Protobuf一种更小更快更高效的协议

　　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，自然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：// 公众号：嵌入式大杂烩 #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 ＂,len);      /* 解包 */     unpack_stu = student__unpack(NULL, len, buffer);     printf(＂unpack_stu.name = %s ＂, unpack_stu->name);     printf(＂unpack_stu.num = %d ＂, unpack_stu->num);     printf(＂unpack_stu.c_score = %d ＂, 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，静态链接与动态链接（Linux）
　　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（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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