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【百度云盘项目实践(1)】：探索JSON与Bundle库的结合应用

作者：AllinToyou | 2024-05-22 12:52:11

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hello ！大家好呀！欢迎大家来到我的Linux项目实战系列之《【百度云盘项目实践】：探索JSON与Bundle库的结合应用》，在这篇文章中，你将会学习到json数据格式，bundle库内对文件进行压缩与解压缩的过程，以及手绘UML图来帮助大家来理解，希望能让大家更能了解网络编程技术！！！

希望这篇文章能对你有所帮助，大家要是觉得我写的不错的话，那就点点免费的小爱心吧！（注：这章对于高性能服务器的实现非常重要哟！！！）

一.Json

1.1 json数据

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式。它基于JavaScript编程语言的一个子集，但因其文本格式清晰、易于解析和生成，被广泛用于数据交换和存储。JSON格式支持的数据结构包括对象（Object）和数组（Array）。

JSON对象

JSON对象是一个无序的键:值对集合。每个键值对中的键是一个字符串，后跟一个冒号，然后是值。值可以是字符串、数值、布尔值、数组、对象或null。例如：


{
  "name": "张三",
  "age": 30,
  "isStudent": false,
  "courses": ["数学", "物理", "化学"],
  "address": {
    "city": "北京",
    "street": "长安街"
  }
}

在这个例子中，name、age、isStudent、courses和address是键，它们对应的值分别是字符串、数值、布尔值、数组和另一个对象。

JSON数组

JSON数组是一个有序的值列表，可以通过索引访问。数组中的值可以是字符串、数值、布尔值、数组、对象或null。例如：


[
  {
    "name": "张三",
    "age": 30
  },
  {
    "name": "李四",
    "age": 25
  }
]

这个例子中，数组包含两个对象，每个对象都有name和age属性。

JSON语法规则

数据在键值对中
数据由逗号分隔
花括号保存对象
方括号保存数组

JSON与C++的结合使用

在C++中，可以使用如nlohmann/json等库来解析和生成JSON数据。例如，使用这个库解析上述JSON对象：


#include <nlohmann/json.hpp>
#include <iostream>
 
using json = nlohmann::json;
 
int main() {
    std::string jsonString = "{\"name\": \"张三\", \"age\": 30}";
    json j = json::parse(jsonString);
 
    std::cout << "姓名: " << j["name"].get<std::string>() << std::endl;
    std::cout << "年龄: " << j["age"].get<int>() << std::endl;
 
    return 0;
}

这段代码解析了一个包含姓名和年龄的JSON对象，并打印出这些信息。

JSON因其简洁和易用性，在Web应用、移动应用和许多其他场景中被广泛使用，特别是在数据交换和配置文件中。

1.2 Value实例

在JSONCpp库中，Json::Value实例是表示JSON数据结构的基本对象。它可以表示JSON中的各种数据类型，如对象（Object）、数组（Array）、字符串（String）、数值（Number）、布尔值（Boolean）和null。Json::Value实例是JSONCpp库的核心，用于创建、修改和访问JSON数据。

主要特性

多态性：一个Json::Value实例可以表示不同的数据类型。
动态性：可以在运行时改变Json::Value实例所表示的数据类型。
易于使用：通过简单的API，可以方便地操作JSON数据。

常用操作

创建和赋值：


Json::Value value;
value["key"] = "value";  // 创建一个键值对
value["array"].append(1);  // 向数组中添加元素

访问数据：


std::string str = value["key"].asString();
int num = value["array"][0].asInt();

检查数据类型：


if (value.isObject()) {
    // 处理对象
}
if (value.isArray()) {
    // 处理数组
}

遍历对象和数组：


// 遍历对象
for (Json::Value::const_iterator it = value.begin(); it != value.end(); ++it) {
    std::string key = it.key().asString();
    Json::Value keyValue = *it;
    // 处理键值对
}
 
// 遍历数组
for (unsigned int i = 0; i < value.size(); ++i) {
    Json::Value arrayElement = value[i];
    // 处理数组元素
}

使用场景

序列化：将C++数据结构转换为JSON字符串。
反序列化：将JSON字符串解析回C++数据结构。
数据交换：在不同系统或服务间交换数据。
配置文件：读取和写入配置数据。

Json::Value实例是JSONCpp库的基础，通过它可以轻松地处理复杂的JSON数据结构。

1.3 json数据的序列化与反序列化

在C++中，序列化是指将数据结构（如对象、数组等）转换为JSON字符串的过程，而反序列化则是将JSON字符串解析回相应的数据结构。使用如nlohmann/json库可以方便地进行这些操作。

在JSONCpp库中，newStreamWriter()和newCharReader()是用于JSON数据序列化和反序列化的重要函数。

newStreamWriter()

newStreamWriter()函数是Json::StreamWriterBuilder类的一个方法，用于创建一个Json::StreamWriter对象，该对象负责将Json::Value对象转换为JSON格式的字符串。

作用

序列化：将C++中的Json::Value对象转换为JSON字符串。
格式化：可以设置缩进、空格等格式化选项，使生成的JSON字符串更易于阅读。

使用方法

创建StreamWriterBuilder实例。
通过newStreamWriter()创建StreamWriter对象。
使用StreamWriter的write()方法将Json::Value对象转换为字符串。

示例


Json::StreamWriterBuilder swb;
std::unique_ptr<Json::StreamWriter> sw(swb.newStreamWriter());
stringstream ss;
sw->write(root, &ss);  // 将root序列化为JSON字符串，存储在ss中

newCharReader()

newCharReader()函数是Json::CharReaderBuilder类的一个方法，用于创建一个Json::CharReader对象，该对象负责将JSON字符串解析为Json::Value对象。

作用

反序列化：将JSON字符串解析回C++中的Json::Value对象。
错误处理：在解析过程中，如果遇到错误，可以提供错误信息。

使用方法

创建CharReaderBuilder实例。
通过newCharReader()创建CharReader对象。
使用CharReader的parse()方法将JSON字符串解析为Json::Value对象。

示例


Json::CharReaderBuilder cwb;
unique_ptr<Json::CharReader> cw(cwb.newCharReader());
string err;
bool ret = cw->parse(json_str.c_str(), json_str.c_str() + json_str.size(), &root2, &err);
// 解析json_str到root2，如果失败，错误信息存储在err中

总结

newStreamWriter()和newCharReader()是JSONCpp库中用于JSON数据序列化和反序列化的重要工具。newStreamWriter()用于创建一个可以将Json::Value对象转换为JSON字符串的StreamWriter对象，而newCharReader()用于创建一个可以将JSON字符串解析回Json::Value对象的CharReader对象。这些功能在处理JSON数据时非常关键，尤其是在需要与JSON格式数据进行交互的应用程序中。

1.4 代码实例

这是一个典型的json数据序列号与反序列化的程序：


#include<iostream>
#include<sstream>
#include<string>
#include<memory>
#include<jsoncpp/json/json.h>
using namespace std;
 
int main(){
    const char * name = "小明";
    int age = 18 ;
    float score[]= {77.5 , 88 ,93.6};
    //创建一个Value实例
    Json::Value root;
 
    //向Value实例中添加数据
    root["姓名"] = name;
    root["年龄"] = age;
    root["成绩"].append(score[0]);
    root["成绩"].append(score[1]);
    root["成绩"].append(score[2]);
 
    //创建一个StreamWriterBuilder实例
    Json::StreamWriterBuilder swb ;
 
    std::unique_ptr<Json::StreamWriter> sw(swb.newStreamWriter());
 
    stringstream ss;
    //开始序列化,json序列化的字符串保存在ss中
    sw->write(root , &ss);
    cout<<ss.str()<<endl;
 
    //反序列化过程
    string json_str = ss.str();//获取json字符串
 
    Json::Value root2;
 
    Json::CharReaderBuilder cwb;
 
    unique_ptr<Json::CharReader> cw(cwb.newCharReader());
 
    string err;
    //反序列化过程
    bool ret = cw->parse(json_str.c_str() ,json_str.c_str() + json_str.size() , &root2 , &err);
    if(ret == false){
        cout<<"反序列化失败"<< err <<endl;
    }
 
    // 输出反序列化后的数据
    cout << "姓名: " << root2["姓名"].asCString() << endl;
    cout << "年龄: " << root2["年龄"].asInt() << endl;
    cout << "成绩: ";
    for (int i = 0; i < root2["成绩"].size(); ++i) {
        cout << root2["成绩"][i].asFloat() << " ";
    }
    cout << endl;
 
 
    return 0;
}

二. bundle库

bundle库中是有关于文件压缩与解压缩的23中方法的一个库，我们在云盘项目中，当用户进行文件的上传与下载时，我们需要对文件进行压缩与解压缩的过程，此时我们可以直接调用bundle库中的对应API来对我们文件进行处理，由于这个库内容比较简单，我就展示一个简单的示例使用程序：

文件压缩：

这是压缩程序：当我们选择一个文件，可以按照我们指定的方式进行压缩为指定的文件。


#include<iostream>
#include<string>
#include<fstream>
#include"bundle.h"
using namespace std;
int main(int argc , char * argv[]){
    std::cout<<"argv[1]是原始文件名字\n" ;
    std ::cout<<"argv[2]是压缩包名字\n";
    if(argc < 3) return -1;
 
    std::string ifilename = argv[1]; 
    std::string ofilename = argv[2];
 
    std::ifstream ifs;//创建文件输入输出流
    ifs.open(ifilename , std::ios::binary);//二进制打开文件
    ifs.seekg(0,std::ios::end);//跳转到文件末尾
    size_t fsize = ifs.tellg();//获取文件大小
    ifs.seekg(0,std::ios::beg);//跳转到文件起始
 
    std::string body;
    body.resize(fsize);//调整body大小为文件大小
    ifs.read(&body[0],fsize);//读取文件所有数据到body
 
    std::string packed = bundle::pack(bundle::LZIP,body);//以Lzip格式压缩文件
 
 
    std::ofstream ofs;
    ofs.open(ofilename, std::ios::binary);//打开压缩包
    ofs.write(&packed[0],packed.size());//将压缩后的文件写入压缩包文件
    ifs.close();
    ofs.close();
    
    return 0;
}

这是我们压缩前httplib.h文件的大小，为321K。

我们进行压缩为.lz压缩包后：明显我们的压缩包大小变成了49k，压缩比例还是很客观的。

文件解压：

这里给一个文件解压到另外一个文件的程序：


#include<iostream>
#include<string>
#include<fstream>
#include"bundle.h"
using namespace std;
int main(int argc , char *argv[]){
    if(argc <3){
        cout <<"argv[1]是压缩包名称"<<endl;
        cout<<"argv[2]是解压后的文件名称"<<endl;
        return -1;
    }
    string ifilename = argv[1] ;//获取压缩包名称
    string ofilename = argv[2];//获取解压后的文件名
 
    ifstream ifs;
    ifs.open(ifilename ,std::ios::binary);//打开压缩包
    ifs.seekg(0 , ios::end);//跳转到文件末尾
    size_t fsize = ifs.tellg();//获取文件大小
    ifs.seekg(0 ,ios::beg);//跳转到起始位置
 
    std::string body;
    body.resize(fsize);
    ifs.read(&body[0],fsize);//将压缩包数据传入body
    ifs.close();
 
    string unpacked = bundle::unpack(body);//进行解压缩,数据存入unpacked
 
    ofstream ofs ;
    ofs.open(ofilename, std::ios::binary);
    ofs.write(&unpacked[0] , unpacked.size());//数据写入解压文件
    ofs.close();
 
 
 
    return 0;
}

这个程序的实机演示和上面差不多，大家可以自己试试，这里不过多演示了。

好啦！到这里这篇文章就结束啦，关于实例代码中我写了很多注释，如果大家还有不懂得，可以评论区或者私信我都可以哦！！感谢大家的阅读，我还会持续创造网络编程相

关内容的，记得点点小爱心和关注哟！

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