TechOverflow Logo
TechOverflow

NanoPB: Как работать с типами bytes в C++

English Deutsch Français 简体中文 Español Українська Čeština Português Русский

Смотрите также: Версия на C: Как работать с типами bytes в C

NanoPB — это оптимизированная по размеру кода реализация Protocol Buffers для встраиваемых систем. В этом посте показано, как работать с типами bytes в C++ с помощью NanoPB.

Определение proto

Сначала создайте файл .proto с полями типа bytes:

bytes.proto
syntax = "proto3";

package example;

message BytesMessage {
  bytes data = 1;
  bytes signature = 2;
}

Генерация кода NanoPB

Сгенерируйте код NanoPB с помощью файла .options для указания размеров буферов bytes:

Создайте bytes.options:

bytes.options
example.BytesMessage.data max_size:32
example.BytesMessage.signature max_size:16

Затем сгенерируйте:

generate_nanopb_bytes.sh
protoc --nanopb_out=. bytes.proto

Это создаст bytes.pb.h и bytes.pb.c.

Пример на C++ с буферами фиксированного размера

Вот полный пример на C++ с использованием буферов фиксированного размера:

bytes_example.cpp
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "bytes.pb.h"
#include "pb_encode.h"
#include "pb_decode.h"

int main() {
    // Буфер для закодированного сообщения
    uint8_t buffer[256];
    size_t message_length;
    
    // --- КОДИРОВАНИЕ ---
    example_BytesMessage message = example_BytesMessage_init_zero;
    
    // Установка данных bytes
    const uint8_t data[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05};
    const uint8_t signature[] = {0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD};
    
    message.data.size = sizeof(data);
    memcpy(message.data.bytes, data, sizeof(data));
    
    message.signature.size = sizeof(signature);
    memcpy(message.signature.bytes, signature, sizeof(signature));
    
    // Создание потока для кодирования
    pb_ostream_t ostream = pb_ostream_from_buffer(buffer, sizeof(buffer));
    
    // Кодирование сообщения
    if (!pb_encode(&ostream, example_BytesMessage_fields, &message)) {
        printf("Encoding failed: %s\n", PB_GET_ERROR(&ostream));
        return 1;
    }
    
    message_length = ostream.bytes_written;
    printf("Encoded %zu bytes\n", message_length);
    
    // Вывод шестнадцатеричного дампа закодированных данных
    printf("Encoded data: ");
    for (size_t i = 0; i < message_length; i++) {
        printf("%02x ", buffer[i]);
    }
    printf("\n");
    
    // --- ДЕКОДИРОВАНИЕ ---
    example_BytesMessage decoded = example_BytesMessage_init_zero;
    
    // Создание потока для декодирования
    pb_istream_t istream = pb_istream_from_buffer(buffer, message_length);
    
    // Декодирование сообщения
    if (!pb_decode(&istream, example_BytesMessage_fields, &decoded)) {
        printf("Decoding failed: %s\n", PB_GET_ERROR(&istream));
        return 1;
    }
    
    // Вывод декодированных значений
    printf("Decoded values:\n");
    printf("  data: ");
    for (size_t i = 0; i < decoded.data.size; i++) {
        printf("%02x ", decoded.data.bytes[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("  signature: ");
    for (size_t i = 0; i < decoded.signature.size; i++) {
        printf("%02x ", decoded.signature.bytes[i]);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}

Команда компиляции

Скомпилируйте пример с помощью nanopb. NanoPB обычно используется путём прямого включения исходных файлов в ваш проект:

compile_bytes_example.sh
g++ -o bytes_example bytes_example.cpp bytes.pb.c pb_common.c pb_encode.c pb_decode.c -I.

Примечание: Исходные файлы NanoPB (pb_common.c, pb_encode.c, pb_decode.c) необходимо компилировать напрямую вместе с вашим проектом. Их можно получить из репозитория NanoPB на GitHub.

Скрипт тестирования на Python

Чтобы проверить кодирование, вы можете использовать библиотеку protobuf для Python:

test_bytes.py
import bytes_pb2

# Чтение бинарных данных
with open('encoded.bin', 'rb') as f:
    data = f.read()

# Декодирование
msg = bytes_pb2.BytesMessage()
msg.ParseFromString(data)

print("Python decoded values:")
print(f"  data: {msg.data.hex()}")
print(f"  signature: {msg.signature.hex()}")

Сначала скомпилируйте определения protobuf для Python:

compile_python_bytes.sh
protoc --python_out=. bytes.proto

Затем измените пример на C++, чтобы сохранить закодированные данные в файл:

save_encoded_bytes.cpp
// После кодирования добавьте это:
FILE *f = fopen("encoded.bin", "wb");
fwrite(buffer, 1, message_length, f);
fclose(f);

Альтернатива: bytes на основе колбэков

Для динамической обработки bytes можно использовать колбэки. Создайте bytes_callback.options:

bytes_callback.options
# Использовать колбэк для динамических bytes
msg.BytesMessage.data callback
msg.BytesMessage.signature callback

Затем перегенерируйте код и используйте этот подход:

bytes_callback_example.cpp
#include <stdio.h>
#include <vector>
#include "bytes.pb.h"
#include "pb_encode.h"
#include "pb_decode.h"

// Колбэк кодировщика для bytes
bool bytes_encode_callback(pb_ostream_t *stream, const pb_field_t *field, void * const *arg) {
    const std::vector<uint8_t>* data = (const std::vector<uint8_t>*)*arg;
    
    if (!pb_encode_tag_for_field(stream, field))
        return false;
    
    return pb_encode_string(stream, data->data(), data->size());
}

// Колбэк декодировщика для bytes
bool bytes_decode_callback(pb_istream_t *stream, const pb_field_t *field, void **arg) {
    std::vector<uint8_t>* data = (std::vector<uint8_t>*)*arg;
    
    // Изменение размера вектора для хранения данных
    size_t size = stream->bytes_left;
    data->resize(size);
    
    // Чтение данных в вектор
    return pb_read(stream, data->data(), size);
}

int main() {
    uint8_t buffer[256];
    size_t message_length;
    
    std::vector<uint8_t> data = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05};
    std::vector<uint8_t> signature = {0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD};
    
    // --- КОДИРОВАНИЕ ---
    example_BytesMessage message = example_BytesMessage_init_zero;
    
    message.data.funcs.encode = bytes_encode_callback;
    message.data.arg = &data;
    message.signature.funcs.encode = bytes_encode_callback;
    message.signature.arg = &signature;
    
    pb_ostream_t ostream = pb_ostream_from_buffer(buffer, sizeof(buffer));
    
    if (!pb_encode(&ostream, example_BytesMessage_fields, &message)) {
        printf("Encoding failed: %s\n", PB_GET_ERROR(&ostream));
        return 1;
    }
    
    message_length = ostream.bytes_written;
    printf("Encoded %zu bytes\n", message_length);
    
    // --- ДЕКОДИРОВАНИЕ ---
    example_BytesMessage decoded = example_BytesMessage_init_zero;
    std::vector<uint8_t> decoded_data, decoded_signature;
    
    decoded.data.funcs.decode = bytes_decode_callback;
    decoded.data.arg = &decoded_data;
    decoded.signature.funcs.decode = bytes_decode_callback;
    decoded.signature.arg = &decoded_signature;
    
    pb_istream_t istream = pb_istream_from_buffer(buffer, message_length);
    
    if (!pb_decode(&istream, example_BytesMessage_fields, &decoded)) {
        printf("Decoding failed: %s\n", PB_GET_ERROR(&istream));
        return 1;
    }
    
    printf("Decoded values:\n");
    printf("  data: ");
    for (uint8_t byte : decoded_data) {
        printf("%02x ", byte);
    }
    printf("\n");
    printf("  signature: ");
    for (uint8_t byte : decoded_signature) {
        printf("%02x ", byte);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}

Ключевые моменты

Когда использовать какой подход

Ожидаемый вывод

bytes_expected_output.txt
Encoded 14 bytes
Encoded data: 0a 05 01 02 03 04 05 12 04 aa bb cc dd 
Decoded values:
  data: 01 02 03 04 05 
  signature: aa bb cc dd

Сценарии использования bytes

Другие посты о NanoPB

Check out similar posts by category: Embedded, C/C++, Protocol Buffers