【C++】protobuf的简单使用（通讯录例子）

.proto文件的编写

• syntax用于指定protobuf的语法；
• package当.proto文件编译后再*.pb.h文件中会形成一个命名空间。
• message+消息名称：当.proto文件编译后再*.pb.h文件中会形成一个类。

保留字段

• 可以看到每一个属性后面会有一个数字编号，可以看成属性的唯一标识，用来在消息的二进制格式中标识属性，同一个message域里面不可以使用冲突。定义了就不能修改了，若是想删除，就要将编号添加进reserved保留字段，并且该字段不可继续使用。例如：

message PeopleInfo{//可以单个指定保留字段，也可指定一个范围的保留字段：// 13 to 20 包含13和20。reserved 10, 11, 13 to 20;// 也可指明字段名reserved "gender";string field1 = 10;string field2 = 11;string field3 = 15;string gender = 9;string name = 1;uint32 age = 2;message Phone{string number = 1;enum PhoneType{MP = 0;TEL = 1;}PhoneType type = 2;}repeated Phone phone = 3;google.protobuf.Any data = 4;oneof other_contact{string qq = 5;string wechat = 6;}map<string, string> remark = 7;
}

  如上可以看到，定义了保留字段，编译后如下：

  表示保留字段不可继续使用。

字段唯一编号

  另外，字段唯一编号范围为：1 ~ 536870911（2^29-1)，其中19000 ~ 19999不可用。如果使用了就会告警。
  指定字段唯一编号时，对于使用频繁的字段，将其唯一编号设置为1 ~ 15， 因为1 ~ 15的字段编号只需要一个字节进行编码，16~2047以内的需要2个字节。

protobuf的类型

  .proto Type字段是.proto文件中的字段类型， C++ Type是.proto文件编译后形成的*.pb.h和 *.pb.c文件中的c++对应类型。

enum类型

• enum类型可以定义在消息体内，也可以定义在消息体外。
• 枚举的常量值在32整数范围内。
• 0值常量必须存在，且要作为第一个元素。
  
  
• 同级，也就是同一个作用域中，各个枚举类型中不能定义相同枚举名称：
  

Any类型

   any类型可以理解为泛型类型，可以在any中存储任意数据类型，any类型也可以用repeated修饰。
   在安装protobuf时，include目录下包含了google定义好的.proto文件，在使用any类型时，需要引入any文件，使用import即可。如：
     import "google/protobuf/any.proto";
   定义any类型时，只需使用google.protobuf.Any 当做类型名来定义即可，具体的任意类型和any类型的绑定不在.proto文件中编码。
   例如：
   .proto文件中希望将Address类型转换成any类型：

message Address{string home_address = 1;string unit_address = 2;
}
message PeopleInfo{google.protobuf.Any data = 4;
}

  上面的代码为部分截取。
  在进行序列化的.cc文件中可以这样编写：

Address address;
cout << "请输入家庭地址：";
string home_address;
getline(cin, home_address);
cout << "请输入单位地址：";
string unit_address;
getline(cin, unit_address);address.set_home_address(home_address);
address.set_unit_address(unit_address);// 使用mutable_方法会开辟空间，并且返回一个any指针
// people_info_ptr是PeopleInfo的指针.
google::protobuf::Any *data = people_info_ptr->mutable_data();
PackFrom可以将任意类型转换为any类型。
data->PackFrom(address);

• 使⽤ PackFrom() ⽅法可以将任意消息类型转为 Any 类型。
• 使⽤ UnpackTo() ⽅法可以将 Any 类型转回之前设置的任意消息类型
• 使⽤ Is() ⽅法可以⽤来判断存放的消息类型是否为 typename T。

oneof类型

  顾名思义，就是在众多类型中选择一个类型进行使用。
例如：

oneof other_contact{string qq = 5;string wechat = 6;}

• oneof中类型的唯一编号，不能和other_contact所在的作用域的编号起冲突，要有唯一性。
• oneof中不能使用repeated。
• 在设置oneof中的值的时候，如果多次进行设置值，那么只会保留最后一次设置的值。
• 获取当前设置了哪一个字段：使用_case方法。

  由于多次进行设置值，那么只会保留最后一次设置的值。这一特性，那么我们在设置oneof值的时候：

cout << "选择一个其他联系方式（1,QQ号     2, 微信号）: ";int other_contact;cin >> other_contact;cin.ignore(256, '\n');if(1 == other_contact){cout << "请输入QQ号：";string qq;getline(cin, qq);people_info_ptr->set_qq(qq);}else if(2 == other_contact){cout << "请输入微信号：" ;string wechat;getline(cin, wechat);people_info_ptr->set_wechat(wechat);}else{cout << "非法选择，该选项设置失败。" << endl;}

  当我们在读取的时候：

switch(people.other_contact_case()){case PeopleInfo::OtherContactCase::kQq:cout << "qq号：" << people.qq() <<endl;break;case PeopleInfo::OtherContactCase::kWechat:cout << "微信号：" << people.wechat() << endl;break;}

map类型

 map<key_type, value_type> map_field = N;
  跟c++的map差不多，用于key_type和value_type的关系映射。

• key_type是除了float和bytes类型以外的任意标量类型。value_type可以是任意类型。
• map不可以用repeated修饰。
• map存入的元素是无序的。

//write:
for(int i = 1; ; i++){cout << "请输入备注" << i << "标题（只输入回车完成备注新增）: ";string remark_key;getline(cin, remark_key);if(remark_key.empty()) break;cout << "请输入备注" << i << "内容：";string remark_value;getline(cin, remark_value);people_info_ptr->mutable_remark()->insert({remark_key, remark_value});}

// read:
if(people.remark_size()){cout << "备注信息：" << endl;}for(auto it = people.remark().cbegin(); it != people.remark().cend(); ++it){cout << "      " << it->first << ": " << it->second << endl;}

完整通讯录代码

.proto文件

syntax = "proto3";
package contacts;
import "google/protobuf/any.proto";message Address{string home_address = 1;string unit_address = 2;
}message PeopleInfo{string name = 1;uint32 age = 2;message Phone{string number = 1;enum PhoneType{MP = 0;TEL = 1;}PhoneType type = 2;}repeated Phone phone = 3;google.protobuf.Any data = 4;oneof other_contact{string qq = 5;string wechat = 6;}map<string, string> remark = 7;
}message Contacts{repeated PeopleInfo contacts = 1;
}

write文件

#include <iostream>
#include <fstream>
#include "contacts.pb.h"using namespace std;
using namespace contacts;
void AddPeopleInfo(PeopleInfo *people_info_ptr)
{cout << "---------------新增联系人-------------------" << endl;cout << "请输入联系人姓名：";string name;getline(cin, name);people_info_ptr->set_name(name);cout << "请输入联系人年龄：";int age;cin >> age;people_info_ptr->set_age(age);cin.ignore(256, '\n');for(int i = 1; ; i++){cout << "请输入联系人电话" << i << "(只输入回车完成电话新增): ";string number;getline(cin, number);if(number.empty()){break;}PeopleInfo_Phone *phone = people_info_ptr->add_phone();phone->set_number(number);cout << "选择此电话类型（1, 移动电话    2, 固定电话）: ";int type;cin >> type;cin.ignore(256, '\n');switch(type){case 1:phone->set_type(PeopleInfo_Phone_PhoneType::PeopleInfo_Phone_PhoneType_MP);break;case 2:phone->set_type(PeopleInfo_Phone_PhoneType::PeopleInfo_Phone_PhoneType_TEL);break;default:cout << "非法选择，使用默认值" << endl;break;}}Address address;cout << "请输入联系人家庭地址：";string home_address;getline(cin, home_address);address.set_home_address(home_address);cout << "请输入联系人单位地址：";string unit_address;getline(cin, unit_address);address.set_unit_address(unit_address);google::protobuf::Any *data = people_info_ptr->mutable_data();data->PackFrom(address);cout << "选择一个其他联系方式（1,QQ号     2, 微信号）: ";int other_contact;cin >> other_contact;cin.ignore(256, '\n');if(1 == other_contact){cout << "请输入QQ号：";string qq;getline(cin, qq);people_info_ptr->set_qq(qq);}else if(2 == other_contact){cout << "请输入微信号：" ;string wechat;getline(cin, wechat);people_info_ptr->set_wechat(wechat);}else{cout << "非法选择，该选项设置失败。" << endl;}for(int i = 1; ; i++){cout << "请输入备注" << i << "标题（只输入回车完成备注新增）: ";string remark_key;getline(cin, remark_key);if(remark_key.empty()) break;cout << "请输入备注" << i << "内容：";string remark_value;getline(cin, remark_value);people_info_ptr->mutable_remark()->insert({remark_key, remark_value});}cout << "---------------添加联系人成功----------------" << endl;}
int main()
{Contacts contacts;fstream input("./contacts.bin", ios::in | ios::binary);if(!input){cerr << "contacts.bin file no found" << endl;return -1;}else if(!contacts.ParseFromIstream(&input)){cerr << "Failed to parse contacts" << endl;return -1;}AddPeopleInfo(contacts.add_contacts());fstream output("./contacts.bin", ios::out | ios::trunc | ios::binary);if(!contacts.SerializeToOstream(&output)){cerr << "Failed to write contacts." << endl;input.close();output.close();return -1;}input.close();output.close();return 0;
}

read文件

#include <iostream>
#include <fstream>
#include "contacts.pb.h"using namespace std;
using namespace contacts;void PrintContacts(const Contacts &contacts)
{for(int i = 0; i < contacts.contacts_size(); i++){const PeopleInfo &people = contacts.contacts(i);cout << "-----------------联系人" << i+1 << "---------------------" << endl;cout << "姓名：" << people.name() << endl;cout << "年龄：" << people.age() << endl;int j = 0; for(const PeopleInfo_Phone &phone : people.phone()){cout << "电话：" << j++ << phone.number() ;cout << "  (" << phone.PhoneType_Name(phone.type()) << ")" << endl;}if(people.has_data() && people.data().Is<Address>()){Address address;people.data().UnpackTo(&address);if(!address.home_address().empty()){cout << "家庭住址：" << address.home_address() << endl;}if(!address.unit_address().empty()){cout << "单位地址：" << address.unit_address() << endl;}}switch(people.other_contact_case()){case PeopleInfo::OtherContactCase::kQq:cout << "qq号：" << people.qq() <<endl;break;case PeopleInfo::OtherContactCase::kWechat:cout << "微信号：" << people.wechat() << endl;break;}if(people.remark_size()){cout << "备注信息：" << endl;}for(auto it = people.remark().cbegin(); it != people.remark().cend(); ++it){cout << "      " << it->first << ": " << it->second << endl;}}
}
int main()
{Contacts contacts;fstream input("contacts.bin", ios::in | ios::binary);if(!contacts.ParseFromIstream(&input)){cerr << "Failed to parse contacts." << endl;return -1;}PrintContacts(contacts);input.close();google::protobuf::ShutdownProtobufLibrary();return 0;
}

运行结果

 ./write

 ./read

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