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JSON简介及C++中的JSON使用指南

article 2025/4/1 22:00:36

1. 什么是JSON？

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，采用文本格式存储和传输数据。它易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。JSON广泛应用于Web API、配置文件、数据存储等领域。

JSON的特点

轻量级：相比XML，JSON更加简洁，占用更少的带宽。
易读性：采用键值对（key: value）结构，类似字典或哈希表。
跨语言支持：几乎所有编程语言都支持JSON解析和生成。
结构化数据：支持嵌套对象和数组，适合复杂数据表示。

JSON基本语法

JSON数据由以下几种结构组成：

对象（Object）：用 { } 包裹，键值对用 : 分隔，多个键值对用 , 分隔。
```
{
  "name": "Alice",
  "age": 25,
  "isStudent": true
}
```
数组（Array）：用 [ ] 包裹，元素之间用 , 分隔。
```
["apple", "banana", "orange"]
```
值（Value）：可以是字符串、数字、布尔值、null、对象或数组。

2. C++ 如何使用JSON？

C++标准库没有内置JSON支持，但可以使用第三方库来解析和生成JSON。常用的库有：

nlohmann/json（推荐，简单易用）
RapidJSON（高性能，适合嵌入式）
JsonCpp（较老但仍广泛使用）

2.1 使用 nlohmann/json（推荐）

安装

方法1：通过包管理器（如vcpkg、conan）安装：
```
vcpkg install nlohmann-json
```

方法2：直接包含头文件（单文件库）：

#include <nlohmann/json.hpp>
using json = nlohmann::json; // 别名简化

基本用法

（1）解析JSON字符串

#include <iostream>
#include <nlohmann/json.hpp>

int main() {
    std::string jsonStr = R"(
        {
            "name": "Bob",
            "age": 30,
            "hobbies": ["reading", "gaming"]
        }
    )";

    // 解析JSON
    auto data = json::parse(jsonStr);

    // 访问数据
    std::cout << "Name: " << data["name"] << std::endl; // "Bob"
    std::cout << "Age: " << data["age"] << std::endl;   // 30
    std::cout << "Hobby 1: " << data["hobbies"][0] << std::endl; // "reading"

    return 0;
}

（2）生成JSON

#include <iostream>
#include <nlohmann/json.hpp>

int main() {
    json data;
    data["name"] = "Alice";
    data["age"] = 25;
    data["isStudent"] = true;
    data["courses"] = {"Math", "Physics"};

    // 转换为字符串
    std::string jsonStr = data.dump(4); // 4表示缩进（美化输出）
    std::cout << jsonStr << std::endl;

    return 0;
}

输出：

{
    "name": "Alice",
    "age": 25,
    "isStudent": true,
    "courses": ["Math", "Physics"]
}

（3）处理文件

#include <fstream>
#include <nlohmann/json.hpp>

int main() {
    // 从文件读取JSON
    std::ifstream input("data.json");
    json data;
    input >> data;

    // 修改数据
    data["age"] = 26;

    // 写回文件
    std::ofstream output("data_updated.json");
    output << std::setw(4) << data << std::endl;

    return 0;
}

2.2 使用 RapidJSON（高性能解析）

RapidJSON 是一个高效的C++ JSON解析库，适用于对性能要求较高的场景。

安装

从 GitHub 下载：RapidJSON

直接包含头文件：

#include "rapidjson/document.h"
#include "rapidjson/writer.h"
#include "rapidjson/stringbuffer.h"

基本用法

#include <iostream>
#include "rapidjson/document.h"
#include "rapidjson/writer.h"
#include "rapidjson/stringbuffer.h"

int main() {
    const char* jsonStr = R"({"name":"Tom","age":20})";

    // 解析JSON
    rapidjson::Document doc;
    doc.Parse(jsonStr);

    // 访问数据
    std::cout << "Name: " << doc["name"].GetString() << std::endl;
    std::cout << "Age: " << doc["age"].GetInt() << std::endl;

    // 生成JSON
    rapidjson::StringBuffer buffer;
    rapidjson::Writer<rapidjson::StringBuffer> writer(buffer);
    writer.StartObject();
    writer.Key("name");
    writer.String("Jerry");
    writer.Key("age");
    writer.Int(22);
    writer.EndObject();

    std::cout << buffer.GetString() << std::endl;

    return 0;
}