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Protobuf在Cmake中的正確使用方法詳解

Protobuf是google開發的一個序列化和反序列化的協議庫，我們可以自己設計傳遞數據的格式，通過.proto文件定義我們的要傳遞的數據格式。例如，在深度學習中常用的ONNX交換模型就是使用.proto編寫的。我們可以通過多種前端(MNN、NCNN、TVM的前端)去讀取這個.onnx這個模型，但是首先你要安裝protobuf。

在之前的博文中已經簡單介紹了onnx，其中onnx.proto就代表了onnx模型的基本數據結構。一般來說，protobuf經常搭配Cmake使用，Cmake有官方的modules，可以通過簡單的幾個命令protobuf_generate_cpp來生成對應的.pb.cc和.pb.h。

簡單的例子：

find_package(Protobuf REQUIRED)
include_directories(${Protobuf_INCLUDE_DIRS})
include_directories(${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR})
protobuf_generate_cpp(PROTO_SRCS PROTO_HDRS foo.proto)
protobuf_generate_cpp(PROTO_SRCS PROTO_HDRS EXPORT_MACRO DLL_EXPORT foo.proto)
protobuf_generate_python(PROTO_PY foo.proto)
add_executable(bar bar.cc ${PROTO_SRCS} ${PROTO_HDRS})
target_link_libraries(bar ${Protobuf_LIBRARIES})

但是這個例子太簡單了，如果我們的.proto文件只有一個或者說都只在一個目錄里，那用這個命令沒什么毛病...

但如果是這種情況，我們的文件目錄如下：

├── CMakeLists.txt
├── README.md
├── meta
│  └── proto
│    ├── CMakeLists.txt
│    └── common
│      ├── bar
│      │  ├── CMakeLists.txt
│      │  └── bar.proto
│      └── foo
│        ├── CMakeLists.txt
│        └── foo.proto
└── src
  ├── CMakeLists.txt
  ├── c_proto.cc
  └── c_proto.hh

其中foo.proto文件如下:

message foo_msg 
{
 optional string name = 1;
}

bar.proto的文件如下：

import "common/foo/foo.proto";
 
message bar_msg 
{
 optional foo_msg foo = 1;
 optional string name = 2;
}

如上，bar文件引用foo，而且這兩個不在一個目錄，如果直接使用protobuf_generate_cpp來生成，直接會報錯。（這個例子取自Yu的一篇博文）

也想過把他倆放到同一個目錄...然后bar.proto中import的代碼就要修改，雖然這樣可以，但顯然是不適合大型的項目。

而這個大型項目顯然就是mediapipe...折磨了我好久。

關于mediapipe的詳細介紹在另一篇文章。mediapipe中使用了大量的ProtoBuf技術來表示圖結構，而且mediapipe原生并不是采用cmake來構建項目，而是使用google自家研發的bazel，這個項目構建系統我就不評價了，而現在我需要使用Cmake來對其進行構建。

這也是噩夢的開始，mediapipe的.proto文件很多，核心的framework的目錄下存在很多的.proto文件，根目錄和子目錄都有.proto文件：

而且每個proto文件之間存在引用的順序，framework根目錄下的calculator.proto文件:

// mediapipe/framework/calculator.proto
syntax = "proto3";

package mediapipe;

import public "mediapipe/framework/calculator_options.proto";

import "google/protobuf/any.proto";
import "mediapipe/framework/mediapipe_options.proto";
import "mediapipe/framework/packet_factory.proto";
import "mediapipe/framework/packet_generator.proto";
import "mediapipe/framework/status_handler.proto";
import "mediapipe/framework/stream_handler.proto";

每個.proto文件都import了其他目錄下的文件，這里的import類似于C++中的include，但是這里的import又可以相互引用，例如上述的status_handler.proto也引用了mediapipe_options.proto。

如果直接對上述所有的.proto文件直接使用protobuf_generate_cpp命令，會直接報錯，因為這些文件不在一個目錄，而且import的相對目錄也無法分析。另外，不同目錄內的.cc文件會引用相應目錄生成的.pb.h文件，我們需要生成的.pb.cc和.pb.h在原始的目錄中，這樣才可以正常引用，要不然需要修改其他源代碼的include地址，比較麻煩。

CLion中Cmake來編譯proto生成的.pb.cc和.pb.h不在原始目錄，而是集中在cmake-build-debug(release)中，我們額外需要將其中生成的.pb.cc和.pb.h文件移動到原始地址(Clion的情況是這樣)。

正確修改cmake

對于這種情況，比較合適的做法是直接使用命令進行生成。

首先找到所有需要編譯的.proto文件：

file(GLOB protobuf_files
    mediapipe/framework/*.proto
    mediapipe/framework/tool/*.proto
    mediapipe/framework/deps/*.proto
    mediapipe/framework/testdata/*.proto
    mediapipe/framework/formats/*.proto
    mediapipe/framework/formats/annotation/*.proto
    mediapipe/framework/formats/motion/*.proto
    mediapipe/framework/formats/object_detection/*.proto
    mediapipe/framework/stream_handler/*.proto
    mediapipe/util/*.proto
    mediapipe/calculators/internal/*.proto
    )

接下來，定義相關的目錄地址，PROTO_META_BASE_DIR為編譯之后生成文件的目錄。PROTO_FLAGS很重要，指定編譯.proto文件時的總的尋找路徑，.proto中的import命令根據根據這個地址去連接其他的.proto文件：

SET(PROTO_META_BASE_DIR ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR})
LIST(APPEND PROTO_FLAGS -I${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})

設置好之后，通過FOREACH去循環之前的.proto文件，依次編譯每個文件，然后將生成的.pb.cc和.pb.h移動回原始的目錄，至此就可以正常工作了。

FOREACH(FIL ${protobuf_files})

  GET_FILENAME_COMPONENT(FIL_WE ${FIL} NAME_WE)

  string(REGEX REPLACE ".+/(.+)\\..*" "\\1" FILE_NAME ${FIL})
  string(REGEX REPLACE "(.+)\\${FILE_NAME}.*" "\\1" FILE_PATH ${FIL})

  string(REGEX MATCH "(/mediapipe/framework.*|/mediapipe/util.*|/mediapipe/calculators/internal/)" OUT_PATH ${FILE_PATH})

  set(PROTO_SRCS "${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}${OUT_PATH}${FIL_WE}.pb.cc")
  set(PROTO_HDRS "${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}${OUT_PATH}${FIL_WE}.pb.h")

  EXECUTE_PROCESS(
      COMMAND ${PROTOBUF_PROTOC_EXECUTABLE} ${PROTO_FLAGS} --cpp_out=${PROTO_META_BASE_DIR} ${FIL}
  )
  message("Copying " ${PROTO_SRCS} " to " ${FILE_PATH})

  file(COPY ${PROTO_SRCS} DESTINATION ${FILE_PATH})
  file(COPY ${PROTO_HDRS} DESTINATION ${FILE_PATH})

ENDFOREACH()

參考鏈接

http://blog.argcv.com/articles/3884.c
https://www.v2ex.com/t/602363
https://stackoverflow.com/questions/29720410/no-member-found-when-use-cmake-construct-proto/29817843

到此這篇關于Protobuf在Cmake中的正確使用方法的文章就介紹到這了,更多相關Protobuf使用Cmake內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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