Python基础（①⑥Protobuf）

 Protobuf 理解成一种「高效的结构化数据格式」，专门用来在不同程序之间传递或存储数据。它和 JSON、XML 的作用类似，但更小巧、更快。

为什么需要 Protobuf？

假设你要在两个程序之间传递一个「用户信息」，包含姓名、年龄、邮箱。

用 JSON 可能是这样：

{"name":"小明","age":18,"email":"xiaoming@test.com"}

用 Protobuf 存储同样的信息，会变成二进制数据（类似 \x08\x12\x06\xe5\xb0\x8f\xe6\x98\x8e...），虽然人看不懂，但程序能高效处理，而且体积更小。

Protobuf 的核心：.proto 文件

Protobuf 不直接写数据，而是先定义「数据结构规则」，这个规则就写在 .proto 文件里。
比如上面的用户信息，规则文件（user.proto）长这样：

syntax = "proto3";  // 声明使用第3版语法（最新版）

// 定义一个"用户"数据结构
message User {
  string name = 1;   // 姓名（string类型）
  int32 age = 2;     // 年龄（整数类型）
  string email = 3;  // 邮箱（string类型）
}

这里的 1、2、3 是「字段编号」，不是值！作用是：

在二进制编码时标识字段（比用字段名更省空间）
后续添加新字段时，老程序仍能兼容（只要不删除 / 修改已有编号）

程序 A 要给程序 B 发送一个 "用户信息"（姓名、年龄、邮箱）
序列化：程序 A 把这些信息按 Protobuf 规则转换成二进制数据（像打包好的箱子）
传输：二进制数据通过网络发给程序 B（像快递运输）
反序列化：程序 B 收到二进制数据，按同样的规则还原成 "姓名、年龄、邮箱"（像拆箱取东西）

安装 protoc 编译器

浏览器直达 GitHub Releases：

Releases · protocolbuffers/protobuf · GitHub

选 protoc-28.2-win64.zip

D:\protoc-28.2\bin 追加到系统 PATH

cmd输入

protoc --version

然后安装protobuf库

pip install protobuf

创建 Protobuf tobuf 规则

在任意文件夹（比如 D:\protobuf-test）中，新建一个 student.proto 文件，用记事本或 VS Code 打开，写入以下内容：

syntax = "proto3";  // 使用第 3 版语法（必须写在第一行）

// 定义一个「学生」数据结构
message Student {
  string name = 1;   // 姓名（编号 1）
  int32 age = 2;     // 年龄（编号 2）
  string school = 3; // 学校（编号 3）
  float score = 4;   // 分数（编号 4）
}

message Student 相当于 Python 中的 class Student，用来定义数据结构
每个字段格式：类型 字段名 = 编号（编号是 1-15 的数字，不能重复，用于二进制编码）

生成 Python 代码（自动工具）

打开命令提示符（Win+R 输入 cmd），进入上面的文件夹：

cd D:\protobuf-test

输入以下命令，用编译器把 .proto 文件转成 Python 代码：

protoc --python_out=. student.proto

执行后，文件夹里会多出一个 student_pb2.py 文件，这个文件是自动生成的，不用修改，里面包含了操作 Student 数据的所有工具。

编写 Python 代码使用 Protobuf

在同一文件夹中，新建 main.py 文件，写入以下代码：

import student_pb2  # 导入自动生成的代码

def main():
    # 1. 创建一个学生对象并赋值
    student = student_pb2.Student()
    student.name = "小明"
    student.age = 15
    student.school = "阳光中学"
    student.score = 95.5

    print("原始数据：")
    print(f"姓名：{student.name}")
    print(f"年龄：{student.age}")
    print(f"学校：{student.school}")
    print(f"分数：{student.score}\n")

    # 2. 序列化：把对象转成二进制（可用于网络传输或存储）
    serialized_data = student.SerializeToString()
    print(f"序列化后的二进制长度：{len(serialized_data)} 字节")
    print(f"二进制数据（十六进制）：{serialized_data.hex()}\n")

    # 3. 反序列化：把二进制转回对象
    new_student = student_pb2.Student()
    new_student.ParseFromString(serialized_data)

    print("反序列化后的数据：")
    print(f"姓名：{new_student.name}")
    print(f"年龄：{new_student.age}")
    print(f"学校：{new_student.school}")
    print(f"分数：{new_student.score}")

if __name__ == "__main__":
    main()

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