1.ProtoBuf概述

protobuf也叫protocol buffer，是google的一种数据交换的格式，它独立于语言，独立于平台。google提供了多种语言的实现，如java、c#、c++、go和python等，每一种实现都包含了相应语言的编译器以及库文件。

1.作用：

数据的持久化存储
- 序列化：将数据从内存存储到磁盘
- 反序列化：将数据从磁盘加载到内存
数据的网络传输：客户端与服务端之间的数据传输
- 序列化：对象到字节序列
- 反序列化：字节序列到对象

2.特点

语言无关、平台无关：ProtoBuf支持java、c++、python等多种语言、支持多个平台
高效：比XML更小、更快、更为简单
扩展性、兼容性好：可以更新数据结构，而不影响和破坏原有的旧程序

3.使用特点(c++)：ProtoBuf是需要依赖通过编译生成的头文件和源文件来使用的。

比如说对于常规发送消息，首先是需要定义一个Class类，在该类里面有：(1)一些列属性字段(要发送的)、(2)处理字段的方法、(3)处理类的方法(序列化、反序列化)。可以发现(2)和(3)是非常耗时，且对于开发者来说比较伤脑筋的，则通过protobuf就可以避免这些问题。

2.ProtoBuf在window下的使用

1.安装

1.下载地址：Releases · protocolbuffers/protobuf

2.下载对应的压缩包，解压后在bin文件夹下有一个protoc.exe

3.在该文件夹下打开终端，执行protoc –version，打印对应版本即安装成功

4.为方便使用，将protoc.exe的目录添加到环境变量中

2.使用

1.定义消息字段

在message中我们可以定义其属性字段，字段定义格式为：字段类型字段名=字段唯一编号；

字段名称命名规范：全小写字母，多个字母之间用下划线_连接
字段类型分为：标量数据类型 和 特殊类型(包括枚举、其他消息类型等)
字段唯一编号：用来标识字段，一旦开始使用就不能够再改变

该表格展示了定义消息体中的标量数据类型，以及编译.proto文件之后自动生成的类中与之对应的字段类型。再这里展示了与c++语言对应的类型。

.proto type	Notes	c++ Type
double		double
float		float
int32	使用变长编码，负数的编码效率较低，若字段可能为负值，应使用sint32代替	int32
int64	使用变长编码，负数的编码效率较低，若字段可能为负值，应使用sint64代替	int64
uint32	使用变长编码	uint32
uint64	使用变长编码	uint64
sint32	使用变长编码，符号整型，负值的编码效率高于常规的int32类型	int32
sint64	使用变长编码，符号整型，负值的编码效率高于常规的int64类型	int64
fixed32	定长4字节，若值常大于2^28，则会比uint32更高效	uint32
fixed64	定长8字节，若值常大于2^56，则会比uint64更高效	uint64
sfixed32	定长4字节	int32
sfixed64	定长8字节	int64
bool		bool
string	包含UTF-8和ASCII编码的字符串，长度不能超过2^32	string
bytes	可包含任意的字节序列，但长度不能超过2^32	string

注意：变长编码是指经过protobuf编码后，原本4字节或8字节的数可能会被变为其他字节数。

2.字段唯一编号的范围：1-536870911(2^29-1)，其中19000-19999不可用

19000-19999不可用的原因：在protobuf协议的实现中，对这些数进行了预留。如果非要在.proto文件中使用这些预留标识号，编译时就会报警

值得一提的是，范围为1-15的字段编号需要一个字节进行保存编码(只是指编号占的空间，不是指一整条字段)，16-2047内的数字需要两个字节进行保存编码。所以1-15要用来标记出现非常频繁的字段，要为将来有可能添加的、频繁出现的字段预留一些出来。

3.实践

1.创建一个文件contacts.proto，在该文件内编写以下内容

//首行：语法指定行
syntax = "proto3";
package contacts;

//定义联系人message
message PeopleInfo{
    string name = 1;       //姓名
    int32 age = 2;         //年龄
}

2.在该文件的目录下打开终端执行：protoc --cpp_out=. contacts.proto

注意：编译contacts.proto文件后会发生什么？

编译contacts.proro文件后，会发生所选择语言的代码，如果选择的是c++，那么编译后生成两个文件：contacts.pb.h、contacts.pb.cc。

对于编译生成的c++代码，包含了以下内容：

对于每个meaaage，都会生成一个对应的消息类
在消息类中，编译器为每个字段提供了获取和设置方法，以及一些其它能够操作字段的方法
编译器会针对于每个.proto文件生成.h和.cc文件，分别用来存放类的声明与类的实现

特别的，对于处理类的方法(序列化、反序列化)并不在PeopleInfo里面，而是在它的父类里面定义的。

序列化的结果为二进制字节序列，而非文本格式(json)。

3.编写main.cc文件

#include <iostream>
#include "contacts.pb.h"

int main(){
    std::string people_str;

    {
        //对一个联系人的信息使用PB进行序列化，并将结果打印出来
        contacts::PeopleInfo people;               //通过bao(命名空间)定义一个对象
        people.set_name("lxx");
        people.set_age("25");
        if(!people.SerializeToString(&people_str)){         //序列化
            std::cerr<<"序列化联系人失败！"<<std::endl;
            return -1;
        }
        std::cout<<"序列化成功，结果："<<people_str<<std::endl;         //打印出的是乱码
    }

    {
        //对序列化后的内容使用PB进行反序列化，解析出联系人信息并打印出来
        contacts::PeopleInfo people;
        if(!people.ParseFromString(people_str)){           //反序列化
            std::cerr<<"反序列化联系人失败！"<<std::endl;
            return -1;
        }
        std::cout<<"反序列化成功，结果："<<people_str<<std::endl
                 <<"姓名："<<people.name()<<std::endl
                 <<"年龄："<<people.age()<<std::endl;
    }
    return 0;
}