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Protobuf在Cmake中的正确使用

《Protobuf在Cmake中的正确使用》

Protobuf是google开发的一个序列化和反序列化的协议库,我们可以自己设计传递数据的格式,通过.proto文件定义我们的要传递的数据格式。例如,在深度学习中常用的ONNX交换模型就是使用.proto编写的。我们可以通过多种前端(MNN、NCNN、TVM的前端)去读取这个.onnx这个模型,但是首先你要安装protobuf。

在之前的博文中已经简单介绍了onnx,其中onnx.proto就代表了onnx模型的基本数据结构。一般来说,protobuf经常搭配Cmake使用,Cmake有官方的modules,可以通过简单的几个命令protobuf_generate_cpp来生成对应的.pb.cc.pb.h

简单的例子:

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})

但是这个例子太简单了,如果我们的.proto文件只有一个或者说都只在一个目录里,那用这个命令没什么毛病…

但如果是这种情况,我们的文件目录如下:

├── 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,而且这两个不在一个目录,如果直接使用protobuf_generate_cpp来生成,直接会报错。(这个例子取自Yu的一篇博文

也想过把他俩放到同一个目录…然后bar.proto中import的代码就要修改,虽然这样可以,但显然是不适合大型的项目。

而这个大型项目显然就是mediapipe…折磨了我好久。

关于mediapipe的详细介绍在另一篇文章。mediapipe中使用了大量的ProtoBuf技术来表示图结构,而且mediapipe原生并不是采用cmake来构建项目,而是使用google自家研发的bazel,这个项目构建系统我就不评价了,而现在我需要使用Cmake来对其进行构建。

《Protobuf在Cmake中的正确使用》

这也是噩梦的开始,mediapipe的.proto文件很多,核心的framework的目录下存在很多的.proto文件,根目录和子目录都有.proto文件:

《Protobuf在Cmake中的正确使用》

而且每个proto文件之间存在引用的顺序,framework根目录下的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";

每个.proto文件都import了其他目录下的文件,这里的import类似于C++中的include,但是这里的import又可以相互引用,例如上述的status_handler.proto也引用了mediapipe_options.proto

如果直接对上述所有的.proto文件直接使用protobuf_generate_cpp命令,会直接报错,因为这些文件不在一个目录,而且import的相对目录也无法分析。另外,不同目录内的.cc文件会引用相应目录生成的.pb.h文件,我们需要生成的.pb.cc.pb.h在原始的目录中,这样才可以正常引用,要不然需要修改其他源代码的include地址,比较麻烦。

CLion中Cmake来编译proto生成的.pb.cc.pb.h不在原始目录,而是集中在cmake-build-debug(release)中,我们额外需要将其中生成的.pb.cc.pb.h文件移动到原始地址(Clion的情况是这样)。

正确修改cmake

对于这种情况,比较合适的做法是直接使用命令进行生成。

首先找到所有需要编译的.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
        )

接下来,定义相关的目录地址,PROTO_META_BASE_DIR为编译之后生成文件的目录。PROTO_FLAGS很重要,指定编译.proto文件时的总的寻找路径,.proto中的import命令根据根据这个地址去连接其他的.proto文件:

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

设置好之后,通过FOREACH去循环之前的.proto文件,依次编译每个文件,然后将生成的.pb.cc.pb.h移动回原始的目录,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()

参考链接

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#answer-29727925

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  1. claus说道:

    hi oldpan, 你是用cmake重新编译了整个mediapipe项目吗?能否分享下cmakelist

    1. Oldpan说道:

      是的,不过只是其中的一个example而已,全部的工程量太大了,分享的话还需要等等..

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