Qt之JSON生成与解析

 

一、JSON概述

JSON（ JavaScript Object Notation，对象表示法） 是一种轻量级的数据交换格式。 它基于 ECMAScript 的一个子集。许多编程语言都很容易找到J SON 解析器和 JSON 库。 JSON 文本格式在语法上与创建 JavaScript 对象的代码相同。不同语言的不同 json 库对 JSON 标准的支持不尽相同，为了能让尽可能多的 JSON 库都能正常解析和生成 JSON ，定义 JSON 的规范很重要，推荐一个 JSON 规范《Google - JSON风格指南》。


二、常用的JSON库

在json.org 中介绍了 JSON 在各种语言中的应用，在 C/C++ 中比较常用的 JSON 库主要有以下几个：

  • nlohmann：是一个用于解析 JSON 的开源 C++ 库，口碑一流，使用非常方便直观，是很多 C++ 程序员的首选。

  • RapidJSON：腾讯员工开源的一个以高性能著称的 JSON 库，用的人也很多，缺点就是接口比较难用，不太友好。

  • cJSON：是一个超轻巧，携带方便，只有两个文件 cJSON.h 和 cJSON.cpp，简单的可以作为 ANSI-C 标准的 JSON 解析器，缺点是容易造成内存泄漏，也不支持线程安全。

  • QJson：是一个基于 Qt4 的开发包用来将 JSON 数据解析成 QVariant 对象，JSON 的数组将被映射为QVariantList 实例，而其他对象映射为 QVariantMap 实例，适合用在 Qt 开发平台上。

  • json-c、JsonCpp等。

这里只简单讲解下 Qt 中对 JSON 的生成与解析，Qt5 以前的版本，可以使用 QJson 库，需要单独下载、编译，才能使用。到了 Qt5，提供了专门的 QJsonDocument 及其相关类来读和写 JSON 文档。


三、JSON 常用类

首先，JSON 的解析和构建都要包含如下头文件，下面一个个介绍下：

#include <QJsonDocument>
#include <QJsonArray>
#include <QJsonObject>

3.1 QJsonDocument

QJsonDocument 类用于读和写 JSON 文档。

一个 JSON 文档可以使用 QJsonDocument::fromJson() 从基于文本的表示转化为 QJsonDocument， toJson(JsonFormat format = Indented) 则可以反向转化为文本，其中，format主要有两种格式，一种是人们可读的格式，一种是紧凑的格式。

已解析文档的有效性，可以使用 !isNull() 进行查询。

如果要查询一个 JSON 文档是否包含一个数组或一个对象，使用 isArray() 和 isObject()。包含在文档中的数组或对象可以使用 array() 或 object() 检索，然后读取或操作。

也可以使用 fromBinaryData() 或 fromRawData() 从存储的二进制表示创建来 JSON 文档。


3.2 QJsonArray

QJsonArray 类封装了一个 JSON 数组。

JSON 数组是值的列表。列表可以被操作，通过从数组中插入和删除 QJsonValue 。

一个 QJsonArray 可以和一个 QVariantList 相互转换。可以使用 size() 来查询条目的数量，通过 insert() 在指定索引处插入值，removeAt() 来删除指定索引的值。


3.3 QJsonObject

QJsonObject 类封装了一个 JSON 对象。

一个 JSON 对象是一个 “key/value” 列表，key 是独一无二的字符串，value 由一个 QJsonValue 表示。

一个 QJsonObject 可以和一个 QVariantMap 相互转换。可以使用 size() 来查询“key/value 对”的数量，通过 insert() 插入“key/value 对”， remove() 删除指定的 key。


3.4 QJsonValue

QJsonValue 类封装了一个值。JSON 中的值有 6 种基本数据类型：

  • bool（QJsonValue::Bool）
  • double（QJsonValue::Double）
  • string（QJsonValue::String）
  • array（QJsonValue::Array）
  • object（QJsonValue::Object）
  • null（QJsonValue::Null）

一个值可以由任何上述数据类型表示。此外，QJsonValue 有一个特殊的标记来表示未定义的值，可以使用 isUndefined() 查询。

值的类型可以通过 type() 或 isBool()、isString() 等访问函数查询。同样地，值可以通过 toBool()、toString() 等函数转化成相应的存储类型。


3.5 QJsonParseError

QJsonParseError 类用于在 JSON 解析中报告错误。

枚举 QJsonParseError::ParseError：该枚举描述 JSON 文档在解析过程中所发生的错误类型。


四、JSON 对象的构建与解析

一个简单的 JSON 对象：

{
    "Cross Platform": true,
    "From": 1991,
    "Name": "Qt"
}

构建比较简单，由于是一个对象，只需要用 QJsonObject 即可：

// 构建 JSON 对象
QJsonObject jsonObj;
jsonObj.insert("Name", "Qt");
jsonObj.insert("From", 1991);
jsonObj.insert("Cross Platform", true);
 
// 构建 JSON 文档
QJsonDocument document;
document.setObject(jsonObj);
QByteArray byteArray = document.toJson(QJsonDocument::Compact);
QString strJson(byteArray);
 
qDebug() << strJson;

解析如下：

QJsonParseError jsonError;
QJsonDocument doucment = QJsonDocument::fromJson(byteArray, &jsonError);  // 转化为 JSON 文档
if (!doucment.isNull() && (jsonError.error == QJsonParseError::NoError)) {  // 解析未发生错误
    if (doucment.isObject()) { // JSON 文档为对象
        QJsonObject object = doucment.object();  // 转化为对象
        if (object.contains("Name")) {  // 包含指定的 key
            QJsonValue value = object.value("Name");  // 获取指定 key 对应的 value
            if (value.isString()) {  // 判断 value 是否为字符串
                QString strName = value.toString();  // 将 value 转化为字符串
                qDebug() << "Name : " << strName;
            }
        }
        if (object.contains("From")) {
            QJsonValue value = object.value("From");
            if (value.isDouble()) {
                int nFrom = value.toVariant().toInt();
                qDebug() << "From : " << nFrom;
            }
        }
        if (object.contains("Cross Platform")) {
            QJsonValue value = object.value("Cross Platform");
            if (value.isBool()) {
                bool bCrossPlatform = value.toBool();
                qDebug() << "CrossPlatform : " << bCrossPlatform;
            }
        }
    }
}

注意：在转化为 QJsonDocument 后，首先需要根据 QJsonParseError 的值判定是否转化成功，然后在进行相应的转化解析。


五、JSON 数组的构建与解析

一个简单的 JSON 数组：

[
    "Qt",
    5.7,
    true
]

生成比较简单，由于是一个数组，只需要用 QJsonArray 即可：

// 构建 JSON 数组
QJsonArray json;
json.append("Qt");
json.append(5.7);
json.append(true);
 
// 构建 JSON 文档
QJsonDocument document;
document.setArray(json);
QByteArray byteArray = document.toJson(QJsonDocument::Compact);
QString strJson(byteArray);
 
qDebug() << strJson;

需要注意的是，和上面不同的是，这里使用的是 QJsonDocument 的 setArray() 函数，因为是数组嘛！解析如下：

QJsonParseError jsonError;
QJsonDocument doucment = QJsonDocument::fromJson(byteArray, &jsonError);  // 转化为 JSON 文档
if (!doucment.isNull() && (jsonError.error == QJsonParseError::NoError)) { // 解析未发生错误
    if (doucment.isArray()) { // JSON 文档为数组
        QJsonArray array = doucment.array();  // 转化为数组
        int nSize = array.size();  // 获取数组大小
        for (int i = 0; i < nSize; ++i) {  // 遍历数组
            QJsonValue value = array.at(i);
            if (value.type() == QJsonValue::String) {
                QString strName = value.toString();
                qDebug() << strName;
            }
            if (value.type() == QJsonValue::Double) {
                double dVersion = value.toDouble();
                qDebug() << dVersion;
            }
            if (value.type() == QJsonValue::Bool) {
                bool bCrossPlatform  = value.toBool();
                qDebug() << bCrossPlatform;
            }
        }
    }
}

和 JSON 对象类似，在遍历数组时，获取每个 value，首先需要判断 value 的类型（和 is***() 函数类似，这里根据 type() 函数返回的枚举值来判断），然后再进行相应的转换。


复杂的JSON的构建与解析

构造一个复杂的 JSON 对象：

{
    "Company": "Digia",
    "From": 1991,
    "Name": "Qt",
    "Page": {
        "Developers": "https://www.qt.io/developers/",
        "Download": "https://www.qt.io/download/",
        "Home": "https://www.qt.io/"
    },
    "Version": [
        4.8,
        5.2,
        5.7
    ]
}

包含了一个拥有五个 “key/value” 的对象，values 中的两个（Company、Name）是字符串，一个（From）是数字，一个（Page）是对象，一个（Version）是数组。

要生成这样一个复杂的 JSON 文档，需要分别构造对象和数组，然后将它们拼接起来：

// 构建 Json 数组 - Version
QJsonArray versionArray;
versionArray.append(4.8);
versionArray.append(5.2);
versionArray.append(5.7);
 
// 构建 Json 对象 - Page
QJsonObject pageObject;
pageObject.insert("Home", "https://www.qt.io/");
pageObject.insert("Download", "https://www.qt.io/download/");
pageObject.insert("Developers", "https://www.qt.io/developers/");
 
// 构建 Json 对象
QJsonObject json;
json.insert("Name", "Qt");
json.insert("Company", "Digia");
json.insert("From", 1991);
json.insert("Version", QJsonValue(versionArray));
json.insert("Page", QJsonValue(pageObject));
 
// 构建 Json 文档
QJsonDocument document;
document.setObject(json);
QByteArray byteArray = document.toJson(QJsonDocument::Compact);
QString strJson(byteArray);
 
qDebug() << strJson;

解析部分其实并没有看起来这么复杂，只要一步步搞明白对应的类型，然后进行相应转化即可。

QJsonParseError jsonError;
QJsonDocument doucment = QJsonDocument::fromJson(byteArray, &jsonError);  // 转化为 JSON 文档
if (!doucment.isNull() && (jsonError.error == QJsonParseError::NoError)) {  // 解析未发生错误
    if (doucment.isObject()) {  // JSON 文档为对象
        QJsonObject object = doucment.object();  // 转化为对象
        if (object.contains("Name")) {
            QJsonValue value = object.value("Name");
            if (value.isString()) {
                QString strName = value.toString();
                qDebug() << "Name : " << strName;
            }
        }
        if (object.contains("Company")) {
            QJsonValue value = object.value("Company");
            if (value.isString()) {
                QString strCompany = value.toString();
                qDebug() << "Company : " << strCompany;
            }
        }
        if (object.contains("From")) {
            QJsonValue value = object.value("From");
            if (value.isDouble()) {
                int nFrom = value.toVariant().toInt();
                qDebug() << "From : " << nFrom;
            }
        }
        if (object.contains("Version")) {
            QJsonValue value = object.value("Version");
            if (value.isArray()) {  // Version 的 value 是数组
                QJsonArray array = value.toArray();
                int nSize = array.size();
                for (int i = 0; i < nSize; ++i) {
                    QJsonValue value = array.at(i);
                    if (value.isDouble()) {
                        double dVersion = value.toDouble();
                        qDebug() << "Version : " << dVersion;
                    }
                }
            }
        }
        if (object.contains("Page")) {
            QJsonValue value = object.value("Page");
            if (value.isObject()) {  // Page 的 value 是对象
                QJsonObject obj = value.toObject();
                if (obj.contains("Home")) {
                    QJsonValue value = obj.value("Home");
                    if (value.isString()) {
                        QString strHome = value.toString();
                        qDebug() << "Home : " << strHome;
                    }
                }
                if (obj.contains("Download")) {
                    QJsonValue value = obj.value("Download");
                    if (value.isString()) {
                        QString strDownload = value.toString();
                        qDebug() << "Download : " << strDownload;
                    }
                }
                if (obj.contains("Developers")) {
                    QJsonValue value = obj.value("Developers");
                    if (value.isString()) {
                        QString strDevelopers = value.toString();
                        qDebug() << "Developers : " << strDevelopers;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

基本的用法就这些，比较简单，细节很关键，建议在处理的过程中启用严格模式，例如：先通过 QJsonParseError::NoError 判断转化 JSON 文档无误，再进行解析。在解析过程中，先判断 QJsonValue 是否为对应的类型如 isObject()，再通过 toObject() 转化。


参考：

Qt之JSON生成与解析


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