C\C 使用RapidJSON库，轻松解析和生成JSON

简介

RapidJSON是一个高效的C++ JSON解析器和生成器。它专注于性能和易用性，使得处理JSON数据变得简单和快速。RapidJSON支持现代的JSON特性，如嵌套对象、数组、Unicode编码和注释。它的API简洁易用，可以轻松解析和生成JSON数据。无论你的项目需要处理大量的JSON数据，还是只需要解析或生成少量的JSON数据，RapidJSON都能提供出色的性能和便利的API，成为你的理想选择。

说明文档

https://rapidjson.org/zh-cn/md_doc_pointer_8zh-cn.html

下载地址

https://github.com/Tencent/rapidjson/
https://gitcode.com/mirrors/Tencent/rapidjson/tree/master

安装

RapidJSON 是只有头文件的 C++ 库。只需把 include/rapidjson 目录复制至系统或项目的 include 目录中。或者如果是用vs可以设置包含目录
在这里插入图片描述

Value 及 Document

每个 JSON 值都储存为 Value 类，而 Document 类则表示整个 DOM，它存储了一个 DOM 树的根 Value。
RapidJSON 的所有公开类型及函数都在 rapidjson 命名空间中。

查询 Value

头文件和命名空间

#include "rapidjson/document.h"
using namespace rapidjson;

json字符串

{
    "hello": "world",
    "t": true ,
    "f": false,
    "n": null,
    "i": 123,
    "pi": 3.1416,
    "a": [1, 2, 3, 4]
}

代码
将JSON字符串，解析至document 中，成为一棵 DOM 树

#include <iostream>  
#include "rapidjson/document.h"
using namespace std;
using namespace rapidjson;

int main()
{
	string json = "{ \"hello\": \"world\", \"t\": true, \"f\": false, \"n\": null, \"i\": 123, \"pi\": 3.1416, \"a\": [1, 2, 3, 4] }";
	Document document;
	document.Parse(json.c_str());

	cin.get();
	return 0;
}

DOM树
判断根是不是 Object

assert(document.IsObject());

assert 是一个判断语句。参数为false时，会导致程序终止。在生产环境中，要使用其他方法来处理这种情况，例如通过返回错误代码或抛出异常。

获取成员值

让我们查询一下根 Object 中有没有 “hello” 成员。

assert(document.HasMember("hello"));

验证类型

assert(document["hello"].IsString());

根据类型获取其值

printf("hello = %s\n", document["hello"].GetString());

输出：world

JSON True/False 值是以 bool 表示的。

assert(document["t"].IsBool());
printf("t = %s\n", document["t"].GetBool() ? "true" : "false");

输出：true

JSON Null 值可用 IsNull() 查询。

printf("n = %s\n", document["n"].IsNull() ? "null" : "?");

输出：null

JSON Number 类型表示所有数值。然而，C++ 需要使用更专门的类型。

assert(document["i"].IsNumber());
assert(document["pi"].IsNumber());

assert(document["i"].IsInt());   
printf("i = %d\n", document["i"].GetInt());

assert(document["pi"].IsDouble());
printf("pi = %g\n", document["pi"].GetDouble());

整型123、浮点型3.1416使用IsNumber()判断都是true。

输出：
i = 123
pi = 3.1416

JSON Array 包含一些元素。

// 使用引用来连续访问，方便之余还更高效。
const Value& a = document["a"];
assert(a.IsArray());
for (SizeType i = 0; i < a.Size(); i++) // 使用 SizeType 而不是 size_t
        printf("a[%d] = %d\n", i, a[i].GetInt());

输出：
a[0] = 1
a[1] = 2
a[2] = 3
a[3] = 4

注意，RapidJSON 并不自动转换各种 JSON 类型。例如，对一个 String 的 Value 调用 GetInt() 是非法的，其行为是未定义的.

查询 Array

SizeType 是 unsigned int 的别名。在多数系统中，Array 最多能存储 2^32-1 个元素。
Array 与 std::vector 相似，除了使用索引，也可使用迭代器来访问所有元素。

for (Value::ConstValueIterator itr = a.Begin(); itr != a.End(); ++itr)
    printf("%d ", itr->GetInt());

当使用 C++11 功能时，你可使用范围 for 循环去访问 Array 内的所有元素。

for (auto& v : a.GetArray())
		printf("%d ", v.GetInt());

查询 Object

用迭代器去访问所有 Object 成员：

 vector<string> kTypeNames = {"Null", "False", "True", "Object", "Array", "String", "Number"};  
 
for (Value::ConstMemberIterator itr = document.MemberBegin();
    itr != document.MemberEnd(); ++itr)
{
    printf("Type of member %s is %s\n",itr->name.GetString(), kTypeNames[itr->value.GetType()].c_str());
}

输出：
Type of member hello is String
Type of member t is True
Type of member f is False
Type of member n is Null
Type of member i is Number
Type of member pi is Number
Type of member a is Array

当使用 C++11 功能时，你可使用范围 for 循环去访问 Object 内的所有成员。

for (auto& m : document.GetObject())
    printf("Type of member %s is %s\n",
        m.name.GetString(), kTypeNames[m.value.GetType()]);

判断对象是否存在

HasMember()方法，会导致两次查找：

	if(document.HasMember("hello"))
		printf("%s\n", document["hello"].GetString());

FindMember()方法，更好：

	Value::ConstMemberIterator itr = document.FindMember("hello");
	if (itr != document.MemberEnd())
		printf("%s\n", itr->value.GetString());

查询 Number

查检	提取	描述
`bool IsUint()`	`unsigned GetUint()`	32 位无符号整数
`bool IsInt()`	`int GetInt()`	32 位有符号整数
`bool IsUint64()`	`uint64_t GetUint64()`	64 位无符号整数
`bool IsInt64()`	`int64_t GetInt64()`	64 位有符号整数
`bool IsDouble()`	`double GetDouble()`	64 位双精度浮点数

注意，一个整数可能用几种类型来提取，而无需转换。例如，一个名为 x 的 Value 包含 123，那么 x.IsInt() == x.IsUint() == x.IsInt64() == x.IsUint64() == true。但如果一个名为 y 的 Value 包含 -3000000000，那么仅会令 x.IsInt64() == true。

当要提取 Number 类型，GetDouble() 是会把内部整数的表示转换成 double。注意 int 和 unsigned 可以安全地转换至 double，但 int64_t 及 uint64_t 可能会丧失精度（ int64_t 最大值有19 位有效数字，uint64_t最大值有 20 位有效数字，都超过了 double 15位有效数字的限制）。

查询 String

c++string字符串把 '\0' 作为结束符号,如果json的值中带有这个字符，则需要用GetStringLength()获取正确的长度。

	if (document.HasMember("hello") && document["hello"].IsString())
	{
		SizeType len = document["hello"].GetStringLength();
		string str(document["hello"].GetString(), len);
		printf("%s %d\n", str.c_str(), len);
	}

输出：
world 5

比较两个 Value

直接使用 == 及 != 比较两个 Value。当两个 Value 的类型及内容相同，它们才当作相等。也可以比较 Value 和它的原生类型值。例子：

if (document["hello"] == document["n"]) /*...*/;    // 比较两个值
if (document["hello"] == "world") /*...*/;          // 与字符串字面量作比较
if (document["i"] != 123) /*...*/;                  // 与整数作比较
if (document["pi"] != 3.14) /*...*/;                // 与 double 作比较

Array／Object 顺序以它们的元素／成员作比较。当且仅当它们的整个子树相等，它们才当作相等。
另外需要注意的是若一个 Object 含有重复命名的成员，它与任何 Object 作比较都总会返回 false。

创建／修改值

当一个 DOM 树被创建或修改后，可使用 Writer 再次存储为 JSON。

改变 Value 类型和值

代码

document["t"].SetInt(666);

document["t"] = 666;     // 简写，和上面的相同

Value t(666);           //使用Value的构造函数
document["t"] = t;

完整代码

#include <iostream>  
#include <string>  
#include "rapidjson/document.h"    
#include "rapidjson/writer.h"    
#include "rapidjson/stringbuffer.h"    
using namespace std;
using namespace rapidjson;

int main() {
    string json = "{ \"hello\": \"world\", \"t\": true, \"f\": false, \"n\": null, \"i\": 123, \"pi\": 3.1416, \"a\": [1, 2, 3, 4] }";
    Document document;
    document.Parse(json.c_str());
    修改值
    document["hello"] = "LiHai"; // 修改 "hello" 的值为 "earth"    
    document["t"] = 666; // 修改 "t" 的值为666，同时修改类型    
   
    //使用 Writer 再次存储为 JSON
    StringBuffer buffer;
    Writer<StringBuffer> writer(buffer);
    document.Accept(writer);
    string jsonNew = buffer.GetString();
	
	//打印输出
    cout << json << endl;
    cout << jsonNew << endl;

    cin.get();
    return 0;
}

输出：
{ “hello”: "world", “t”: true, “f”: false, “n”: null, “i”: 123, “pi”: 3.1416, “a”: [1, 2, 3, 4] }
{“hello”:"LiHai",“t”:666,“f”:false,“n”:null,“i”:123,“pi”:3.1416,“a”:[1,2,3,4]}

构造函数的各个重载

几个类型也有重载构造函数：

Value b(true);    // 调用 Value(bool)
Value i(-123);    // 调用 Value(int)
Value u(123u);    // 调用 Value(unsigned)
Value d(1.5);     // 调用 Value(double)

要重建空 Object 或 Array，可在默认构造函数后使用 SetObject()/SetArray()，或一次性使用 Value(Type)：

Value o(kObjectType);
Value a(kArrayType);

转移语义（Move Semantics）

在设计 RapidJSON 时有一个非常特别的决定，就是 Value 赋值并不是把来源 Value 复制至目的 Value，而是把来源 Value 转移（move）至目的 Value。例如：

Value a(123);
Value b(456);
b = a;         // a 变成 Null，b 变成数字 123。

在这里插入图片描述

为什么？此语义有何优点？

赋值时转移拥有权。转移快得多简单得多，只需要析构原来的 Value，把来源 memcpy() 至目标，最后把来源设置为 Null 类型。

深复制 Value

Value a(123);  
Value b(456);  
b.CopyFrom(a, document.GetAllocator());  // a 仍然是数字 123，b 现在是数字 123。

交换 Value

RapidJSON 也提供 Swap()。

Value a(123);
Value b("Hello");
a.Swap(b);

修改 Array

Array 类型的 Value 提供与 std::vector 相似的 API。

Clear()
Reserve(SizeType, Allocator&)
Value& PushBack(Value&, Allocator&)
template <typename T> GenericValue& PushBack(T, Allocator&)
Value& PopBack()
ValueIterator Erase(ConstValueIterator pos)
ValueIterator Erase(ConstValueIterator first, ConstValueIterator last)
注意，Reserve(...) 及 PushBack(...) 可能会为数组元素分配内存，所以需要一个 allocator。

以下是 PushBack() 的例子：

#include <iostream>  
#include <string>  
#include "rapidjson/document.h"    
#include "rapidjson/writer.h"    
#include "rapidjson/stringbuffer.h"   

using namespace std;
using namespace rapidjson;

int main() 
{
    string json = "{ \"hello\": \"world\", \"t\": true, \"f\": false, \"n\": null, \"i\": 123, \"pi\": 3.1416, \"a\": [1, 2, 3, 4] }";
    Document document;
    document.Parse(json.c_str());
    
    Value a(kArrayType);
    Document::AllocatorType& allocator = document.GetAllocator();

    for (int i = 5; i <= 10; i++)
        a.PushBack(i, allocator);   // 可能需要调用 realloc() 所以需要 allocator

    // 流畅接口（Fluent interface）
    a.PushBack("Li", allocator).PushBack("Hai", allocator);

    document["a"] = a;

    StringBuffer buffer;
    Writer<StringBuffer> writer(buffer);
    document.Accept(writer);
    string jsonNew = buffer.GetString();

    cout << json << endl;
    cout << jsonNew << endl;

    cin.get();
    return 0;
}

输出：
{ …, “a”: [1, 2, 3, 4] }
{…,“a”:[5,6,7,8,9,10,“Li”,“Hai”]}

流畅接口（fluent interface）

与 STL 不一样的是，PushBack()/PopBack() 返回 Array 本身的引用。这称为流畅接口（fluent interface）。

a.PushBack("Li", allocator).PushBack("Hai", allocator);

修改 Object

Object 是键值对的集合。每个键必须为 String。要修改 Object，方法是增加或移除成员。以下的 API 用来增加成员：

Value& AddMember(Value&, Value&, Allocator& allocator)
Value& AddMember(StringRefType, Value&, Allocator&)
template <typename T> Value& AddMember(StringRefType, T value, Allocator&)
以下是一个例子。

Value contact(kObject);
contact.AddMember("name", "Milo", document.GetAllocator());
contact.AddMember("married", true, document.GetAllocator());

使用 StringRefType 作为 name 参数的重载版本与字符串的 SetString 的接口相似。这些重载是为了避免复制 name 字符串，因为 JSON object 中经常会使用常数键名。

如果你需要从非常数字符串或生命周期不足的字符串创建键名（见创建 String），你需要使用 copy-string API。为了避免中间变量，可以就地使用临时值：

// 就地 Value 参数
contact.AddMember(Value("copy", document.GetAllocator()).Move(), // copy string
                  Value().Move(),                                // null value
                  document.GetAllocator());
 
// 显式参数
Value key("key", document.GetAllocator()); // copy string name
Value val(42);                             // 某 Value
contact.AddMember(key, val, document.GetAllocator());

移除成员有几个选择：

bool RemoveMember(const Ch* name)：使用键名来移除成员（线性时间复杂度）。
bool RemoveMember(const Value& name)：除了 name 是一个 Value，和上一行相同。
MemberIterator RemoveMember(MemberIterator)：使用迭代器移除成员（_ 常数 _ 时间复杂度）。
MemberIterator EraseMember(MemberIterator)：和上行相似但维持成员次序（线性时间复杂度）。
MemberIterator EraseMember(MemberIterator first, MemberIterator last)：移除一个范围内的成员，维持次序（线性时间复杂度）。
MemberIterator RemoveMember(MemberIterator) 使用了“转移最后”手法来达成常数时间复杂度。基本上就是析构迭代器位置的成员，然后把最后的成员转移至迭代器位置。因此，成员的次序会被改变。