protobuf和socket通信简单实例

protobuf是 Google 公司内部的混合语言数据标准，可以用来定义通信的协议，由于其有序列化和反序列化的操作，减小了存储或通信的数据量，从而达到高效运行的目的。
此实例在ubuntu18.04下正常运行，其它操作系统没有经过测试，无法保证正常运行。

protobuf安装

protobuf的下载地址，如图1所示的安装包，安装可参考官网官网安装说明。

图1

下载完毕解压后，在主文件夹下运行以下命令进行安装。

 ./configure

make

make check

sudo make install

sudo ldconfig # refresh shared library cache.

编辑程序及编译

本文参考protobuf官网的教程，使用C++编写socket的服务端，python编写socket的客户端，最终实现服务端接收来自客户端的protobuf数据流。总共有4个文件（addressbook.proto、server.cpp、client.py、CMakeLists.txt）需要编写，其它文件通过命令自动生成，步骤如下：

创建工作空间文件夹protobuf_socket，并在protobuf_socket下创建必要的文件。

mkdir protobuf_socket

touch addressbook.proto

touch server.cpp

touch client.py

touch CMakeLists.txt

生成的文件目录如图2所示。

图2

在addressbook.proto文件中添加如下内容：

syntax = "proto2";package tutorial;message Person {optional string name = 1;optional int32 id = 2;optional string email = 3;enum PhoneType {MOBILE = 0;HOME = 1;WORK = 2;}message PhoneNumber {optional string number = 1;optional PhoneType type = 2 [default = MOBILE];}repeated PhoneNumber phones = 4;
}message AddressBook {repeated Person people = 1;
}

在server.cpp文件中添加如下内容：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <boost/asio.hpp>#include "addressbook.pb.h"using namespace boost::asio;
using namespace std;#define MAX_SIZE 128 * 1024// 打印输出
void ListPeople(const tutorial::AddressBook& address_book) {for (int i = 0; i < address_book.people_size(); i++) {const tutorial::Person& person = address_book.people(i);cout << "Person ID: " << person.id() << endl;cout << "  Name: " << person.name() << endl;if (person.has_email()) {cout << "  E-mail address: " << person.email() << endl;}for (int j = 0; j < person.phones_size(); j++) {const tutorial::Person::PhoneNumber& phone_number = person.phones(j);switch (phone_number.type()) {case tutorial::Person::MOBILE:cout << "  Mobile phone #: ";break;case tutorial::Person::HOME:cout << "  Home phone #: ";break;case tutorial::Person::WORK:cout << "  Work phone #: ";break;}cout << phone_number.number() << endl;}}
}int main(int argc, char* argv[]) {// 验证库的版本与头文件编译的内容是否一致GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION;// 所有asio类都需要io_service对象io_service iosev;ip::tcp::acceptor acceptor(iosev, ip::tcp::endpoint(ip::tcp::v4(), 5000));while(1) {// socket对象ip::tcp::socket socket(iosev);// 等待直到客户端连接进来acceptor.accept(socket);// 显示连接进来的客户端std::cout << socket.remote_endpoint().address() << std::endl;boost::system::error_code ec;// 接收数据char buf[MAX_SIZE];size_t len = socket.read_some(buffer(buf), ec);if(len >= MAX_SIZE) {std::cout << "data is too big, receive failed!" << std::endl;continue;}// 如果出错，打印出错信息if(ec) {std::cout << "receive error: " << boost::system::system_error(ec).what() << std::endl;continue;}tutorial::AddressBook address_book;if(address_book.ParseFromArray(buf, len) != 1) {    //序列化std::cout << "Failed to parse address book." << std::endl;}ListPeople(address_book);}// 可选项：删除所有protobuf分配的全局对象google::protobuf::ShutdownProtobufLibrary();return 0;
}

在client.py文件下添加如下内容：

#! /usr/bin/python
#  coding=utf-8import socket
import addressbook_pb2
import sysMAX_SIZE = 128 * 1024#创建socket通信的对象
client = socket.socket()#连接服务器的IP地址和端口号
client.connect(("localhost", 5000))# 手动输入消息并打印
def PromptForAddress(person):person.id = int(input("Enter person ID number: "))person.name = input("Enter name: ")email = input("Enter email address (blank for none): ")if email != "":person.email = emailwhile True:number = input("Enter a phone number (or leave blank to finish): ")if number == "":breakphone_number = person.phones.add()phone_number.number = numbertype = input("Is this a mobile, home, or work phone? ")if type == "mobile":phone_number.type = addressbook_pb2.Person.PhoneType.MOBILEelif type == "home":phone_number.type = addressbook_pb2.Person.PhoneType.HOMEelif type == "work":phone_number.type = addressbook_pb2.Person.PhoneType.WORKelse:print ("Unknown phone type; leaving as default value.")if __name__ == "__main__":address_book = addressbook_pb2.AddressBook()PromptForAddress(address_book.people.add())msg = address_book.SerializeToString()if len(msg) >= MAX_SIZE:print('data is too big, server will not receive data!')client.send(msg)

在CMakeLists.txt文件下添加如下内容：

# Minimum CMake required
cmake_minimum_required(VERSION 3.1.3)if(protobuf_VERBOSE)message(STATUS "Protocol Buffers Configuring...")
endif()# CMake policies
cmake_policy(SET CMP0022 NEW)
# On MacOS use @rpath/ for target's install name prefix path
if (POLICY CMP0042)cmake_policy(SET CMP0042 NEW)
endif ()
# Clear VERSION variables when no VERSION is given to project()
if(POLICY CMP0048)cmake_policy(SET CMP0048 NEW)
endif()# Project
project(protobuf_test C CXX)find_package(Boost COMPONENTS regex system REQUIRED)# Add c++11 flags
if (CYGWIN)set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -std=gnu++11")
else()set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS OFF)
endif()add_executable(server server.cpp addressbook.pb.cc)
target_link_libraries(server protobuf ${Boost_LIBRARIES})

在protobuf_socket文件夹下编译addressbook.proto文件

protoc -I=. --cpp_out=. addressbook.proto

protoc -I=. --python_out=. addressbook.proto

&ems; “-I=.”表示编译的文件（addressbook.proto）位于当前文件夹。“-cpp_out=.”表示将生成的文件放在当前文件夹。最终生成的文件目录如图3所示。

图3

在protobuf_socket文件夹下编译客户端server.cpp文件

mkdir build

cd build

cmake ..

make

运行程序

在protobuf_socket文件夹下运行服务端程序

./build/server

在protobuf_socket文件夹下运行客户端程序，并根据提示输入信息，在服务端将看到最终的信息。

python3 client.py

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