C语言中从零实现一个JSON解析器

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YNXZ 2024-08-22 13:52:55 ©著作权

文章标签 json JSON 字符串 文章分类 软件研发

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在C语言中从零实现一个JSON解析器是一项复杂但非常有意义的任务。下面是一个基本的思路和步骤，以帮助你开始编写自己的JSON解析器。

1. 理解JSON格式

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式。它由以下基本元素构成：

对象（Object）：由 {} 包围的键值对集合，键为字符串，值可以是字符串、数字、布尔值、数组、对象或 null。
数组（Array）：由 [] 包围的有序值集合，值可以是任意JSON数据类型。
字符串（String）：由 "" 包围的文本。
数字（Number）：整数或浮点数。
布尔值（Boolean）：true 或 false。
空值（Null）：null。

2. 定义数据结构

定义C结构体来表示JSON中的不同数据类型，例如：

typedef enum {
    JSON_NULL,
    JSON_BOOL,
    JSON_NUMBER,
    JSON_STRING,
    JSON_ARRAY,
    JSON_OBJECT
} JsonType;

typedef struct JsonValue JsonValue;

typedef struct {
    char *key;
    JsonValue *value;
} JsonKeyValue;

struct JsonValue {
    JsonType type;
    union {
        int bool_value;
        double number_value;
        char *string_value;
        JsonValue **array_values;
        JsonKeyValue *object_values;
    };
    size_t array_size;
    size_t object_size;
};

3. 编写解析函数

为每种数据类型编写解析函数。以下是解析字符串和数字的示例：

char *parse_string(const char **json) {
    const char *start = *json;
    while (**json != '"' && **json != '\0') {
        (*json)++;
    }
    size_t length = *json - start;
    char *str = malloc(length + 1);
    strncpy(str, start, length);
    str[length] = '\0';
    (*json)++;
    return str;
}

double parse_number(const char **json) {
    char *end;
    double number = strtod(*json, &end);
    *json = end;
    return number;
}

4. 递归解析对象和数组

JSON对象和数组的解析需要递归处理。示例如下：

JsonValue *parse_object(const char **json) {
    JsonValue *object = malloc(sizeof(JsonValue));
    object->type = JSON_OBJECT;
    object->object_size = 0;
    object->object_values = NULL;

    (*json)++; // Skip '{'

    while (**json != '}' && **json != '\0') {
        (*json)++; // Skip whitespace or comma
        JsonKeyValue kv;
        kv.key = parse_string(json);
        (*json)++; // Skip ':'
        kv.value = parse_json(json);
        object->object_values = realloc(object->object_values, sizeof(JsonKeyValue) * (object->object_size + 1));
        object->object_values[object->object_size++] = kv;
    }

    (*json)++; // Skip '}'
    return object;
}

JsonValue *parse_array(const char **json) {
    JsonValue *array = malloc(sizeof(JsonValue));
    array->type = JSON_ARRAY;
    array->array_size = 0;
    array->array_values = NULL;

    (*json)++; // Skip '['

    while (**json != ']' && **json != '\0') {
        (*json)++; // Skip whitespace or comma
        JsonValue *value = parse_json(json);
        array->array_values = realloc(array->array_values, sizeof(JsonValue*) * (array->array_size + 1));
        array->array_values[array->array_size++] = value;
    }

    (*json)++; // Skip ']'
    return array;
}

5. 解析入口函数

定义一个解析入口函数来处理JSON字符串的起始解析：

JsonValue *parse_json(const char **json) {
    while (**json != '\0') {
        switch (**json) {
            case 'n':
                // Parse null
            case 't':
            case 'f':
                // Parse boolean
            case '"':
                return parse_string(json);
            case '{':
                return parse_object(json);
            case '[':
                return parse_array(json);
            case '-':
            case '0' ... '9':
                return parse_number(json);
            default:
                (*json)++;
        }
    }
    return NULL;
}