Extend inline / fixed length bytes array support (issue #244)
[apps/agl-service-can-low-level.git] / generator / nanopb_generator.py
index 2b1d63e..9cce6a5 100755 (executable)
@@ -1,10 +1,13 @@
-#!/usr/bin/python
+#!/usr/bin/env python
+
+from __future__ import unicode_literals
 
 '''Generate header file for nanopb from a ProtoBuf FileDescriptorSet.'''
-nanopb_version = "nanopb-0.3.4-dev"
+nanopb_version = "nanopb-0.3.8-dev"
 
 import sys
 import re
+from functools import reduce
 
 try:
     # Add some dummy imports to keep packaging tools happy.
@@ -71,27 +74,33 @@ intsizes = {
     nanopb_pb2.IS_64:    'int64_t',
 }
 
+# String types (for python 2 / python 3 compatibility)
+try:
+    strtypes = (unicode, str)
+except NameError:
+    strtypes = (str, )
+
 class Names:
     '''Keeps a set of nested names and formats them to C identifier.'''
     def __init__(self, parts = ()):
         if isinstance(parts, Names):
             parts = parts.parts
         self.parts = tuple(parts)
-    
+
     def __str__(self):
         return '_'.join(self.parts)
 
     def __add__(self, other):
-        if isinstance(other, (str, unicode)):
+        if isinstance(other, strtypes):
             return Names(self.parts + (other,))
         elif isinstance(other, tuple):
             return Names(self.parts + other)
         else:
             raise ValueError("Name parts should be of type str")
-    
+
     def __eq__(self, other):
         return isinstance(other, Names) and self.parts == other.parts
-    
+
 def names_from_type_name(type_name):
     '''Parse Names() from FieldDescriptorProto type_name'''
     if type_name[0] != '.':
@@ -100,11 +109,14 @@ def names_from_type_name(type_name):
 
 def varint_max_size(max_value):
     '''Returns the maximum number of bytes a varint can take when encoded.'''
+    if max_value < 0:
+        max_value = 2**64 - max_value
     for i in range(1, 11):
         if (max_value >> (i * 7)) == 0:
             return i
     raise ValueError("Value too large for varint: " + str(max_value))
 
+assert varint_max_size(-1) == 10
 assert varint_max_size(0) == 1
 assert varint_max_size(127) == 1
 assert varint_max_size(128) == 2
@@ -113,16 +125,20 @@ class EncodedSize:
     '''Class used to represent the encoded size of a field or a message.
     Consists of a combination of symbolic sizes and integer sizes.'''
     def __init__(self, value = 0, symbols = []):
-        if isinstance(value, (str, Names)):
-            symbols = [str(value)]
-            value = 0
-        self.value = value
-        self.symbols = symbols
-    
+        if isinstance(value, EncodedSize):
+            self.value = value.value
+            self.symbols = value.symbols
+        elif isinstance(value, strtypes + (Names,)):
+            self.symbols = [str(value)]
+            self.value = 0
+        else:
+            self.value = value
+            self.symbols = symbols
+
     def __add__(self, other):
-        if isinstance(other, (int, long)):
+        if isinstance(other, int):
             return EncodedSize(self.value + other, self.symbols)
-        elif isinstance(other, (str, Names)):
+        elif isinstance(other, strtypes + (Names,)):
             return EncodedSize(self.value, self.symbols + [str(other)])
         elif isinstance(other, EncodedSize):
             return EncodedSize(self.value + other.value, self.symbols + other.symbols)
@@ -130,7 +146,7 @@ class EncodedSize:
             raise ValueError("Cannot add size: " + repr(other))
 
     def __mul__(self, other):
-        if isinstance(other, (int, long)):
+        if isinstance(other, int):
             return EncodedSize(self.value * other, [str(other) + '*' + s for s in self.symbols])
         else:
             raise ValueError("Cannot multiply size: " + repr(other))
@@ -150,42 +166,88 @@ class EncodedSize:
 class Enum:
     def __init__(self, names, desc, enum_options):
         '''desc is EnumDescriptorProto'''
-        
+
         self.options = enum_options
         self.names = names + desc.name
-        
+
         if enum_options.long_names:
-            self.values = [(self.names + x.name, x.number) for x in desc.value]            
+            self.values = [(self.names + x.name, x.number) for x in desc.value]
         else:
-            self.values = [(names + x.name, x.number) for x in desc.value] 
-        
+            self.values = [(names + x.name, x.number) for x in desc.value]
+
         self.value_longnames = [self.names + x.name for x in desc.value]
         self.packed = enum_options.packed_enum
-    
+
     def has_negative(self):
         for n, v in self.values:
             if v < 0:
                 return True
         return False
-    
+
+    def encoded_size(self):
+        return max([varint_max_size(v) for n,v in self.values])
+
     def __str__(self):
         result = 'typedef enum _%s {\n' % self.names
         result += ',\n'.join(["    %s = %d" % x for x in self.values])
         result += '\n}'
-        
+
         if self.packed:
             result += ' pb_packed'
-        
+
         result += ' %s;' % self.names
-        
+
+        result += '\n#define _%s_MIN %s' % (self.names, self.values[0][0])
+        result += '\n#define _%s_MAX %s' % (self.names, self.values[-1][0])
+        result += '\n#define _%s_ARRAYSIZE ((%s)(%s+1))' % (self.names, self.names, self.values[-1][0])
+
         if not self.options.long_names:
             # Define the long names always so that enum value references
             # from other files work properly.
             for i, x in enumerate(self.values):
                 result += '\n#define %s %s' % (self.value_longnames[i], x[0])
-        
+
+        if self.options.enum_to_string:
+            result += '\nconst char *%s_name(%s v);\n' % (self.names, self.names)
+
         return result
 
+    def enum_to_string_definition(self):
+        if not self.options.enum_to_string:
+            return ""
+
+        result = 'const char *%s_name(%s v) {\n' % (self.names, self.names)
+        result += '    switch (v) {\n'
+
+        for ((enumname, _), strname) in zip(self.values, self.value_longnames):
+            # Strip off the leading type name from the string value.
+            strval = str(strname)[len(str(self.names)) + 1:]
+            result += '        case %s: return "%s";\n' % (enumname, strval)
+
+        result += '    }\n'
+        result += '    return "unknown";\n'
+        result += '}\n'
+
+        return result
+
+class FieldMaxSize:
+    def __init__(self, worst = 0, checks = [], field_name = 'undefined'):
+        if isinstance(worst, list):
+            self.worst = max(i for i in worst if i is not None)
+        else:
+            self.worst = worst
+
+        self.worst_field = field_name
+        self.checks = list(checks)
+
+    def extend(self, extend, field_name = None):
+        self.worst = max(self.worst, extend.worst)
+
+        if self.worst == extend.worst:
+            self.worst_field = extend.worst_field
+
+        self.checks.extend(extend.checks)
+
 class Field:
     def __init__(self, struct_name, desc, field_options):
         '''desc is FieldDescriptorProto'''
@@ -199,51 +261,64 @@ class Field:
         self.array_decl = ""
         self.enc_size = None
         self.ctype = None
-        
+
+        if field_options.type == nanopb_pb2.FT_INLINE:
+            # Before nanopb-0.3.8, fixed length bytes arrays were specified
+            # by setting type to FT_INLINE. But to handle pointer typed fields,
+            # it makes sense to have it as a separate option.
+            field_options.type = nanopb_pb2.FT_STATIC
+            field_options.fixed_length = True
+
         # Parse field options
         if field_options.HasField("max_size"):
             self.max_size = field_options.max_size
         
+        if desc.type == FieldD.TYPE_STRING and field_options.HasField("max_length"):
+            # max_length overrides max_size for strings
+            self.max_size = field_options.max_length + 1
+
         if field_options.HasField("max_count"):
             self.max_count = field_options.max_count
-        
+
         if desc.HasField('default_value'):
             self.default = desc.default_value
-           
+
         # Check field rules, i.e. required/optional/repeated.
         can_be_static = True
-        if desc.label == FieldD.LABEL_REQUIRED:
-            self.rules = 'REQUIRED'
-        elif desc.label == FieldD.LABEL_OPTIONAL:
-            self.rules = 'OPTIONAL'
-        elif desc.label == FieldD.LABEL_REPEATED:
+        if desc.label == FieldD.LABEL_REPEATED:
             self.rules = 'REPEATED'
             if self.max_count is None:
                 can_be_static = False
             else:
                 self.array_decl = '[%d]' % self.max_count
+        elif field_options.proto3:
+            self.rules = 'SINGULAR'
+        elif desc.label == FieldD.LABEL_REQUIRED:
+            self.rules = 'REQUIRED'
+        elif desc.label == FieldD.LABEL_OPTIONAL:
+            self.rules = 'OPTIONAL'
         else:
             raise NotImplementedError(desc.label)
-        
+
         # Check if the field can be implemented with static allocation
         # i.e. whether the data size is known.
         if desc.type == FieldD.TYPE_STRING and self.max_size is None:
             can_be_static = False
-        
+
         if desc.type == FieldD.TYPE_BYTES and self.max_size is None:
             can_be_static = False
-        
+
         # Decide how the field data will be allocated
         if field_options.type == nanopb_pb2.FT_DEFAULT:
             if can_be_static:
                 field_options.type = nanopb_pb2.FT_STATIC
             else:
                 field_options.type = nanopb_pb2.FT_CALLBACK
-        
+
         if field_options.type == nanopb_pb2.FT_STATIC and not can_be_static:
             raise Exception("Field %s is defined as static, but max_size or "
                             "max_count is not given." % self.name)
-        
+
         if field_options.type == nanopb_pb2.FT_STATIC:
             self.allocation = 'STATIC'
         elif field_options.type == nanopb_pb2.FT_POINTER:
@@ -252,9 +327,9 @@ class Field:
             self.allocation = 'CALLBACK'
         else:
             raise NotImplementedError(field_options.type)
-        
+
         # Decide the C data type to use in the struct.
-        if datatypes.has_key(desc.type):
+        if desc.type in datatypes:
             self.ctype, self.pbtype, self.enc_size, isa = datatypes[desc.type]
 
             # Override the field size if user wants to use smaller integers
@@ -267,7 +342,7 @@ class Field:
             self.ctype = names_from_type_name(desc.type_name)
             if self.default is not None:
                 self.default = self.ctype + self.default
-            self.enc_size = 5 # protoc rejects enum values > 32 bits
+            self.enc_size = None # Needs to be filled in when enum values are known
         elif desc.type == FieldD.TYPE_STRING:
             self.pbtype = 'STRING'
             self.ctype = 'char'
@@ -276,31 +351,39 @@ class Field:
                 self.array_decl += '[%d]' % self.max_size
                 self.enc_size = varint_max_size(self.max_size) + self.max_size
         elif desc.type == FieldD.TYPE_BYTES:
-            self.pbtype = 'BYTES'
-            if self.allocation == 'STATIC':
-                self.ctype = self.struct_name + self.name + 't'
+            if field_options.fixed_length:
+                self.pbtype = 'FIXED_LENGTH_BYTES'
                 self.enc_size = varint_max_size(self.max_size) + self.max_size
-            elif self.allocation == 'POINTER':
+                self.ctype = 'pb_byte_t'
+                self.array_decl += '[%d]' % self.max_size
+            else:
+                self.pbtype = 'BYTES'
                 self.ctype = 'pb_bytes_array_t'
+                if self.allocation == 'STATIC':
+                    self.ctype = self.struct_name + self.name + 't'
+                    self.enc_size = varint_max_size(self.max_size) + self.max_size
         elif desc.type == FieldD.TYPE_MESSAGE:
             self.pbtype = 'MESSAGE'
             self.ctype = self.submsgname = names_from_type_name(desc.type_name)
             self.enc_size = None # Needs to be filled in after the message type is available
         else:
             raise NotImplementedError(desc.type)
-        
-    def __cmp__(self, other):
-        return cmp(self.tag, other.tag)
-    
+
+    def __lt__(self, other):
+        return self.tag < other.tag
+
     def __str__(self):
         result = ''
         if self.allocation == 'POINTER':
             if self.rules == 'REPEATED':
                 result += '    pb_size_t ' + self.name + '_count;\n'
-            
+
             if self.pbtype == 'MESSAGE':
                 # Use struct definition, so recursive submessages are possible
                 result += '    struct _%s *%s;' % (self.ctype, self.name)
+            elif self.pbtype == 'FIXED_LENGTH_BYTES':
+                # Pointer to fixed size array
+                result += '    %s (*%s)%s;' % (self.ctype, self.name, self.array_decl)
             elif self.rules == 'REPEATED' and self.pbtype in ['STRING', 'BYTES']:
                 # String/bytes arrays need to be defined as pointers to pointers
                 result += '    %s **%s;' % (self.ctype, self.name)
@@ -315,7 +398,7 @@ class Field:
                 result += '    pb_size_t ' + self.name + '_count;\n'
             result += '    %s %s%s;' % (self.ctype, self.name, self.array_decl)
         return result
-    
+
     def types(self):
         '''Return definitions for any special types this field might need.'''
         if self.pbtype == 'BYTES' and self.allocation == 'STATIC':
@@ -323,7 +406,7 @@ class Field:
         else:
             result = ''
         return result
-    
+
     def get_dependencies(self):
         '''Get list of type names used by this field.'''
         if self.allocation == 'STATIC':
@@ -348,22 +431,28 @@ class Field:
                 inner_init = '""'
             elif self.pbtype == 'BYTES':
                 inner_init = '{0, {0}}'
+            elif self.pbtype == 'FIXED_LENGTH_BYTES':
+                inner_init = '{0}'
             elif self.pbtype in ('ENUM', 'UENUM'):
                 inner_init = '(%s)0' % self.ctype
             else:
                 inner_init = '0'
         else:
             if self.pbtype == 'STRING':
-                inner_init = self.default.encode('utf-8').encode('string_escape')
-                inner_init = inner_init.replace('"', '\\"')
+                inner_init = self.default.replace('"', '\\"')
                 inner_init = '"' + inner_init + '"'
             elif self.pbtype == 'BYTES':
-                data = str(self.default).decode('string_escape')
-                data = ['0x%02x' % ord(c) for c in data]
+                data = ['0x%02x' % ord(c) for c in self.default]
                 if len(data) == 0:
                     inner_init = '{0, {0}}'
                 else:
                     inner_init = '{%d, {%s}}' % (len(data), ','.join(data))
+            elif self.pbtype == 'FIXED_LENGTH_BYTES':
+                data = ['0x%02x' % ord(c) for c in self.default]
+                if len(data) == 0:
+                    inner_init = '{0}'
+                else:
+                    inner_init = '{%s}' % ','.join(data)
             elif self.pbtype in ['FIXED32', 'UINT32']:
                 inner_init = str(self.default) + 'u'
             elif self.pbtype in ['FIXED64', 'UINT64']:
@@ -372,7 +461,7 @@ class Field:
                 inner_init = str(self.default) + 'll'
             else:
                 inner_init = str(self.default)
-        
+
         if inner_init_only:
             return inner_init
 
@@ -407,7 +496,7 @@ class Field:
         ctype = self.ctype
         default = self.get_initializer(False, True)
         array_decl = ''
-        
+
         if self.pbtype == 'STRING':
             if self.allocation != 'STATIC':
                 return None # Not implemented
@@ -415,24 +504,32 @@ class Field:
         elif self.pbtype == 'BYTES':
             if self.allocation != 'STATIC':
                 return None # Not implemented
-        
+        elif self.pbtype == 'FIXED_LENGTH_BYTES':
+            if self.allocation != 'STATIC':
+                return None # Not implemented
+            array_decl = '[%d]' % self.max_size
+
         if declaration_only:
             return 'extern const %s %s_default%s;' % (ctype, self.struct_name + self.name, array_decl)
         else:
             return 'const %s %s_default%s = %s;' % (ctype, self.struct_name + self.name, array_decl, default)
-    
+
     def tags(self):
         '''Return the #define for the tag number of this field.'''
         identifier = '%s_%s_tag' % (self.struct_name, self.name)
         return '#define %-40s %d\n' % (identifier, self.tag)
-    
-    def pb_field_t(self, prev_field_name):
+
+    def pb_field_t(self, prev_field_name, union_index = None):
         '''Return the pb_field_t initializer to use in the constant array.
-        prev_field_name is the name of the previous field or None.
+        prev_field_name is the name of the previous field or None. For OneOf
+        unions, union_index is the index of this field inside the OneOf.
         '''
 
         if self.rules == 'ONEOF':
-            result = '    PB_ONEOF_FIELD(%s, ' % self.union_name
+            if self.anonymous:
+                result = '    PB_ANONYMOUS_ONEOF_FIELD(%s, ' % self.union_name
+            else:
+                result = '    PB_ONEOF_FIELD(%s, ' % self.union_name
         else:
             result = '    PB_FIELD('
 
@@ -440,58 +537,77 @@ class Field:
         result += '%-8s, ' % self.pbtype
         result += '%s, ' % self.rules
         result += '%-8s, ' % self.allocation
-        result += '%s, ' % ("FIRST" if not prev_field_name else "OTHER")
+        
+        if union_index is not None and union_index > 0:
+            result += 'UNION, '
+        elif prev_field_name is None:
+            result += 'FIRST, '
+        else:
+            result += 'OTHER, '
+        
         result += '%s, ' % self.struct_name
         result += '%s, ' % self.name
         result += '%s, ' % (prev_field_name or self.name)
-        
+
         if self.pbtype == 'MESSAGE':
             result += '&%s_fields)' % self.submsgname
         elif self.default is None:
             result += '0)'
-        elif self.pbtype in ['BYTES', 'STRING'] and self.allocation != 'STATIC':
+        elif self.pbtype in ['BYTES', 'STRING', 'FIXED_LENGTH_BYTES'] and self.allocation != 'STATIC':
             result += '0)' # Arbitrary size default values not implemented
         elif self.rules == 'OPTEXT':
             result += '0)' # Default value for extensions is not implemented
         else:
             result += '&%s_default)' % (self.struct_name + self.name)
-        
+
         return result
-    
+
+    def get_last_field_name(self):
+        return self.name
+
     def largest_field_value(self):
         '''Determine if this field needs 16bit or 32bit pb_field_t structure to compile properly.
         Returns numeric value or a C-expression for assert.'''
-        if self.pbtype == 'MESSAGE':
-            if self.rules == 'REPEATED' and self.allocation == 'STATIC':
-                return 'pb_membersize(%s, %s[0])' % (self.struct_name, self.name)
+        check = []
+        if self.pbtype == 'MESSAGE' and self.allocation == 'STATIC':
+            if self.rules == 'REPEATED':
+                check.append('pb_membersize(%s, %s[0])' % (self.struct_name, self.name))
             elif self.rules == 'ONEOF':
-                return 'pb_membersize(%s, %s.%s)' % (self.struct_name, self.union_name, self.name)
+                if self.anonymous:
+                    check.append('pb_membersize(%s, %s)' % (self.struct_name, self.name))
+                else:
+                    check.append('pb_membersize(%s, %s.%s)' % (self.struct_name, self.union_name, self.name))
             else:
-                return 'pb_membersize(%s, %s)' % (self.struct_name, self.name)
+                check.append('pb_membersize(%s, %s)' % (self.struct_name, self.name))
+        elif self.pbtype == 'BYTES' and self.allocation == 'STATIC':
+            if self.max_size > 251:
+                check.append('pb_membersize(%s, %s)' % (self.struct_name, self.name))
 
-        return max(self.tag, self.max_size, self.max_count)        
+        return FieldMaxSize([self.tag, self.max_size, self.max_count],
+                            check,
+                            ('%s.%s' % (self.struct_name, self.name)))
 
-    def encoded_size(self, allmsgs):
+    def encoded_size(self, dependencies):
         '''Return the maximum size that this field can take when encoded,
         including the field tag. If the size cannot be determined, returns
         None.'''
-        
+
         if self.allocation != 'STATIC':
             return None
-        
+
         if self.pbtype == 'MESSAGE':
-            for msg in allmsgs:
-                if msg.name == self.submsgname:
-                    encsize = msg.encoded_size(allmsgs)
-                    if encsize is None:
-                        return None # Submessage size is indeterminate
-                        
+            encsize = None
+            if str(self.submsgname) in dependencies:
+                submsg = dependencies[str(self.submsgname)]
+                encsize = submsg.encoded_size(dependencies)
+                if encsize is not None:
                     # Include submessage length prefix
                     encsize += varint_max_size(encsize.upperlimit())
-                    break
-            else:
-                # Submessage cannot be found, this currently occurs when
-                # the submessage type is defined in a different file.
+
+            if encsize is None:
+                # Submessage or its size cannot be found.
+                # This can occur if submessage is defined in different
+                # file, and it or its .options could not be found.
                 # Instead of direct numeric value, reference the size that
                 # has been #defined in the other file.
                 encsize = EncodedSize(self.submsgname + 'size')
@@ -500,12 +616,20 @@ class Field:
                 # prefix size, though.
                 encsize += 5
 
+        elif self.pbtype in ['ENUM', 'UENUM']:
+            if str(self.ctype) in dependencies:
+                enumtype = dependencies[str(self.ctype)]
+                encsize = enumtype.encoded_size()
+            else:
+                # Conservative assumption
+                encsize = 10
+
         elif self.enc_size is None:
             raise RuntimeError("Could not determine encoded size for %s.%s"
                                % (self.struct_name, self.name))
         else:
             encsize = EncodedSize(self.enc_size)
-        
+
         encsize += varint_max_size(self.tag << 3) # Tag + wire type
 
         if self.rules == 'REPEATED':
@@ -513,7 +637,7 @@ class Field:
             # Therefore we have to reserve space for it, even though
             # we emit packed arrays ourselves.
             encsize *= self.max_count
-        
+
         return encsize
 
 
@@ -535,17 +659,17 @@ class ExtensionRange(Field):
         self.default = None
         self.max_size = 0
         self.max_count = 0
-        
+
     def __str__(self):
         return '    pb_extension_t *extensions;'
-    
+
     def types(self):
         return ''
-    
+
     def tags(self):
         return ''
-    
-    def encoded_size(self, allmsgs):
+
+    def encoded_size(self, dependencies):
         # We exclude extensions from the count, because they cannot be known
         # until runtime. Other option would be to return None here, but this
         # way the value remains useful if extensions are not used.
@@ -556,7 +680,7 @@ class ExtensionField(Field):
         self.fullname = struct_name + desc.name
         self.extendee_name = names_from_type_name(desc.extendee)
         Field.__init__(self, self.fullname + 'struct', desc, field_options)
-        
+
         if self.rules != 'OPTIONAL':
             self.skip = True
         else:
@@ -574,7 +698,7 @@ class ExtensionField(Field):
             msg = '/* Extension field %s was skipped because only "optional"\n' % self.fullname
             msg +='   type of extension fields is currently supported. */\n'
             return msg
-        
+
         return ('extern const pb_extension_type_t %s; /* field type: %s */\n' %
             (self.fullname, str(self).strip()))
 
@@ -611,6 +735,7 @@ class OneOf(Field):
         self.allocation = 'ONEOF'
         self.default = None
         self.rules = 'ONEOF'
+        self.anonymous = False
 
     def add_field(self, field):
         if field.allocation == 'CALLBACK':
@@ -619,15 +744,13 @@ class OneOf(Field):
 
         field.union_name = self.name
         field.rules = 'ONEOF'
+        field.anonymous = self.anonymous
         self.fields.append(field)
         self.fields.sort(key = lambda f: f.tag)
 
         # Sort by the lowest tag number inside union
         self.tag = min([f.tag for f in self.fields])
 
-    def __cmp__(self, other):
-        return cmp(self.tag, other.tag)
-
     def __str__(self):
         result = ''
         if self.fields:
@@ -635,7 +758,10 @@ class OneOf(Field):
             result += '    union {\n'
             for f in self.fields:
                 result += '    ' + str(f).replace('\n', '\n    ') + '\n'
-            result += '    } ' + self.name + ';'
+            if self.anonymous:
+                result += '    };'
+            else:
+                result += '    } ' + self.name + ';'
         return result
 
     def types(self):
@@ -654,20 +780,32 @@ class OneOf(Field):
         return None
 
     def tags(self):
-        return '\n'.join([f.tags() for f in self.fields])
+        return ''.join([f.tags() for f in self.fields])
 
     def pb_field_t(self, prev_field_name):
-        result = ',\n'.join([f.pb_field_t(prev_field_name) for f in self.fields])
-        return result
+        parts = []
+        for union_index, field in enumerate(self.fields):
+            parts.append(field.pb_field_t(prev_field_name, union_index))
+        return ',\n'.join(parts)
+
+    def get_last_field_name(self):
+        if self.anonymous:
+            return self.fields[-1].name
+        else:
+            return self.name + '.' + self.fields[-1].name
 
     def largest_field_value(self):
-        return max([f.largest_field_value() for f in self.fields])
+        largest = FieldMaxSize()
+        for f in self.fields:
+            largest.extend(f.largest_field_value())
+        return largest
 
-    def encoded_size(self, allmsgs):
+    def encoded_size(self, dependencies):
+        '''Returns the size of the largest oneof field.'''
         largest = EncodedSize(0)
         for f in self.fields:
-            size = f.encoded_size(allmsgs)
-            if size is None:
+            size = EncodedSize(f.encoded_size(dependencies))
+            if size.value is None:
                 return None
             elif size.symbols:
                 return None # Cannot resolve maximum of symbols
@@ -700,6 +838,8 @@ class Message:
                     pass # No union and skip fields also
                 else:
                     oneof = OneOf(self.name, f)
+                    if oneof_options.anonymous_oneof:
+                        oneof.anonymous = True
                     self.oneofs[i] = oneof
                     self.fields.append(oneof)
 
@@ -716,13 +856,13 @@ class Message:
                     self.oneofs[f.oneof_index].add_field(field)
             else:
                 self.fields.append(field)
-        
+
         if len(desc.extension_range) > 0:
             field_options = get_nanopb_suboptions(desc, message_options, self.name + 'extensions')
             range_start = min([r.start for r in desc.extension_range])
             if field_options.type != nanopb_pb2.FT_IGNORE:
                 self.fields.append(ExtensionRange(self.name, range_start, field_options))
-        
+
         self.packed = message_options.packed_struct
         self.ordered_fields = self.fields[:]
         self.ordered_fields.sort()
@@ -733,41 +873,42 @@ class Message:
         for f in self.fields:
             deps += f.get_dependencies()
         return deps
-    
+
     def __str__(self):
         result = 'typedef struct _%s {\n' % self.name
 
         if not self.ordered_fields:
             # Empty structs are not allowed in C standard.
             # Therefore add a dummy field if an empty message occurs.
-            result += '    uint8_t dummy_field;'
+            result += '    char dummy_field;'
 
         result += '\n'.join([str(f) for f in self.ordered_fields])
+        result += '\n/* @@protoc_insertion_point(struct:%s) */' % self.name
         result += '\n}'
-        
+
         if self.packed:
             result += ' pb_packed'
-        
+
         result += ' %s;' % self.name
-        
+
         if self.packed:
             result = 'PB_PACKED_STRUCT_START\n' + result
             result += '\nPB_PACKED_STRUCT_END'
-        
+
         return result
-    
+
     def types(self):
         return ''.join([f.types() for f in self.fields])
 
     def get_initializer(self, null_init):
         if not self.ordered_fields:
             return '{0}'
-    
+
         parts = []
         for field in self.ordered_fields:
             parts.append(field.get_initializer(null_init))
         return '{' + ', '.join(parts) + '}'
-    
+
     def default_decl(self, declaration_only = False):
         result = ""
         for field in self.fields:
@@ -800,30 +941,27 @@ class Message:
 
     def fields_definition(self):
         result = 'const pb_field_t %s_fields[%d] = {\n' % (self.name, self.count_all_fields() + 1)
-        
+
         prev = None
         for field in self.ordered_fields:
             result += field.pb_field_t(prev)
             result += ',\n'
-            if isinstance(field, OneOf):
-                prev = field.name + '.' + field.fields[-1].name
-            else:
-                prev = field.name
-        
+            prev = field.get_last_field_name()
+
         result += '    PB_LAST_FIELD\n};'
         return result
 
-    def encoded_size(self, allmsgs):
+    def encoded_size(self, dependencies):
         '''Return the maximum size that this message can take when encoded.
         If the size cannot be determined, returns None.
         '''
         size = EncodedSize(0)
         for field in self.fields:
-            fsize = field.encoded_size(allmsgs)
+            fsize = field.encoded_size(dependencies)
             if fsize is None:
                 return None
             size += fsize
-        
+
         return size
 
 
@@ -831,18 +969,17 @@ class Message:
 #                    Processing of entire .proto files
 # ---------------------------------------------------------------------------
 
-
 def iterate_messages(desc, names = Names()):
     '''Recursively find all messages. For each, yield name, DescriptorProto.'''
     if hasattr(desc, 'message_type'):
         submsgs = desc.message_type
     else:
         submsgs = desc.nested_type
-    
+
     for submsg in submsgs:
         sub_names = names + submsg.name
         yield sub_names, submsg
-        
+
         for x in iterate_messages(submsg, sub_names):
             yield x
 
@@ -857,73 +994,22 @@ def iterate_extensions(desc, names = Names()):
         for extension in subdesc.extension:
             yield subname, extension
 
-def parse_file(fdesc, file_options):
-    '''Takes a FileDescriptorProto and returns tuple (enums, messages, extensions).'''
-    
-    enums = []
-    messages = []
-    extensions = []
-    
-    if fdesc.package:
-        base_name = Names(fdesc.package.split('.'))
-    else:
-        base_name = Names()
-    
-    for enum in fdesc.enum_type:
-        enum_options = get_nanopb_suboptions(enum, file_options, base_name + enum.name)
-        enums.append(Enum(base_name, enum, enum_options))
-    
-    for names, message in iterate_messages(fdesc, base_name):
-        message_options = get_nanopb_suboptions(message, file_options, names)
-        
-        if message_options.skip_message:
-            continue
-   
-        messages.append(Message(names, message, message_options))
-        for enum in message.enum_type:
-            enum_options = get_nanopb_suboptions(enum, message_options, names + enum.name)
-            enums.append(Enum(names, enum, enum_options))
-    
-    for names, extension in iterate_extensions(fdesc, base_name):
-        field_options = get_nanopb_suboptions(extension, file_options, names + extension.name)
-        if field_options.type != nanopb_pb2.FT_IGNORE:
-            extensions.append(ExtensionField(names, extension, field_options))
-    
-    # Fix field default values where enum short names are used.
-    for enum in enums:
-        if not enum.options.long_names:
-            for message in messages:
-                for field in message.fields:
-                    if field.default in enum.value_longnames:
-                        idx = enum.value_longnames.index(field.default)
-                        field.default = enum.values[idx][0]
-    
-    # Fix field data types where enums have negative values.
-    for enum in enums:
-        if not enum.has_negative():
-            for message in messages:
-                for field in message.fields:
-                    if field.pbtype == 'ENUM' and field.ctype == enum.names:
-                        field.pbtype = 'UENUM'
-    
-    return enums, messages, extensions
-
 def toposort2(data):
     '''Topological sort.
     From http://code.activestate.com/recipes/577413-topological-sort/
     This function is under the MIT license.
     '''
-    for k, v in data.items():
+    for k, v in list(data.items()):
         v.discard(k) # Ignore self dependencies
-    extra_items_in_deps = reduce(set.union, data.values(), set()) - set(data.keys())
+    extra_items_in_deps = reduce(set.union, list(data.values()), set()) - set(data.keys())
     data.update(dict([(item, set()) for item in extra_items_in_deps]))
     while True:
-        ordered = set(item for item,dep in data.items() if not dep)
+        ordered = set(item for item,dep in list(data.items()) if not dep)
         if not ordered:
             break
         for item in sorted(ordered):
             yield item
-        data = dict([(item, (dep - ordered)) for item,dep in data.items()
+        data = dict([(item, (dep - ordered)) for item,dep in list(data.items())
                 if item not in ordered])
     assert not data, "A cyclic dependency exists amongst %r" % data
 
@@ -934,7 +1020,7 @@ def sort_dependencies(messages):
     for message in messages:
         dependencies[str(message.name)] = set(message.get_dependencies())
         message_by_name[str(message.name)] = message
-    
+
     for msgname in toposort2(dependencies):
         if msgname in message_by_name:
             yield message_by_name[msgname]
@@ -949,231 +1035,309 @@ def make_identifier(headername):
             result += '_'
     return result
 
-def generate_header(dependencies, headername, enums, messages, extensions, options):
-    '''Generate content for a header file.
-    Generates strings, which should be concatenated and stored to file.
-    '''
-    
-    yield '/* Automatically generated nanopb header */\n'
-    if options.notimestamp:
-        yield '/* Generated by %s */\n\n' % (nanopb_version)
-    else:
-        yield '/* Generated by %s at %s. */\n\n' % (nanopb_version, time.asctime())
-    
-    symbol = make_identifier(headername)
-    yield '#ifndef PB_%s_INCLUDED\n' % symbol
-    yield '#define PB_%s_INCLUDED\n' % symbol
-    try:
-        yield options.libformat % ('pb.h')
-    except TypeError:
-        # no %s specified - use whatever was passed in as options.libformat
-        yield options.libformat
-    yield '\n'
-    
-    for dependency in dependencies:
-        noext = os.path.splitext(dependency)[0]
-        yield options.genformat % (noext + options.extension + '.h')
+class ProtoFile:
+    def __init__(self, fdesc, file_options):
+        '''Takes a FileDescriptorProto and parses it.'''
+        self.fdesc = fdesc
+        self.file_options = file_options
+        self.dependencies = {}
+        self.parse()
+
+        # Some of types used in this file probably come from the file itself.
+        # Thus it has implicit dependency on itself.
+        self.add_dependency(self)
+
+    def parse(self):
+        self.enums = []
+        self.messages = []
+        self.extensions = []
+
+        if self.fdesc.package:
+            base_name = Names(self.fdesc.package.split('.'))
+        else:
+            base_name = Names()
+
+        for enum in self.fdesc.enum_type:
+            enum_options = get_nanopb_suboptions(enum, self.file_options, base_name + enum.name)
+            self.enums.append(Enum(base_name, enum, enum_options))
+
+        for names, message in iterate_messages(self.fdesc, base_name):
+            message_options = get_nanopb_suboptions(message, self.file_options, names)
+
+            if message_options.skip_message:
+                continue
+
+            self.messages.append(Message(names, message, message_options))
+            for enum in message.enum_type:
+                enum_options = get_nanopb_suboptions(enum, message_options, names + enum.name)
+                self.enums.append(Enum(names, enum, enum_options))
+
+        for names, extension in iterate_extensions(self.fdesc, base_name):
+            field_options = get_nanopb_suboptions(extension, self.file_options, names + extension.name)
+            if field_options.type != nanopb_pb2.FT_IGNORE:
+                self.extensions.append(ExtensionField(names, extension, field_options))
+
+    def add_dependency(self, other):
+        for enum in other.enums:
+            self.dependencies[str(enum.names)] = enum
+
+        for msg in other.messages:
+            self.dependencies[str(msg.name)] = msg
+
+        # Fix field default values where enum short names are used.
+        for enum in other.enums:
+            if not enum.options.long_names:
+                for message in self.messages:
+                    for field in message.fields:
+                        if field.default in enum.value_longnames:
+                            idx = enum.value_longnames.index(field.default)
+                            field.default = enum.values[idx][0]
+
+        # Fix field data types where enums have negative values.
+        for enum in other.enums:
+            if not enum.has_negative():
+                for message in self.messages:
+                    for field in message.fields:
+                        if field.pbtype == 'ENUM' and field.ctype == enum.names:
+                            field.pbtype = 'UENUM'
+
+    def generate_header(self, includes, headername, options):
+        '''Generate content for a header file.
+        Generates strings, which should be concatenated and stored to file.
+        '''
+
+        yield '/* Automatically generated nanopb header */\n'
+        if options.notimestamp:
+            yield '/* Generated by %s */\n\n' % (nanopb_version)
+        else:
+            yield '/* Generated by %s at %s. */\n\n' % (nanopb_version, time.asctime())
+
+        if self.fdesc.package:
+            symbol = make_identifier(self.fdesc.package + '_' + headername)
+        else:
+            symbol = make_identifier(headername)
+        yield '#ifndef PB_%s_INCLUDED\n' % symbol
+        yield '#define PB_%s_INCLUDED\n' % symbol
+        try:
+            yield options.libformat % ('pb.h')
+        except TypeError:
+            # no %s specified - use whatever was passed in as options.libformat
+            yield options.libformat
         yield '\n'
 
-    yield '#if PB_PROTO_HEADER_VERSION != 30\n'
-    yield '#error Regenerate this file with the current version of nanopb generator.\n'
-    yield '#endif\n'
-    yield '\n'
-
-    yield '#ifdef __cplusplus\n'
-    yield 'extern "C" {\n'
-    yield '#endif\n\n'
-    
-    yield '/* Enum definitions */\n'
-    for enum in enums:
-        yield str(enum) + '\n\n'
-    
-    yield '/* Struct definitions */\n'
-    for msg in sort_dependencies(messages):
-        yield msg.types()
-        yield str(msg) + '\n\n'
-    
-    if extensions:
-        yield '/* Extensions */\n'
-        for extension in extensions:
-            yield extension.extension_decl()
+        for incfile in includes:
+            noext = os.path.splitext(incfile)[0]
+            yield options.genformat % (noext + options.extension + '.h')
+            yield '\n'
+
+        yield '/* @@protoc_insertion_point(includes) */\n'
+
+        yield '#if PB_PROTO_HEADER_VERSION != 30\n'
+        yield '#error Regenerate this file with the current version of nanopb generator.\n'
+        yield '#endif\n'
         yield '\n'
-        
-    yield '/* Default values for struct fields */\n'
-    for msg in messages:
-        yield msg.default_decl(True)
-    yield '\n'
-    
-    yield '/* Initializer values for message structs */\n'
-    for msg in messages:
-        identifier = '%s_init_default' % msg.name
-        yield '#define %-40s %s\n' % (identifier, msg.get_initializer(False))
-    for msg in messages:
-        identifier = '%s_init_zero' % msg.name
-        yield '#define %-40s %s\n' % (identifier, msg.get_initializer(True))
-    yield '\n'
-    
-    yield '/* Field tags (for use in manual encoding/decoding) */\n'
-    for msg in sort_dependencies(messages):
-        for field in msg.fields:
-            yield field.tags()
-    for extension in extensions:
-        yield extension.tags()
-    yield '\n'
-    
-    yield '/* Struct field encoding specification for nanopb */\n'
-    for msg in messages:
-        yield msg.fields_declaration() + '\n'
-    yield '\n'
-    
-    yield '/* Maximum encoded size of messages (where known) */\n'
-    for msg in messages:
-        msize = msg.encoded_size(messages)
-        if msize is not None:
-            identifier = '%s_size' % msg.name
-            yield '#define %-40s %s\n' % (identifier, msize)
-    yield '\n'
-
-    yield '/* Message IDs (where set with "msgid" option) */\n'
-    
-    yield '#ifdef PB_MSGID\n'
-    for msg in messages:
-        if hasattr(msg,'msgid'):
-            yield '#define PB_MSG_%d %s\n' % (msg.msgid, msg.name)
-    yield '\n'
-
-    symbol = make_identifier(headername.split('.')[0])
-    yield '#define %s_MESSAGES \\\n' % symbol
-
-    for msg in messages:
-        m = "-1"
-        msize = msg.encoded_size(messages)
-        if msize is not None:
-            m = msize
-        if hasattr(msg,'msgid'):
-            yield '\tPB_MSG(%d,%s,%s) \\\n' % (msg.msgid, m, msg.name)
-    yield '\n'
-
-    for msg in messages:
-        if hasattr(msg,'msgid'):
-            yield '#define %s_msgid %d\n' % (msg.name, msg.msgid)
-    yield '\n'
-
-    yield '#endif\n\n'
-
-
-    yield '#ifdef __cplusplus\n'
-    yield '} /* extern "C" */\n'
-    yield '#endif\n'
-    
-    # End of header
-    yield '\n#endif\n'
-
-def generate_source(headername, enums, messages, extensions, options):
-    '''Generate content for a source file.'''
-    
-    yield '/* Automatically generated nanopb constant definitions */\n'
-    if options.notimestamp:
-        yield '/* Generated by %s */\n\n' % (nanopb_version)
-    else:
-        yield '/* Generated by %s at %s. */\n\n' % (nanopb_version, time.asctime())
-    yield options.genformat % (headername)
-    yield '\n'
-    
-    yield '#if PB_PROTO_HEADER_VERSION != 30\n'
-    yield '#error Regenerate this file with the current version of nanopb generator.\n'
-    yield '#endif\n'
-    yield '\n'
-    
-    for msg in messages:
-        yield msg.default_decl(False)
-    
-    yield '\n\n'
-    
-    for msg in messages:
-        yield msg.fields_definition() + '\n\n'
-    
-    for ext in extensions:
-        yield ext.extension_def() + '\n'
-        
-    # Add checks for numeric limits
-    if messages:
-        largest_msg = max(messages, key = lambda m: m.count_required_fields())
-        largest_count = largest_msg.count_required_fields()
-        if largest_count > 64:
-            yield '\n/* Check that missing required fields will be properly detected */\n'
-            yield '#if PB_MAX_REQUIRED_FIELDS < %d\n' % largest_count
-            yield '#error Properly detecting missing required fields in %s requires \\\n' % largest_msg.name
-            yield '       setting PB_MAX_REQUIRED_FIELDS to %d or more.\n' % largest_count
-            yield '#endif\n'
-    
-    worst = 0
-    worst_field = ''
-    checks = []
-    checks_msgnames = []
-    for msg in messages:
-        checks_msgnames.append(msg.name)
-        for field in msg.fields:
-            status = field.largest_field_value()
-            if isinstance(status, (str, unicode)):
-                checks.append(status)
-            elif status > worst:
-                worst = status
-                worst_field = str(field.struct_name) + '.' + str(field.name)
-
-    if worst > 255 or checks:
-        yield '\n/* Check that field information fits in pb_field_t */\n'
-        
-        if worst > 65535 or checks:
-            yield '#if !defined(PB_FIELD_32BIT)\n'
-            if worst > 65535:
-                yield '#error Field descriptor for %s is too large. Define PB_FIELD_32BIT to fix this.\n' % worst_field
-            else:
-                assertion = ' && '.join(str(c) + ' < 65536' for c in checks)
-                msgs = '_'.join(str(n) for n in checks_msgnames)
-                yield '/* If you get an error here, it means that you need to define PB_FIELD_32BIT\n'
-                yield ' * compile-time option. You can do that in pb.h or on compiler command line.\n'
-                yield ' * \n'
-                yield ' * The reason you need to do this is that some of your messages contain tag\n'
-                yield ' * numbers or field sizes that are larger than what can fit in 8 or 16 bit\n'
-                yield ' * field descriptors.\n'
-                yield ' */\n'
-                yield 'PB_STATIC_ASSERT((%s), YOU_MUST_DEFINE_PB_FIELD_32BIT_FOR_MESSAGES_%s)\n'%(assertion,msgs)
-            yield '#endif\n\n'
-        
-        if worst < 65536:
-            yield '#if !defined(PB_FIELD_16BIT) && !defined(PB_FIELD_32BIT)\n'
-            if worst > 255:
-                yield '#error Field descriptor for %s is too large. Define PB_FIELD_16BIT to fix this.\n' % worst_field
-            else:
-                assertion = ' && '.join(str(c) + ' < 256' for c in checks)
-                msgs = '_'.join(str(n) for n in checks_msgnames)
-                yield '/* If you get an error here, it means that you need to define PB_FIELD_16BIT\n'
-                yield ' * compile-time option. You can do that in pb.h or on compiler command line.\n'
-                yield ' * \n'
-                yield ' * The reason you need to do this is that some of your messages contain tag\n'
-                yield ' * numbers or field sizes that are larger than what can fit in the default\n'
-                yield ' * 8 bit descriptors.\n'
-                yield ' */\n'
-                yield 'PB_STATIC_ASSERT((%s), YOU_MUST_DEFINE_PB_FIELD_16BIT_FOR_MESSAGES_%s)\n'%(assertion,msgs)
+
+        yield '#ifdef __cplusplus\n'
+        yield 'extern "C" {\n'
+        yield '#endif\n\n'
+
+        if self.enums:
+            yield '/* Enum definitions */\n'
+            for enum in self.enums:
+                yield str(enum) + '\n\n'
+
+        if self.messages:
+            yield '/* Struct definitions */\n'
+            for msg in sort_dependencies(self.messages):
+                yield msg.types()
+                yield str(msg) + '\n\n'
+
+        if self.extensions:
+            yield '/* Extensions */\n'
+            for extension in self.extensions:
+                yield extension.extension_decl()
+            yield '\n'
+
+        if self.messages:
+            yield '/* Default values for struct fields */\n'
+            for msg in self.messages:
+                yield msg.default_decl(True)
+            yield '\n'
+
+            yield '/* Initializer values for message structs */\n'
+            for msg in self.messages:
+                identifier = '%s_init_default' % msg.name
+                yield '#define %-40s %s\n' % (identifier, msg.get_initializer(False))
+            for msg in self.messages:
+                identifier = '%s_init_zero' % msg.name
+                yield '#define %-40s %s\n' % (identifier, msg.get_initializer(True))
+            yield '\n'
+
+            yield '/* Field tags (for use in manual encoding/decoding) */\n'
+            for msg in sort_dependencies(self.messages):
+                for field in msg.fields:
+                    yield field.tags()
+            for extension in self.extensions:
+                yield extension.tags()
+            yield '\n'
+
+            yield '/* Struct field encoding specification for nanopb */\n'
+            for msg in self.messages:
+                yield msg.fields_declaration() + '\n'
+            yield '\n'
+
+            yield '/* Maximum encoded size of messages (where known) */\n'
+            for msg in self.messages:
+                msize = msg.encoded_size(self.dependencies)
+                identifier = '%s_size' % msg.name
+                if msize is not None:
+                    yield '#define %-40s %s\n' % (identifier, msize)
+                else:
+                    yield '/* %s depends on runtime parameters */\n' % identifier
+            yield '\n'
+
+            yield '/* Message IDs (where set with "msgid" option) */\n'
+
+            yield '#ifdef PB_MSGID\n'
+            for msg in self.messages:
+                if hasattr(msg,'msgid'):
+                    yield '#define PB_MSG_%d %s\n' % (msg.msgid, msg.name)
+            yield '\n'
+
+            symbol = make_identifier(headername.split('.')[0])
+            yield '#define %s_MESSAGES \\\n' % symbol
+
+            for msg in self.messages:
+                m = "-1"
+                msize = msg.encoded_size(self.dependencies)
+                if msize is not None:
+                    m = msize
+                if hasattr(msg,'msgid'):
+                    yield '\tPB_MSG(%d,%s,%s) \\\n' % (msg.msgid, m, msg.name)
+            yield '\n'
+
+            for msg in self.messages:
+                if hasattr(msg,'msgid'):
+                    yield '#define %s_msgid %d\n' % (msg.name, msg.msgid)
+            yield '\n'
+
             yield '#endif\n\n'
-    
-    # Add check for sizeof(double)
-    has_double = False
-    for msg in messages:
-        for field in msg.fields:
-            if field.ctype == 'double':
-                has_double = True
-    
-    if has_double:
+
+        yield '#ifdef __cplusplus\n'
+        yield '} /* extern "C" */\n'
+        yield '#endif\n'
+
+        # End of header
+        yield '/* @@protoc_insertion_point(eof) */\n'
+        yield '\n#endif\n'
+
+    def generate_source(self, headername, options):
+        '''Generate content for a source file.'''
+
+        yield '/* Automatically generated nanopb constant definitions */\n'
+        if options.notimestamp:
+            yield '/* Generated by %s */\n\n' % (nanopb_version)
+        else:
+            yield '/* Generated by %s at %s. */\n\n' % (nanopb_version, time.asctime())
+        yield options.genformat % (headername)
+        yield '\n'
+        yield '/* @@protoc_insertion_point(includes) */\n'
+
+        yield '#if PB_PROTO_HEADER_VERSION != 30\n'
+        yield '#error Regenerate this file with the current version of nanopb generator.\n'
+        yield '#endif\n'
         yield '\n'
-        yield '/* On some platforms (such as AVR), double is really float.\n'
-        yield ' * These are not directly supported by nanopb, but see example_avr_double.\n'
-        yield ' * To get rid of this error, remove any double fields from your .proto.\n'
-        yield ' */\n'
-        yield 'PB_STATIC_ASSERT(sizeof(double) == 8, DOUBLE_MUST_BE_8_BYTES)\n'
-    
-    yield '\n'
+
+        for msg in self.messages:
+            yield msg.default_decl(False)
+
+        yield '\n\n'
+
+        for msg in self.messages:
+            yield msg.fields_definition() + '\n\n'
+
+        for ext in self.extensions:
+            yield ext.extension_def() + '\n'
+
+        for enum in self.enums:
+            yield enum.enum_to_string_definition() + '\n'
+
+        # Add checks for numeric limits
+        if self.messages:
+            largest_msg = max(self.messages, key = lambda m: m.count_required_fields())
+            largest_count = largest_msg.count_required_fields()
+            if largest_count > 64:
+                yield '\n/* Check that missing required fields will be properly detected */\n'
+                yield '#if PB_MAX_REQUIRED_FIELDS < %d\n' % largest_count
+                yield '#error Properly detecting missing required fields in %s requires \\\n' % largest_msg.name
+                yield '       setting PB_MAX_REQUIRED_FIELDS to %d or more.\n' % largest_count
+                yield '#endif\n'
+
+        max_field = FieldMaxSize()
+        checks_msgnames = []
+        for msg in self.messages:
+            checks_msgnames.append(msg.name)
+            for field in msg.fields:
+                max_field.extend(field.largest_field_value())
+
+        worst = max_field.worst
+        worst_field = max_field.worst_field
+        checks = max_field.checks
+
+        if worst > 255 or checks:
+            yield '\n/* Check that field information fits in pb_field_t */\n'
+
+            if worst > 65535 or checks:
+                yield '#if !defined(PB_FIELD_32BIT)\n'
+                if worst > 65535:
+                    yield '#error Field descriptor for %s is too large. Define PB_FIELD_32BIT to fix this.\n' % worst_field
+                else:
+                    assertion = ' && '.join(str(c) + ' < 65536' for c in checks)
+                    msgs = '_'.join(str(n) for n in checks_msgnames)
+                    yield '/* If you get an error here, it means that you need to define PB_FIELD_32BIT\n'
+                    yield ' * compile-time option. You can do that in pb.h or on compiler command line.\n'
+                    yield ' * \n'
+                    yield ' * The reason you need to do this is that some of your messages contain tag\n'
+                    yield ' * numbers or field sizes that are larger than what can fit in 8 or 16 bit\n'
+                    yield ' * field descriptors.\n'
+                    yield ' */\n'
+                    yield 'PB_STATIC_ASSERT((%s), YOU_MUST_DEFINE_PB_FIELD_32BIT_FOR_MESSAGES_%s)\n'%(assertion,msgs)
+                yield '#endif\n\n'
+
+            if worst < 65536:
+                yield '#if !defined(PB_FIELD_16BIT) && !defined(PB_FIELD_32BIT)\n'
+                if worst > 255:
+                    yield '#error Field descriptor for %s is too large. Define PB_FIELD_16BIT to fix this.\n' % worst_field
+                else:
+                    assertion = ' && '.join(str(c) + ' < 256' for c in checks)
+                    msgs = '_'.join(str(n) for n in checks_msgnames)
+                    yield '/* If you get an error here, it means that you need to define PB_FIELD_16BIT\n'
+                    yield ' * compile-time option. You can do that in pb.h or on compiler command line.\n'
+                    yield ' * \n'
+                    yield ' * The reason you need to do this is that some of your messages contain tag\n'
+                    yield ' * numbers or field sizes that are larger than what can fit in the default\n'
+                    yield ' * 8 bit descriptors.\n'
+                    yield ' */\n'
+                    yield 'PB_STATIC_ASSERT((%s), YOU_MUST_DEFINE_PB_FIELD_16BIT_FOR_MESSAGES_%s)\n'%(assertion,msgs)
+                yield '#endif\n\n'
+
+        # Add check for sizeof(double)
+        has_double = False
+        for msg in self.messages:
+            for field in msg.fields:
+                if field.ctype == 'double':
+                    has_double = True
+
+        if has_double:
+            yield '\n'
+            yield '/* On some platforms (such as AVR), double is really float.\n'
+            yield ' * These are not directly supported by nanopb, but see example_avr_double.\n'
+            yield ' * To get rid of this error, remove any double fields from your .proto.\n'
+            yield ' */\n'
+            yield 'PB_STATIC_ASSERT(sizeof(double) == 8, DOUBLE_MUST_BE_8_BYTES)\n'
+
+        yield '\n'
+        yield '/* @@protoc_insertion_point(eof) */\n'
 
 # ---------------------------------------------------------------------------
 #                    Options parsing for the .proto files
@@ -1194,20 +1358,20 @@ def read_options_file(infile):
         line = line.strip()
         if not line:
             continue
-        
+
         parts = line.split(None, 1)
-        
+
         if len(parts) < 2:
             sys.stderr.write("%s:%d: " % (infile.name, i + 1) +
                              "Option lines should have space between field name and options. " +
                              "Skipping line: '%s'\n" % line)
             continue
-        
+
         opts = nanopb_pb2.NanoPBOptions()
-        
+
         try:
             text_format.Merge(parts[1], opts)
-        except Exception, e:
+        except Exception as e:
             sys.stderr.write("%s:%d: " % (infile.name, i + 1) +
                              "Unparseable option line: '%s'. " % line +
                              "Error: %s\n" % str(e))
@@ -1226,14 +1390,17 @@ def get_nanopb_suboptions(subdesc, options, name):
     '''Get copy of options, and merge information from subdesc.'''
     new_options = nanopb_pb2.NanoPBOptions()
     new_options.CopyFrom(options)
-    
+
+    if hasattr(subdesc, 'syntax') and subdesc.syntax == "proto3":
+        new_options.proto3 = True
+
     # Handle options defined in a separate file
     dotname = '.'.join(name.parts)
     for namemask, options in Globals.separate_options:
         if fnmatch(dotname, namemask):
             Globals.matched_namemasks.add(namemask)
             new_options.MergeFrom(options)
-    
+
     # Handle options defined in .proto
     if isinstance(subdesc.options, descriptor.FieldOptions):
         ext_type = nanopb_pb2.nanopb
@@ -1245,15 +1412,15 @@ def get_nanopb_suboptions(subdesc, options, name):
         ext_type = nanopb_pb2.nanopb_enumopt
     else:
         raise Exception("Unknown options type")
-    
+
     if subdesc.options.HasExtension(ext_type):
         ext = subdesc.options.Extensions[ext_type]
         new_options.MergeFrom(ext)
-    
+
     if Globals.verbose_options:
         sys.stderr.write("Options for " + dotname + ": ")
         sys.stderr.write(text_format.MessageToString(new_options) + "\n")
-    
+
     return new_options
 
 
@@ -1262,7 +1429,7 @@ def get_nanopb_suboptions(subdesc, options, name):
 # ---------------------------------------------------------------------------
 
 import sys
-import os.path    
+import os.path
 from optparse import OptionParser
 
 optparser = OptionParser(
@@ -1275,6 +1442,12 @@ optparser.add_option("-e", "--extension", dest="extension", metavar="EXTENSION",
     help="Set extension to use instead of '.pb' for generated files. [default: %default]")
 optparser.add_option("-f", "--options-file", dest="options_file", metavar="FILE", default="%s.options",
     help="Set name of a separate generator options file.")
+optparser.add_option("-I", "--options-path", dest="options_path", metavar="DIR",
+    action="append", default = [],
+    help="Search for .options files additionally in this path")
+optparser.add_option("-D", "--output-dir", dest="output_dir",
+                     metavar="OUTPUTDIR", default=None,
+                     help="Output directory of .pb.h and .pb.c files")
 optparser.add_option("-Q", "--generated-include-format", dest="genformat",
     metavar="FORMAT", default='#include "%s"\n',
     help="Set format string to use for including other .pb.h files. [default: %default]")
@@ -1290,27 +1463,16 @@ optparser.add_option("-v", "--verbose", dest="verbose", action="store_true", def
 optparser.add_option("-s", dest="settings", metavar="OPTION:VALUE", action="append", default=[],
     help="Set generator option (max_size, max_count etc.).")
 
-def process_file(filename, fdesc, options):
-    '''Process a single file.
-    filename: The full path to the .proto or .pb source file, as string.
-    fdesc: The loaded FileDescriptorSet, or None to read from the input file.
-    options: Command line options as they come from OptionsParser.
-    
-    Returns a dict:
-        {'headername': Name of header file,
-         'headerdata': Data for the .h header file,
-         'sourcename': Name of the source code file,
-         'sourcedata': Data for the .c source code file
-        }
-    '''
+def parse_file(filename, fdesc, options):
+    '''Parse a single file. Returns a ProtoFile instance.'''
     toplevel_options = nanopb_pb2.NanoPBOptions()
     for s in options.settings:
         text_format.Merge(s, toplevel_options)
-    
+
     if not fdesc:
         data = open(filename, 'rb').read()
         fdesc = descriptor.FileDescriptorSet.FromString(data).file[0]
-    
+
     # Check if there is a separate .options file
     had_abspath = False
     try:
@@ -1320,120 +1482,167 @@ def process_file(filename, fdesc, options):
         optfilename = options.options_file
         had_abspath = True
 
-    if os.path.isfile(optfilename):
-        if options.verbose:
-            sys.stderr.write('Reading options from ' + optfilename + '\n')
-
-        Globals.separate_options = read_options_file(open(optfilename, "rU"))
+    paths = ['.'] + options.options_path
+    for p in paths:
+        if os.path.isfile(os.path.join(p, optfilename)):
+            optfilename = os.path.join(p, optfilename)
+            if options.verbose:
+                sys.stderr.write('Reading options from ' + optfilename + '\n')
+            Globals.separate_options = read_options_file(open(optfilename, "rU"))
+            break
     else:
         # If we are given a full filename and it does not exist, give an error.
         # However, don't give error when we automatically look for .options file
         # with the same name as .proto.
         if options.verbose or had_abspath:
-            sys.stderr.write('Options file not found: ' + optfilename)
-
+            sys.stderr.write('Options file not found: ' + optfilename + '\n')
         Globals.separate_options = []
 
     Globals.matched_namemasks = set()
-    
+
     # Parse the file
     file_options = get_nanopb_suboptions(fdesc, toplevel_options, Names([filename]))
-    enums, messages, extensions = parse_file(fdesc, file_options)
+    f = ProtoFile(fdesc, file_options)
+    f.optfilename = optfilename
+
+    return f
+
+def process_file(filename, fdesc, options, other_files = {}):
+    '''Process a single file.
+    filename: The full path to the .proto or .pb source file, as string.
+    fdesc: The loaded FileDescriptorSet, or None to read from the input file.
+    options: Command line options as they come from OptionsParser.
+
+    Returns a dict:
+        {'headername': Name of header file,
+         'headerdata': Data for the .h header file,
+         'sourcename': Name of the source code file,
+         'sourcedata': Data for the .c source code file
+        }
+    '''
+    f = parse_file(filename, fdesc, options)
+
+    # Provide dependencies if available
+    for dep in f.fdesc.dependency:
+        if dep in other_files:
+            f.add_dependency(other_files[dep])
 
     # Decide the file names
     noext = os.path.splitext(filename)[0]
     headername = noext + options.extension + '.h'
     sourcename = noext + options.extension + '.c'
     headerbasename = os.path.basename(headername)
-    
+
     # List of .proto files that should not be included in the C header file
     # even if they are mentioned in the source .proto.
     excludes = ['nanopb.proto', 'google/protobuf/descriptor.proto'] + options.exclude
-    dependencies = [d for d in fdesc.dependency if d not in excludes]
-    
-    headerdata = ''.join(generate_header(dependencies, headerbasename, enums,
-                                         messages, extensions, options))
+    includes = [d for d in f.fdesc.dependency if d not in excludes]
 
-    sourcedata = ''.join(generate_source(headerbasename, enums,
-                                         messages, extensions, options))
+    headerdata = ''.join(f.generate_header(includes, headerbasename, options))
+    sourcedata = ''.join(f.generate_source(headerbasename, options))
 
     # Check if there were any lines in .options that did not match a member
     unmatched = [n for n,o in Globals.separate_options if n not in Globals.matched_namemasks]
     if unmatched and not options.quiet:
-        sys.stderr.write("Following patterns in " + optfilename + " did not match any fields: "
+        sys.stderr.write("Following patterns in " + f.optfilename + " did not match any fields: "
                          + ', '.join(unmatched) + "\n")
         if not Globals.verbose_options:
             sys.stderr.write("Use  protoc --nanopb-out=-v:.   to see a list of the field names.\n")
 
     return {'headername': headername, 'headerdata': headerdata,
             'sourcename': sourcename, 'sourcedata': sourcedata}
-    
+
 def main_cli():
     '''Main function when invoked directly from the command line.'''
-    
+
     options, filenames = optparser.parse_args()
-    
+
     if not filenames:
         optparser.print_help()
         sys.exit(1)
-    
+
     if options.quiet:
         options.verbose = False
 
+    if options.output_dir and not os.path.exists(options.output_dir):
+        optparser.print_help()
+        sys.stderr.write("\noutput_dir does not exist: %s\n" % options.output_dir)
+        sys.exit(1)
+
+
     Globals.verbose_options = options.verbose
-    
     for filename in filenames:
         results = process_file(filename, None, options)
-        
+
+        base_dir = options.output_dir or ''
+        to_write = [
+            (os.path.join(base_dir, results['headername']), results['headerdata']),
+            (os.path.join(base_dir, results['sourcename']), results['sourcedata']),
+        ]
+
         if not options.quiet:
-            sys.stderr.write("Writing to " + results['headername'] + " and "
-                             + results['sourcename'] + "\n")
-    
-        open(results['headername'], 'w').write(results['headerdata'])
-        open(results['sourcename'], 'w').write(results['sourcedata'])        
+            paths = " and ".join([x[0] for x in to_write])
+            sys.stderr.write("Writing to %s\n" % paths)
+
+        for path, data in to_write:
+            with open(path, 'w') as f:
+                f.write(data)
 
 def main_plugin():
     '''Main function when invoked as a protoc plugin.'''
 
-    import sys
+    import io, sys
     if sys.platform == "win32":
         import os, msvcrt
         # Set stdin and stdout to binary mode
         msvcrt.setmode(sys.stdin.fileno(), os.O_BINARY)
         msvcrt.setmode(sys.stdout.fileno(), os.O_BINARY)
-    
-    data = sys.stdin.read()
+
+    data = io.open(sys.stdin.fileno(), "rb").read()
+
     request = plugin_pb2.CodeGeneratorRequest.FromString(data)
-    
+
     try:
         # Versions of Python prior to 2.7.3 do not support unicode
         # input to shlex.split(). Try to convert to str if possible.
         params = str(request.parameter)
     except UnicodeEncodeError:
         params = request.parameter
-    
+
     import shlex
     args = shlex.split(params)
     options, dummy = optparser.parse_args(args)
-    
+
     Globals.verbose_options = options.verbose
-    
+
     response = plugin_pb2.CodeGeneratorResponse()
-    
+
+    # Google's protoc does not currently indicate the full path of proto files.
+    # Instead always add the main file path to the search dirs, that works for
+    # the common case.
+    import os.path
+    options.options_path.append(os.path.dirname(request.file_to_generate[0]))
+
+    # Process any include files first, in order to have them
+    # available as dependencies
+    other_files = {}
+    for fdesc in request.proto_file:
+        other_files[fdesc.name] = parse_file(fdesc.name, fdesc, options)
+
     for filename in request.file_to_generate:
         for fdesc in request.proto_file:
             if fdesc.name == filename:
-                results = process_file(filename, fdesc, options)
-                
+                results = process_file(filename, fdesc, options, other_files)
+
                 f = response.file.add()
                 f.name = results['headername']
                 f.content = results['headerdata']
 
                 f = response.file.add()
                 f.name = results['sourcename']
-                f.content = results['sourcedata']    
-    
-    sys.stdout.write(response.SerializeToString())
+                f.content = results['sourcedata']
+
+    io.open(sys.stdout.fileno(), "wb").write(response.SerializeToString())
 
 if __name__ == '__main__':
     # Check if we are running as a plugin under protoc
@@ -1441,4 +1650,3 @@ if __name__ == '__main__':
         main_plugin()
     else:
         main_cli()
-