json for modern c++的使用

2021-02-21 CPP開發者

(給CPP開發者加星標，提升C/C++技能)

導讀：json是一種十分常見的數據交換格式，在接口中被廣泛使用。很多高級語言如python等都對json有良好的支持，方便程式設計師的使用。


然而C++對json沒有很好的內置支持，因此往往要引用一些第三方庫。而網上很多json的包，形形色色種類繁多，但是要麼功能不夠強大，要麼難以使用。


json for modern c++是一款非常好用的json庫，具有語法直觀和使用簡單的特點，並且是用C++11標準編寫的，此外還支持STL和json容器之間的轉換，可謂集方便又強大。


本文推薦給廣大C++程式設計師，相信學習完本文之後，在處理json時一定會得心應手。

————【以下是正文】————   

最近學習了json for modern c++的使用，在此總結一些常用功能使用方法。
老規矩，還是先簡單介紹一下什麼是json吧。

JSON(JavaScript Object Notation) 是一種輕量級的數據交換格式。它基於ECMAScript的一個子集。JSON採用完全獨立於語言的文本格式，但是也使用了類似於C語言家族的習慣（包括C、C++、C#、Java、JavaScript、Perl、Python等）。這些特性使JSON成為理想的數據交換語言。易於人閱讀和編寫，同時也易於機器解析和生成(一般用於提升網絡傳輸速率)。


今天介紹的json版本是在c++下使用的，是一個開源項目。


GitHub開源項的地址：https://github.com/nlohmann/json


json for modern c++是一個德國大牛nlohmann寫的，該版本的json有以下特點：


1.直觀的語法。
2.整個代碼由一個頭文件組成json.hpp，沒有子項目，沒有依賴關係，沒有複雜的構建系統，使用起來非常方便。
3.使用c++11標準編寫。
4.使用json 像使用STL容器一樣。
5.STL和json容器之間可以相互轉換。
…

如何使用？

將github上的src文件夾裡的json.hpp頭文件下載保存到當前目錄中。
在代碼中包含json.hpp頭文件並引入json作用域

#include "json.hpp"using json = nlohmann::json;
常用功能:一.創建json對象
1.使用cin,cout輸入輸出流。
json提供了cin，cout的輸入輸出流的操作符。但需要注意的是，cin要有ctr + D結束輸入。cin會把從標準輸入的內容反序列化，cout會自動把json序列化，以string形式輸出。
using namespace std;using json=nlohmann::json;
int main(){    json j;  //創建json類    cin>>j;   //從cin讀入json對象    cout<<j;  //輸出序列化的json    return 0;}
/*輸入：{  "pi": 3.141,  "happy": true,  "name": "Niels",  "nothing": null,  "answer": {    "everything": 42  },  "list": [1, 0, 2],  "object": {    "currency": "USD",    "value": 42.99  }}輸出:{"answer":{"everything":42},"happy":true,"list":[1,0,2],"name":"Niels","nothing":null,"object":{"currency":"USD","value":42.99},"pi":3.141}*/
2.提供根據鍵直接生成鍵值對的方法。（類似於map，如果不存在該鍵的話，就生成一個這個鍵。）
using json = nlohmann::json;using namespace std;
int main() {    // 創建一個json對象(null)    json j;
    //添加一個存儲為double的數字    j["pi"] = 3.141;
    // 添加一個布爾值     j["happy"] = true;
    // 添加一個存儲為std :: string的字符串    j["name"] = "Niels";
    // 通過傳遞nullptr添加另一個空對象    j["nothing"] = nullptr;
    // 在對象中添加對象    j["answer"]["everything"] = 42;
    //添加一個數組，其存儲為std：：vector（使用初始化列表）    j["list"] = { 1, 0, 2 };
    // 在一個對象中添加另一個對象    j["object"] = { {"currency", "USD"}, {"value", 42.99} };
    // 也可以通過直接賦值方式創建json對象，兩種方式創建結果相同    json j2 = {        {"pi", 3.141},        {"happy", true},        {"name", "Niels"},        {"nothing", nullptr},        {"answer", {            {"everything", 42}        }},        {"list", {1, 0, 2}},        {"object", {            {"currency", "USD"},            {"value", 42.99}        }}    };    cout << j << endl;    cout << endl;    cout << j2 << endl;    return 0;}
/*輸出:{"answer":{"everything":42},"happy":true,"list":[1,0,2],"name":"Niels","nothing":null,"object":{"currency":"USD","value":42.99},"pi":3.141}

{"answer":{"everything":42},"happy":true,"list":[1,0,2],"name":"Niels","nothing":null,"object":{"currency":"USD","value":42.99},"pi":3.141}*/
3.在所有上述情況下，你不需要「告訴」編譯器要使用哪個JSON值。如果你想明確或表達一些邊緣的情況下，可以使用json::array,json::object。
#include <iostream>#include "json.hpp"using json = nlohmann::json;using namespace std;
int main() {        json empty_array_explicit = json::array();
        json empty_object_implicit = json({});    json empty_object_explicit = json::object();}
4.幾點注意
1).array是一個數組，可以用數字直接下標訪問。
json array = {        "a",6,"xin",8    };cout << array[0] << endl;
2）數組中包含一個數組
json array = {        {"a",6},        "xin",8    };cout << array[0][0] << endl;  
3）數組中包含一個對象
json array = {        {{"a",6}},        "xin",8    };cout << array[0]["a"] << endl;
4).對象中嵌套一個對象和一個數組
json object = {        {"a",{{"feng",6}}},{"b",{1,2,3}}    };    cout << object << endl;
二.序列化
將json對象序列化，成為字符串
1.標準輸出自動序列化
json jstd :: cout << j;std :: cout << std :: setw（ 4）<< j << std :: endl;
2.使用dump()函數
//顯式轉換為string std::string s = j.dump();    // {\"happy\":true,\"pi\":3.141}
//序列化與漂亮的列印//傳入空格的數量縮進 std::cout << j.dump(4) << std::endl;// 輸出：//{//     "happy": true,//     "pi": 3.141// }
三.反序列化
將數據流轉化為json對象
1.從標準輸入反序列化
2.通過附加_json到字符串文字來創建對象(反序列化):
json j = " { \" happy \"：true，\" pi \"：3.141} " _json;
auto j2 = R"（   {     "happy":true，    "pi":3.141   } ）" _json;
請注意，沒有附加_json後綴，傳遞的字符串文字不會被解析，而只是用作JSON字符串值。也就是說，json j = "{ \"happy\": true, \"pi\": 3.141 }"只存儲字符串"{ "happy": true, "pi": 3.141 }"而不是解析實際的對象。

3.使用json::parse()函數
auto j3 = json::parse(" { \" happy \":true,\" pi \":3.141} ");
4.從迭代器範圍讀取
您還可以從迭代器範圍讀取JSON; 也就是說，可以從其內容存儲為連續字節序列的迭代器訪問的任何容器，例如std::vector
std :: vector < uint8_t > v = { ' t ',' r ',' u ',' e ' };json j = json :: parse(v.begin(),v.end());
//或std :: vector < uint8_t > v = { ' t ',' r ',' u ',' e ' };json j = json :: parse(v);
四.與STL適應
nlohmann設計的JSON類，就像一個STL容器一樣。其實它滿足了可逆容器要求。
json j;j.push_back("foo");j.push_back(1);j.push_back(true);
j.emplace_back(1.78);
for (json::iterator it = j.begin(); it != j.end(); ++it) {  std::cout << *it << '\n';}
for (auto& element : j) {  std::cout << element << '\n';}
const std::string tmp = j[0];j[1] = 42;bool foo = j.at(2);
j == "[\"foo\", 1, true]"_json;  
j.size();     j.empty();    j.type();     j.clear();    
j.is_null();j.is_boolean();j.is_number();j.is_object();j.is_array();j.is_string();
json o;o["foo"] = 23;o["bar"] = false;o["baz"] = 3.141;
o.emplace("weather", "sunny");
for (json::iterator it = o.begin(); it != o.end(); ++it) {  std::cout << it.key() << " : " << it.value() << "\n";}
if (o.find("foo") != o.end()) {  }
int foo_present = o.count("foo"); int fob_present = o.count("fob"); 
o.erase("foo");
五.從STL容器轉換
任何序列容器（std::array，std::vector，std::deque，std::forward_list，std::list），其值可以被用於構建JSON類型（例如，整數，浮點數，布爾值，字符串類型，或者再次在本節中描述STL容器）可被用於創建JSON陣列。這同樣適用於類似的關聯容器（std::set，std::multiset，std::unordered_set，std::unordered_multiset），但是在這些情況下，陣列的元素的順序取決於元素是如何在各個STL容器排序。
std::vector<int> c_vector {1, 2, 3, 4};json j_vec(c_vector);
std::deque<double> c_deque {1.2, 2.3, 3.4, 5.6};json j_deque(c_deque);
std::list<bool> c_list {true, true, false, true};json j_list(c_list);
std::forward_list<int64_t> c_flist {12345678909876, 23456789098765, 34567890987654, 45678909876543};json j_flist(c_flist);
std::array<unsigned long, 4> c_array {{1, 2, 3, 4}};json j_array(c_array);
std::set<std::string> c_set {"one", "two", "three", "four", "one"};json j_set(c_set); 
std::unordered_set<std::string> c_uset {"one", "two", "three", "four", "one"};json j_uset(c_uset); 
std::multiset<std::string> c_mset {"one", "two", "one", "four"};json j_mset(c_mset); 
std::unordered_multiset<std::string> c_umset {"one", "two", "one", "four"};json j_umset(c_umset); 
同樣，任何鍵值容器（std::map，std::multimap，std::unordered_map，std::unordered_multimap），其鍵可以構造一個std::string，並且其值可以被用於構建JSON類型（參見上文實施例）可用於創建一個JSON對象。請注意，在多重映射的情況下，JSON對象中僅使用一個鍵，該值取決於STL容器的內部順序。
<br>std::map<std::string, int> c_map { {"one", 1}, {"two", 2}, {"three", 3} };json j_map(c_map);
std::unordered_map<const char*, double> c_umap { {"one", 1.2}, {"two", 2.3}, {"three", 3.4} };json j_umap(c_umap);
std::multimap<std::string, bool> c_mmap { {"one", true}, {"two", true}, {"three", false}, {"three", true} };json j_mmap(c_mmap); 
std::unordered_multimap<std::string, bool> c_ummap { {"one", true}, {"two", true}, {"three", false}, {"three", true} };json j_ummap(c_ummap); 
六.隱式轉換
JSON對象的類型由要存儲的表達式自動確定。同樣，存儲的值被隱式轉換。
<br>std :: string s1 = 「 Hello，world！」 ;json js = s1;std :: string s2 = js;
bool b1 = true ;json jb = b1;bool b2 = jb;
int i = 42 ;json jn = i;double f = jn;

還可以明確要求該值:
std :: string vs = js.get <std :: string>（）;bool vb = jb.get < bool >（）;int vi = jn.get < int >（）;

七.任意類型轉換
每個類型都可以以JSON序列化，而不僅僅是STL容器和標量類型。通常情況下，你會做這些事情：
namespace ns {    struct person {        std::string name;        std::string address;        int age;    };}
ns::person p = {"Ned Flanders", "744 Evergreen Terrace", 60};
json j;j["name"] = p.name;j["address"] = p.address;j["age"] = p.age;

ns::person p {    j["name"].get<std::string>(),    j["address"].get<std::string>(),    j["age"].get<int>()};
或者，使用一種更簡便的用法
ns::person p {"Ned Flanders", "744 Evergreen Terrace", 60};
json j = p;
std::cout << j << std::endl;
ns::person p2 = j;
assert(p == p2);
以上是對json for modern c++基本功能的使用總結，如有哪裡有誤，歡迎指出，相互學習交流。
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