Protobuf：一種更小、更快、更高效的協(xié)議
前言
之前分享關(guān)于JSON的使用：例說(shuō)嵌入式實(shí)用知識(shí)之JSON數(shù)據(jù)。JSON類(lèi)型數(shù)據(jù)可讀性很好，但是整個(gè)數(shù)據(jù)包中會(huì)帶有一些無(wú)用的數(shù)據(jù)，會(huì)在一定程度上帶來(lái)通信負(fù)擔(dān)。
本篇文章我們來(lái)分享一種更輕量的數(shù)據(jù)格式——protobuf。
protobuf的優(yōu)點(diǎn)：
- 更小、更快、更簡(jiǎn)單。
- 支持多種編程語(yǔ)言 。
- 解析速度快。
- 可擴(kuò)展性強(qiáng)。
什么是protobuf、protobuf-c？
Protocol Buffers，是Google公司開(kāi)發(fā)的一種數(shù)據(jù)格式，類(lèi)似于XML能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)序列化，可用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通信協(xié)議等方面。它不依賴(lài)于語(yǔ)言和平臺(tái)并且可擴(kuò)展性極強(qiáng)。
protobuf倉(cāng)庫(kù)：
github：https://github.com/protocolbuffers/protobuf
下載速度比較慢，可以先導(dǎo)入到碼云，再下載。
protobuf支持多種編程語(yǔ)言：
可以看到，protobuf支持一些主流的語(yǔ)言，唯獨(dú)沒(méi)有支持C。所以誕生了第三方的protobuf-c。
protobuf-c倉(cāng)庫(kù)：
https://github.com/protobuf-c/protobuf-c
安裝protobuf、protobuf-c
我們要使用基于C語(yǔ)言的protobuf，首先需要安裝protobuf與protobuf-c。
下面是在Ubuntu下安裝的方法：
1、安裝protobuf
安裝protobuf需要依賴(lài)一些工具，需要先安裝依賴(lài)：
sudo?apt-get?install?autoconf?automake?libtool?curl?make?g++?unzip
安裝完依賴(lài)后一依次輸入如下命令下載、編譯、安裝（下載速度慢的話可以先導(dǎo)入碼云再下載）protobuf：
git?clone?https://github.com/protocolbuffers/protobuf.git
cd?protobuf
./autogen.sh
./configure
make
sudo?make?install
sudo?ldconfig
其中，執(zhí)行./autogen.sh命令為了生成configure配置腳本，執(zhí)行configure可生成Makefile文件，執(zhí)行make進(jìn)行編譯，執(zhí)行sudo make install命令進(jìn)行安裝，執(zhí)行sudo ldconfig命令讓動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)為系統(tǒng)所共享。
2、安裝protobuf-c
同樣的，protobuf-c也要依賴(lài)于 pkg-config ，輸入以下命令進(jìn)行安裝：
sudo?apt-get?install?pkg-config
然后輸入如下命令下載、編譯、安裝protobuf-c：
git?clone?https://github.com/protobuf-c/protobuf-c.git cd?protobuf-c
./autogen.sh
./configure
make
sudo?make?install
按以上方式安裝的話，protobuf與protobuf-c默認(rèn)安裝在/usr/local路徑下：
溫馨提示：安裝過(guò)程可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤，遇到錯(cuò)誤的時(shí)候仔細(xì)看錯(cuò)誤描述及看本篇文章安裝步驟，看是否遺漏了哪一步。
實(shí)踐demo
protobuf的核心是一個(gè).proto文件，我們自定義一個(gè).proto來(lái)創(chuàng)建我們的協(xié)議數(shù)據(jù)，然后使用protoc-c工具編譯生成C代碼，有兩個(gè)文件：一個(gè)頭文件、一個(gè)源文件。
例如我們創(chuàng)建一個(gè)student.proto文件：
syntax?= "proto2";
?
message?Student
{
????required string name????= 1;
????required?uint32?num?????= 2;
????required?uint32?c_score?= 3;
}
其中syntax為語(yǔ)法版本，有proto2、proto3兩個(gè)版本，我們使用proto2。同C語(yǔ)言類(lèi)似，.proto也規(guī)定了一些數(shù)據(jù)格式，如proto2的數(shù)據(jù)類(lèi)型有：double 、 float、 int32 、 uint32 、 string 等。
本例中，message為關(guān)鍵字，修飾的Student會(huì)對(duì)應(yīng)生成我們C中的Student結(jié)構(gòu)體。其中required為前綴修飾，表明該字段是必填字段。還有其它兩個(gè)修飾關(guān)鍵字：
-
optional：聲明該字段是可選字段。
-
repeated：聲明該字段是可重復(fù)字段，通常用數(shù)組表示，也可以是list。
使用protoc-c工具工具編譯student.proto文件的命令：
protoc?--c_out=.?student.proto
此時(shí)編譯會(huì)生成student.pb-c.c、student.pb-c.h兩個(gè)文件。我們看看student.pb-c.h里面有什么：
可以看到，student.pb-c.h里生成了一個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體與操作該結(jié)構(gòu)體的一些接口，包括組包與解包接口，對(duì)應(yīng)的student.pb-c.c里就是這些接口對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。
編寫(xiě)我們的student.c測(cè)試demo：
左右滑動(dòng)查看全部代碼>>>
#include
demo很簡(jiǎn)單，組包就是構(gòu)造一個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體，調(diào)用pack組包接口往buffer中扔數(shù)據(jù)；解包正好是反過(guò)來(lái)，從buffer中拿數(shù)據(jù)放到結(jié)構(gòu)體里。
編譯命令：
gcc?student.c?student.pb-c.c?-o?student?-lprotobuf-c
加上-lprotobuf-c參數(shù)鏈接動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)protobuf-c.so，因?yàn)榍懊姘惭b操作的時(shí)候有使用ldconfig命令了，所以這里不需要指定動(dòng)態(tài)庫(kù)路徑，否則需要指定，指定方法參照往期文章：靜態(tài)鏈接與動(dòng)態(tài)鏈接補(bǔ)充（Linux）、什么是動(dòng)態(tài)鏈接與靜態(tài)鏈接？
編譯運(yùn)行：
如果運(yùn)行時(shí)報(bào)錯(cuò)：找不到動(dòng)態(tài)庫(kù)。可輸入如下命令導(dǎo)出動(dòng)態(tài)庫(kù)：
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH
具體解釋可查看往期文章：靜態(tài)鏈接與動(dòng)態(tài)鏈接補(bǔ)充（Linux）
以上就是本次關(guān)于protobuf的分享，本文給出了pc上的實(shí)例，感興趣的小伙伴不妨嘗試運(yùn)用到stm32、嵌入式Linux中，后續(xù)有機(jī)會(huì)的話再繼續(xù)做相關(guān)分享。
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