一文搞懂JSON

目录

什么是JSON?

JSON的基本数据类型

JSON的特点和优势（了解）

JSON格式规范（重点）

JSON的基本操作

关键接口的梳理

序列化

反序列化

答案和解析

序列化答案

反序列化答案

第一种思路

第二种思路

什么是JSON?

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，常用于将数据结构化地传输和存储。它由键值对组成，采用类似于JavaScript对象的格式来表示数据。JSON易于阅读和编写，并且易于解析和生成，成为广泛应用于Web应用程序和数据交换的标准格式之一。

JSON的基本数据类型

JSON的特点和优势（了解）

1. 简洁和易读：JSON使用简洁的文本格式表示数据，易于阅读和编写。
2. 平台无关性：JSON是一种独立于编程语言和平台的数据格式，可被多种编程语言解析和生成。
3. 易于解析和生成：JSON的解析和生成相对简单，各种编程语言都提供了相应的JSON解析器和生成器。
4. 支持复杂数据结构：JSON支持嵌套、复杂的数据结构，可以表示对象、数组和各种组合类型的数据。
5. 与Web应用程序兼容性良好：JSON广泛用于Web应用程序中，可以轻松地与JavaScript进行交互。

JSON格式规范（重点）

1. 数据使用键值对表示，键和值之间使用冒号（:）分隔。
	例如：{"name": "John", "age": 30}
2. 键使用双引号（"）包围，值可以是字符串、数字、布尔值、对象、数组或null。 
	例如：{"name": "John", "age": 30, "isStudent": true, "address": null}
3. 键值对之间使用逗号（,）分隔，最后一个键值对后不应有逗号。 
	例如：{"name": "John", "age": 30}
4. 字符串值使用双引号（"）包围，可以包含任意Unicode字符序列，特殊字符可以使用转义字符表示。 
	例如："Hello, World!", "I "love" JSON"
5. 数字可以是整数或浮点数，不使用引号包围。 
	例如：42, 3.14
6. 布尔值只有两个取值：true和false，不使用引号包围。 
	例如：true, false
7. 数组使用方括号（[]）包围，值之间使用逗号分隔。 
	例如：[1, 2, 3, 4, 5]
8. 对象使用花括号（{}）包围，键值对之间使用逗号分隔。 
	例如：{"name": "John", "age": 30}
9. JSON是严格区分大小写的，键和字符串值都应该使用双引号包围。
10. JSON可以嵌套，允许在对象中包含对象或数组，或在数组中包含对象或其他数组。
11. JSON不支持注释，不允许在JSON数据中添加注释。

下面是一个简单的JSON

{
  "name": "southernbrid",
  "age": 14,
  "gender": true,
  "height": 1.65,
  "grade": null,
  "skills": [
    "JavaScript",
    "Java",
    "Python",
    "Lisp"
  ]
}

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在线JSON校验格式化工具（Be JSON）

JSON的基本操作

JSON的基本操作通常涉及以下几个方面：

1. 创建JSON对象： 可以使用编程语言提供的函数、类或库来创建JSON对象。通常，这些函数或方法接受键值对作为参数，用于指定JSON对象的属性和对应的值。
2. 解析JSON字符串： 将JSON字符串解析为相应的数据结构，如对象、数组或基本数据类型。编程语言提供相应的解析函数或方法，可以将JSON字符串转换为可操作的数据对象。
3. 生成JSON字符串： 将数据对象转换为JSON字符串的表示形式，以便于传输、存储或与其他系统进行交互。编程语言提供相应的函数或方法，可以将数据对象转换为符合JSON格式规范的字符串。
4. 访问和修改JSON对象的属性： 通过键访问JSON对象的属性，并可以对其进行修改。可以使用编程语言提供的API来访问、读取和修改JSON对象的属性值。
5. 遍历JSON数组： 遍历JSON数组中的元素，逐个访问和处理数组中的数据项。使用循环结构来遍历数组，根据索引或迭代器获取数组中的每个元素。
6. 嵌套JSON操作： 处理嵌套的JSON结构，包括访问、修改和操作嵌套的对象或数组。可以使用递归、循环等方法来处理嵌套的JSON结构。
7. 序列化和反序列化（重点）： 将JSON对象序列化为字符串，或将JSON字符串反序列化为对象。序列化是将数据对象转换为JSON字符串，反序列化是将JSON字符串转换为数据对象。(本文主要介绍C语言的JSON库来进行序列化和反序列化)

下面是一个C库，用来完成本文教学

📎cJSON.chttps://www.yuque.com/attachments/yuque/0/2023/txt/35243076/1687951166715-b8398dec-d697-4507-b49e-1e2ea5595ce9.txt📎cJSON.hhttps://www.yuque.com/attachments/yuque/0/2023/txt/35243076/1687951166713-f66a28ef-8aaa-4fb0-8f7c-7fa49d94b608.txt

下面两篇文章也能帮助我们完成JSON序列化和JSON反序列化的操作

cJSON 使用详解_无痕眼泪的博客-CSDN博客由于c语言中，没有直接的字典，字符串数组等数据结构，所以要借助结构体定义，处理json。如果有对应的数据结构就方便一些， 如python中用json.loads(json)就把json字符串转变为内建的数据结构处理起来比较方便。一个重要概念:在cjson中，json对象可以是json，可以是字符串，可以是数字。。。cjson数据结构定义：#d..._cjsonhttps://blog.csdn.net/qq_32172673/article/details/88305781

https://www.cnblogs.com/liunianshiwei/p/6087596.htmlhttps://www.cnblogs.com/liunianshiwei/p/6087596.html

编译注意事项

编译cJSON库时候，gcc需要增加  -lm 选项，动态链接math库。

关键接口的梳理

/* 类型定义 */
#define cJSON_False 0
#define cJSON_True 1
#define cJSON_NULL 2
#define cJSON_Number 3
#define cJSON_String 4
#define cJSON_Array 5
#define cJSON_Object 6

/* CJSON核心结构体 */
typedef struct cJSON {
struct cJSON *next,*prev;	/* next/prev allow you to walk array/object chains. Alternatively, use GetArraySize/GetArrayItem/GetObjectItem */
struct cJSON *child;		/* An array or object item will have a child pointer pointing to a chain of the items in the array/object. */

int type;					/* 节点的类型，取值是上面的6种 */

char *valuestring;			/* 如果类型是cJSON_String，那么值会被存到这里 */
int valueint;				/* 如果类型是cJSON_Number，且是整型，那么值会被存到这里 */
double valuedouble;			/* 如果类型是cJSON_Number，且是浮点型，那么值会被存到这里 */

char *string;				/* 键*/
} cJSON;

/****************************通用接口****************************/
//把传入的字符串转成cJSON的结构（反序列化）
cJSON *cJSON_Parse(const char *value);
//把cJSON结构转成字符串（序列化），调用后需要配合free接口释放malloc的内存
char  *cJSON_Print(cJSON *item);
//无格式化序列化，节省内存，调用后需要配合free接口释放malloc的内存
char  *cJSON_PrintUnformatted(cJSON *item);
//释放节点的内存，防止内存泄露
void   cJSON_Delete(cJSON *c);

/****************************反序列化相关接口****************************/
//获取数组的大小
int	  cJSON_GetArraySize(cJSON *array);
//从array数组中获取第item个子节点
cJSON *cJSON_GetArrayItem(cJSON *array,int item);
//获取object大节点名字叫string的子节点
cJSON *cJSON_GetObjectItem(cJSON *object,const char *string);
//判断object大节点中是否有名字叫string的小节点
int cJSON_HasObjectItem(cJSON *object,const char *string);

/****************************序列化相关接口****************************/
//创建一个普通节点
cJSON *cJSON_CreateObject(void);
//创建一个数组节点
cJSON *cJSON_CreateArray(void);
//把item节点增加到array的数组节点中
void cJSON_AddItemToArray(cJSON *array, cJSON *item);
//把item节点增加到object中作为子节点，item节点的键名为string
void cJSON_AddItemToObject(cJSON *object, const char *string, cJSON *item);

//创建各种类型的cJSON节点
cJSON *cJSON_CreateNull(void);
cJSON *cJSON_CreateTrue(void);
cJSON *cJSON_CreateFalse(void);
cJSON *cJSON_CreateBool(int b);
cJSON *cJSON_CreateNumber(double num);
cJSON *cJSON_CreateString(const char *string);
cJSON *cJSON_CreateArray(void);
cJSON *cJSON_CreateObject(void);

序列化

使用cJSON库序列化出下面的JSON内容

{
  "name": "小明",
  "age": 14,
  "gender": true,
  "height": 1.65,
  "grade": null,
  "skills": [
    "JavaScript",
    "Java",
    "Python",
    "Lisp"
  ]
}

反序列化

使用cJSON库对下面的JSON文件进行反序列化操作。ver和login的子节点直接打印即可，data的数据节点解析后形成链表存储（将下面内容存为文件，读取后解析即可）。

{
  "ver": "1.0",
  "login": {
    "user": "zhangsan",
    "pwd": 1234
  },
  "data": [{
    "key": 1,
    "type": 2,
    "val": "10"
  },
    {
      "key": 2,
      "type": 1,
      "val": "0"
    },
    {
      "key": 3,
      "type": 3,
      "val": "22.5"
    }
  ]
}

注意：上面的所有val值都是string类型，解析出来存到节点前，需要根据type的类型来进行转换，按照相应的类型存储到共用体中。

提示：对于数据解析后，形成新的节点存放链表，最好的方式是为每个节点分配单独的内存。例：

struct data {
int key;
int type;
union val_t val;
struct list_head list;
};

struct data *node = (struct data *)malloc(sizeof(struct data));
node->xxx = xxx;
插入链表即可

答案和解析

序列化答案

#include <stdio.h>
#include "cJSON.h"
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 序列化
    cJSON *root = cJSON_CreateObject(); // 创建根节点

    cJSON *age = cJSON_CreateNumber(14); // 创建一个数值类型的节点
    cJSON_AddItemToObject(root, "age", age); // 将age节点添加到root对象中，键名为"age"

    // 增加数组节点
    cJSON *arr = cJSON_CreateArray(); // 创建一个数组类型的节点
    cJSON_AddItemToArray(arr, cJSON_CreateString("JavaScript")); // 向数组中添加一个字符串节点
    cJSON_AddItemToArray(arr, cJSON_CreateString("Java")); // 向数组中添加一个字符串节点
    cJSON_AddItemToArray(arr, cJSON_CreateString("Python")); // 向数组中添加一个字符串节点

    cJSON_AddItemToObject(root, "skills", arr); // 将数组节点添加到root对象中，键名为"skills"

    // 输出内容
    char *p = cJSON_PrintUnformatted(root); // 将JSON对象转换为字符串表示形式
    printf("root = %s\n", p);
    free(p);
    cJSON_Delete(root); // 释放JSON对象占用的内存
    return 0;
}

反序列化答案

第一种思路

#include <stdio.h>
#include "cJSON.h"
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include "list.h"
#include <string.h>

#define MAX 1024

union val_t
{
    int i_val;
    float f_val;
    char *s_val[MAX];
};

struct data {
    int key;
    int type;
    union val_t val;
    struct list_head list;
};

int main(int argc, char const *argv[])
{
    // 构造链表
    struct list_head head;
    INIT_LIST_HEAD(&head);
    struct data mydate[10]; // 创建结构体数组

    // 读取文件内容到缓冲区
    int fd = open("data.json", O_RDONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open err");
        return -1;
    }
    char buf[MAX] = {0};
    size_t len = read(fd, buf, MAX);
    if (len < 0)
    {
        perror("open err");
        return -1;
    }

    // 反序列化动作
    cJSON *root = cJSON_Parse(buf); // 把传入的字符串转成cJSON的结构（反序列化）
    if (root == NULL)
    {
        printf("cJSON_Parse err.");
        return -1;
    }

    // 开始摘取数据
    cJSON *item;
    cJSON *keyitem;
    cJSON *typeitem;
    cJSON *valitem;

    item = cJSON_GetObjectItem(root, "ver"); // 获取root的ver子节点
    printf("%s : %s\n", item->string, item->valuestring);

    cJSON *login = cJSON_GetObjectItem(root, "login");
    cJSON *user = cJSON_GetObjectItem(login, "user");
    cJSON *pwd = cJSON_GetObjectItem(login, "pwd");
    printf("%s :\n", login->string);
    printf("%s : %s\n", user->string, user->valuestring);
    printf("%s : %d\n", pwd->string, pwd->valueint);

    // 解析数组节点
    cJSON *data;
    data = cJSON_GetObjectItem(root, "data");
    printf("%s :\n", data->string);
    int count = cJSON_GetArraySize(data); // 获取数组大小用来进行遍历

    for (size_t i = 0; i < count; i++)
    {
        cJSON *tmp = cJSON_GetArrayItem(data, i); // 获取数组节点中的第 i 个元素

        keyitem = cJSON_GetObjectItem(tmp, "key");
        typeitem = cJSON_GetObjectItem(tmp, "type");
        valitem = cJSON_GetObjectItem(tmp, "val");
        printf("key : %d\n", keyitem->valueint);
        printf("type : %d\n", typeitem->valueint);
        printf("val : %s\n", valitem->valuestring);

        mydate[i].key = keyitem->valueint;                 // 设置key值
        mydate[i].type = typeitem->valueint;               // 设置类型
        strcpy(mydate[i].val.s_val, valitem->valuestring); // 将值拷贝到val数组
        list_add(&mydate[i].list, &head);                  // 将结构体添加到链表中
    }

    // 遍历链表并输出结果
    struct list_head *pos;
    struct data *newtmp;

    list_for_each(pos, &head)
    {
        newtmp = list_entry(pos, struct data, list);
        printf("key = %d, type = %d, val = %s\n", newtmp->key, newtmp->type, newtmp->val.s_val);
    }

    list_del(pos);
    cJSON_Delete(root); // 释放JSON对象占用的内存
    return 0;
}

第二种思路

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include "cJSON.h"
#include "list.h"

//定义共用体
typedef int BOOL;

union val_t
{ 
    BOOL b_val;  //bool类型存储空间
    int i_val;   //整形值存储空间
    float f_val;  //浮点值存储空间
};

//定义结构体
struct student
{
    int key;
    int type;
    union val_t val;
    struct list_head list;//指针域
};
int main(int argc, char const *argv[])
{
    struct list_head head;
    INIT_LIST_HEAD(&head);
    char * jsonStr = "{\"ver\":\"1.0\",\"login\":{\"user\":\"zhangsan\",\"pwd\":1234},\"data\":[{\"key\":1,\"type\":2,\"val\":\"10\"},{\"key\":2,\"type\":1,\"val\":\"0\"},{\"key\":3,\"type\":3,\"val\":\"22.5\"}]}";
    cJSON * root = NULL;
    cJSON * item = NULL;//cjson对象
    //把传入的字符串转成cJSON的结构（反序列化）
    root = cJSON_Parse(jsonStr);//取出root对象(根节点)
    if (!root) 
    {
        printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr());
        return -1;
    }
    else
    {
        printf("转换成功!\n");
        //获取版本号--ver
        item = cJSON_GetObjectItem(root, "ver");
        printf("版本号%s:%s\n",item->string,item->valuestring);
        //获取帐号密码
        item = cJSON_GetObjectItem(root, "login");
        cJSON * myuser = cJSON_GetObjectItem(item, "user");
        printf("帐号%s:%s   ---   ",myuser->string,myuser->valuestring);
        cJSON * mypwd = cJSON_GetObjectItem(item, "pwd");
        printf("密码%s:%d\n",mypwd->string,mypwd->valueint);
        cJSON * myData = cJSON_GetObjectItem(root, "data");//root节点下的data节点
        item = myData->child;//item是数组或对象的子节点,即data节点下的每一个小的花括号节点,或者可以用cJSON *cJSON_GetArrayItem(cJSON *array,int item)获取数组中的子节点(花括号节点)
        printf("data数据列表:\n");
        while(item != NULL)
        {
            //取出data里的每一个花括号里的每一个小元素的值:即(key,type,val)的值
            cJSON * mykey = cJSON_GetObjectItem(item, "key");
            printf("键:%d ",mykey->valueint);
            cJSON * mytype = cJSON_GetObjectItem(item, "type");
            printf("类型:%d ",mytype->valueint);
            cJSON * myval = cJSON_GetObjectItem(item, "val");//注意val的数据类型
            printf("值:%s\n",myval->valuestring);
            if(mykey != NULL && mytype != NULL && myval != NULL)
            {
                // printf("取值成功!以链表方式存储\n");
                //将解析的数据放入链表中
                struct student * stu = (struct student *)malloc(sizeof(struct student));//记得释放内存
                stu->key = mykey->valueint;
                stu->type = mytype->valueint;
                if(mytype->valueint == 1)
                {
                    int valnum = atoi(myval->valuestring);
                    stu->val.i_val = valnum;
                }
                else if(mytype->valueint == 2)
                {
                    int valnum = atoi(myval->valuestring);
                    stu->val.i_val = valnum;
                }
                else if(mytype->valueint == 3)
                {
                    int valnum = atof(myval->valuestring);
                    stu->val.f_val = valnum;
                }
                // stu->val.i_val = myval->valuestring;
                //头插法插入
                list_add(&stu->list,&head);
            }
            item = item->next;
        }
    //遍历打印
    struct list_head *pos;//是指向一个结构体的一个指针域的指针
    struct student *tmp;//是指向整个结构体的指针
    // printf("init list\n");
    printf("链表数据:\n");
    list_for_each(pos, &head)
    {
        // sleep(3);
        tmp = list_entry(pos, struct student, list);//可以从指针域偏移到整个结构体,拿到整个结构体的首地址,因此能够拿到属于该指针域的数据域
        if(tmp->type == 1)
        {
            printf("key=%d, type=%d, val=%d\n", tmp->key, tmp->type, tmp->val.i_val);
        }
        else if(tmp->type == 2)
        {
            printf("key=%d, type=%d, val=%d\n", tmp->key, tmp->type, tmp->val.b_val);
        }
        else if(tmp->type == 3)
        {
            printf("key=%d, type=%d, val=%.2f\n", tmp->key, tmp->type, tmp->val.f_val);
        }
    }
    printf("\n");
    }
    cJSON_Delete(root);
    return 0;
}