C++的Json库的简单实现_c++ json

Json

JSON(JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式。 易于人阅读和编写。同时也易于机器解析和生成。 它基于JavaScript Programming Language, Standard ECMA-262 3rd Edition - December 1999的一个子集。 JSON采用完全独立于语言的文本格式，但是也使用了类似于C语言家族的习惯（包括C, C++, C#, Java, JavaScript, Perl, Python等）。 这些特性使JSON成为理想的数据交换语言。

JSON建构于两种结构：

• “名称/值”对的集合（A collection of name/value pairs）。不同的语言中，它被理解为对象（object），纪录（record），结构（struct），字典（dictionary），哈希表（hash table），有键列表（keyed list），或者关联数组 （associative array）。
• 值的有序列表（An ordered list of values）。在大部分语言中，它被理解为数组（array）。

以上是我在JSON的网站上抄的

实现Json

Json有很多版本，许多比较牛的公司都实现过Json库，但是对于我来说还是个学习的过程，因为写这个项目并不是因为是简单的用自己的方式实现Json，而是通过学习Json库的同时学习一些别的东西，比如写测试单元，调试等，因此最开始从GitHub上找到Milo Yip大神的Json教程，根据教程将Json库用C语言实现了一下，简单的将其实现之后用C/C++将所有代码重写了一下，本文将讲一下我用C++实现时候的思路，C版本的Json是自己之前跟着教程练习的时候写的，就不细细讲了。

我的源码（点这里）和效果图

下面贴一下我的Json实现效果

Json库中的类实现

因为重新用C/C++写的时候希望将接口同已经有的库接口尽量统一，因此写的时候参考的是Jsoncpp的接口，并且类的结构也是参照Jsoncpp实现了Reader、Writer、Value类。

JSON::Value类

Value类是一个提供Json数据存储的一个类，实现增删查改等都是在这个类里面实现，他可以是空（null）、布尔值（true、false）、整型、无符号整型、浮点型、字符串、数组、对象其中的任意一个类型，因此这个类里面我设计成了一个包括所有类型的类，用了一个type标记了Value对象是表示什么类型，其中数组则是使用vector，对象则用map存储。
Value不止承担存储的任务，还承担了增删查改的任务，以及一些其他的任务，因此需要提供一些相关的接口，我实现了append()这种增加对象的接口，removeMember()删除对象的接口，一些类似于map中通过[]来获得和修改Value值的接口，也实现了=修改double、string的接口，以及提供了size()、resize()、clear()、asBool()、asString()、getMemberNames()等一些功能性接口。
这里可以参考一下Jsoncpp中的接口，贴一下别人博客的链接就不粘贴复制了~~
Jsoncpp的源码地址

JSON::Reader

Reader类相当于教程中的解析类，提供所有类型的解析方法，我这里没有实现int和uint的解析，所以数字只能用double存（不骗你我只是懒，其实不难，atoi就好了），这里面没有太复杂的逻辑，需要注意的就是其中数组、对象解析，因为数组和对象的解析需要递归去实现。
在我的简单实现里面用了单例去实现，为什么要用单例，纯粹是因为心血来潮为了实现单例去实现的，其实好像不太需要，不过因为想尝试一下单例，所以就这么去实现了。

JSON::Writer

看了一些资料中写着Writer类是通过纯虚类实现的，并且在写的过程中也确实遇到了需要纯虚类的情况，其实就是由于Value类里面需要提供asString()和styledWrite()接口，但是这些接口在Writer里面肯定会去实现，如果重复写的话肯定会代码冗余，但是Writer又需要Value提供数据来转换为字符串，因此需要纯虚类来搞定这个事情。
为什么要写成纯虚类参考这里链接。
由于Writer是纯虚类，所以要调用其中定义的函数必定是通过子类，Jsoncpp提供了两个子类FastWriter和StyleWriter。

FastWriter

FastWriter顾名思义很快，因为他不需要格式化，没有加tab的格式，所以他很快，但是我写的FastWriter我也不知道他快不快，不过Jsoncpp中叫这名字那我就叫这个吧。

StyleWriter

从名字上也可以很清楚知道这个提供的是一个格式化输出方法的类，格式化需要注意的地方也就是对tab的控制，我对tab处理用的是用了四个空格而不是\t，其实我是写博客的时候才想到\t的，影响不大。

实现FastWriter也好，StyleWriter也好，转double、字符串、布尔值都一样，因此这些统一放在基类里面实现，子类只实现三个函数——write()、convert_array()、convert_object()。

接口名称不统一是我一开始觉得自己写的和vector的接口统一用convert_value()一样，然后后面和Jsoncpp统一接口之后之前写的就没改成convertValue()。

序列化部分（Reader）

类的结构确定好了，我首先写的是解析部分，Value内当前只提供了存储，不提供其他增删查改的接口，首先把解析实现了。

空值、布尔值

空值、布尔值最好处理，由于可能传入的Json对象可能有空格，所以不能简单的用string的operator=处理，用C库的strncmp()很容易就处理了。

number

int和uint用atoi()处理，而double则用strtod()处理，处理前需要先检查一下数字是否合法，因为数字有可能不合法，因此需要我们判断一下，再去利用库函数转换。检查根据下图去检查是否合法，第一个符号，第一个值为0怎么处理，之后小数点处理，指数E和e，E之后的符号，数字判断，合法才去转换，这些都需要我们去做。

字符串

字符串需要注意的就是转义字符和UTF-8编码

转义字符

字符串需要处理的首先是转义字符，这个比较简单，C语言中读取转义字符是这么判断的：

1. 首先是\说明是转义字符
2. 然后读入n表示是\n换行

这个在Json文本中也类似，因为Json文本中也是用\n表示的，只不过我们利用C/C++去处理这个转义文本，在C字符串中是\\n那么我们处理是：

1. 首先还是读入\，只不过在C字符串中，我们读入的肯定是个\\表示反斜杠
2. 然后跟了一个n，这个时候我们就在字符串后追加一个\n就好了

其实就是把\n当做两个字符处理，当我们读到\\ + n就表示换行，其余处理类似。

UTF-8转换

当时看懂了，写完就忘了。。。。
大家点击这里看这篇教程中关于UTF-8的编码

array

数组我选择用vector存储，存储过程没有什么比较复杂的，因为里面每一个对象都是一个Value因此，我们要是碰到之前我们写过的对象，只需要调用之前写的方法，然后得到一个解析好的Value，只需要push_back就ok了，注意读取的时候格式就好了。

object

对象解析同数组类似，注意格式，key值用解析字符串的方法解析，中间跳过:，后面的值交给对应的解析去解析，之后insert()，然后跳过一个,，也没啥大问题。

反序列化输出（Writer部分）

空值、布尔值、string

。。。不写了

number

这里我使用的是sprint输入到数组中，数组足够精度就行，不需要太大，然后用这个数组去创建string返回。

array、object

这里看是否需要格式化，如果不需要格式化，那么只需要在最开始和最后分别加上{、}或[、]，中间加上,或:即可，比较好控制，中规中矩，中间的数组或对象交给其他去处理就好了。

如果需要格式化，我是使用一个tab_count去控制，每当处理一个数组，tab_count++，处理结束就--，输出可能和标准不一样，我觉得顺眼就OK了。

其他接口

其他接口大部分是在Value类内，Value类内提供一些增加、删除、查找、修改的接口，提供判断接口，这个还是比较简单的，因为用的是C++，可以通过重载operator=就能实现值得修改，如果是对象可以提供一个类似map的接口，重载operator[]，返回引用也可以通过=修改。

学习收获

1. gdb调试比以前熟练了
2. 内存泄漏检测，摘抄于此，以备复习

	valgrind --leak-check=full  ./leptjson_test
1

3. 学会了简单的测试单元的编写
4. 熟悉了C++的Json库
5. 大概了解了代码重构
6. 实际写了一下单例模式

小结

本文是记录一下我学习的过程，以便这之后复习项目用，同时也是为其他学习Json库的同学提供一个思路，我是怎么想的。