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                      [导读]本篇文章我们来分享一种更轻量的数据格式——protobuf。


                      前言

                      之前分享关于JSON的使用:例说嵌入式实用知识之JSON数据。JSON类型数据可读性很好,但是整个数据包中会带有一些无用的数据,会在一定程度上带来通信负担。

                      本篇文章我们来分享一种更轻量的数据格式——protobuf。

                      protobuf的优点:

                      • 更小、更快、更简单。
                      • 支持多种编程语言 。
                      • 解析速度快。
                      • 可扩展性强。

                      什么是protobuf、protobuf-c?

                      Protocol Buffers,是Google公司开发的一种数据格式,类似于XML能够将结构化数据序列化,可用于数据存储、通信协议等方面。它不依赖于语言和平台并且可扩展性极强。

                      protobuf仓库:

                      github:https://github.com/protocolbuffers/protobuf

                      下载速度比较慢,可以先导入到码云,再下载。

                      protobuf支持多种编程语言:

                      可以看到,protobuf支持一些主流的语言,唯独没有支持C。所以诞生了第三方的protobuf-c。

                      protobuf-c仓库:

                      https://github.com/protobuf-c/protobuf-c

                      安装protobuf、protobuf-c

                      我们要使用基于C语言的protobuf,首先需要安装protobuf与protobuf-c。

                      下面是在Ubuntu下安装的方法:

                      1、安装protobuf

                      安装protobuf需要依赖一些工具,需要先安装依赖:

                      sudo?apt-get?install?autoconf?automake?libtool?curl?make?g++?unzip

                      安装完依赖后一依次输入如下命令下载、编译、安装(下载速度慢的话可以先导入码云再下载)protobuf:

                      git?clone?https://github.com/protocolbuffers/protobuf.git
                      cd?protobuf
                      ./autogen.sh
                      ./configure
                      make
                      sudo?make?install
                      sudo?ldconfig

                      其中,执行./autogen.sh命令为了生成configure配置脚本,执行configure可生成Makefile文件,执行make进行编译,执行sudo make install命令进行安装,执行sudo ldconfig命令让动态链接库为系统所共享。

                      2、安装protobuf-c

                      同样的,protobuf-c也要依赖于 pkg-config ,输入以下命令进行安装:

                      sudo?apt-get?install?pkg-config

                      然后输入如下命令下载、编译、安装protobuf-c:

                      git?clone?https://github.com/protobuf-c/protobuf-c.git cd?protobuf-c
                      ./autogen.sh
                      ./configure
                      make
                      sudo?make?install

                      按以上方式安装的话,protobuf与protobuf-c默认安装在/usr/local路径下:

                      温馨提示:安装过程可能会出现各种各样的错误,遇到错误的时候仔细看错误描述及看本篇文章安装步骤,看是否遗漏了哪一步。

                      实践demo

                      protobuf的核心是一个.proto文件,我们自定义一个.proto来创建我们的协议数据,然后使用protoc-c工具编译生成C代码,有两个文件:一个头文件、一个源文件。

                      例如我们创建一个student.proto文件:

                      syntax?= "proto2";
                      ?
                      message?Student
                      {
                      ????required string name????= 1;
                      ????required?uint32?num?????= 2;
                      ????required?uint32?c_score?= 3;
                      }

                      其中syntax为语法版本,有proto2、proto3两个版本,我们使用proto2。同C语言类似,.proto也规定了一些数据格式,如proto2的数据类型有:double 、 float、 int32 、 uint32 、 string 等。

                      本例中,message为关键字,修饰的Student会对应生成我们C中的Student结构体。其中required为前缀修饰,表明该字段是必填字段。还有其它两个修饰关键字:

                      • 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。

                      使用protoc-c工具工具编译student.proto文件的命令:

                      protoc?--c_out=.?student.proto

                      此时编译会生成student.pb-c.c、student.pb-c.h两个文件。我们看看student.pb-c.h里面有什么:

                      可以看到,student.pb-c.h里生成了一个协议数据结构体与操作该结构体的一些接口,包括组包与解包接口,对应的student.pb-c.c里就是这些接口对应的实现。

                      编写我们的student.c测试demo:

                      左右滑动查看全部代码>>>

                      #include  #include  #include  #include "student.pb-c.h" int main(void) {
                      ????Student?pack_stu?=?{0}; uint8_t buffer[512]?=?{0};
                      ????Student?*unpack_stu?= NULL; size_t len?= 0;
                      
                      ????student__init(&pack_stu); /*?组包?*/ pack_stu.name?= "ZhengN";
                      ????pack_stu.num?= 88;
                      ????pack_stu.c_score?= 90;
                      ????len?=?student__pack(&pack_stu,?buffer); printf("len?=?%ld\n",len); /*?解包?*/ unpack_stu?=?student__unpack(NULL,?len,?buffer); printf("unpack_stu.name?=?%s\n",?unpack_stu->name); printf("unpack_stu.num?=?%d\n",?unpack_stu->num); printf("unpack_stu.c_score?=?%d\n",?unpack_stu->c_score);
                      
                      ????student__free_unpacked(unpack_stu, NULL); return 0;
                      }

                      demo很简单,组包就是构造一个协议数据结构体,调用pack组包接口往buffer中扔数据;解包正好是反过来,从buffer中拿数据放到结构体里。

                      编译命令:

                      gcc?student.c?student.pb-c.c?-o?student?-lprotobuf-c

                      加上-lprotobuf-c参数链接动态链接库protobuf-c.so,因为前面安装操作的时候有使用ldconfig命令了,所以这里不需要指定动态库路径,否则需要指定,指定方法参照往期文章:静态链接与动态链接补充(Linux)什么是动态链接与静态链接?

                      编译运行:

                      如果运行时报错:找不到动态库。可输入如下命令导出动态库:

                      export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH

                      具体解释可查看往期文章:静态链接与动态链接补充(Linux)

                      以上就是本次关于protobuf的分享,本文给出了pc上的实例,感兴趣的小伙伴不妨尝试运用到stm32、嵌入式Linux中,后续有机会的话再继续做相关分享。

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