nlohmann::json从入门到精通
创始人
2024-11-06 02:35:08
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nlohmann简介    

        nlohmann的起源与发展    

        与其他c++ json库的比较    

        nlohmann的架构与设计理 

nlohmann在C++中的应用    

        nlohmann的安装与引用    

        基本语法    

        高级语法

一、nlohmann简介 

1、nlohmann的起源与发展

nlohmann/json.hpp 的起源可以追溯到其创建者 Niels Lohmann 的个人需求。 Niels Lohmann 在使用其他 C++ JSON 库时,发现这些库要么过于复杂, 要么性能不佳,要么使用起来不够直观。因此,他决定自己开发一个满足 这些需求的 JSON 库。经过一段时间的开发和优化,nlohmann/json.hpp  逐渐成为了一个功能全面、性能卓越的 JSON 库。它支持 C++11 及更高版本 的标准,充分利用了现代 C++ 的特性,如范围 for循环、结构化绑定等, 使得操作 JSON 数据变得更加简单和直观。随着其在 GitHub 上的开源 和发布,nlohmann/json.hpp 迅速获得了广泛的关注和认可。大量的用户 和贡献者加入了这个项目,为其提供了丰富的功能和稳定的性能。如今, nlohmann/json.hpp 已经成为 C++ 社区中非常受欢迎的 JSON 库之一。

2、与其他c++ json库的比较

与其他 C++ JSON 库相比,nlohmann/json.hpp 有以下显著优势: 易用性:nlohmann/json.hpp 提供了直观且易于使用的 API,使得开发者 能够快速地理解和使用它。与其他库相比,它减少了学习成本,提高了 开发效率。 高性能:在解析和生成 JSON 数据方面,nlohmann/json.hpp 表现出色。 它的性能优于许多其他 C++ JSON 库,使得在处理大量 JSON 数据时 更加高效。 单文件库:nlohmann/json.hpp 是一个单文件库,无需额外的链接或构建 步骤。这使得它非常容易集成到任何 C++ 项目中,无论项目大小如何。

3、nlohmann的架构与设计理 念

nlohmann/json.hpp 的架构和设计理念主要体现在以下几个方面: 简洁性:库的设计力求简洁明了,避免不必要的复杂性和冗余。这使得代码易于阅读和维护,同时也降低了出错的可能性。 面向对象:库采用了面向对象的设计思想,将 JSON 数据表示为对象或数组。这使得开发者能够以更直观的方式操作 JSON 数据,提高了代码的可读性和可维护性。 灵活性:库提供了多种解析和生成 JSON 数据的方式,包括基于 SAX 和 DOM 的解析模式。这使得开发者能够根据自己的需求选择最合适的解析方式。 安全性:库在设计时充分考虑了安全性因素,避免了潜在的安全漏洞和错误。它提供了严格的类型检查和错误处理机制,确保了在处理 JSON 数据时的安全性和可靠性。

SAX是一种基于事件的解析方式。解析器在读取JSON/XML文档时,每当遇到特定的元素(如开始标签、结束标签、字符数据等),就会触发相应的事件。开发者需要编写事件处理函数来响应这些事件。SAX解析器不需要将整个文档加载到内存中,因此它非常适合处理大型JSON/XML文档。  DOM是一种基于树的解析方式。解析器将整个JSON/XML文档加载到内存中,并构建出一个与文档结构对应的树形结构(DOM树)。开发者可以通过遍历DOM树来访问和操作JSON/XML数据。由于DOM需要将整个文档加载到内存中,因此它更适合处理较小的JSON/XML文档

//SAX解析 struct MySax {     bool null() {         // 处理 null 值         return true;     }      bool boolean(bool val) {         // 处理 boolean 值         return true;     }      bool number_integer(json::number_integer_t val) {         // 处理整数         return true;     }      bool number_unsigned(json::number_unsigned_t val) {         // 处理无符号整数         return true;     }      bool number_float(double val, const std::string& /*unused*/) {         // 处理浮点数         return true;     }      bool string(const std::string& val) {         // 处理字符串         std::cout << current_key << ": " << val << std::endl;         return true;     }      bool start_object(size_t len) {         // 处理对象开始         return true;     }      bool key(const std::string& val) {         // 处理对象的键         current_key = val;         return true;     }      bool end_object() {         // 处理对象结束         return true;     }      bool start_array(size_t len) {         // 处理数组开始         std::cout<<"array start"<& data) {         // 处理二进制数据         // 例如,可以将数据转换为字符串或进行其他操作         return true;     }  private:     std::string current_key; // 存储当前处理的键     std::list m_array; };  #include "nlohmann/json.hpp" #include  #include  #include   void main() {     std::string jsonStr = R"(            {                "name": "John",                "age": 30,                "city": "New York",                "skills": ["C++", "Java", "Python"]            }        )";     std::istringstream iss(jsonStr);     MySax sax_handler;     bool success = nlohmann::json::sax_parse(iss, &sax_handler);     if (!success) {        std::cerr << "SAX parsing failed!" << std::endl;     } else {        std::cout << "SAX parsing successful!" << std::endl;     }  }
//DOM解析 std::string jsonStr = R"(            {                "name": "John",                "age": 30,                "city": "New York",                "skills": ["C++", "Java", "Python"]            }        )";  nlohmann::json j = nlohmann::json::parse(jsonStr);
//类型检查 nlohmann::json j = nlohmann::json::parse(jsonStr);     if(j.contains("age") && j.at("age").is_number_integer()){         int _age = j.at("age").get();         cout<<"age:"<<_age<();         cout<<"age1:"<<_age<

二、nlohmann在C++中的应用

1、nlohmann的安装与引用

安装nlohmann/json.hpp非常简单,只需将json.hpp头文件复制到项目的适当位置即可。在C++源文件中,通过包含#include "nlohmann/json.hpp"来引用该库。

2、基本语法

//创建JSON对象 //可以使用nlohmann::json类来创建JSON对象,通过键值对的方式添加数据。 #include "nlohmann/json.hpp"      int main() {       nlohmann::json j;       j["name"] = "John Doe";       j["age"] = 30;       j["is_student"] = false;       return 0;   }   //解析JSON字符串 //nlohmann::json类还提供了从JSON字符串解析数据的功能。 int main() {       std::string json_str = R"({"name": "Jane Smith", "age": 25, "is_student": true})";       nlohmann::json j = nlohmann::json::parse(json_str);          std::cout << "Name: " << j["name"] << std::endl;       std::cout << "Age: " << j["age"] << std::endl;       std::cout << "Is Student: " << j["is_student"].get() << std::endl;       return 0;   }  //生成JSON字符串 //可以使用dump()方法将nlohmann::json对象转换为JSON字符串。 int main() {       nlohmann::json j;       j["name"] = "Alice";       j["hobbies"] = nlohmann::json::array({ "reading", "painting", "swimming" });          std::string json_str = j.dump(4); // 4表示缩进空格数       std::cout << json_str << std::endl;          return 0;   }  

3、高级语法

//遍历JSON对象   nlohmann::json j = {           {"name", "Bob"},           {"age", 28},           {"address", {               {"street", "123 Main St"},               {"city", "New York"},               {"state", "NY"}           }}    //结构化绑定     for (const auto& [key, value] : j.items()) {           std::cout << "Key: " << key << ", Value: " << value << std::endl;       }   //迭代器遍历     for (auto it = j.begin(); it != j.end(); ++it) {         std::cout << "Key: " << it.key() << ", Value: " << it.value() << std::endl;     } //遍历值     for (const auto& value : j) {         std::cout << "value: " << value<
序列化和反序列化 #include "nlohmann/json.hpp" class TestA { public:     TestA(){}     TestA(int v1, string v2):i(v1),s(v2) {}      int i;     string s;  void to_json(nlohmann::json& j) const {              j = nlohmann::json{{"i", i}, {"s", s}};          } void from_json(const nlohmann::json& j) {          i = j["i"];          s = j["s"];      } //或者使用下面的宏来序列化和反序列化 //NLOHMANN_DEFINE_TYPE_INTRUSIVE(TestA, i, s) };  void main() {      std::string json_str = R"({         "i": 1,         "s": "str"     })";     json j1 = json::parse(json_str);     TestA B;     //反序列化     B.from_json(j1);     cout<

注意:

j.at("name").get_to(p.name) 和 p.name = j["name"] 都是将 JSON 对象中的指定字段值赋给结构体 xxx 中的成员变量 name。 然而,它们之间存在一些区别: 异常处理:j.at("name").get_to(p.name) 使用 at() 函数来获取指定字段的值,并将其赋给 p.name。如果 JSON 对象中不存在指定的字段,或者字段的值类型与 p.name 的类型不匹配,将抛出 json::out_of_range 或 json::type_error 异常。这使得您可以在出现错误时进行适当的异常处理。 容错性:p.name = j["name"] 使用索引运算符 [] 来获取指定字段的值,并将其赋给 p.name。如果 JSON 对象中不存在指定的字段,或者字段的值类型与 p.name 的类型不匹配,将引发未定义的行为。这意味着您需要确保 JSON 对象中存在指定的字段,并且字段的值类型与 p.name 的类型匹配,否则可能导致程序崩溃或产生不正确的结果。因此,如果您希望在 JSON 对象中不存在指定字段或字段类型不匹配时进行异常处理,并且更加安全和可靠,请使用 j.at("name").get_to(p.name)。如果您确定 JSON 对象中存在指定字段,并且字段的值类型与 p.name 的类型匹配,可以使用 p.name = j["name"] 来简化代码。

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