cJSON库是什么?

cJSON是一个轻量级的json解析库。使用起来非常简单,整个库非常地简洁,核心功能的实现都在cJSON.c文件,非常适合阅读源代码来学习C语言。最近读完这个库的源码,分享自己收获的一些心得。

什么是json,照搬json官网的说法:

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。

cJSON库里面有什么?

cjson库github地址:https://github.com/DaveGamble/cJSON 整个库包含cJSON.h和cJSON.c两个文件,头文件定义了一系列的API。这个库最基本也最重要的功能就是解析一个json字符串,使用的API是cJSON_Parse。cJSON_Parse函数调用了cJSON_ParseWithOpts函数,该函数实现了具体的逻辑。

两个函数的原型如下:

CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_Parse(const char *value);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_ParseWithOpts(const char *value, const char **return_parse_end, cJSON_bool require_null_terminated);

函数接收一段字符串,然后进行解析后返回。解析完返回的是一个cjson结构,cJSON结构的定义如下:

typedef struct cJSON
{
    struct cJSON *next; // 向后指针
    struct cJSON *prev; // 向前指针

    struct cJSON *child; // 指向子元素,比如子数组或者子对象

    int type; // 元素的类型

    char *valuestring; // 元素的字符串值,如果type == cJSON_String 或者 type == cJSO_Raw

    int valueint; // 已废弃,现在使用cJSON_SetNumberValue设置整型值

    double valuedouble; // 元素的整型值,如果type == cJSON_Number

    char *string; // 表示元素键值的值,如果它有子元素的话
} cJSON;

如何解析一个json字符串?

json的官网在这里,http://www.json.org 网站首页描述了json是什么以及它的格式规范,有了规范之后,可以知道json是如何构成的,因此就有了如何解析json数据的方向。

json使用两种结构构建,对象或者数组。

对象使用{作开头,}作结尾,里边的每一个元素都是键值对的无序集合,键名和值使用:分隔,使用,分隔每一个元素;数组使用[作开头,]作结尾,里面的元素都是有序的值组成的集合,且使用,做分隔符。

每一个值可以是字符串,整型,也可以是true,false,null等常量,还可以是对象或数组,因为json结构是可嵌套的。

因此,我们可以得知:

1、可以根据json的首字母判断整个json的类型,如果json以'{'开头时,就是对象,以'['开头时,就是数组,否则就是字符串或者其他常量。

2、如果是对象,那么它的一定有键名,先解析它的键名,然后解析它的值,解析值的过程与第一步一样,递归解析

3、如果是数组,则逐个解析数组内的元素,直到遇到]为止,解析数组里面的元素的过程也是与第一步一致,递归解析。

这就是根据json官网的定义得出解析json字符串的思路,接下来看看cJSON库是如何实现的。cJSON_Parse的实现流程图如下:

cJSON_ParseWithOpts函数里面调用了parse_value,是整个函数的核心实现。 parse_value函数的流程图如下所示:

可以看到,parse_value是对json值的开头进行判断,然后进入相应的分支进行解析,下面对每一个分支进行分析。解析出来的值是保存在cJSON的结构体中,以下命名为item。

常量

如果json值是以’null’,’true’,’false’,则分别将item的type设置为cJSON_NULL、cJSON_TRUE、cJSON_FALSE。然后继续解析剩下的json值。

string

如果遇到”开头,则说明json值是字符串,就解析它的值,此时只需要拿到两个”之间的值即可。保存字符串也是一个结构体,需要申请内存,计算长度的过程中,当遇到转义字符时,需要记录,因为转义符不保存。

number

当遇到数字开头时,将其后面的数字字符记录起来,然后转成整型数字,然后做值的范围检查。

array

解析数组时,为数组的元素创建一个新的json结构体new_item,然后继续解析数组里面的值,用’,’判断下一个元素的位置,得到的值保存到结构体中,并将多个元素用链表连接起来。一直解析,直到遇到’]’符号。

object

解析对象的过程与数组的类似,为对象的元素创建一个新的json结构体new_item,然后继续解析对象里面的值,对象是有键值对组成的,因此先得到键的值,然后用’:’判断值的位置,进而继续解析得到值,多个键值对之间用’,’分隔开,最后用链表连接起来。一直解析,直到遇到’}’符号。

其他

在解析所有值之前,会调用skip_whitespace函数过滤字符串两边的所有空白字符。此处是ASCII码小于等于32的字符,如:\t、\n。函数如下:

static const unsigned char *skip_whitespace(const unsigned char *in)
{
    while (in && *in && (*in <= 32))
    {
        in++;
    }

    return in;
}

总结

通过阅读这个小小的json解析库,知道了大部分的json库是如何实现的,自己对json的认识也有了一个更深刻的印象。 学习到了一种解析某种格式的字符串的思路,要先知道该字符串格式的规范,直到它是如何组成的,有哪些规则和注意的地方,从它的组成规范中逐步分解和解析。

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