Protobuf：一种更小、更快、更高效的协议
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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 <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#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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