c如何处理json格式数据

C语言如何处理JSON格式数据

在软件开发中,JSON（JavaScript Object Notation）因其轻量、易读、易于解析的特点，已成为跨语言数据交换的主流格式之一，C语言本身并未内置JSON处理的支持，开发者需要借助第三方库来完成JSON数据的解析与生成，本文将详细介绍在C语言中处理JSON数据的常用方法、核心步骤及实践示例，帮助开发者高效应对JSON相关的开发需求。

选择合适的JSON处理库

C语言生态中有多个成熟的JSON库,各有特点，开发者可根据项目需求（如性能、功能复杂度、许可证等）选择：

cJSON

特点：轻量级、单文件（仅需cJSON.h和cJSON.c）、API简单、支持JSON的解析与生成，适合中小型项目。
许可证：MIT，可免费用于商业项目。
适用场景：对依赖库数量敏感、需要快速集成JSON处理功能的场景。

Jansson

特点：功能更全面（支持JSON Schema、流式解析）、性能较好、类型安全，依赖C标准库。
许可证：MIT，工业级应用常用。
适用场景：需要处理复杂JSON结构、对性能要求较高的项目。

yajl

特点：支持流式解析（SAX风格）和生成，内存占用低，适合处理大型JSON文件。
许可证：ISC，可自由使用。
适用场景：解析GB级JSON数据、实时数据流处理。

本文以cJSON为例，因其轻量和易用性，最适合初学者入门。

cJSON库的安装与集成

获取源码

从cJSON官方仓库（https://github.com/DaveGamble/cJSON）下载最新版本，或直接使用单文件cJSON.c和cJSON.h。

集成到项目

单文件项目：将cJSON.c和cJSON.h放在源码目录，直接编译：
```
gcc your_program.c cJSON.c -o your_program -lm
```

CMake项目：在CMakeLists.txt中添加：

add_executable(your_program your_program.c)
target_include_directories(your_program PRIVATE ${CMAKE_SOURCE_DIR})
target_sources(your_program PRIVATE cJSON.c)

JSON解析：从字符串到C数据结构

JSON的核心是“键值对”集合，支持对象（）、数组（[]）、字符串、数字、布尔值和null，cJSON通过递归结构体表示这些类型，解析过程是将JSON字符串转换为cJSON对象树，再从中提取数据。

解析JSON字符串

使用cJSON_Parse()函数将JSON字符串解析为cJSON对象：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"
int main() {
    const char *json_string = "{\"name\":\"Alice\",\"age\":25,\"isStudent\":true,\"courses\":[\"Math\",\"Physics\"]}";
    // 解析JSON字符串
    cJSON *root = cJSON_Parse(json_string);
    if (!root) {
        printf("JSON解析失败: %s\n", cJSON_GetErrorPtr());
        return 1;
    }
    // 提取数据（示例：提取name、age、isStudent）
    cJSON *name = cJSON_GetObjectItem(root, "name");
    cJSON *age = cJSON_GetObjectItem(root, "age");
    cJSON *is_student = cJSON_GetObjectItem(root, "isStudent");
    if (cJSON_IsString(name) && cJSON_IsNumber(age) && cJSON_IsBool(is_student)) {
        printf("姓名: %s\n", name->valuestring);
        printf("年龄: %d\n", age->valueint);
        printf("是否学生: %s\n", cJSON_IsTrue(is_student) ? "是" : "否");
    }
    // 提取数组（courses）
    cJSON *courses = cJSON_GetObjectItem(root, "courses");
    if (cJSON_IsArray(courses)) {
        printf("课程列表: ");
        cJSON *course = NULL;
        cJSON_ArrayForEach(course, courses) {
            printf("%s ", course->valuestring);
        }
        printf("\n");
    }
    // 释放内存（重要！）
    cJSON_Delete(root);
    return 0;
}

输出：

姓名: Alice
年龄: 25
是否学生: 是
课程列表: Math Physics

解析嵌套JSON

对于多层嵌套的JSON（如对象中嵌套对象或数组），需逐层遍历：

const char *nested_json = "{\"user\":{\"name\":\"Bob\",\"contact\":{\"email\":\"bob@example.com\",\"phone\":\"123456\"}},\"score\":90}";
cJSON *root = cJSON_Parse(nested_json);
// 获取嵌套对象
cJSON *user = cJSON_GetObjectItem(root, "user");
if (user) {
    cJSON *name = cJSON_GetObjectItem(user, "name");
    cJSON *contact = cJSON_GetObjectItem(user, "contact");
    if (name && contact) {
        printf("用户名: %s\n", name->valuestring);
        // 继续嵌套提取contact
        cJSON *email = cJSON_GetObjectItem(contact, "email");
        cJSON *phone = cJSON_GetObjectItem(contact, "phone");
        if (email && phone) {
            printf("邮箱: %s, 电话: %s\n", email->valuestring, phone->valuestring);
        }
    }
}
cJSON_Delete(root);

JSON生成：从C数据结构到字符串

生成JSON的过程是解析的逆操作：通过创建cJSON对象（对象、数组、值等），构建JSON树，最后调用cJSON_Print()或cJSON_PrintUnformatted()输出字符串。

生成简单JSON

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"
int main() {
    // 创建根对象（JSON对象）
    cJSON *root = cJSON_CreateObject();
    // 添加键值对
    cJSON_AddStringToObject(root, "name", "Charlie");
    cJSON_AddNumberToObject(root, "age", 30);
    cJSON_AddBoolToObject(root, "isMarried", cJSON_False);
    // 添加数组
    cJSON *courses = cJSON_CreateArray();
    cJSON_AddItemToArray(courses, cJSON_CreateString("History"));
    cJSON_AddItemToArray(courses, cJSON_CreateString("Chemistry"));
    cJSON_AddItemToObject(root, "courses", courses);
    // 生成JSON字符串（格式化输出）
    char *json_string = cJSON_Print(root);
    printf("生成的JSON:\n%s\n", json_string);
    // 释放内存（注意：json_string需单独释放）
    cJSON_Delete(root);
    free(json_string);
    return 0;
}

输出：

生成的JSON:
{
    "name":    "Charlie",
    "age":     30,
    "isMarried":    false,
    "courses": [
        "History",
        "Chemistry"
    ]
}

生成嵌套JSON

cJSON *root = cJSON_CreateObject();
// 嵌套对象
cJSON *address = cJSON_CreateObject();
cJSON_AddStringToObject(address, "city", "New York");
cJSON_AddStringToObject(address, "zip", "10001");
cJSON_AddItemToObject(root, "address", address);
// 嵌套数组
cJSON *hobbies = cJSON_CreateArray();
cJSON_AddItemToArray(hobbies, cJSON_CreateString("Reading"));
cJSON_AddItemToArray(hobbies, cJSON_CreateString("Swimming"));
cJSON_AddItemToObject(root, "hobbies", hobbies);
char *json_string = cJSON_Print(root);
printf("嵌套JSON:\n%s\n", json_string);
cJSON_Delete(root);
free(json_string);

输出：

嵌套JSON:
{
    "address": {
        "city": "New York",
        "zip": "10001"
    },
    "hobbies": [
        "Reading",
        "Swimming"
    ]
}

错误处理与内存管理

错误处理

cJSON解析失败时（如JSON格式错误），cJSON_Parse()返回NULL，可通过cJSON_GetErrorPtr()获取错误位置：

const char *invalid_json = "{name:\"Tom\"}"; // 缺少引号
cJSON *root = cJSON_Parse(invalid_json);
if (!root) {
    printf("JSON格式错误，错误位置: %s\n", cJSON_GetErrorPtr());
    return 1;
}