Protobuf生成Go代码指南

2023-05-16

这个教程中将会描述protocol buffer编译器通过给定的.proto会编译生成什么Go代码。教程针对的是proto3版本的protobuf。在阅读之前确保你已经阅读过Protobuf语言指南。

编译器调用

Protobuf核心的工具集是C++语言开发的，官方的protoc编译器中并不支持Go语言，需要安装一个插件才能生成Go代码。用如下命令安装：

$ go get github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go

提供了一个protoc-gen-go二进制文件，当编译器调用时传递了--go_out命令行标志时protoc就会使用它。--go_out告诉编译器把Go源代码写到哪里。编译器会为每个.proto文件生成一个单独的源代码文件。

输出文件的名称是通过获取.proto文件的名称并进行两处更改来计算的：

生成文件的扩展名是.pb.go。比如说player_record.proto编译后会得到player_record.pb.go。
proto路径（使用--proto_path或-I命令行标志指定）将替换为输出路径（使用--go_out标志指定）。

当你运行如下编译命令时：

protoc --proto_path=src --go_out=build/gen src/foo.proto src/bar/baz.proto

编译器会读取文件src/foo.proto和src/bar/baz.proto，这将会生成两个输出文件build/gen/foo.pb.go和build/gen/bar/baz.pb.go

如果有必要，编译器会自动生成build/gen/bar目录，但是他不能创建build或者build/gen目录，这两个必须是已经存在的目录。

包

如果一个.proto文件中有包声明，生成的源代码将会使用它来作为Go的包名，如果.proto的包名中有. 在Go包名中会将.转换为_。举例来说proto包名example.high_score将会生成Go包名example_high_score。

在.proto文件中可以使用option go_package指令来覆盖上面默认生成Go包名的规则。比如说包含如下指令的一个.proto文件

package example.high_score;
option go_package = "hs";

生成的Go源代码的包名是hs。

如果一个.proto文件中不包含package声明，生成的源代码将会使用.proto文件的文件名(去掉扩展名)作为Go包名，.会被首先转换为_。举例来说一个名为high.score.proto不包含pack声明的文件将会生成文件high.score.pb.go，他的Go包名是high_score。

消息

一个简单的消息声明：

message Foo {}

protocol buffer编译器将会生成一个名为Foo的结构体，实现了proto.Message接口的Foo类型的指针

type Foo struct {
}

// 重置proto为默认值
func (m *Foo) Reset()         { *m = Foo{} }

// String 返回proto的字符串表示
func (m *Foo) String() string { return proto.CompactTextString(m) }

// ProtoMessage作为一个tag 确保其他人不会意外的实现
// proto.Message 接口.
func (*Foo) ProtoMessage()    {}

内嵌的消息

一个message可以声明在其他message的内部。比如说：

message Foo {
  message Bar {
  }
}

这种情况，编译器会生成两个结构体：Foo和Foo_Bar。

预定义消息类型

Protobufs带有一组预定义的消息，称为众所周知的类型（WKT）。这些类型可以用于与其他服务的互操作性，或者仅仅因为它们简洁地表示了常见的有用模式。例如，Struct消息表示任意C样式结构的格式。

WKT的预生成Go代码作为Go protobuf库的一部分进行分发，如果message中使用了WKT，则生成的消息的Go代码会引用此代码。例如，给出如下消息：

import "google/protobuf/struct.proto"
import "google/protobuf/timestamp.proto"

message NamedStruct {
  string name = 1;
  google.protobuf.Struct definition = 2;
  google.protobuf.Timestamp last_modified = 3;
}

生成的Go代码将会像下面这样：

import google_protobuf "github.com/golang/protobuf/ptypes/struct"
import google_protobuf1 "github.com/golang/protobuf/ptypes/timestamp"

...

type NamedStruct struct {
   Name         string
   Definition   *google_protobuf.Struct
   LastModified *google_protobuf1.Timestamp
}

一般来说，您不需要将这些类型直接导入代码中。但是，如果需要直接引用其中一种类型，只需导入github.com/golang/protobuf/ptypes/[TYPE]包，并正常使用该类型。

字段

编译器会为每个在message中定义的字段生成一个Go结构体的字段，字段的确切性质取决于它的类型以及它是singular，repeated，map还是oneof字段。

注意生成的Go结构体的字段将始终使用驼峰命名，即使在.proto文件中消息字段用的是小写加下划线（应该这样）。大小写转换的原理如下：

首字母会大些，如果message中字段的第一个字符是_，它将被替换为X。
如果内部下划线后跟小写字母，则删除下划线，并将后面跟随的字母大写。

因此，proto字段foo_bar_baz在Go中变成FooBarBaz， _my_field_name_2变为XMyFieldName_2。

单一标量字段

对于字段定义：

int32 foo = 1;

编译器将生成一个带有名为Foo的int32字段和一个访问器方法GetFoo（）的结构，该方法返回Foo中的int32值或该字段的零值（如果字段未设置（数值型零值为0，字符串为空字符串））。

单一message字段

给出如下消息类型

message Bar {}

对于一个有Bar类型字段的消息：

// proto3
message Baz {
  Bar foo = 1;
}

编译器将会生成一个Go结构体

type Baz struct {
        Foo *Bar
}

消息类型的字段可以设置为nil，这意味着该字段未设置，有效清除该字段。这不等同于将值设置为消息结构体的“空”实例。

编译器还生成一个func（m * Baz）GetFoo（）* Bar辅助函数。这让不在中间检查nil值进行链式调用成为可能。

可重复字段

每个重复的字段在Go中的结构中生成一个T类型的slice，其中T是字段的元素类型。对于带有重复字段的此消息：

message Baz {
  repeated Bar foo = 1;
}

编译器会生成如下结构体：

type Baz struct {
        Foo  []*Bar
}

同样，对于字段定义repeated bytes foo = 1;编译器将会生成一个带有类型为[][]byte名为Foo的字段的Go结构体。对于可重复的枚举repeated MyEnum bar = 2;，编译器会生成带有类型为[]MyEnum名为Bar的字段的Go结构体。

映射字段

每个映射字段会在Go的结构体中生成一个map[TKey]TValue类型的字段，其中TKey是字段的键类型TValue是字段的值类型。对于下面这个消息定义：

message Bar {}

message Baz {
  map<string, Bar> foo = 1;
}

编译器生成Go结构体

type Baz struct {
        Foo map[string]*Bar
}

枚举

给出如下枚举

message SearchRequest {
  enum Corpus {
    UNIVERSAL = 0;
    WEB = 1;
    IMAGES = 2;
    LOCAL = 3;
    NEWS = 4;
    PRODUCTS = 5;
    VIDEO = 6;
  }
  Corpus corpus = 1;
  ...
}

编译器将会生成一个枚举类型和一系列该类型的常量。

对于消息中的枚举（像上面那样），类型名字以消息名开头

type SearchRequest_Corpus int32

对于包级别的枚举：

// .proto
enum Foo {
  DEFAULT_BAR = 0;
  BAR_BELLS = 1;
  BAR_B_CUE = 2;
}

Go 中的类型不会对proto中的枚举名称进行修改：

type Foo int32

此类型具有String()方法，该方法返回给定值的名称。

Enum()方法使用给定值初始化新分配的内存并返回相应的指针：

func (Foo) Enum() *Foo

编译器为枚举中的每个值生成一个常量。对于消息中的枚举，常量以消息的名称开头：

const (
        SearchRequest_UNIVERSAL SearchRequest_Corpus = 0
        SearchRequest_WEB       SearchRequest_Corpus = 1
        SearchRequest_IMAGES    SearchRequest_Corpus = 2
        SearchRequest_LOCAL     SearchRequest_Corpus = 3
        SearchRequest_NEWS      SearchRequest_Corpus = 4
        SearchRequest_PRODUCTS  SearchRequest_Corpus = 5
        SearchRequest_VIDEO     SearchRequest_Corpus = 6
)

对于包级别的枚举，常量以枚举名称开头:

const (
        Foo_DEFAULT_BAR Foo = 0
        Foo_BAR_BELLS   Foo = 1
        Foo_BAR_B_CUE   Foo = 2
)

protobuf编译器还生成从整数值到字符串名称的映射以及从名称到值的映射：

var Foo_name = map[int32]string{
        0: "DEFAULT_BAR",
        1: "BAR_BELLS",
        2: "BAR_B_CUE",
}
var Foo_value = map[string]int32{
        "DEFAULT_BAR": 0,
        "BAR_BELLS":   1,
        "BAR_B_CUE":   2,
}

请注意，.proto语言允许多个枚举符号具有相同的数值。具有相同数值的符号是同义词。这些在Go中以完全相同的方式表示，多个名称对应于相同的数值。反向映射包含数字值的单个条目，数值映射到出现在proto文件中首先出现的名称。

服务

默认情况下，Go代码生成器不会为服务生成输出。如果您启用gRPC插件（请参阅gRPC Go快速入门指南），则会生成代码以支持gRPC。

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