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C++ Google Protobuf 源码分析

2023-07-05 07:06:53 深夜i 67 0

C++ Google Protobuf 源码分析编程语言数据交互

Google Protobuf 是一个开源的数据序列化和反序列化库，它可以将结构化的数据从一种形式转换成另一种形式，例如从 C++ 对象的形式转换为二进制数据的形式，也可以将二进制数据转换为 C++ 对象的形式。在 Google 内部，Protobuf 被广泛用于存储和交换数据。

本文将从 C++ 的角度来分析 Google Protobuf 的源码，让读者对如何实现数据序列化和反序列化有更深刻的理解。

1. 基本数据类型的序列化和反序列化

在 Protobuf 中，基本数据类型包括 int32、int64、uint32、uint64、bool、float、double、string 等。例如，序列化一个 int32 类型的数据可以这样写：

int32_t value = 123;
std::string buffer;
google::protobuf::io::StringOutputStream output(&buffer);
google::protobuf::io::CodedOutputStream encoder(&output);
encoder.WriteVarint32(value);

上述代码中，我们创建了一个 StringOutputStream 对象和一个 CodedOutputStream 对象，然后使用 WriteVarint32 方法将 int32 类型的数据写入到 CodedOutputStream 中。最终，我们得到一个二进制字符串 buffer。

反序列化一个 int32 类型的数据可以这样写：

google::protobuf::io::StringInputStream input(buffer);
google::protobuf::io::CodedInputStream decoder(&input);
int32_t value;
decoder.ReadVarint32(reinterpret_cast<uint32_t*>(&value));

在上述代码中，我们创建了一个 StringInputStream 对象和一个 CodedInputStream 对象。然后使用 ReadVarint32 方法从 CodedInputStream 中读取一个 uint32_t 类型的数据，最后将其强制转换为 int32_t 类型。

2. 复合数据类型的序列化和反序列化

在 Protobuf 中，复合数据类型包括 message 和 repeated fields。例如，我们定义了如下一个 message 类型：

message Person
 string name = 1;
 int32 age = 2;

那么，序列化一个 Person 类型的数据可以这样写：

Person person;
person.set_name("Alice");
person.set_age(20);
std::string buffer;
person.SerializeToString(&buffer);

上述代码中，我们创建了一个 Person 对象并设置了其 name 和 age 属性，然后使用 SerializeToString 方法将其序列化为二进制字符串 buffer。

反序列化一个 Person 类型的数据可以这样写：

Person person;
person.ParseFromString(buffer);

在上述代码中，我们创建了一个 Person 对象并使用 ParseFromString 方法将其从二进制字符串 buffer 中反序列化。

对于 repeated fields，序列化和反序列化操作与 message 类型类似，只需要将其作为 message 的一个属性来处理即可。

3. 高级特性的使用

Protobuf 还提供了许多高级特性，例如使用 extensions 和 oneof 来实现消息的拓展和多态。

使用 extensions 可以定义一些额外的字段，这些字段在原始的 message 类型中没有定义。例如，我们定义了如下一个扩展：

extend Person
 optional string email = 100;

那么，使用这个扩展可以这样写：

Person person;
person.set_name("Bob");
person.set_age(30);
person.SetExtension(email, "bob@example.com");
std::string buffer;
person.SerializeToString(&buffer);

在上述代码中，我们使用 SetExtension 方法设置了额外的 email 属性。

使用 oneof 可以实现多态性。例如，我们定义了如下一个 oneof：

message Animal {
 oneof obj
  int32 cat_id = 1;
  int32 dog_id = 2;
 
}

那么，可以这样使用 oneof：

Animal animal;
animal.mutable_cat_id()->set_id(123);
std::string buffer;
animal.SerializeToString(&buffer);

在上述代码中，我们使用 mutable_cat_id 方法获取了一个 Cat 对象，并设置了其 id 属性。同时，我们也可以使用 mutable_dog_id 方法获取一个 Dog 对象。

以上就是对 C++ Google Protobuf 源码的部分分析。在实际开发中，我们可以根据自己的需要选择合适的数据序列化和反序列化方法，提高程序的效率和可靠性。

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