caffe源码学习——1.熟悉protobuf，会读caffe.proto

要想学习caffe源码，首当其冲的要阅读的，就是caffe.proto这个文件。它定义了caffe中用到的许多结构化数据。

caffe采用了Protocol Buffers的数据格式。

那么，Protocol Buffers到底是什么东西呢？简单说：

Protocol Buffers 是一种轻便高效的结构化数据存储格式，可以用于结构化数据串行化，或者说序列化。

更多有关Protocol Buffers的了解，强烈推荐两篇博文。博文1，博文2.1，博文2.2

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感觉可能有必要更细致地学一下protobuf，否则还是看不太懂caffe.proto和其他一些的模型的prototxt

下面更细地看一下protocol buffers的官网教程吧！

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1. 先看一个简单的example

考虑到protobuf最初是为了google搜索业务开发的，举这例子也是可以理解的。其中

• 第一行proto3表示用的是proto3，默认是proto2
• 定义了3种type的数据，一种string type，两种scalar type。还可以定义其他的一些types，比如下面的enumerations，从而得到

where the corpus can be UNIVERSAL, WEB, IMAGES, LOCAL, NEWS, PRODUCTS or VIDEO. 而且规定了，第一个（此处即UNIVERSAL）必须从0开始（不建议出现负值），原因如下：

• 必须要有一个为0，作为数值缺省值
• 0必须是第一个，因为根据proto2语法，enum的第一个规定为缺省值

（下图是各种type的default value，上面的两点分别对应第4,5两点）

此外通过设置option allow_alias = true，就可以assigning the same value to different enum constants，如下图（第二个代码块，没有设置成true，如果取消注释会编译报错）

由于这些缺省值的存在，所以设计的时候就要格外注意了：

For example, don’t have a boolean that switches on some behaviour when set to false if you don’t want that behaviour to also happen by default. Also note that if a scalar message field is set to its default, the value will not be serialized on the wire.

上面讲到的enum type是定义在message里面的，enum还可以定义在外部，这样就可以供其他message调用

You can define enums within a message definition, as in the above example, or outside – these enums can be reused in any message definition in your .proto file. You can also use an enum type declared in one message as the type of a field in a different message, using the syntax MessageType.EnumType.

When you run the protocol buffer compiler on a .proto that uses an enum, the generated code will have a corresponding enum for Java or C++, a special EnumDescriptor class for Python that’s used to create a set of symbolic constants with integer values in the runtime-generated class.

此外，message还可以调用其他message，如下SearchResponse调用了Result

如果上面的Result是在另个.proto文件中，可以通过import来调用

上问提到的各种tags就是为了encode的时候能够indentify不同field

看得要吐了，先打住吧。。

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看到这里，再推荐一个博客，很好的回顾梳理了刚学的知识（最好再加上前边提到的博文1，博文2.1，博文2.2）。看了倍感清爽，越来越感觉到：学习，只需要投入时间，精力，然后保持专注，问题自然会迎刃而解的！

引用刚才提到的博客的一些材料

上面关于属性required, optional, repeated的解释和不错，正好是我刚才犯迷糊的地方！

。。。

另外，自己把博主的代码copy下来，g++ listperson.cpp时报错：

原因应该是protobuf安装的时候，使用的是g++4.9 而后来我升级成了g++5.4 ，所以会出现Undefined reference to google::protobuf:

from this website

…Anyway,我也不知道是不是g++版本问题，反正我重装了protobuf和libprotobuf.dev（我以为的重装，总之就是apt-get move/purge…，但是不知怎地，卸载完后protoc命令还存在，我也没搞懂）后，还是不行。 后来，直到发现

above pitcure from this blog. 看来以后遇到问题还是要多google多百度！！ 话说回来，这还是由于对g++/gcc工具不熟的原因。。

此后，一切就OK啦！成功的跑出了AddressBook的example，感觉对protobuf的距离又增进了^_^:

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今天就打住吧！ 越看，我感觉有必要好好学学C++了。。protobuf也要再深入学学，可以看看这位小石头的博客。明天，先试着看看caffe.proto，边看边学C++，争取明天能看懂上面的listperson.cpp

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想要看懂listperson.cpp，先看一个基本的C++的 helloworld程序:

#include 
using namespace::std;  //前两行相当于C语言中的`#include ，用于基本输入输出

int main(int argc, char *argv[]) //int argc是命令行参数输入个数，char *argv[]是命令行输入命令字符串指针
{
    cout << "hello world" << endl;
    return 0;
}

编译命令：g++ -o hello main.cpp（hello是编译输出执行程序名,main.cpp是源代码）

C++的输入输出流，比printf, scanf简单且强大，可以自动识别基本数据类型：

• std::cont 输出
• std::cerr 错误控制
• std::cin 输入

其中::是作用域运算符

命名空间：通过定义不同的命名空间可以防止C语言存在的变量名重复的冲突，出现冲突时，编译器会提醒，程序员可以强制写入namespace1::variable或namespace2:variable来使用该常量。标准命名空间std。

突然发现，有了上面的了解，结合一些C的编程基础，listperson.cpp差不多可以看懂个大概了！ listperson.cpp见下：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "addressBook.pb.h"

using namespace std;
using google::protobuf::io::FileInputStream;
using google::protobuf::io::FileOutputStream;
using google::protobuf::io::ZeroCopyInputStream;
using google::protobuf::io::CodedInputStream;
using google::protobuf::io::ZeroCopyOutputStream;
using google::protobuf::io::CodedOutputStream;
using google::protobuf::Message;

// Iterates though all people in the AddressBook and prints info about them.
void ListPeople(const tutorial::AddressBook& address_book) {
  for (int i = 0; i < address_book.person_size(); i++) {
    const tutorial::Person& person = address_book.person(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.phone_size(); j++) {
      const tutorial::Person::PhoneNumber& phone_number = person.phone(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;
    }
  }
}

// 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;   //注意使用GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION宏。每一个.pb.cc文件在启动时都将自动调用该宏。

  if (argc != 2) {
    cerr << "Usage:  " << argv[0] << " ADDRESS_BOOK_FILE" << endl;
    return -1;
  }

  tutorial::AddressBook address_book;

  {
    // Read the existing address book.
    int fd = open(argv[1], O_RDONLY);
    FileInputStream* input = new FileInputStream(fd);
    if (!google::protobuf::TextFormat::Parse(input, &address_book)) {
      cerr << "Failed to parse address book." << endl;
      delete input;
      close(fd);
      return -1;
    }
  }

  ListPeople(address_book);

  // Optional:  Delete all global objects allocated by libprotobuf.
  google::protobuf::ShutdownProtobufLibrary();

  return 0;
}

昨天在纠结AddressBook.proto中定义了好几个message（就像是caffe.proto中也有大量的message一样），那么protocol buffer在逆向序列化数据后，怎么知道按照那个message的模板去解析数据呢？现在发现这个问题实在幼稚，看 tutorial::AddressBook address_book这一句就知道了。。

再回过头去看caffe.proto，或者看看百度文库的一篇文章，感觉了解又多了一点！

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其实到这里，心里还有一个疑惑：先前的addressbook的例子，我们只输入了一种message对应的模板数据，也就是都是姓名，邮箱，电话…这一种结构，如果我在proto文件中定义了多个message，而且在输入数据的时候，输入多个不同message对应的结构的数据，那么protobuf会怎么解析数据呢？

嗯， 看下面格式的对应就明白了：

定义的格式

传参的格式

后面先花时间把caffe.cpp彻底看懂！！