【常见开源库的二次开发】一文学懂CJSON

简介:

        JSON(JavaScript Object Notation)是一种轻量级的数据交换格式。它基于JavaScript的一个子集,但是JSON是独立于语言的,这意味着尽管JSON是由JavaScript语法衍生出来的,它可以被任何编程语言读取和生成。JSON的设计目的是使数据交换既简单又快速,相对于其他数据交换格式如XML,JSON更加轻巧,这使得它在网络上传输更加高效。对于人类和机器来说,JSON文本的格式都是易于理解的。 管JSON源于JavaScript,但是几乎所有的编程语言都有解析JSON的库,这使得JSON成为跨平台和语言的数据交换的理想格式。

 一、什么是json? 

        JSON(JavaScript Object Notation)是一种轻量级的数据交换格式。它基于JavaScript的一个子集,但是JSON是独立于语言的,这意味着尽管JSON是由JavaScript语法衍生出来的,它可以被任何编程语言读取和生成。JSON的设计目的是使数据交换既简单又快速。

1.1 JSON的特点:

         1. 轻量级:相对于其他数据交换格式如XML,JSON更加轻巧,这使得它在网络上传输更加高效。

        2. 易于阅读和编写:对于人类和机器来说,JSON文本的格式都是易于理解的。

        3. 语言无关性:尽管JSON源于JavaScript,但是几乎所有的编程语言都有解析JSON的库,这使得JSON成为跨平台和语言的数据交换的理想格式。

1.2 JSON的结构:

        1. 键值对集合(在其他语言中可能被实现为对象,记录,结构,字典,哈希表,有名列表,或者关联数组)。在JSON中,它们被表示为一个由花括号包围的对象。每个键值对由一个键(字符串)和一个值组成,键值之间用冒号分隔,键值对之间用逗号分隔。

        2. 有序的值列表(在大多数语言中被实现为数组)。在JSON中,它们被表示为由方括号包围的数组,数组的元素之间用逗号分隔。

一个简单的JSON对象示例:

{"name": "John Doe","age": 30,"isEmployed": true,"address": {"street": "123 Main St","city": "Anytown"},"phoneNumbers": ["123-456-7890","987-654-3210"]
}

        在这个例子中,我们有一个包含五个键值对的JSON对象。`name`、`age`和`isEmployed`键对应的值是简单的数据类型(字符串、数字和布尔值)。`address`键对应的值是一个嵌套的JSON对象,而`phoneNumbers`键对应的值是一个包含字符串的JSON数组。

1.3 基本元素

JSON(JavaScript Object Notation)的语法规则相对简单,主要包括以下几个基本元素:

        1.对象(Object):用花括号 `{}` 表示,包含一组无序的键值对。每个键值对之间用逗号分隔。键必须是字符串,值可以是任意有效的 JSON 数据类型。

     {"key1": "value1","key2": "value2","key3": "value3"}

        2. 数组(Array):用方括号 `[]` 表示,包含一组有序的值。每个值之间用逗号分隔。数组中的值可以是任意有效的 JSON 数据类型。

    {"arrayKey": [1, 2, 3, 4]}

        3. 值(Value):可以是字符串、数字、布尔值、对象、数组或 `null`。这些值可以嵌套在对象或数组中。

    {"stringKey": "Hello, JSON!","numberKey": 42,"booleanKey": true,"nullKey": null,"objectKey": {"nestedKey": "nestedValue"},"arrayKey": [1, "two", false, null]}

        4. 字符串(String): 字符串在JSON中是由双引号 `" "` 包围的一系列Unicode字符。字符串用于表示文本数据。

{"name": "John Doe","city": "New York"}

        5. 数字(Number): 数字可以是整数或者浮点数,直接写出,不需要加引号。JSON中的数字和大多数编程语言中的表示方法相似。

        {"integer": 12,"float": 3.14}

        6. 布尔值(Boolean): 布尔值表示逻辑实体,只有两个值,真(`true`)或假(`false`),不需要加引号。

        {"isTrue": true,"isFalse": false}

        7. null: `null` 在JSON中表示空值或不存在的值。它没有引号。

        {"emptyValue": null}

具体示例:

{"name": "John Doe","age": 30,"isEmployed": true,"address": {"street": "123 Main St","city": "Anytown"},"phoneNumbers": ["123-456-7890","987-654-3210"]
}

在这个示例中:

        name、age 和 isEmployed 是简单的键值对,值分别是字符串、数字和布尔值。        

        address 是一个嵌套的对象,包含 street 和 city 两个键值对。

        phoneNumbers  是一个数组,包含两个字符串值。

        JSON 的简洁和易读特性使它成为数据交换和配置文件的理想选择。无论是前后端数据传递还是存储配置,JSON 都非常适用。

一个更加复杂的json:t.weather.itboy.net/api/weather/city/101010100

1.4 使用场景:

        Web开发:JSON广泛用于前后端之间的数据交换。

        配置文件:许多应用程序使用JSON格式来存储配置设置。

        API和Web服务:许多Web服务使用JSON格式来提供公共API,因为它易于被不同的编程语言读取和解析。

由于其简洁、易于理解的结构,JSON已成为Web应用和服务之间交换数据的事实标准。

 二、下载json 

下载链接:GitHub - DaveGamble/cJSON: Ultralightweight JSON parser in ANSI C

解压后得到这俩个文件 

我们需要将这俩个文件加入到vscode中的C程序文件夹中

三、创建一个json

以下是一个使用 cJSON 创建一个JSON对象的示例代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"
int main()
{// 创建一个新的JSON对象cJSON *root = cJSON_CreateObject();// 向根对象中添加一个名为"key1"的键值对,值为字符串"10"cJSON* key1 = cJSON_AddStringToObject(root,"key1","10");if(key1 != NULL){printf("key:%s value :%s\n",key1->string,key1->valuestring);}// 将JSON对象转换为字符串格式char *str = cJSON_Print(root);  //输出json字符串// 打印转换后的JSON字符串printf(str);// 释放转换成字符串所使用的内存free(str);// 暂停程序运行,以便查看控制台输出system("pause>0");system("pause>0");return 0;
}

        在这个代码中,我们创建了一个空的JSON对象 root 

3.1 创建json对象 

    // 创建一个新的JSON对象cJSON *root = cJSON_CreateObject();

        cJSON_CreateObject 函数,这是 cJSON 库中用来创建一个新的JSON对象的函数。cJSON 是一个在C语言中处理JSON数据的轻量级库。

如果您想使用这个库来创建一个JSON对象,您可以按照以下步骤进行:

        1. 首先,确保已经安装了 cJSON 库。

        2. 在C语言代码中,包含 cJSON 的头文件。

        3. 使用 cJSON_CreateObject 函数来创建一个新的JSON对象。

 3.2 cjson的类型详解

cjson结构体如下定义:

/* cJSON 结构体: */
typedef struct cJSON
{/* next/prev 允许你在数组/对象链中遍历。或者,使用 GetArraySize/GetArrayItem/GetObjectItem */struct cJSON *next;struct cJSON *prev;/* 数组或对象项将有一个子指针,指向数组/对象中的项链。 */struct cJSON *child;/* 项的类型,如上所述。 */int type;/* 项的字符串,如果 type==cJSON_String 和 type == cJSON_Raw */char *valuestring;/* 写入 valueint 已被弃用,请使用 cJSON_SetNumberValue 代替 */int valueint;/* 项的数字,如果 type==cJSON_Number */double valuedouble;/* 项的名称字符串,如果此项是对象的子项,或者在对象的子项列表中。 */char *string;
} cJSON;

        这段代码定义了一个名为 cJSON 的结构体,这是 cJSON 库的核心数据结构,它表示一个JSON数据项。每一个 cJSON 结构体可以表示一个JSON对象、数组、字符串、数字或其他的JSON数据类型。

下面是每个成员变量的功能:

        struct cJSON *next;` 和 `struct cJSON *prev;:这两个指针分别指向相邻的JSON数据项,它们使得 cJSON 结构体可以形成一个链表,这对于表示一个JSON数组或对象是十分有用的。

        struct cJSON *child;:如果当前 cJSON 结构体表示一个JSON数组或对象,child 指针会指向一个链表,这个链表的元素就是数组或对象中的数据项。

        int type;:这个变量表示当前 cJSON 结构体表示的JSON数据类型,例如,它可能是 cJSON_NULL、cJSON_Number、cJSON_String、cJSON_Array 或 cJSON_Object 等。

        char *valuestring;:如果当前 cJSON 结构体表示一个JSON字符串,valuestring 就会被设置成那个字符串的值。如果它表示一个原始的未解析的JSON字符串,valuestring 也会被设置成那个字符串的值。

        int valueint;:这个成员现在已经不建议使用,取而代之的是 cJSON_SetNumberValue 函数来设置JSON数字的值

        double valuedouble;:如果当前 cJSON 结构体表示一个JSON数字,valuedouble 就会被设置成那个数字的值。

        char *string;:如果当前 cJSON 结构体是一个JSON对象中的数据项,string 就会被设置成那个数据项对应的键名

        我们可以使用 `cJSON` 库提供的各种函数,如 cJSON_CreateObject、cJSON_AddItemToObject 或 cJSON_GetObjectItem等,来创建、操作和查询 cJSON 结构体。

3.3 创建键值对

        cJSON_AddStringToObject 。这个函数是 cJSON 库中的一个函数,用于向一个 JSON 对象中添加一个字符串类型的键值对。

cJSON *cJSON_AddStringToObject(cJSON * const object, const char * const name, const char * const string);

        cJSON * const object:这是一个指向 JSON 对象的指针,表示你要往哪个对象中添加键值对。
        const char * const name:这是一个字符串,表示你要添加的键的名称(key)。

        const char * const string:这是一个字符串,表示你要添加的值(value)。

返回值:

        cJSON :这个函数返回一个指向新添加的 JSON 元素的指针。这个元素包含了添加的字符串值。如果添加失败,返回 NULL。

3.4 添加嵌套的JSON对象

        cJSON_AddItemToObject,来自 cJSON 库。函数原型应该是:

cJSON_bool cJSON_AddItemToObject(cJSON *object, const char *string, cJSON *item);

        这个函数的作用是将一个 cJSON 结构(`item`),它可以代表任何类型的JSON数据(如对象、数组、字符串、数字等),添加到另一个 cJSON 对象结构中,并将其与指定的键(`string`)相关联。

参数解释如下:

        cJSON *object:这是一个指向目标JSON对象的指针,你会向它添加一个新的元素。

        const char *string:这是你想要在目标对象中创建的键的名称。

        cJSON *item:这是一个指向你想要添加的 `cJSON` 元素的指针。

返回值:

        cJSON_bool:这是一个布尔值,如果成功添加元素则返回 `cJSON_True`,否则返回 `cJSON_False`。

下面是一个使用 `cJSON_AddItemToObject` 函数添加嵌套 JSON 对象的示例:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"
int main()
{// 创建一个新的JSON对象cJSON *root = cJSON_CreateObject();// 向根对象中添加一个名为"key1"的键值对,值为字符串"10"cJSON* key1 = cJSON_AddStringToObject(root,"key1","10");cJSON* last = NULL; // 用于保存上一个添加的键值对for(int i = 0; i < 5; i ++){// 创建一个名为"obj1"的子对象cJSON* obj1 = cJSON_CreateObject();// 将子对象添加到根对象中cJSON_AddItemToObject(root,"obj1",obj1);     // 向子对象中添加一个名为"key2"的键值对,值为字符串"20"cJSON* key2 = cJSON_AddStringToObject(obj1,"key2","20"); // 将子对象添加到根对象中last=key2;}if(key1 != NULL){printf("key:%s value :%s\n",key1->string,key1->valuestring);}// 将JSON对象转换为字符串格式char *str = cJSON_Print(root);  //输出json字符串// 打印转换后的JSON字符串printf(str);// 释放转换成字符串所使用的内存free(str);// 暂停程序运行,以便查看控制台输出system("pause>0");system("pause>0");return 0;
}

        在这个示例中,我们创建了一个根对象 root 和一个嵌套对象 nested,然后向嵌套对象添加了一个字符串键值对,并将嵌套对象作为根对象的一个字段添加进去。最后,我们打印并释放了相关的内存。

 四、添加数组

4.1 创建数组

cSON_PUBLIC(cSON *) cSON_CreateArray(void);

这个函数声明创建一个空的JSON数组,并返回一个指向该数组的`cJSON`指针

`cJSON_PUBLIC`是一个宏,用于定义函数的可见性,通常用于导出函数供外部使用。

函数没有参数,因此调用时不需要传递任何参数。返回值是一个指向新创建的JSON数组的指针。你可以使用这个指针来添加元素到数组中,或者将数组添加到其他JSON对象中。

示例用法:

cJSON *array = cJSON_CreateArray();
if (array == NULL) {fprintf(stderr, "错误: 无法创建JSON数组。\n");return 1;
}// 现在你可以使用 array 指针来操作这个JSON数组

确保在使用完数组后调用`cJSON_Delete(array)`来释放内存,以避免内存泄漏。

4.2 添加元素到数组

cJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_AddItemToArray(cJSON *array, cJSON *item);

这个函数的作用是将一个JSON元素添加到指定的JSON数组中。函数的返回值是一个布尔值,表示添加操作是否成功。如果成功添加元素,返回true,否则返回false

参数说明:

  • cJSON *array: 这是一个指向JSON数组的指针,表示你要往哪个数组中添加元素。
  • cJSON *item: 这是一个指向要添加的JSON元素的指针。可以是任何JSON数据类型,比如字符串、数字、对象等。

我们首先创建了一个空的JSON数组和一个字符串元素,然后将字符串元素添加到数组中。如果添加操作成功,数组将包含这个新添加的元素。如果任何步骤失败,我们会打印错误信息并释放已分配的内存。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"int main()
{// 创建一个JSON对象cJSON *root = cJSON_CreateObject();if (root == NULL) {fprintf(stderr, "错误: 无法创建JSON对象。\n");return 1;}// 定义一个整数数组int a[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};// 创建一个包含整数数组的JSON数组cJSON *array = cJSON_CreateIntArray(a, 10);if (array == NULL) {fprintf(stderr, "错误: 无法创建JSON数组。\n");cJSON_Delete(root);return 1;}// 将JSON数组添加到JSON对象中,键名为"array"cJSON_AddItemToObject(root, "array", array);// 将JSON对象转换为字符串并打印char *json_str = cJSON_Print(root);if (json_str != NULL) {printf("生成的JSON对象: \n%s\n", json_str);free(json_str);} else {fprintf(stderr, "错误: 无法打印JSON对象。\n");}// 释放JSON对象cJSON_Delete(root);// 暂停程序运行,以便查看控制台输出system("pause");return 0;
}
  1. 创建一个JSON对象。
  2. 定义一个整数数组。
  3. 创建一个包含整数数组的JSON数组。
  4. 将JSON数组添加到JSON对象中,键名为"array"。
  5. 将JSON对象转换为字符串并打印。
  6. 释放JSON对象。
  7. 暂停程序运行,以便查看控制台输出。

五、将JSON对象转为字符串

cSON_Print 函数的作用是将一个 cJSON 元素转换成字符串,并返回这个字符串的指针。这个函数是用于将 JSON 对象或数组转换为可读的字符串格式。

CSON_PUBLIC(char *) cSON_Print(const cSON *item);
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"int main()
{// 创建一个JSON对象cJSON *root = cJSON_CreateObject();if (root == NULL) {fprintf(stderr, "错误: 无法创建JSON对象。\n");return 1;}// 添加一些数据到JSON对象中cJSON_AddNumberToObject(root, "number", 123);cJSON_AddStringToObject(root, "string", "Hello, World!");// 将JSON对象转换为字符串char *json_str = cJSON_Print(root);if (json_str != NULL) {printf("生成的JSON字符串: \n%s\n", json_str);// 释放动态分配的字符串内存free(json_str);} else {fprintf(stderr, "错误: 无法打印JSON对象。\n");}// 释放JSON对象cJSON_Delete(root);return 0;
}

我们首先创建了一个 JSON 对象 root,并向其中添加了一个数字和一个字符串。然后,我们使用 cJSON_Print 函数将这个 JSON 对象转换为字符串,并打印出来。最后,我们释放了动态分配的字符串内存和 JSON 对象。

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