数据序列化之protobuf

数据序列化之protobuf

很多时候需要将一些数据打包，就是把这些数据搞在一起，方便处理。最常见的情况就是把需要传输的数据，当然数据不止一条，打包成一个消息，然后发送出去，接收端再以一定的规则接收并恢复这些数据。这称为数据序列化以及反序列化。

可能以前最容易想到的简单方式就是把数据存在一个结构体里面，然后把结构体作为消息发送出去，但是后来呢大家都用的是XML、或者是JSON的数据格式来传输，这样处理数据比较方便。

当然这里介绍的protobuf也是一种数据传输格式，它是google的一个开源项目，官方源码下载（点击打开链接）。不同于XML、JSON等的数据格式，protobuf直接将用户数据序列化成了二进制数据，这从本质上决定了它的性能优势，也是目前大家选择它的一个重要原因，特别是当对传输效率要求较高的情况下，protobuf也就成为不二的选择了。关于它们性能的对比分析详见这篇文章（点击打开链接）。

下面简单介绍protobuf的用法：

首先protobuf是一套库，目前支持c++、Java、Python三种语言，这里以c++的用法为例，并且版本使用目前最新的2.6.1。

1、windows平台下

首先，需要编写.proto文件，这个就相当于是需要传输的消息模板，类似于上面的结构体、XML文件等，它定义着需要传输的数据本身。下面是一个简单的例子data.proto。

1. package data;
2. message user
3. {
4. required int32 id = 1;
5. required string name = 2;
6. }

下一步，由于.proto文件并不能直接传输，也不能直接使用，所以还需要将其转化成其它形式。这一步需要下载protobuf的一个编译器protoc.exe，可以去官方下载，其作用就是将.proto文件转换成.pb.h.文件和.pb.h文件，也就是常规的c++头文件和源文件。接下来看如何使用protoc.exe生成c++文件，假如protoc.exe和data.proto在同一个文件目录下的话，那么只需要在当前目录下运行cmd命令：protoc --cpp_out=. ./data.proto，即可当前目录生成需要的c++文件data.pb.h和data.pb.cc。

最后一步，就是如何在具体的项目工程中使用了。先用vs建立一个c++项目，然后将data.pb.h和data.pb.cc导入工程，然后在main函数中引入data.pb.h头文件，便可以在main函数中使用刚刚定义的消息了，比如下面的简单使用。

1. int main()
2. {
3. // 序列化数据
4. data::user test1;
5. test1.set_id(1);
6. test1.set_name("YJ");
7. std::string str;
8. test1.SerializeToString(&str);
9. // 反序列化数据
10. data::user test2;
11. test2.ParseFromString(str);
12. cout << test2.id() << " " << test2.name() << endl;
13. return 0;
14. }

如果就这样尝试编译，那么会报错，各种头文件不存在，所以还需添加文件，打开下载好的protobuf源码，找到/src目录下的google文件夹，将其拷到工程目录下，不必导入工程，然后在工程属性中附加包含目录中包含google文件夹所在的目录即可。

继续尝试编译，编译通过，但是紧接着出现链接错误，无法解析的外部符号，原因是函数只有声明没有实现，所以还需要链接protobuf的静态库。先打开protobuf的源码，进入目录protobuf-2.6.1.zip\protobuf-2.6.1\vsprojects，打开vs工程文件，然后右击生成解决方案，然后在/debug目录下找到生成的lib文件，将他们拷入前面的工程目录下，最后在工程属性中附加库目录即可。

最后一步就是链接该库文件，在man函数前面加上下面两句代码。

1. #pragma comment(lib, "libprotobuf.lib")
2. #pragma comment(lib, "libprotoc.lib")

现在编译运行工程，输出下面的结果，说明使用protobuf进行数据的序列化和反序列化都可以正常进行。

2、其他平台的使用

protobuf是可以跨平台的，关键问题就是如何生成各个平台下的库文件，如windows下.lib文件，Android下的.a文件等。

具体的编译生成方式以后再补充，这里就直接给打包好的，各个平台下的库文件，以及需要的头文件（点击打开链接），版本均为2.6.1，参见前面windows下的使用进行包含、引用、链接即可。

最后附上一篇关于protobuf的不错的文章（点击打开链接），如果对它还不是很明白，可以去看看。