json是目前最為流行的文本數(shù)據(jù)傳輸格式,特別是在網(wǎng)絡(luò)通信上廣泛應(yīng)用,隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起,在嵌入式設(shè)備上,也需要開(kāi)始使用json進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,那么,如何快速簡(jiǎn)潔地用C語(yǔ)言進(jìn)行json的序列化和反序列化呢?
當(dāng)前,應(yīng)用最廣泛的C語(yǔ)言json解析庫(kù)當(dāng)屬cJSON,但是,使用cJSON讀json進(jìn)行序列化和反序列化,需要根據(jù)key一個(gè)一個(gè)進(jìn)行處理,會(huì)導(dǎo)致代碼冗余,邏輯性不強(qiáng),哪有沒(méi)有更好的方法呢?
在Android平臺(tái),一般會(huì)使用gson等工具解析json,這些工具將json直接映射成對(duì)象,在C語(yǔ)言上使用對(duì)象的概念,我們需要借助結(jié)構(gòu)體,然而,最大的問(wèn)題在于,C語(yǔ)言沒(méi)有高級(jí)語(yǔ)言具有的反射機(jī)制,直接從json映射到結(jié)構(gòu)體對(duì)象幾乎是不可能的。
怎么解決呢,既然C語(yǔ)言沒(méi)有反射機(jī)制,那么我們可以自己定義一套類(lèi)似于反射的機(jī)制,這里我將其稱(chēng)之為結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)模型,在數(shù)據(jù)模型中,我們需要準(zhǔn)確地描述結(jié)構(gòu)體的特征,包括結(jié)構(gòu)體各成員的名稱(chēng),類(lèi)型,在結(jié)構(gòu)體中的偏移。
有了這些,我們可以在解析josn的時(shí)候,將解析得到的數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入到對(duì)應(yīng)的內(nèi)存里面去,或者是在序列化的時(shí)候,直接從對(duì)應(yīng)的內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù),進(jìn)行處理。
CSON正是采用上面說(shuō)到的思路,使用數(shù)據(jù)模型對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行描述,然后基于cJSON,根據(jù)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行解析,將解析得到的數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入到對(duì)應(yīng)的內(nèi)存區(qū)域,從而實(shí)現(xiàn)從json到結(jié)構(gòu)體對(duì)象的映射。
CSON最基本的數(shù)據(jù)模型定義如下:
typedef struct cson_model{ CsonType type; /**< 數(shù)據(jù)類(lèi)型 */ char *key; /**< 元素鍵值 */ short offset; /**< 元素偏移 */} CsonModel;
通過(guò)type描述結(jié)構(gòu)體成員的數(shù)據(jù)類(lèi)型,key描述該成員在json中對(duì)應(yīng)的字段,offset描述該結(jié)構(gòu)體成員在結(jié)構(gòu)體中的偏移,CSON在解析json的時(shí)候,根據(jù)type調(diào)用相應(yīng)的cJSON API并傳遞key作為參數(shù),得到解析出的數(shù)據(jù),然后根據(jù)offset將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到對(duì)應(yīng)的內(nèi)存空間。
比如說(shuō)這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)體:
struct project{ int id; char *name;}
該結(jié)構(gòu)體包含兩個(gè)成員,對(duì)于成員id,我們使用數(shù)據(jù)模型對(duì)其進(jìn)行描述:
{.type=CSON_TYPE_CHAR, key="id", offset=0}
對(duì)于結(jié)構(gòu)體的每個(gè)成員,都進(jìn)行數(shù)據(jù)模型的定義,就可以得到一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)模型,CSON會(huì)根據(jù)這個(gè)模型,進(jìn)行解析。
因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)直接寫(xiě)內(nèi)存的方式,所以在寫(xiě)不同類(lèi)型的量到內(nèi)存中時(shí),會(huì)多次用到強(qiáng)制轉(zhuǎn)型,導(dǎo)致CSON中賦值的代碼都類(lèi)似于:
*(int *)((int)obj + model[i].offset) = (int)csonDecodeNumber(json, model[i].key);
當(dāng)然,上面說(shuō)到的數(shù)據(jù)模型,只適用于基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)據(jù),對(duì)于子結(jié)構(gòu)體,鏈表,數(shù)組等,需要對(duì)數(shù)據(jù)模型的定義進(jìn)行擴(kuò)充,有興趣的朋友可以直接閱讀CSON源碼。
(1) 聲明結(jié)構(gòu)體:
/** 項(xiàng)目結(jié)構(gòu)體 */struct project{ int id; char *name;};/** 倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)體 */struct hub{ int id; char *user; struct project *cson;};
(2) 定義數(shù)據(jù)模型:
對(duì)每一個(gè)需要使用cson的結(jié)構(gòu)體,都需要定義相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型
/** 項(xiàng)目結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)模型 */CsonModel projectModel[] ={ CSON_MODEL_OBJ(struct project), CSON_MODEL_INT(struct project, id), CSON_MODEL_STRING(struct project, name),};/** 倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)模型 */CsonModel hubModel[] ={ CSON_MODEL_OBJ(struct hub), CSON_MODEL_INT(struct hub, id), CSON_MODEL_STRING(struct hub, user), CSON_MODEL_STRUCT(struct hub, cson, projectModel, sizeof(projectModel)/sizeof(CsonModel))};
(3) 使用CSON解析:
只需要定義好數(shù)據(jù)模型,就可以使用CSON讀json進(jìn)行序列化和反序列化
void csonDemo(void){ char *jsonDemo = "{/"id/": 1, /"user/": /"Letter/", /"cson/": {/"id/": 2, /"name/": /"cson/"}}"; /** 解析json */ struct hub *pHub = csonDecode(jsonDemo, hubModel, sizeof(hubModel)/sizeof(CsonModel)); printf("hub: id: %d, user: %s, project id: %d, project name: %s/r/n", pHub->id, pHub->user, pHub->cson->id, pHub->cson->name); /** 序列化對(duì)象 */ char *formatJson = csonEncodeFormatted(pHub, hubModel, sizeof(hubModel)/sizeof(CsonModel)); printf("format json: %s/r/n", formatJson); /** 釋放結(jié)構(gòu)體對(duì)象 */ csonFree(pHub, hubModel, sizeof(hubModel)/sizeof(CsonModel)); /** 釋放序列化生成的json字符串 */ csonFreeJson(formatJson);}
運(yùn)行結(jié)果:
hub: id: 1, user: Letter, project id: 2, project name: csonformat json: { "id": 1, "user": "Letter", "cson": { "id": 2, "name": "cson" }}
可以看到,無(wú)論是解析json,還是序列化結(jié)構(gòu)體到j(luò)son,在使用CSON的情況下,都只需要一行代碼就可以解決,同樣的操作,在使用原生cJSON的情況下,你可能需要多次判斷,解析元素。
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