【C++版本】protobuf与gRPC

文章目录

  • 一、Protobuf
  • 二、安装以及使用protoc
  • 参考

一、Protobuf

在这里插入图片描述

Google Protocol Buffers(protobuf)是一种语言中立、平台中立的序列化协议,旨在高效地将结构化数据进行序列化和反序列化。它主要用于通信协议、数据存储和其他需要高效编码和解码结构化数据的场景。protobuf 由 Google 开发和开源,广泛用于 Google 的内部系统以及众多开源项目和商业应用中。

Protobuf 的用途
(1)数据序列化:

  • Protobuf 将数据结构化为紧凑的二进制格式,适用于网络传输、持久化存储等需要高效数据编码的场景。
  • 相较于 XML 和 JSON,protobuf 编码后的数据占用更少的空间,解析速度更快。
  • 跨语言和跨平台通信:

(2)Protobuf 支持多种编程语言,如 C++, Java, Python, Go, Ruby 等,适用于异构系统间的通信。

  • 数据结构定义在 .proto 文件中,不同语言的代码生成器可以从 .proto 文件生成相应语言的类,实现数据的编解码。
  • 远程过程调用(RPC):

(3)Protobuf 可以与 gRPC 结合使用,定义和实现高效的 RPC 协议,支持流式传输和双向通信。

  • gRPC 通过 protobuf 定义服务接口和消息格式,自动生成客户端和服务端代码,简化了分布式系统的开发。

(4)数据存储:

  • Protobuf 可以用于将数据序列化后存储到文件或数据库中,确保数据存储和传输的高效性。
  • 由于 protobuf 的二进制格式紧凑,特别适合在存储空间有限或网络带宽受限的环境中使用。

(5)Protobuf 的优点

  • 高效性:序列化后的数据格式紧凑,占用更少的存储空间和带宽,解析速度快。
  • 可扩展性:支持向后兼容和向前兼容,允许在不破坏现有数据格式的情况下添加新字段。
  • 多语言支持:生成的代码可在多种编程语言中使用,便于不同语言系统之间的数据交换。
  • 简洁性:定义数据结构的 .proto 文件简单直观,便于维护和管理。

二、安装以及使用protoc

$ apt install -y protobuf-compiler
$ protoc --version  # Ensure compiler version is 3+

定义person.proto文件

//person.proto
package yaojun;message Person {required string name = 1;required int32 id = 2;optional string email = 3;
}

语法规则:
字段定义:

每个字段有三部分:修饰符、类型和字段名,以及一个唯一的编号。
修饰符:
required:表示字段是必需的,消息必须包含该字段,否则解析消息时会报错。
optional:表示字段是可选的,消息中可以包含也可以不包含该字段。
repeated(示例中未使用):表示字段可以重复零次或多次,通常用于列表或数组。
类型:
string:表示字符串类型。
int32:表示32位整数类型。
字段名和编号:
每个字段有一个唯一的编号,用于标识字段。这些编号在消息的二进制表示中非常重要,用于解码数据。
编号必须是正整数,且在同一消息类型中必须唯一。

在这个例子中:

  • required string name = 1;:定义了一个必需的字符串字段 name,编号为 1。
  • required int32 id = 2;:定义了一个必需的 32 位整数字段 id,编号为 2。
  • optional string email = 3;:定义了一个可选的字符串字段 email,编号为 3。
~/code/PremiumProject/protobuf main 
 protoc --proto_path=.  --cpp_out=. person.proto

代码:

// yaojun_person.cpp
#include "google/protobuf/io/zero_copy_stream_impl.h"
#include "google/protobuf/text_format.h"
#include "person.pb.h"
#include <fstream>
#include <iostream>using namespace yaojun;
int main() {Person p;p.set_name("test");p.set_id(100);p.set_email("940334249@qq.com");// 将pb二进制信息保存到字符串, 序列化std::string str;p.SerializeToString(&str);std::cout << "str: [" << str << "]" << std::endl;// 将pb文本信息写入文件std::ofstream fw;fw.open("./Person.txt", std::ios::out | std::ios::binary);google::protobuf::io::OstreamOutputStream *output =new google::protobuf::io::OstreamOutputStream(&fw);google::protobuf::TextFormat::Print(p, output);delete output;fw.close();// 将pb文本信息保存到字符串std::string str1;google::protobuf::TextFormat::PrintToString(p, &str1);std::cout << "str1: [" << str1 << "]" << std::endl;// 反序列化Person p1;p1.ParseFromString(str);std::cout << "name:" << p1.name() << ",email:" << p1.email()<< ",id:" << p1.id() << std::endl;return 0;
}

参考

  • 从零开始:protobuf原理与实战代码详解
  • protobuf code
  • Protocol Buffer Compiler Installation
  • 从零开始学习gRPC:实现高性能跨语言微服务【C++和Python】
  • Protobuf和gRpc快速实践

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