book." << endl;
      return -1;
    }
  }

  ListPeople(address_book);

  // Optional:  Delete all global objects allocated by libprotobuf.
  google::protobuf::ShutdownProtobufLibrary();

  return 0;
}

很简单吧;

另外,说一点代码风格:

1.  消息名字:大写字母开头的驼峰表示法表示消息名称,如:SongServerRequest。

2.  字段名: 使用小写字母+下划线分隔表示字段名,如:song_name。

message SongServerRequest {
  required string song_name = 1;
}

3.  枚举类型:大写字母开头的驼峰表示法表示枚举名称,使用大写字母+下划线表示值

enum Foo {
  FIRST_VALUE = 1;
  SECOND_VALUE = 2;
}

 

 

 

 

 

参考:

https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/cpptutorial

https://my.oschina.net/macwe/blog/157862

 

 

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技术分享

Ggoogle Protocol Buffer的使用 (基于C++语言)