JSON格式，C语言自己实现，以及直接调用库函数（一）

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。以下为你提供不同场景下常见的 JSON 格式示例。

1. 简单对象
JSON 对象是由键值对组成，用花括号 {} 包裹，键和值之间用冒号 : 分隔，多个键值对之间用逗号 , 分隔。

{"name": "John Doe","age": 30,"isStudent": false,"hometown": null
}

2. 嵌套对象
JSON 对象可以嵌套，即一个对象的键对应的值可以是另一个对象。

json
{"person": {"name": "Alice","age": 25,"contact": {"email": "[e-mail]","phone": "123-456-7890"}}
}

3. 数组
JSON 数组是由值组成的有序列表，用方括号 [] 包裹，值之间用逗号 , 分隔。数组中的值可以是不同的数据类型，也可以是对象或数组。

["apple","banana","cherry"
]

4. 对象数组
数组中的元素可以是 JSON 对象。

[{"id": 1,"name": "Product A","price": 19.99},{"id": 2,"name": "Product B","price": 29.99}
]

5. 复杂嵌套结构
结合对象和数组可以形成更复杂的嵌套结构。

{"employees": [{"name": "Bob","department": "Sales","projects": [{"projectName": "Project X","startDate": "2023-01-01"},{"projectName": "Project Y","startDate": "2023-06-01"}]},{"name": "Eve","department": "Marketing","projects": [{"projectName": "Project Z","startDate": "2023-03-01"}]}]
}

6. 包含不同数据类型的对象

{"title": "Sample Document","author": {"firstName": "Jane","lastName": "Smith"},"tags": ["document", "sample"],"views": 1234,"isPublished": true
}

二、

如果没有现成的 JSON 库，要自己实现 JSON 数据的解析和生成，可以按照 JSON 数据的结构特点，通过字符串处理来完成。以下分别介绍如何手动实现 JSON 对象和数组的解析与生成。

1. JSON 解析
解析思路
JSON 对象：JSON 对象由键值对组成，键和值之间用冒号 : 分隔，键值对之间用逗号 , 分隔，整体用花括号 {} 包裹。解析时需要识别键和值，处理嵌套对象和数组。
JSON 数组：JSON 数组由值组成，值之间用逗号 , 分隔，整体用方括号 [] 包裹。解析时需要逐个提取数组元素。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>// 跳过空白字符
void skip_whitespace(const char **json) {while (**json == ' ' || **json == '\t' || **json == '\n' || **json == '\r') {(*json)++;}
}// 解析字符串
char *parse_string(const char **json) {(*json)++;  // 跳过起始的双引号const char *start = *json;while (**json != '\0' && **json != '"') {(*json)++;}size_t len = *json - start;char *str = (char *)malloc(len + 1);if (str == NULL) {return NULL;}memcpy(str, start, len);str[len] = '\0';(*json)++;  // 跳过结束的双引号return str;
}// 解析数字
int parse_number(const char **json) {int num = 0;while (**json >= '0' && **json <= '9') {num = num * 10 + (**json - '0');(*json)++;}return num;
}// 解析 JSON 对象
void parse_object(const char **json) {(*json)++;  // 跳过起始的花括号skip_whitespace(json);while (**json != '}') {char *key = parse_string(json);skip_whitespace(json);(*json)++;  // 跳过冒号skip_whitespace(json);if (**json == '"') {char *value = parse_string(json);printf("Key: %s, Value: %s\n", key, value);free(value);} else if (**json >= '0' && **json <= '9') {int value = parse_number(json);printf("Key: %s, Value: %d\n", key, value);}free(key);skip_whitespace(json);if (**json == ',') {(*json)++;skip_whitespace(json);}}(*json)++;  // 跳过结束的花括号
}// 解析 JSON 数组
void parse_array(const char **json) {(*json)++;  // 跳过起始的方括号skip_whitespace(json);while (**json != ']') {if (**json == '"') {char *value = parse_string(json);printf("Array value: %s\n", value);free(value);} else if (**json >= '0' && **json <= '9') {int value = parse_number(json);printf("Array value: %d\n", value);}skip_whitespace(json);if (**json == ',') {(*json)++;skip_whitespace(json);}}(*json)++;  // 跳过结束的方括号
}// 主解析函数
void parse_json(const char *json) {skip_whitespace(&json);if (*json == '{') {parse_object(&json);} else if (*json == '[') {parse_array(&json);}
}int main() {const char *json_str = "{\"name\": \"John\", \"age\": 30}";parse_json(json_str);return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>// 生成 JSON 字符串表示的对象
char *generate_json_object(const char *key, const char *value) {size_t key_len = strlen(key);size_t value_len = strlen(value);size_t json_len = 2 + key_len + 2 + 1 + 2 + value_len + 2;  // {} "" : ""char *json = (char *)malloc(json_len);if (json == NULL) {return NULL;}sprintf(json, "{\"%s\": \"%s\"}", key, value);return json;
}// 生成 JSON 字符串表示的数组
char *generate_json_array(const char **values, int count) {size_t total_len = 2;  // []for (int i = 0; i < count; i++) {total_len += strlen(values[i]) + 2;  // ""if (i < count - 1) {total_len++;  // ,}}char *json = (char *)malloc(total_len);if (json == NULL) {return NULL;}json[0] = '[';size_t index = 1;for (int i = 0; i < count; i++) {json[index++] = '"';strcpy(json + index, values[i]);index += strlen(values[i]);json[index++] = '"';if (i < count - 1) {json[index++] = ',';}}json[index] = ']';json[index + 1] = '\0';return json;
}int main() {const char *key = "name";const char *value = "John";char *json_obj = generate_json_object(key, value);if (json_obj != NULL) {printf("JSON object: %s\n", json_obj);free(json_obj);}const char *values[] = {"apple", "banana", "cherry"};int count = sizeof(values) / sizeof(values[0]);char *json_arr = generate_json_array(values, count);if (json_arr != NULL) {printf("JSON array: %s\n", json_arr);free(json_arr);}return 0;
}

2

{"employees": [{"name": "Bob","department": "Sales","projects": [{"projectName": "Project X","startDate": "2023-01-01"},{"projectName": "Project Y","startDate": "2023-06-01"}]},{"name": "Eve","department": "Marketing","projects": [{"projectName": "Project Z","startDate": "2023-03-01"}]}]
}

下面是解析该 JSON 数据的 C 语言代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"int main() {const char *json_str = "{\"employees\": [{\"name\": \"Bob\", \"department\": \"Sales\", \"projects\": [{\"projectName\": \"Project X\", \"startDate\": \"2023-01-01\"}, {\"projectName\": \"Project Y\", \"startDate\": \"2023-06-01\"}]}, {\"name\": \"Eve\", \"department\": \"Marketing\", \"projects\": [{\"projectName\": \"Project Z\", \"startDate\": \"2023-03-01\"}]}]}";// 解析 JSON 字符串cJSON *root = cJSON_Parse(json_str);if (root == NULL) {const char *error_ptr = cJSON_GetErrorPtr();if (error_ptr != NULL) {fprintf(stderr, "Error before: %s\n", error_ptr);}return 1;}// 获取 employees 数组cJSON *employees = cJSON_GetObjectItem(root, "employees");if (cJSON_IsArray(employees)) {int array_size = cJSON_GetArraySize(employees);for (int i = 0; i < array_size; i++) {cJSON *employee = cJSON_GetArrayItem(employees, i);cJSON *name = cJSON_GetObjectItem(employee, "name");cJSON *department = cJSON_GetObjectItem(employee, "department");if (cJSON_IsString(name) && cJSON_IsString(department)) {printf("Employee Name: %s\n", name->valuestring);printf("Department: %s\n", department->valuestring);}// 获取 projects 数组cJSON *projects = cJSON_GetObjectItem(employee, "projects");if (cJSON_IsArray(projects)) {int project_size = cJSON_GetArraySize(projects);printf("Projects:\n");for (int j = 0; j < project_size; j++) {cJSON *project = cJSON_GetArrayItem(projects, j);cJSON *projectName = cJSON_GetObjectItem(project, "projectName");cJSON *startDate = cJSON_GetObjectItem(project, "startDate");if (cJSON_IsString(projectName) && cJSON_IsString(startDate)) {printf("  - Project Name: %s\n", projectName->valuestring);printf("    Start Date: %s\n", startDate->valuestring);}}}printf("\n");}}// 释放 cJSON 对象占用的内存cJSON_Delete(root);return 0;
}

2. 生成 JSON 数据
   下面的代码展示了如何使用 cJSON 库生成一个包含不同数据类型的 JSON 对象：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"int main() {// 创建根 JSON 对象cJSON *root = cJSON_CreateObject();if (root == NULL) {fprintf(stderr, "Failed to create JSON object\n");return 1;}// 添加字符串类型的键值对cJSON_AddStringToObject(root, "title", "Sample Document");// 创建嵌套的 author 对象cJSON *author = cJSON_CreateObject();if (author == NULL) {fprintf(stderr, "Failed to create author object\n");cJSON_Delete(root);return 1;}cJSON_AddStringToObject(author, "firstName", "Jane");cJSON_AddStringToObject(author, "lastName", "Smith");cJSON_AddItemToObject(root, "author", author);// 创建 tags 数组cJSON *tags = cJSON_CreateArray();if (tags == NULL) {fprintf(stderr, "Failed to create tags array\n");cJSON_Delete(root);return 1;}cJSON_AddItemToArray(tags, cJSON_CreateString("document"));cJSON_AddItemToArray(tags, cJSON_CreateString("sample"));cJSON_AddItemToObject(root, "tags", tags);// 添加数字类型的键值对cJSON_AddNumberToObject(root, "views", 1234);// 添加布尔类型的键值对cJSON_AddBoolToObject(root, "isPublished", 1);// 将 JSON 对象转换为字符串char *json_str = cJSON_Print(root);if (json_str == NULL) {fprintf(stderr, "Failed to print JSON object\n");cJSON_Delete(root);return 1;}// 打印 JSON 字符串printf("%s\n", json_str);// 释放内存free(json_str);cJSON_Delete(root);return 0;
}

下面为你展示如何使用 C 语言结合 cJSON 库，以文件形式读写和保存 JSON 数据。我们会提供两个示例，一个是从文件中读取 JSON 数据并解析，另一个是将生成的 JSON 数据保存到文件中。

1. 从文件读取并解析 JSON 数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "cJSON.h"// 从文件读取内容到字符串
char* read_file(const char* filename) {FILE* file = fopen(filename, "r");if (file == NULL) {perror("Failed to open file");return NULL;}// 获取文件大小fseek(file, 0, SEEK_END);long size = ftell(file);fseek(file, 0, SEEK_SET);// 分配内存来存储文件内容char* buffer = (char*)malloc(size + 1);if (buffer == NULL) {perror("Failed to allocate memory");fclose(file);return NULL;}// 读取文件内容fread(buffer, 1, size, file);buffer[size] = '\0';fclose(file);return buffer;
}int main() {const char* filename = "input.json";char* json_str = read_file(filename);if (json_str == NULL) {return 1;}// 解析 JSON 字符串cJSON* root = cJSON_Parse(json_str);if (root == NULL) {const char* error_ptr = cJSON_GetErrorPtr();if (error_ptr != NULL) {fprintf(stderr, "Error before: %s\n", error_ptr);}free(json_str);return 1;}// 示例：获取并打印 "name" 字段的值cJSON* name = cJSON_GetObjectItem(root, "name");if (cJSON_IsString(name)) {printf("Name: %s\n", name->valuestring);}// 释放资源free(json_str);cJSON_Delete(root);return 0;
}

2. 生成 JSON 数据并保存到文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"int main() {// 创建根 JSON 对象cJSON* root = cJSON_CreateObject();if (root == NULL) {fprintf(stderr, "Failed to create JSON object\n");return 1;}// 添加键值对cJSON_AddStringToObject(root, "name", "John Doe");cJSON_AddNumberToObject(root, "age", 30);// 将 JSON 对象转换为字符串char* json_str = cJSON_Print(root);if (json_str == NULL) {fprintf(stderr, "Failed to print JSON object\n");cJSON_Delete(root);return 1;}// 打开文件以写入模式FILE* file = fopen("output.json", "w");if (file == NULL) {perror("Failed to open file");free(json_str);cJSON_Delete(root);return 1;}// 将 JSON 字符串写入文件fputs(json_str, file);// 关闭文件fclose(file);// 释放内存free(json_str);cJSON_Delete(root);return 0;
}