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如何在C++中使用Google Protocol Buffers?Protobuf序列化教程【数据交换】

冰火之心

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发布时间:2025-12-14 14:06:08

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来源于php中文网

原创

C++中使用Protobuf的核心流程是:定义.proto文件、用protoc生成C++代码、在项目中包含头文件并调用序列化/反序列化接口;关键在于流程正确、依赖齐全、编译选项准确。

如何在c++中使用google protocol buffers?protobuf序列化教程【数据交换】

在C++中使用Google Protocol Buffers(Protobuf)的核心是:定义协议文件(.proto)、用protoc编译生成C++代码、在项目中包含并调用生成的类进行序列化/反序列化。关键不在语法多复杂,而在流程是否走对、依赖是否配齐、编译选项是否正确。

1. 安装Protobuf编译器和C++运行时库

Protobuf需要两部分:命令行工具 protoc(用于编译 .proto 文件),以及 C++ 的运行时库(提供序列化/解析功能)。

  • Linux(Ubuntu/Debian):sudo apt install protobuf-compiler libprotobuf-dev
  • macOS(Homebrew):brew install protobuf
  • Windows:下载预编译二进制包(GitHub Releases),解压后把 protoc.exe 加入系统 PATH
  • 验证安装:protoc --version 应输出类似 libprotoc 24.4

2. 编写 .proto 协议文件

这是数据结构的“契约”。例如创建 person.proto

syntax = "proto3";

package tutorial;

message Person {
  string name = 1;
  int32 id = 2;
  string email = 3;
  repeated string phones = 4;
}

注意点:

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  • 必须声明 syntax = "proto3"
  • 字段编号(如 = 1)不能重复,且尽量不修改——它决定了二进制格式的兼容性
  • repeated 对应 C++ 中的 std::vector
  • package 会映射为 C++ 命名空间(如 tutorial::Person

3. 用 protoc 生成 C++ 代码

在 .proto 文件所在目录执行:

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下载
protoc --cpp_out=. person.proto

会生成两个文件:person.pb.hperson.pb.cc。它们包含完整的序列化逻辑和访问接口。

常见问题:

  • 报错 “No such file or directory”:确认当前路径正确,且 protoc 可执行
  • 想指定输出目录:protoc --cpp_out=../gen person.proto
  • 若用到其他 .proto(如 import "common.proto"),加 -I 指定搜索路径:protoc -I./include --cpp_out=. person.proto

4. 在C++项目中使用生成的类

以简单示例说明核心操作:

#include "person.pb.h"
#include 
#include 

int main() {
  tutorial::Person person;
  person.set_name("Alice");
  person.set_id(123);
  person.set_email("alice@example.com");
  person.add_phones("123-4567");
  person.add_phones("890-1234");

  // 序列化到字符串
  std::string data;
  person.SerializeToString(&data);

  // 或序列化到文件
  std::ofstream out("person.dat", std::ios::binary);
  person.SerializeToOstream(&out);
  out.close();

  // 反序列化(从文件)
  tutorial::Person loaded;
  std::ifstream in("person.dat", std::ios::binary);
  loaded.ParseFromIstream(&in);

  std::cout << loaded.name() << ", " << loaded.id() << "\n";
  return 0;
}

关键点:

  • 所有字段都有自动生成的 set_XXX()xxx()(getter)、add_XXX()(for repeated)方法
  • 序列化函数不抛异常,返回 bool 表示成功;务必检查返回值(尤其反序列化时)
  • 链接时需链接 -lprotobuf(CMake 中用 target_link_libraries(myapp protobuf)

基本上就这些。Protobuf 不是黑盒,它把“结构定义 → 二进制编码”的过程标准化了,真正难点在于设计好 .proto、管理好版本兼容、以及在构建系统中稳定集成。写对一个 .proto,跑通一次 SerializeToString,后面就顺了。

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