pb.h

   1 /* Common parts of the nanopb library. Most of these are quite low-level
   2  * stuff. For the high-level interface, see pb_encode.h and pb_decode.h.
   3  */
   4
   5 #ifndef _PB_H_
   6 #define _PB_H_
   7
   8 /*****************************************************************
   9  * Nanopb compilation time options. You can change these here by *
  10  * uncommenting the lines, or on the compiler command line.      *
  11  *****************************************************************/
  12
  13 /* Define this if your CPU architecture is big endian, i.e. it
  14  * stores the most-significant byte first. */
  15 /* #define __BIG_ENDIAN__ 1 */
  16
  17 /* Increase the number of required fields that are tracked.
  18  * A compiler warning will tell if you need this. */
  19 /* #define PB_MAX_REQUIRED_FIELDS 256 */
  20
  21 /* Add support for tag numbers > 255 and fields larger than 255 bytes. */
  22 /* #define PB_FIELD_16BIT 1 */
  23
  24 /* Add support for tag numbers > 65536 and fields larger than 65536 bytes. */
  25 /* #define PB_FIELD_32BIT 1 */
  26
  27 /* Disable support for error messages in order to save some code space. */
  28 /* #define PB_NO_ERRMSG 1 */
  29
  30 /* Disable support for custom streams (support only memory buffers). */
  31 /* #define PB_BUFFER_ONLY 1 */
  32
  33 /* Switch back to the old-style callback function signature.
  34  * This was the default until nanopb-0.2.1. */
  35 /* #define PB_OLD_CALLBACK_STYLE */
  36
  37
  38 /******************************************************************
  39  * You usually don't need to change anything below this line.     *
  40  * Feel free to look around and use the defined macros, though.   *
  41  ******************************************************************/
  42
  43
  44 /* Version of the nanopb library. Just in case you want to check it in
  45  * your own program. */
  46 #define NANOPB_VERSION nanopb-0.2.7-dev
  47
  48 /* Include all the system headers needed by nanopb. You will need the
  49  * definitions of the following:
  50  * - strlen, memcpy, memset functions
  51  * - [u]int8_t, [u]int16_t, [u]int32_t, [u]int64_t
  52  * - size_t
  53  * - bool
  54  *
  55  * If you don't have the standard header files, you can instead provide
  56  * a custom header that defines or includes all this. In that case,
  57  * define PB_SYSTEM_HEADER to the path of this file.
  58  */
  59 #ifdef PB_SYSTEM_HEADER
  60 #include PB_SYSTEM_HEADER
  61 #else
  62 #include <stdint.h>
  63 #include <stddef.h>
  64 #include <stdbool.h>
  65 #include <string.h>
  66
  67 #ifdef PB_ENABLE_MALLOC
  68 #include <stdlib.h>
  69 #endif
  70 #endif
  71
  72 /* Macro for defining packed structures (compiler dependent).
  73  * This just reduces memory requirements, but is not required.
  74  */
  75 #if defined(__GNUC__) || defined(__clang__)
  76     /* For GCC and clang */
  77 #   define PB_PACKED_STRUCT_START
  78 #   define PB_PACKED_STRUCT_END
  79 #   define pb_packed __attribute__((packed))
  80 #elif defined(__ICCARM__)
  81     /* For IAR ARM compiler */
  82 #   define PB_PACKED_STRUCT_START _Pragma("pack(push, 1)")
  83 #   define PB_PACKED_STRUCT_END _Pragma("pack(pop)")
  84 #   define pb_packed
  85 #elif defined(_MSC_VER) && (_MSC_VER >= 1500)
  86     /* For Microsoft Visual C++ */
  87 #   define PB_PACKED_STRUCT_START __pragma(pack(push, 1))
  88 #   define PB_PACKED_STRUCT_END __pragma(pack(pop))
  89 #   define pb_packed
  90 #else
  91     /* Unknown compiler */
  92 #   define PB_PACKED_STRUCT_START
  93 #   define PB_PACKED_STRUCT_END
  94 #   define pb_packed
  95 #endif
  96
  97 /* Handly macro for suppressing unreferenced-parameter compiler warnings. */
  98 #ifndef UNUSED
  99 #define UNUSED(x) (void)(x)
 100 #endif
 101
 102 /* Compile-time assertion, used for checking compatible compilation options.
 103  * If this does not work properly on your compiler, use #define STATIC_ASSERT
 104  * to disable it.
 105  *
 106  * But before doing that, check carefully the error message / place where it
 107  * comes from to see if the error has a real cause. Unfortunately the error
 108  * message is not always very clear to read, but you can see the reason better
 109  * in the place where the STATIC_ASSERT macro was called.
 110  */
 111 #ifndef STATIC_ASSERT
 112 #define STATIC_ASSERT(COND,MSG) typedef char STATIC_ASSERT_MSG(MSG, __LINE__, __COUNTER__)[(COND)?1:-1];
 113 #define STATIC_ASSERT_MSG(MSG, LINE, COUNTER) STATIC_ASSERT_MSG_(MSG, LINE, COUNTER)
 114 #define STATIC_ASSERT_MSG_(MSG, LINE, COUNTER) static_assertion_##MSG##LINE##COUNTER
 115 #endif
 116
 117 /* Number of required fields to keep track of. */
 118 #ifndef PB_MAX_REQUIRED_FIELDS
 119 #define PB_MAX_REQUIRED_FIELDS 64
 120 #endif
 121
 122 #if PB_MAX_REQUIRED_FIELDS < 64
 123 #error You should not lower PB_MAX_REQUIRED_FIELDS from the default value (64).
 124 #endif
 125
 126 /* List of possible field types. These are used in the autogenerated code.
 127  * Least-significant 4 bits tell the scalar type
 128  * Most-significant 4 bits specify repeated/required/packed etc.
 129  */
 130
 131 typedef uint8_t pb_type_t;
 132
 133 /**** Field data types ****/
 134
 135 /* Numeric types */
 136 #define PB_LTYPE_VARINT  0x00 /* int32, int64, enum, bool */
 137 #define PB_LTYPE_UVARINT 0x01 /* uint32, uint64 */
 138 #define PB_LTYPE_SVARINT 0x02 /* sint32, sint64 */
 139 #define PB_LTYPE_FIXED32 0x03 /* fixed32, sfixed32, float */
 140 #define PB_LTYPE_FIXED64 0x04 /* fixed64, sfixed64, double */
 141
 142 /* Marker for last packable field type. */
 143 #define PB_LTYPE_LAST_PACKABLE 0x04
 144
 145 /* Byte array with pre-allocated buffer.
 146  * data_size is the length of the allocated PB_BYTES_ARRAY structure. */
 147 #define PB_LTYPE_BYTES 0x05
 148
 149 /* String with pre-allocated buffer.
 150  * data_size is the maximum length. */
 151 #define PB_LTYPE_STRING 0x06
 152
 153 /* Submessage
 154  * submsg_fields is pointer to field descriptions */
 155 #define PB_LTYPE_SUBMESSAGE 0x07
 156
 157 /* Extension pseudo-field
 158  * The field contains a pointer to pb_extension_t */
 159 #define PB_LTYPE_EXTENSION 0x08
 160
 161 /* Number of declared LTYPES */
 162 #define PB_LTYPES_COUNT 9
 163 #define PB_LTYPE_MASK 0x0F
 164
 165 /**** Field repetition rules ****/
 166
 167 #define PB_HTYPE_REQUIRED 0x00
 168 #define PB_HTYPE_OPTIONAL 0x10
 169 #define PB_HTYPE_REPEATED 0x20
 170 #define PB_HTYPE_MASK     0x30
 171
 172 /**** Field allocation types ****/
 173
 174 #define PB_ATYPE_STATIC   0x00
 175 #define PB_ATYPE_POINTER  0x80
 176 #define PB_ATYPE_CALLBACK 0x40
 177 #define PB_ATYPE_MASK     0xC0
 178
 179 #define PB_ATYPE(x) ((x) & PB_ATYPE_MASK)
 180 #define PB_HTYPE(x) ((x) & PB_HTYPE_MASK)
 181 #define PB_LTYPE(x) ((x) & PB_LTYPE_MASK)
 182
 183 /* Data type used for storing sizes of struct fields
 184  * and array counts.
 185  */
 186 #if defined(PB_FIELD_32BIT)
 187     typedef uint32_t pb_size_t;
 188     typedef int32_t pb_ssize_t;
 189 #elif defined(PB_FIELD_16BIT)
 190     typedef uint16_t pb_size_t;
 191     typedef int16_t pb_ssize_t;
 192 #else
 193     typedef uint8_t pb_size_t;
 194     typedef int8_t pb_ssize_t;
 195 #endif
 196
 197 /* This structure is used in auto-generated constants
 198  * to specify struct fields.
 199  * You can change field sizes if you need structures
 200  * larger than 256 bytes or field tags larger than 256.
 201  * The compiler should complain if your .proto has such
 202  * structures. Fix that by defining PB_FIELD_16BIT or
 203  * PB_FIELD_32BIT.
 204  */
 205 PB_PACKED_STRUCT_START
 206 typedef struct _pb_field_t pb_field_t;
 207 struct _pb_field_t {
 208     pb_size_t tag;
 209     pb_type_t type;
 210     pb_size_t data_offset; /* Offset of field data, relative to previous field. */
 211     pb_ssize_t size_offset; /* Offset of array size or has-boolean, relative to data */
 212     pb_size_t data_size; /* Data size in bytes for a single item */
 213     pb_size_t array_size; /* Maximum number of entries in array */
 214
 215     /* Field definitions for submessage
 216      * OR default value for all other non-array, non-callback types
 217      * If null, then field will zeroed. */
 218     const void *ptr;
 219 } pb_packed;
 220 PB_PACKED_STRUCT_END
 221
 222 /* Make sure that the standard integer types are of the expected sizes.
 223  * All kinds of things may break otherwise.. atleast all fixed* types.
 224  *
 225  * If you get errors here, it probably means that your stdint.h is not
 226  * correct for your platform.
 227  */
 228 STATIC_ASSERT(sizeof(int8_t) == 1, INT8_T_WRONG_SIZE)
 229 STATIC_ASSERT(sizeof(uint8_t) == 1, UINT8_T_WRONG_SIZE)
 230 STATIC_ASSERT(sizeof(int16_t) == 2, INT16_T_WRONG_SIZE)
 231 STATIC_ASSERT(sizeof(uint16_t) == 2, UINT16_T_WRONG_SIZE)
 232 STATIC_ASSERT(sizeof(int32_t) == 4, INT32_T_WRONG_SIZE)
 233 STATIC_ASSERT(sizeof(uint32_t) == 4, UINT32_T_WRONG_SIZE)
 234 STATIC_ASSERT(sizeof(int64_t) == 8, INT64_T_WRONG_SIZE)
 235 STATIC_ASSERT(sizeof(uint64_t) == 8, UINT64_T_WRONG_SIZE)
 236
 237 /* This structure is used for 'bytes' arrays.
 238  * It has the number of bytes in the beginning, and after that an array.
 239  * Note that actual structs used will have a different length of bytes array.
 240  */
 241 #define PB_BYTES_ARRAY_T(n) struct { size_t size; uint8_t bytes[n]; }
 242 #define PB_BYTES_ARRAY_T_ALLOCSIZE(n) ((size_t)n + offsetof(pb_bytes_array_t, bytes))
 243
 244 struct _pb_bytes_array_t {
 245     size_t size;
 246     uint8_t bytes[1];
 247 };
 248 typedef struct _pb_bytes_array_t pb_bytes_array_t;
 249
 250 /* This structure is used for giving the callback function.
 251  * It is stored in the message structure and filled in by the method that
 252  * calls pb_decode.
 253  *
 254  * The decoding callback will be given a limited-length stream
 255  * If the wire type was string, the length is the length of the string.
 256  * If the wire type was a varint/fixed32/fixed64, the length is the length
 257  * of the actual value.
 258  * The function may be called multiple times (especially for repeated types,
 259  * but also otherwise if the message happens to contain the field multiple
 260  * times.)
 261  *
 262  * The encoding callback will receive the actual output stream.
 263  * It should write all the data in one call, including the field tag and
 264  * wire type. It can write multiple fields.
 265  *
 266  * The callback can be null if you want to skip a field.
 267  */
 268 typedef struct _pb_istream_t pb_istream_t;
 269 typedef struct _pb_ostream_t pb_ostream_t;
 270 typedef struct _pb_callback_t pb_callback_t;
 271 struct _pb_callback_t {
 272 #ifdef PB_OLD_CALLBACK_STYLE
 273     /* Deprecated since nanopb-0.2.1 */
 274     union {
 275         bool (*decode)(pb_istream_t *stream, const pb_field_t *field, void *arg);
 276         bool (*encode)(pb_ostream_t *stream, const pb_field_t *field, const void *arg);
 277     } funcs;
 278 #else
 279     /* New function signature, which allows modifying arg contents in callback. */
 280     union {
 281         bool (*decode)(pb_istream_t *stream, const pb_field_t *field, void **arg);
 282         bool (*encode)(pb_ostream_t *stream, const pb_field_t *field, void * const *arg);
 283     } funcs;
 284 #endif
 285
 286     /* Free arg for use by callback */
 287     void *arg;
 288 };
 289
 290 /* Wire types. Library user needs these only in encoder callbacks. */
 291 typedef enum {
 292     PB_WT_VARINT = 0,
 293     PB_WT_64BIT  = 1,
 294     PB_WT_STRING = 2,
 295     PB_WT_32BIT  = 5
 296 } pb_wire_type_t;
 297
 298 /* Structure for defining the handling of unknown/extension fields.
 299  * Usually the pb_extension_type_t structure is automatically generated,
 300  * while the pb_extension_t structure is created by the user. However,
 301  * if you want to catch all unknown fields, you can also create a custom
 302  * pb_extension_type_t with your own callback.
 303  */
 304 typedef struct _pb_extension_type_t pb_extension_type_t;
 305 typedef struct _pb_extension_t pb_extension_t;
 306 struct _pb_extension_type_t {
 307     /* Called for each unknown field in the message.
 308      * If you handle the field, read off all of its data and return true.
 309      * If you do not handle the field, do not read anything and return true.
 310      * If you run into an error, return false.
 311      * Set to NULL for default handler.
 312      */
 313     bool (*decode)(pb_istream_t *stream, pb_extension_t *extension,
 314                    uint32_t tag, pb_wire_type_t wire_type);
 315
 316     /* Called once after all regular fields have been encoded.
 317      * If you have something to write, do so and return true.
 318      * If you do not have anything to write, just return true.
 319      * If you run into an error, return false.
 320      * Set to NULL for default handler.
 321      */
 322     bool (*encode)(pb_ostream_t *stream, const pb_extension_t *extension);
 323
 324     /* Free field for use by the callback. */
 325     const void *arg;
 326 };
 327
 328 struct _pb_extension_t {
 329     /* Type describing the extension field. Usually you'll initialize
 330      * this to a pointer to the automatically generated structure. */
 331     const pb_extension_type_t *type;
 332
 333     /* Destination for the decoded data. This must match the datatype
 334      * of the extension field. */
 335     void *dest;
 336
 337     /* Pointer to the next extension handler, or NULL.
 338      * If this extension does not match a field, the next handler is
 339      * automatically called. */
 340     pb_extension_t *next;
 341 };
 342
 343 /* These macros are used to declare pb_field_t's in the constant array. */
 344 /* Size of a structure member, in bytes. */
 345 #define pb_membersize(st, m) (sizeof ((st*)0)->m)
 346 /* Number of entries in an array. */
 347 #define pb_arraysize(st, m) (pb_membersize(st, m) / pb_membersize(st, m[0]))
 348 /* Delta from start of one member to the start of another member. */
 349 #define pb_delta(st, m1, m2) ((int)offsetof(st, m1) - (int)offsetof(st, m2))
 350 /* Marks the end of the field list */
 351 #define PB_LAST_FIELD {0,(pb_type_t) 0,0,0,0,0,0}
 352
 353 /* Macros for filling in the data_offset field */
 354 /* data_offset for first field in a message */
 355 #define PB_DATAOFFSET_FIRST(st, m1, m2) (offsetof(st, m1))
 356 /* data_offset for subsequent fields */
 357 #define PB_DATAOFFSET_OTHER(st, m1, m2) (offsetof(st, m1) - offsetof(st, m2) - pb_membersize(st, m2))
 358 /* Choose first/other based on m1 == m2 (deprecated, remains for backwards compatibility) */
 359 #define PB_DATAOFFSET_CHOOSE(st, m1, m2) (int)(offsetof(st, m1) == offsetof(st, m2) \
 360                                   ? PB_DATAOFFSET_FIRST(st, m1, m2) \
 361                                   : PB_DATAOFFSET_OTHER(st, m1, m2))
 362
 363 /* Required fields are the simplest. They just have delta (padding) from
 364  * previous field end, and the size of the field. Pointer is used for
 365  * submessages and default values.
 366  */
 367 #define PB_REQUIRED_STATIC(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 368     {tag, PB_ATYPE_STATIC | PB_HTYPE_REQUIRED | ltype, \
 369     fd, 0, pb_membersize(st, m), 0, ptr}
 370
 371 /* Optional fields add the delta to the has_ variable. */
 372 #define PB_OPTIONAL_STATIC(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 373     {tag, PB_ATYPE_STATIC | PB_HTYPE_OPTIONAL | ltype, \
 374     fd, \
 375     pb_delta(st, has_ ## m, m), \
 376     pb_membersize(st, m), 0, ptr}
 377
 378 /* Repeated fields have a _count field and also the maximum number of entries. */
 379 #define PB_REPEATED_STATIC(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 380     {tag, PB_ATYPE_STATIC | PB_HTYPE_REPEATED | ltype, \
 381     fd, \
 382     pb_delta(st, m ## _count, m), \
 383     pb_membersize(st, m[0]), \
 384     pb_arraysize(st, m), ptr}
 385
 386 /* Allocated fields carry the size of the actual data, not the pointer */
 387 #define PB_REQUIRED_POINTER(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 388     {tag, PB_ATYPE_POINTER | PB_HTYPE_REQUIRED | ltype, \
 389     fd, 0, pb_membersize(st, m[0]), 0, ptr}
 390
 391 /* Optional fields don't need a has_ variable, as information would be redundant */
 392 #define PB_OPTIONAL_POINTER(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 393     {tag, PB_ATYPE_POINTER | PB_HTYPE_OPTIONAL | ltype, \
 394     fd, 0, pb_membersize(st, m[0]), 0, ptr}
 395
 396 /* Repeated fields have a _count field and a pointer to array of pointers */
 397 #define PB_REPEATED_POINTER(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 398     {tag, PB_ATYPE_POINTER | PB_HTYPE_REPEATED | ltype, \
 399     fd, pb_delta(st, m ## _count, m), \
 400     pb_membersize(st, m[0]), 0, ptr}
 401
 402 /* Callbacks are much like required fields except with special datatype. */
 403 #define PB_REQUIRED_CALLBACK(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 404     {tag, PB_ATYPE_CALLBACK | PB_HTYPE_REQUIRED | ltype, \
 405     fd, 0, pb_membersize(st, m), 0, ptr}
 406
 407 #define PB_OPTIONAL_CALLBACK(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 408     {tag, PB_ATYPE_CALLBACK | PB_HTYPE_OPTIONAL | ltype, \
 409     fd, 0, pb_membersize(st, m), 0, ptr}
 410
 411 #define PB_REPEATED_CALLBACK(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 412     {tag, PB_ATYPE_CALLBACK | PB_HTYPE_REPEATED | ltype, \
 413     fd, 0, pb_membersize(st, m), 0, ptr}
 414
 415 /* Optional extensions don't have the has_ field, as that would be redundant. */
 416 #define PB_OPTEXT_STATIC(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 417     {tag, PB_ATYPE_STATIC | PB_HTYPE_OPTIONAL | ltype, \
 418     0, \
 419     0, \
 420     pb_membersize(st, m), 0, ptr}
 421
 422 #define PB_OPTEXT_CALLBACK(tag, st, m, fd, ltype, ptr) \
 423     {tag, PB_ATYPE_CALLBACK | PB_HTYPE_OPTIONAL | ltype, \
 424     0, 0, pb_membersize(st, m), 0, ptr}
 425
 426 /* The mapping from protobuf types to LTYPEs is done using these macros. */
 427 #define PB_LTYPE_MAP_BOOL       PB_LTYPE_VARINT
 428 #define PB_LTYPE_MAP_BYTES      PB_LTYPE_BYTES
 429 #define PB_LTYPE_MAP_DOUBLE     PB_LTYPE_FIXED64
 430 #define PB_LTYPE_MAP_ENUM       PB_LTYPE_VARINT
 431 #define PB_LTYPE_MAP_FIXED32    PB_LTYPE_FIXED32
 432 #define PB_LTYPE_MAP_FIXED64    PB_LTYPE_FIXED64
 433 #define PB_LTYPE_MAP_FLOAT      PB_LTYPE_FIXED32
 434 #define PB_LTYPE_MAP_INT32      PB_LTYPE_VARINT
 435 #define PB_LTYPE_MAP_INT64      PB_LTYPE_VARINT
 436 #define PB_LTYPE_MAP_MESSAGE    PB_LTYPE_SUBMESSAGE
 437 #define PB_LTYPE_MAP_SFIXED32   PB_LTYPE_FIXED32
 438 #define PB_LTYPE_MAP_SFIXED64   PB_LTYPE_FIXED64
 439 #define PB_LTYPE_MAP_SINT32     PB_LTYPE_SVARINT
 440 #define PB_LTYPE_MAP_SINT64     PB_LTYPE_SVARINT
 441 #define PB_LTYPE_MAP_STRING     PB_LTYPE_STRING
 442 #define PB_LTYPE_MAP_UINT32     PB_LTYPE_UVARINT
 443 #define PB_LTYPE_MAP_UINT64     PB_LTYPE_UVARINT
 444 #define PB_LTYPE_MAP_EXTENSION  PB_LTYPE_EXTENSION
 445
 446 /* This is the actual macro used in field descriptions.
 447  * It takes these arguments:
 448  * - Field tag number
 449  * - Field type:   BOOL, BYTES, DOUBLE, ENUM, FIXED32, FIXED64,
 450  *                 FLOAT, INT32, INT64, MESSAGE, SFIXED32, SFIXED64
 451  *                 SINT32, SINT64, STRING, UINT32, UINT64 or EXTENSION
 452  * - Field rules:  REQUIRED, OPTIONAL or REPEATED
 453  * - Allocation:   STATIC or CALLBACK
 454  * - Message name
 455  * - Field name
 456  * - Previous field name (or field name again for first field)
 457  * - Pointer to default value or submsg fields.
 458  */
 459
 460 #define PB_FIELD(tag, type, rules, allocation, message, field, prevfield, ptr) \
 461     PB_ ## rules ## _ ## allocation(tag, message, field, \
 462         PB_DATAOFFSET_CHOOSE(message, field, prevfield), \
 463         PB_LTYPE_MAP_ ## type, ptr)
 464
 465 /* This is a new version of the macro used by nanopb generator from
 466  * version 0.2.3 onwards. It avoids the use of a ternary expression in
 467  * the initialization, which confused some compilers.
 468  *
 469  * - Placement: FIRST or OTHER, depending on if this is the first field in structure.
 470  *
 471  */
 472 #define PB_FIELD2(tag, type, rules, allocation, placement, message, field, prevfield, ptr) \
 473     PB_ ## rules ## _ ## allocation(tag, message, field, \
 474         PB_DATAOFFSET_ ## placement(message, field, prevfield), \
 475         PB_LTYPE_MAP_ ## type, ptr)
 476
 477
 478 /* These macros are used for giving out error messages.
 479  * They are mostly a debugging aid; the main error information
 480  * is the true/false return value from functions.
 481  * Some code space can be saved by disabling the error
 482  * messages if not used.
 483  */
 484 #ifdef PB_NO_ERRMSG
 485 #define PB_RETURN_ERROR(stream,msg) return false
 486 #define PB_GET_ERROR(stream) "(errmsg disabled)"
 487 #else
 488 #define PB_RETURN_ERROR(stream,msg) \
 489     do {\
 490         if ((stream)->errmsg == NULL) \
 491             (stream)->errmsg = (msg); \
 492         return false; \
 493     } while(0)
 494 #define PB_GET_ERROR(stream) ((stream)->errmsg ? (stream)->errmsg : "(none)")
 495 #endif
 496
 497 #endif