這篇教程提供了一個(gè)面向 C++ 程序員關(guān)于 protocol buffers 的基礎(chǔ)介紹。通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的示例應(yīng)用程序，它將向我們展示：

• 在 .proto 文件中定義消息格式
• 使用 protocol buffer 編譯器
• 使用 C++ protocol buffer API 讀寫(xiě)消息

這不是一個(gè)關(guān)于在 C++ 中使用 protocol buffers 的全面指南。要獲取更詳細(xì)的信息，請(qǐng)參考 Protocol Buffer Language Guide 和 Encoding Reference。

為什么使用 Protocol Buffers

我們接下來(lái)要使用的例子是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的"地址簿"應(yīng)用程序，它能從文件中讀取聯(lián)系人詳細(xì)信息。地址簿中的每一個(gè)人都有一個(gè)名字、ID、郵件地址和聯(lián)系電話。

如何序列化和獲取結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)?這里有幾種解決方案：

• 以二進(jìn)制形式發(fā)送/接收原生的內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通常，這是一種脆弱的方法，因?yàn)榻邮?讀取代碼必須基于完全相同的內(nèi)存布局、大小端等環(huán)境進(jìn)行編譯。同時(shí)，當(dāng)文件增加時(shí)，原始格式數(shù)據(jù)會(huì)隨著與該格式相關(guān)的軟件而迅速擴(kuò)散，這將導(dǎo)致很難擴(kuò)展文件格式。
• 你可以創(chuàng)造一種 ad-hoc 方法，將數(shù)據(jù)項(xiàng)編碼為一個(gè)字符串——比如將 4 個(gè)整數(shù)編碼為 12:3:-23:67。雖然它需要編寫(xiě)一次性的編碼和解碼代碼且解碼需要耗費(fèi)一點(diǎn)運(yùn)行時(shí)成本，但這是一種簡(jiǎn)單靈活的方法。這最適合編碼非常簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)。
• 序列化數(shù)據(jù)為 XML。這種方法是非常吸引人的，因?yàn)?XML 是一種適合人閱讀的格式，并且有為許多語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的庫(kù)。如果你想與其他程序和項(xiàng)目共享數(shù)據(jù)，這可能是一種不錯(cuò)的選擇。然而，眾所周知，XML 是空間密集型的，且在編碼和解碼時(shí)，它對(duì)程序會(huì)造成巨大的性能損失。同時(shí)，使用 XML DOM 樹(shù)被認(rèn)為比操作一個(gè)類(lèi)的簡(jiǎn)單字段更加復(fù)雜。

Protocol buffers 是針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一種靈活、高效、自動(dòng)化的解決方案。使用 Protocol buffers，你需要寫(xiě)一個(gè) .proto 說(shuō)明，用于描述你所希望存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。利用 .proto 文件，protocol buffer 編譯器可以創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)高效的二進(jìn)制格式的 protocol buffer 數(shù)據(jù)的自動(dòng)化編碼和解碼。產(chǎn)生的類(lèi)提供了構(gòu)造 protocol buffer 的字段的 getters 和 setters，并且作為一個(gè)單元來(lái)處理讀寫(xiě) protocol buffer 的細(xì)節(jié)。重要的是，protocol buffer 格式支持格式的擴(kuò)展，代碼仍然可以讀取以舊格式編碼的數(shù)據(jù)。

在哪可以找到示例代碼

示例代碼被包含于源代碼包，位于“examples”文件夾?？稍?a >這里下載代碼。

定義你的協(xié)議格式

為了創(chuàng)建自己的地址簿應(yīng)用程序，你需要從 .proto 開(kāi)始。.proto 文件中的定義很簡(jiǎn)單：為你所需要序列化的每個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)添加一個(gè)消息(message)，然后為消息中的每一個(gè)字段指定一個(gè)名字和類(lèi)型。這里是定義你消息的 .proto 文件 addressbook.proto。

package tutorial; 
message Person { 
  required string name = 1; 
  required int32 id = 2; 
  optional string email = 3; 
  enum PhoneType { 
    MOBILE = 0; 
    HOME = 1; 
    WORK = 2; 
  } 
  message PhoneNumber { 
    required string number = 1; 
    optional PhoneType type = 2 [default = HOME]; 
  } 
  repeated PhoneNumber phone = 4; 
} 
message AddressBook { 
  repeated Person person = 1; 
} 

如你所見(jiàn)，其語(yǔ)法類(lèi)似于 C++ 或 Java。我們開(kāi)始看看文件的每一部分內(nèi)容做了什么。

.proto 文件以一個(gè) package 聲明開(kāi)始，這可以避免不同項(xiàng)目的命名沖突。在 C++，你生成的類(lèi)會(huì)被置于與 package 名字一樣的命名空間。

下一步，你需要定義消息(message)。消息只是一個(gè)包含一系列類(lèi)型字段的集合。大多標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類(lèi)型是可以作為字段類(lèi)型的，包括 bool、int32、float、double 和 string。你也可以通過(guò)使用其他消息類(lèi)型作為字段類(lèi)型，將更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)添加到你的消息中——在以上的示例，Person 消息包含了 PhoneNumber 消息，同時(shí) AddressBook 消息包含 Person 消息。你甚至可以定義嵌套在其他消息內(nèi)的消息類(lèi)型——如你所見(jiàn)，PhoneNumber 類(lèi)型定義于 Person 內(nèi)部。如果你想要其中某一個(gè)字段的值是預(yù)定義值列表中的某個(gè)值，你也可以定義 enum 類(lèi)型——這兒你可以指定一個(gè)電話號(hào)碼是 MOBILE、HOME 或 WORK 中的某一個(gè)。

每一個(gè)元素上的 = 1、= 2 標(biāo)記確定了用于二進(jìn)制編碼的唯一“標(biāo)簽”(tag)。標(biāo)簽數(shù)字 1-15 的編碼比更大的數(shù)字少需要一個(gè)字節(jié)，因此作為一種優(yōu)化，你可以將這些標(biāo)簽用于經(jīng)常使用的元素或 repeated 元素，剩下 16 以及更高的標(biāo)簽用于非經(jīng)常使用的元素或 optional 元素。每一個(gè) repeated 字段的元素需要重新編碼標(biāo)簽數(shù)字，因此 repeated 字段適合于使用這種優(yōu)化手段。

每一個(gè)字段必須使用下面的修飾符加以標(biāo)注：

• required：必須提供該字段的值，否則消息會(huì)被認(rèn)為是 “未初始化的”(uninitialized)。如果 libprotobuf 以調(diào)試模式編譯，序列化未初始化的消息將引起一個(gè)斷言失敗。以優(yōu)化形式構(gòu)建，將會(huì)跳過(guò)檢查，并且無(wú)論如何都會(huì)寫(xiě)入該消息。然而，解析未初始化的消息總是會(huì)失敗(通過(guò) parse 方法返回 false)。除此之外，一個(gè) required 字段的表現(xiàn)與 optional 字段完全一樣。
• optional：字段可能會(huì)被設(shè)置，也可能不會(huì)。如果一個(gè) optional 字段沒(méi)被設(shè)置，它將使用默認(rèn)值。對(duì)于簡(jiǎn)單類(lèi)型，你可以指定你自己的默認(rèn)值，正如例子中我們對(duì)電話號(hào)碼的 type 一樣，否則使用系統(tǒng)默認(rèn)值：數(shù)字類(lèi)型為 0、字符串為空字符串、布爾值為 false。對(duì)于嵌套消息，默認(rèn)值總為消息的“默認(rèn)實(shí)例”或“原型”，它的所有字段都沒(méi)被設(shè)置。調(diào)用 accessor 來(lái)獲取一個(gè)沒(méi)有顯式設(shè)置的 optional(或 required) 字段的值總是返回字段的默認(rèn)值。
• repeated：字段可以重復(fù)任意次數(shù)(包括 0 次)。repeated 值的順序會(huì)被保存于 protocol buffer?？梢詫?repeated 字段想象為動(dòng)態(tài)大小的數(shù)組。

你可以查找關(guān)于編寫(xiě) .proto 文件的完整指導(dǎo)——包括所有可能的字段類(lèi)型——在 Protocol Buffer Language Guide 里面。不要在這里面查找與類(lèi)繼承相似的特性，因?yàn)?protocol buffers 不會(huì)做這些。

required 是***性的

在把一個(gè)字段標(biāo)識(shí)為 required 的時(shí)候，你應(yīng)該特別小心。如果在某些情況下你不想寫(xiě)入或者發(fā)送一個(gè) required 的字段，那么將該字段更改為 optional 可能會(huì)遇到問(wèn)題——舊版本的讀者(LCTT 譯注：即讀取、解析舊版本 Protocol Buffer 消息的一方)會(huì)認(rèn)為不含該字段的消息是不完整的，從而有可能會(huì)拒絕解析。在這種情況下，你應(yīng)該考慮編寫(xiě)特別針對(duì)于應(yīng)用程序的、自定義的消息校驗(yàn)函數(shù)。Google 的一些工程師得出了一個(gè)結(jié)論：使用 required 弊多于利;他們更愿意使用 optional 和 repeated 而不是 required。當(dāng)然，這個(gè)觀點(diǎn)并不具有普遍性。

編譯你的 Protocol Buffers

既然你有了一個(gè) .proto，那你需要做的下一件事就是生成一個(gè)將用于讀寫(xiě) AddressBook 消息的類(lèi)(從而包括 Person 和 PhoneNumber)。為了做到這樣，你需要在你的 .proto 上運(yùn)行 protocol buffer 編譯器 protoc：

1. 如果你沒(méi)有安裝編譯器，請(qǐng)下載這個(gè)包，并按照 README 中的指令進(jìn)行安裝。
2. 現(xiàn)在運(yùn)行編譯器，指定源目錄(你的應(yīng)用程序源代碼位于哪里——如果你沒(méi)有提供任何值，將使用當(dāng)前目錄)、目標(biāo)目錄(你想要生成的代碼放在哪里;常與 $SRC_DIR 相同)，以及你的 .proto 路徑。在此示例中：

protoc -I=$SRC_DIR --cpp_out=$DST_DIR $SRC_DIR/addressbook.proto 

因?yàn)槟阆胍?C++ 的類(lèi)，所以你使用了 --cpp_out 選項(xiàng)——也為其他支持的語(yǔ)言提供了類(lèi)似選項(xiàng)。

在你指定的目標(biāo)文件夾，將生成以下的文件：

• addressbook.pb.h，聲明你生成類(lèi)的頭文件。
• addressbook.pb.cc，包含你的類(lèi)的實(shí)現(xiàn)。

Protocol Buffer API

讓我們看看生成的一些代碼，了解一下編譯器為你創(chuàng)建了什么類(lèi)和函數(shù)。如果你查看 addressbook.pb.h，你可以看到有一個(gè)在 addressbook.proto 中指定所有消息的類(lèi)。關(guān)注 Person 類(lèi)，可以看到編譯器為每個(gè)字段生成了讀寫(xiě)函數(shù)(accessors)。例如，對(duì)于 name、id、email 和 phone 字段，有下面這些方法：(LCTT 譯注：此處原文所指文件名有誤，徑該之。)

// name 
inline bool has_name() const; 
inline void clear_name(); 
inline const ::std::string& name() const; 
inline void set_name(const ::std::string& value); 
inline void set_name(const char* value); 
inline ::std::string* mutable_name(); 
// id 
inline bool has_id() const; 
inline void clear_id(); 
inline int32_t id() const; 
inline void set_id(int32_t value); 
// email 
inline bool has_email() const; 
inline void clear_email(); 
inline const ::std::string& email() const; 
inline void set_email(const ::std::string& value); 
inline void set_email(const char* value); 
inline ::std::string* mutable_email(); 
// phone 
inline int phone_size() const; 
inline void clear_phone(); 
inline const ::google::protobuf::RepeatedPtrField< ::tutorial::Person_PhoneNumber >& phone() const; 
inline ::google::protobuf::RepeatedPtrField< ::tutorial::Person_PhoneNumber >* mutable_phone(); 
inline const ::tutorial::Person_PhoneNumber& phone(int index) const; 
inline ::tutorial::Person_PhoneNumber* mutable_phone(int index); 
inline ::tutorial::Person_PhoneNumber* add_phone(); 

正如你所見(jiàn)到，getters 的名字與字段的小寫(xiě)名字完全一樣，并且 setter 方法以 set_ 開(kāi)頭。同時(shí)每個(gè)單一(singular)(required 或 optional)字段都有 has_ 方法，該方法在字段被設(shè)置了值的情況下返回 true。***，所有字段都有一個(gè) clear_ 方法，用以清除字段到空(empty)狀態(tài)。

數(shù)字型的 id 字段僅有上述的基本讀寫(xiě)函數(shù)(accessors)集合，而 name 和 email 字段有兩個(gè)額外的方法，因?yàn)樗鼈兪亲址?mdash;—一個(gè)是可以獲得字符串直接指針的mutable_ 的 getter ，另一個(gè)為額外的 setter。注意，盡管 email 還沒(méi)被設(shè)置(set)，你也可以調(diào)用 mutable_email;因?yàn)?email 會(huì)被自動(dòng)地初始化為空字符串。在本例中，如果你有一個(gè)單一的(required 或 optional)消息字段，它會(huì)有一個(gè) mutable_ 方法，而沒(méi)有 set_ 方法。

repeated 字段也有一些特殊的方法——如果你看看 repeated 的 phone 字段的方法，你可以看到：

• 檢查 repeated 字段的 _size(也就是說(shuō)，與 Person 相關(guān)的電話號(hào)碼的個(gè)數(shù))
• 使用下標(biāo)取得特定的電話號(hào)碼
• 更新特定下標(biāo)的電話號(hào)碼
• 添加新的電話號(hào)碼到消息中，之后你便可以編輯。(repeated 標(biāo)量類(lèi)型有一個(gè) add_ 方法，用于傳入新的值)

為了獲取 protocol 編譯器為所有字段定義生成的方法的信息，可以查看 C++ generated code reference。

枚舉和嵌套類(lèi)

與 .proto 的枚舉相對(duì)應(yīng)，生成的代碼包含了一個(gè) PhoneType 枚舉。你可以通過(guò) Person::PhoneType 引用這個(gè)類(lèi)型，通過(guò) Person::MOBILE、Person::HOME 和 Person::WORK 引用它的值。(實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)有點(diǎn)復(fù)雜，但是你無(wú)須了解它們而可以直接使用)

編譯器也生成了一個(gè) Person::PhoneNumber 的嵌套類(lèi)。如果你查看代碼，你可以發(fā)現(xiàn)真正的類(lèi)型為 Person_PhoneNumber，但它通過(guò)在 Person 內(nèi)部使用 typedef 定義，使你可以把 Person_PhoneNumber 當(dāng)成嵌套類(lèi)。唯一產(chǎn)生影響的一個(gè)例子是，如果你想要在其他文件前置聲明該類(lèi)——在 C++ 中你不能前置聲明嵌套類(lèi)，但是你可以前置聲明 Person_PhoneNumber。

標(biāo)準(zhǔn)的消息方法

所有的消息方法都包含了許多別的方法，用于檢查和操作整個(gè)消息，包括：

• bool IsInitialized() const; ：檢查是否所有 required 字段已經(jīng)被設(shè)置。
• string DebugString() const; ：返回人類(lèi)可讀的消息表示，對(duì)調(diào)試特別有用。
• void CopyFrom(const Person& from);：使用給定的值重寫(xiě)消息。
• void Clear();：清除所有元素為空的狀態(tài)。

上面這些方法以及下一節(jié)要講的 I/O 方法實(shí)現(xiàn)了被所有 C++ protocol buffer 類(lèi)共享的消息(Message)接口。為了獲取更多信息，請(qǐng)查看 complete API documentation for Message。

解析和序列化

***，所有 protocol buffer 類(lèi)都有讀寫(xiě)你選定類(lèi)型消息的方法，這些方法使用了特定的 protocol buffer 二進(jìn)制格式。這些方法包括：

• bool SerializeToString(string* output) const;：序列化消息并將消息字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在給定的字符串中。注意，字節(jié)數(shù)據(jù)是二進(jìn)制格式的，而不是文本格式;我們只使用 string 類(lèi)作為合適的容器。
• bool ParseFromString(const string& data);：從給定的字符創(chuàng)解析消息。
• bool SerializeToOstream(ostream* output) const;：將消息寫(xiě)到給定的 C++ ostream。
• bool ParseFromIstream(istream* input);：從給定的 C++ istream 解析消息。

這些只是兩個(gè)用于解析和序列化的選擇。再次說(shuō)明，可以查看 Message API reference 完整的列表。

Protocol Buffers 和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)

Protocol buffer 類(lèi)通常只是純粹的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(像 C++ 中的結(jié)構(gòu)體);它們?cè)趯?duì)象模型中并不是一等公民。如果你想向生成的 protocol buffer 類(lèi)中添加更豐富的行為，***的方法就是在應(yīng)用程序中對(duì)它進(jìn)行封裝。如果你無(wú)權(quán)控制 .proto 文件的設(shè)計(jì)的話，封裝 protocol buffers 也是一個(gè)好主意(例如，你從另一個(gè)項(xiàng)目中重用一個(gè) .proto 文件)。在那種情況下，你可以用封裝類(lèi)來(lái)設(shè)計(jì)接口，以更好地適應(yīng)你的應(yīng)用程序的特定環(huán)境：隱藏一些數(shù)據(jù)和方法，暴露一些便于使用的函數(shù)，等等。但是你絕對(duì)不要通過(guò)繼承生成的類(lèi)來(lái)添加行為。這樣做的話，會(huì)破壞其內(nèi)部機(jī)制，并且不是一個(gè)好的面向?qū)ο蟮膶?shí)踐。

寫(xiě)消息

現(xiàn)在我們嘗試使用 protocol buffer 類(lèi)。你的地址簿程序想要做的***件事是將個(gè)人詳細(xì)信息寫(xiě)入到地址簿文件。為了做到這一點(diǎn)，你需要?jiǎng)?chuàng)建、填充 protocol buffer 類(lèi)實(shí)例，并且將它們寫(xiě)入到一個(gè)輸出流(output stream)。

這里的程序可以從文件讀取 AddressBook，根據(jù)用戶輸入，將新 Person 添加到 AddressBook，并且再次將新的 AddressBook 寫(xiě)回文件。這部分直接調(diào)用或引用 protocol buffer 類(lèi)的代碼會(huì)以“// pb”標(biāo)出。

#include <iostream> 
#include <fstream> 
#include <string> 
#include "addressbook.pb.h" // pb 
using namespace std; 
// This function fills in a Person message based on user input. 
void PromptForAddress(tutorial::Person* person) { 
  cout << "Enter person ID number: "; 
  int id; 
  cin >> id; 
  person->set_id(id);   // pb 
  cin.ignore(256, '\n'); 
  cout << "Enter name: "; 
  getline(cin, *person->mutable_name());    // pb 
  cout << "Enter email address (blank for none): "; 
  string email; 
  getline(cin, email); 
  if (!email.empty()) { // pb 
    person->set_email(email);   // pb 
  } 
  while (true) { 
    cout << "Enter a phone number (or leave blank to finish): "; 
    string number; 
    getline(cin, number); 
    if (number.empty()) { 
      break; 
    } 
    tutorial::Person::PhoneNumber* phone_number = person->add_phone();  //pb 
    phone_number->set_number(number);   // pb 
    cout << "Is this a mobile, home, or work phone? "; 
    string type; 
    getline(cin, type); 
    if (type == "mobile") { 
      phone_number->set_type(tutorial::Person::MOBILE); // pb 
    } else if (type == "home") { 
      phone_number->set_type(tutorial::Person::HOME);   // pb 
    } else if (type == "work") { 
      phone_number->set_type(tutorial::Person::WORK);   // pb 
    } else { 
      cout << "Unknown phone type.  Using default." << endl; 
    } 
  } 
} 
// Main function:  Reads the entire address book from a file, 
//   adds one person based on user input, then writes it back out to the same 
//   file. 
int main(int argc, char* argv[]) { 
  // Verify that the version of the library that we linked against is 
  // compatible with the version of the headers we compiled against. 
  GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION;   // pb 
  if (argc != 2) { 
    cerr << "Usage:  " << argv[0] << " ADDRESS_BOOK_FILE" << endl; 
    return -1; 
  } 
  tutorial::AddressBook address_book;   // pb 
  { 
    // Read the existing address book. 
    fstream input(argv[1], ios::in | ios::binary); 
    if (!input) { 
      cout << argv[1] << ": File not found.  Creating a new file." << endl; 
    } else if (!address_book.ParseFromIstream(&input)) {    // pb 
      cerr << "Failed to parse address book." << endl; 
      return -1; 
    } 
  } 
  // Add an address. 
  PromptForAddress(address_book.add_person());  // pb 
  { 
    // Write the new address book back to disk. 
    fstream output(argv[1], ios::out | ios::trunc | ios::binary); 
    if (!address_book.SerializeToOstream(&output)) {    // pb 
      cerr << "Failed to write address book." << endl; 
      return -1; 
    } 
  } 
  // Optional:  Delete all global objects allocated by libprotobuf. 
  google::protobuf::ShutdownProtobufLibrary();  // pb 
  return 0; 
} 

注意 GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION 宏。它是一種好的實(shí)踐——雖然不是嚴(yán)格必須的——在使用 C++ Protocol Buffer 庫(kù)之前執(zhí)行該宏。它可以保證避免不小心鏈接到一個(gè)與編譯的頭文件版本不兼容的庫(kù)版本。如果被檢查出來(lái)版本不匹配，程序?qū)?huì)終止。注意，每個(gè) .pb.cc 文件在初始化時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)用這個(gè)宏。

同時(shí)注意在程序***調(diào)用 ShutdownProtobufLibrary()。它用于釋放 Protocol Buffer 庫(kù)申請(qǐng)的所有全局對(duì)象。對(duì)大部分程序，這不是必須的，因?yàn)殡m然程序只是簡(jiǎn)單退出，但是 OS 會(huì)處理釋放程序的所有內(nèi)存。然而，如果你使用了內(nèi)存泄漏檢測(cè)工具，工具要求全部對(duì)象都要釋放，或者你正在寫(xiě)一個(gè) Protocol Buffer 庫(kù)，該庫(kù)可能會(huì)被一個(gè)進(jìn)程多次加載和卸載，那么你可能需要強(qiáng)制 Protocol Buffer 清除所有東西。

讀取消息

當(dāng)然，如果你無(wú)法從它獲取任何信息，那么這個(gè)地址簿沒(méi)多大用處!這個(gè)示例讀取上面例子創(chuàng)建的文件，并打印文件里的所有內(nèi)容。

#include <iostream> 
#include <fstream> 
#include <string> 
#include "addressbook.pb.h" // pb 
using namespace std; 
// Iterates though all people in the AddressBook and prints info about them. 
void ListPeople(const tutorial::AddressBook& address_book) {    // pb 
  for (int i = 0; i < address_book.person_size(); i++) {        // pb 
    const tutorial::Person& person = address_book.person(i);    // pb 
    cout << "Person ID: " << person.id() << endl;   // pb 
    cout << "  Name: " << person.name() << endl;    // pb 
    if (person.has_email()) {   // pb 
      cout << "  E-mail address: " << person.email() << endl;   // pb 
    } 
    for (int j = 0; j < person.phone_size(); j++) { // pb 
      const tutorial::Person::PhoneNumber& phone_number = person.phone(j);  // pb 
      switch (phone_number.type()) {    // pb 
        case tutorial::Person::MOBILE:  // pb 
          cout << "  Mobile phone #: "; 
          break; 
        case tutorial::Person::HOME:    // pb 
          cout << "  Home phone #: "; 
          break; 
        case tutorial::Person::WORK:    // pb 
          cout << "  Work phone #: "; 
          break; 
      } 
      cout << phone_number.number() << endl;    // ob 
    } 
  } 
} 
// Main function:  Reads the entire address book from a file and prints all 
//   the information inside. 
int main(int argc, char* argv[]) { 
  // Verify that the version of the library that we linked against is 
  // compatible with the version of the headers we compiled against. 
  GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION;   // pb 
  if (argc != 2) { 
    cerr << "Usage:  " << argv[0] << " ADDRESS_BOOK_FILE" << endl; 
    return -1; 
  } 
  tutorial::AddressBook address_book;   // pb 
  { 
    // Read the existing address book. 
    fstream input(argv[1], ios::in | ios::binary); 
    if (!address_book.ParseFromIstream(&input)) {   // pb 
      cerr << "Failed to parse address book." << endl; 
      return -1; 
    } 
  } 
  ListPeople(address_book); 
  // Optional:  Delete all global objects allocated by libprotobuf. 
  google::protobuf::ShutdownProtobufLibrary();  // pb 
  return 0; 
} 

擴(kuò)展 Protocol Buffer

或早或晚在你發(fā)布了使用 protocol buffer 的代碼之后，毫無(wú)疑問(wèn)，你會(huì)想要 "改善" protocol buffer 的定義。如果你想要新的 buffers 向后兼容，并且老的 buffers 向前兼容——幾乎可以肯定你很渴望這個(gè)——這里有一些規(guī)則，你需要遵守。在新的 protocol buffer 版本：

• 你絕不可以修改任何已存在字段的標(biāo)簽數(shù)字
• 你絕不可以添加或刪除任何 required 字段
• 你可以刪除 optional 或 repeated 字段
• 你可以添加新的 optional 或 repeated 字段，但是你必須使用新的標(biāo)簽數(shù)字(也就是說(shuō)，標(biāo)簽數(shù)字在 protocol buffer 中從未使用過(guò)，甚至不能是已刪除字段的標(biāo)簽數(shù)字)。

(對(duì)于上面規(guī)則有一些例外情況，但它們很少用到。)

如果你能遵守這些規(guī)則，舊代碼則可以歡快地讀取新的消息，并且簡(jiǎn)單地忽略所有新的字段。對(duì)于舊代碼來(lái)說(shuō)，被刪除的 optional 字段將會(huì)簡(jiǎn)單地賦予默認(rèn)值，被刪除的 repeated 字段會(huì)為空。新代碼顯然可以讀取舊消息。然而，請(qǐng)記住新的 optional 字段不會(huì)呈現(xiàn)在舊消息中，因此你需要顯式地使用 has_ 檢查它們是否被設(shè)置或者在 .proto 文件在標(biāo)簽數(shù)字后使用 [default = value] 提供一個(gè)合理的默認(rèn)值。如果一個(gè) optional 元素沒(méi)有指定默認(rèn)值，它將會(huì)使用類(lèi)型特定的默認(rèn)值：對(duì)于字符串，默認(rèn)值為空字符串;對(duì)于布爾值，默認(rèn)值為 false;對(duì)于數(shù)字類(lèi)型，默認(rèn)類(lèi)型為 0。注意，如果你添加一個(gè)新的 repeated 字段，新代碼將無(wú)法辨別它被留空(被新代碼)或者從沒(méi)被設(shè)置(被舊代碼)，因?yàn)? repeated 字段沒(méi)有 has_ 標(biāo)志。

優(yōu)化技巧

C++ Protocol Buffer 庫(kù)已極度優(yōu)化過(guò)了。但是，恰當(dāng)?shù)挠梅軌蚋嗟靥岣咝阅?。這里是一些技巧，可以幫你從庫(kù)中擠壓出***一點(diǎn)速度：

• 盡可能復(fù)用消息對(duì)象。即使它們被清除掉，消息也會(huì)盡量保存所有被分配來(lái)重用的內(nèi)存。因此，如果我們正在處理許多相同類(lèi)型或一系列相似結(jié)構(gòu)的消息，一個(gè)好的辦法是重用相同的消息對(duì)象，從而減少內(nèi)存分配的負(fù)擔(dān)。但是，隨著時(shí)間的流逝，對(duì)象可能會(huì)膨脹變大，尤其是當(dāng)你的消息尺寸(LCTT 譯注：各消息內(nèi)容不同，有些消息內(nèi)容多一些，有些消息內(nèi)容少一些)不同的時(shí)候，或者你偶爾創(chuàng)建了一個(gè)比平常大很多的消息的時(shí)候。你應(yīng)該自己通過(guò)調(diào)用 SpaceUsed 方法監(jiān)測(cè)消息對(duì)象的大小，并在它太大的時(shí)候刪除它。
• 對(duì)于在多線程中分配大量小對(duì)象的情況，你的操作系統(tǒng)內(nèi)存分配器可能優(yōu)化得不夠好。你可以嘗試使用 google 的 tcmalloc。

高級(jí)用法

Protocol Buffers 絕不僅用于簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)存取以及序列化。請(qǐng)閱讀 C++ API reference 來(lái)看看你還能用它來(lái)做什么。

protocol 消息類(lèi)所提供的一個(gè)關(guān)鍵特性就是反射(reflection)。你不需要針對(duì)一個(gè)特殊的消息類(lèi)型編寫(xiě)代碼，就可以遍歷一個(gè)消息的字段并操作它們的值。一個(gè)使用反射的有用方法是 protocol 消息與其他編碼互相轉(zhuǎn)換，比如 XML 或 JSON。反射的一個(gè)更高級(jí)的用法可能就是可以找出兩個(gè)相同類(lèi)型的消息之間的區(qū)別，或者開(kāi)發(fā)某種“協(xié)議消息的正則表達(dá)式”，利用正則表達(dá)式，你可以對(duì)某種消息內(nèi)容進(jìn)行匹配。只要你發(fā)揮你的想像力，就有可能將 Protocol Buffers 應(yīng)用到一個(gè)更廣泛的、你可能一開(kāi)始就期望解決的問(wèn)題范圍上。