protobuf-c的使用（二）使用

上一篇介绍了protobuf-c的构建。接下来介绍一下protobuf-c的使用。protobuf最核心的就是proto文件，其次通过protobuf-c编译proto文件生成供c语言调用的库文件和头文件。下面逐一说明一下proto文件的定义、protobuf-c编译以及c语言如何使用protobuf。

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一、proto文件结构

protobuf以消息Message为主要结构，消息中包含具体的字段，字段定义主要以required（必填字段）、optional（可选字段）、repeated（可重复字段）为主，包含了各大编程语言的基本数据类型、引用类型等。具体定义参考如下：

• .proto文件：包含了Message结构定义的协议文件，我们需要首先编写.proto文件，然后再生成编程语言对应的源文件。

• Message结构：包含了字段的，每一条字段都包含定义声明、数据类型以及字段序号。字段序号是唯一不重复的，序号保证了不同语言和平台的序列化和反序列化字段的字节顺序。

• 定义声明： 

  • required：声明该字段是必填字段。

  • optional：声明该字段是可选字段。

  • repeated：声明该字段是可重复字段，通常用数组表示，也可以是list。

• 数据类型：protobuf支持的数据类型很全，可参考如下表：

.proto类型	描述	pack	c/c++类型
bool	布尔类型	pack(1)	bool
double	64位浮点类型	pack(N)	double
float	32位浮点类型	pack(N)	float
int32	32位整数类型	pack(N)	int
int64	64位整数类型	pack(N)	__int64
uint32	无符号32位整数类型	pack(N)	unsigned int
uint64	无符号64位整数类型	pack(N)	unsigned __int64
sint32	32位整数类型，使用可变长编码方式。有符号的整型值。编码时比通常的int32高效。	pack(N)	int
sint64	64位整数类型 ，使用可变长编码方式。有符号的整型值。编码时比通常的int64高效。	pack(1)	__int64
fixed32	32位无符号整数类型 ，总是4个字节。如果数值总是比总是比228大的话，这个类型会比uint32高效。	pack(4)	bool
fixed64	64位无符号整数类型，总是8个字节。如果数值总是比总是比256大的话，这个类型会比uint64高效。	pack(8)	bool
sfixed32	32位整数类型，总是4个字节。	pack(4)	bool
sfixed64	64位整数类型，总是8个字节。	pack(8)	bool
string	字符串类型	pack(N)	char*/char[]/std:string
bytes	一个字符串必须是UTF-8编码或者7-bit ASCII编码的文本。	pack(N)	char*/char[]/std:string
enum	用户自定义枚举类型	pack(N)与 uint32相同	bool
message	用户自定义的消息类型	pack(N)	struct/class

N 表示打包的字节并不是固定。而是根据数据的大小或者长度打包。

二、protobuf-c编译proto文件

编译命令：

 protoc-c --c_cout=. .proto文件 -lprotobuf-c

举个栗子： 
定义消息Message Command（命令），其中包含字段：

• 指令代码：code 64位长整类型，用于区分指令。

• 指令类型：type 32位整数类型，说明该指令是查询（0）、读写（1）、调用执行（2）。

• 调用模块名：module 字符串，调用哪个模块的模块名称。

• 调用函数名：func 字符串，调用哪个模块的函数名称。

• 调用函数参数：params 字符串数组，调用函数的参数。

.proto文件如下（Command.proto）：

message Command{
        required sint64 code = 1; //指令代码
        required sint32 type = 2; //指令类型 0 查询 1 读写 2 调用执行
        required string module = 3; //调用模块名
        required string func = 4; //调用函数名
        repeated string params = 5; //函数参数}

message CommandResponse{
        required sint32 code = 1; //返回代码 0 成功 1 失败
        optional string msg = 2; //返回消息 失败消息或成功消息
        required sint32 version = 3; //接口版本
        repeated Command data = 4; //真正的数据字段}1234567891011121314

执行命令：

protoc-c --c_out=. Command.proto -lprotobuf-c

可以看到生成了Command.pb-c.c和Command.pb-c.h的c语言源文件和头文件。

三、c语言中使用protobuf

接下来尝试调用上面生成的c文件。protobuf-c使用pack和unpack方法做序列化和反序列化操作。

在使用packed之前需要使用__INIT函数创建PB对象，然后为对象中字段逐一赋值。

    CommandResponse response=COMMAND_RESPONSE__INIT;

这里需要注意response中包含的Command，也需要使用__INIT函数进行初始化并赋值。

    Command command=COMMAND__INIT;

在逐一赋值后，我们需要分配一个buffer用于保存序列化字节，在对buffer分配空间时，可以使用__get_packed_size函数获取PB结构体的大小作为分配空间的大小。

    size_t size=command_response__get_packed_size(&response);

接下来使用__pack函数执行序列化操作。

    command_response__pack(&response,buf);

反序列化操作可直接使用__unpack函数。得到反序列化后的对象指针，通过指针可直接访问PB中的字段。

    CommandResponse *response=
    command_response__unpack(NULL,size,buf);

在对PB访问完成后，需要通过__free_unpacked来释放反序列化的内存空间。

  command_response__free_unpacked(response, NULL);

具体例子可参考protobuf-c的github wiki：https://github.com/protobuf-c/protobuf-c/wiki/Examples

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