动态使用proto文件

一般情况下，使用 Protobuf 的人们都会先写好 .proto 文件，再用 Protobuf 编译器生成目标语言所需要的源代码文件。将这些生成的代码和应用程序一起编译。

可是在某且情况下，人们无法预先知道.proto 文件，他们需要动态处理一些未知的 .proto 文件。比如一个通用的消息转发中间件，它不可能预知需要处理怎样的消息。这需要动态编译 .proto 文件，并使用其中的 Message。

Protobuf 提供了 google::protobuf::compiler 包来完成动态编译的功能。主要的类叫做 importer，定义在 importer.h 中。使用 Importer 非常简单，下图展示了与 Import 和其它几个重要的类的关系。

图2. Importer 类
 

Import 类对象中包含三个主要的对象，分别为处理错误的MultiFileErrorCollector 类，定义 .proto 文件源目录的 SourceTree 类。

下面还是通过实例说明这些类的关系和使用吧。

对于给定的 proto 文件，比如 lm.helloworld.proto，在程序中动态编译它只需要很少的一些代码。如代码清单 6 所示。

清单 6. 代码

google::protobuf::compiler::MultiFileErrorCollector errorCollector；  google::protobuf::compiler::DiskSourceTree sourceTree;    google::protobuf::compiler::Importer importer(&sourceTree, &errorCollector);  sourceTree.MapPath("", protosrc);    importer.import(“lm.helloworld.proto”);

 

首先构造一个 importer 对象。构造函数需要两个入口参数，一个是 source Tree 对象，该对象指定了存放 .proto 文件的源目录。第二个参数是一个 error collector 对象，该对象有一个 AddError 方法，用来处理解析 .proto 文件时遇到的语法错误。

之后，需要动态编译一个 .proto 文件时，只需调用 importer 对象的 import 方法。非常简单。

那么我们如何使用动态编译后的 Message呢？我们需要首先了解几个其他的类

Packagegoogle::protobuf::compiler 中提供了以下几个类，用来表示一个 .proto 文件中定义的 message，以及 Message 中的 field，如图所示。

图 3. 各个 Compiler 类之间的关系
 

类 FileDescriptor 表示一个编译后的 .proto 文件；类 Descriptor 对应该文件中的一个 Message；类 FieldDescriptor 描述一个 Message 中的一个具体 Field。

比如编译完lm.helloworld.proto 之后，可以通过如下代码得到 lm.helloworld.id 的定义：

清单 7. 得到 lm.helloworld.id 的定义的代码

const protobuf::Descriptor *desc =     importer_.pool()->FindMessageTypeByName(“lm.helloworld”);  const protobuf::FieldDescriptor* field =     desc->pool()->FindFileByName (“id”);

 

通过 Descriptor，FieldDescriptor 的各种方法和属性，应用程序可以获得各种关于Message 定义的信息。比如通过 field->name() 得到 field 的名字。这样，您就可以使用一个动态定义的消息了。

编写新的 proto 编译器

随 Google ProtocolBuffer 源代码一起发布的编译器 protoc 支持 3 种编程语言：C++，java 和 Python。但使用 Google Protocol Buffer 的 Compiler 包，您可以开发出支持其他语言的新的编译器。

类 CommandLineInterface封装了 protoc 编译器的前端，包括命令行参数的解析，proto文件的编译等功能。您所需要做的是实现类 CodeGenerator 的派生类，实现诸如代码生成等后端工作：

程序的大体框架如图所示：

图 4. XML 编译器框图
 

在 main() 函数内，生成 CommandLineInterface 的对象 cli，调用其 RegisterGenerator() 方法将新语言的后端代码生成器 yourG 对象注册给 cli 对象。然后调用 cli 的Run() 方法即可。

这样生成的编译器和 protoc 的使用方法相同，接受同样的命令行参数，cli 将对用户输入的 .proto 进行词法语法等分析工作，最终生成一个语法树。该树的结构如图所示。

图 5. 语法树
 

其根节点为一个 FileDescriptor对象（请参考“动态编译”一节），并作为输入参数被传入 yourG 的 Generator() 方法。在这个方法内，您可以遍历语法树，然后生成对应的您所需要的代码。简单说来，要想实现一个新的 compiler，您只需要写一个 main 函数，和一个实现了方法 Generator() 的派生类即可。

在本文的下载附件中，有一个参考例子，将.proto 文件编译生成 XML 的 compiler，可以作为参考。