C++ JSON解析技术详解

一、JSON基础与解析流程

1.1 JSON数据结构

JSON包含两种核心结构（）：

• ​​对象​​：{}包裹的键值对集合
• ​​数组​​：[]包裹的值序列

1.2 解析流程

flowchart TD
    A[加载JSON数据] --> B{数据来源}
    B -->|字符串| C[直接解析]
    B -->|文件| D[读取后解析]
    C/D --> E[构建DOM树]
    E --> F[遍历节点]
    F --> G[类型检查与数据提取]
    G --> H[错误处理]

二、主流JSON库详解

2.1 nlohmann/json库

2.1.1 基础用法

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

// 解析字符串
std::string jsonStr = R"({"name":"John","age":30})";
json j = json::parse(jsonStr);  // 

// 访问数据
std::string name = j["name"];
int age = j["age"];

// 序列化
std::string output = j.dump(4);  // 缩进4空格

2.1.2 嵌套结构处理

flowchart TD
    A[解析JSON对象] --> B[检查键存在性]
    B -->|存在| C[获取子对象]
    B -->|不存在| D[抛出异常]
    C --> E{是否为数组}
    E -->|是| F[遍历数组元素]
    E -->|否| G[继续解析对象]

2.2 RapidJSON库

2.2.1 高性能解析

#include "rapidjson/document.h"

const char* json = R"({"sensor": {"temp": 23.5, "active": true}})";
rapidjson::Document d;
d.Parse(json);  // 

// 访问数据
if(d.HasMember("sensor")) {
    const rapidjson::Value& sensor = d["sensor"];
    double temp = sensor["temp"].GetDouble();
    bool active = sensor["active"].GetBool();
}

2.2.2 SAX解析模式

flowchart LR
    A[输入流] --> B[SAX解析器]
    B --> C{事件类型}
    C -->|StartObject| D[创建新对象]
    C -->|Key| E[记录当前键]
    C -->|Value| F[存储键值对]
    C -->|EndObject| G[完成对象构建]

三、关键技术点实现

3.1 类型安全访问

// nlohmann类型检查
if(j.at("price").is_number_float()) {
    float price = j["price"];
}

// RapidJSON类型断言
if(d["status"].IsString()) {
    std::string status = d["status"].GetString();
}

3.2 错误处理机制

try {
    json j = json::parse(invalidJson);
} catch (json::parse_error& e) {
    std::cerr << "解析错误: " << e.what() 
              << " at byte " << e.byte << endl;
}

// RapidJSON错误码检查
if(d.HasParseError()) {
    std::cout << "Error offset: " << d.GetErrorOffset()
              << " Reason: " << rapidjson::GetParseError_En(d.GetParseError());
}

四、技术对比与选型

五、扩展应用示例

5.1 配置解析器

class ConfigParser {
public:
    void load(const std::string& path) {
        std::ifstream f(path);
        _config = json::parse(f);
    }
    
    template<typename T>
    T get(const std::string& key) {
        return _config[key].get<T>();
    }

private:
    json _config;
};

5.2 数据序列化流程

sequenceDiagram
    participant App as 应用程序
    participant Lib as JSON库
    participant FS as 文件系统
    
    App->>Lib: 创建JSON对象
    Lib->>App: 返回空对象
    App->>Lib: 添加键值对
    App->>Lib: 调用dump()
    Lib->>FS: 写入格式化字符串
    FS->>App: 返回写入结果

完整代码示例与流程图生成工具可参考CSDN文库（搜索编号20240604、20241222）获取实现细节。建议结合VSCode的Mermaid插件实时预览流程图效果。

https://github.com/0voice