C# 实现

概述

Protocol Buffers 的 C# 实现包含两个主要组件：

一个运行时库（Google.Protobuf.dll），提供消息处理、序列化和其他核心功能。
一个代码生成器，用于从 .proto 文件生成 C# 类。

这些组件使 .NET 开发人员能够在他们的应用程序中高效地使用 Protocol Buffers。

架构

高层组件

来源：csharp/src/Google.Protobuf/Google.Protobuf.csproj1-56

代码生成流程

来源：csharp/Google.Protobuf.Tools.nuspec1-38

核心类层次结构

运行时库

Google.Protobuf 运行时库提供了在 C# 中处理 Protocol Buffer 消息所需的核心功能。它以 NuGet 包的形式分发，并且是一个强命名程序集。

目标框架

该库支持多个 .NET 框架以实现最大兼容性。

目标框架	描述	优化
.NET Standard 1.1	最广泛的兼容性	基础功能
.NET Standard 2.0	现代 .NET 实现	快速字符串操作
.NET Framework 4.5	传统完整框架	基础功能
.NET 5.0	现代 .NET	快速字符串操作、SIMD 支持

来源：csharp/src/Google.Protobuf/Google.Protobuf.csproj11-37

关键优化

对于较新的目标框架，该库包含增强性能的优化。

GOOGLE_PROTOBUF_SUPPORT_FAST_STRING：启用 .NET Standard 2.0 和 .NET 5.0+，提供更高效的字符串处理。
GOOGLE_PROTOBUF_SIMD：启用 .NET 5.0+，使用 SIMD 指令加速某些操作的处理。

来源：csharp/src/Google.Protobuf/Google.Protobuf.csproj31-37

依赖项

该库的依赖项最少，以确保轻量级集成。

System.Memory（适用于 .NET Framework 4.5 和 .NET Standard 1.1/2.0）
System.Runtime.CompilerServices.Unsafe（适用于 .NET Standard 2.0）

来源：csharp/src/Google.Protobuf/Google.Protobuf.csproj45-54

NuGet 包

C# 实现通过两个 NuGet 包进行分发：

来源：csharp/Google.Protobuf.Tools.nuspec1-38 csharp/src/Google.Protobuf/Google.Protobuf.csproj1-56

Google.Protobuf

主要的运行时库，提供：

核心消息接口和基类
序列化和反序列化逻辑
反射支持
预定义类型（Well-known types）实现

Google.Protobuf.Tools

包含代码生成工具：

多平台协议编译器（protoc）二进制文件
预定义类型（Well-known types）.proto 文件
MSBuild 集成，简化项目设置

Tools 包包含适用于以下系统的 protoc 可执行文件：

Windows (x86, x64)
Linux (x86, x64)
macOS (x64)

来源：csharp/Google.Protobuf.Tools.nuspec18-37

代码生成

在 C# 中使用 Protocol Buffers 时，工作流程包括从 .proto 文件生成 C# 类。使用 C# 插件的 protoc 编译器会为 .proto 文件中定义的每个消息和枚举生成强类型 C# 类。

生成的类结构

对于 .proto 文件中的每个消息，代码生成器会生成：

一个 C# 类，其中包含每个字段的属性。
一个静态的 Parser 实例，用于反序列化消息。
用于序列化的方法（WriteTo、ToByteArray 等）。
用于反射的描述符（Descriptor）对象。

对于 .proto 文件中的枚举，代码生成器会生成 C# 枚举类型。

MSBuild 集成

Google.Protobuf.Tools 包通过 Google.Protobuf.Tools.targets 文件提供了 MSBuild 集成。这使得代码生成成为构建过程的一部分。

来源：csharp/Google.Protobuf.Tools.nuspec35-36

功能支持

C# 实现支持所有主要的 Protocol Buffers 功能：

消息和嵌套消息
枚举
扩展
Oneof 字段
Map
预定义类型（Well-known types）
Proto2 和 Proto3 语法

版本信息

C# 实现的版本信息保存在 .csproj 文件中。

来源：csharp/src/Google.Protobuf/Google.Protobuf.csproj8

构建与测试

C# 实现使用标准的 .NET SDK 工具进行构建。该项目使用强名称签名来保证程序集标识，并与已签名的程序集兼容。

来源：csharp/src/Google.Protobuf/Google.Protobuf.csproj13-14