RapidJSON 處理 JSON（高性能 C++ 庫）（四）

第四部分：RapidJSON 處理 JSON（高性能 C++ 庫）

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一：RapidJSON 庫概述與環境配置

1.1 RapidJSON 是什么？

? RapidJSON 是一個高效、可移植的 C++ JSON 解析庫，專為高性能應用設計。它具有以下特點：

? 超快：比許多 JSON 庫（如 cJSON、JSONCPP）解析速度更快，適用于高性能應用。

? 全功能：支持DOM（文檔對象模型）解析和SAX（流式解析），適用于不同場景。

? 零依賴：僅使用 C++ 標準庫，無需額外的庫支持。

1.2 RapidJSON 適用場景

? 大規模數據處理（如日志分析、金融數據解析）。

? 游戲開發（解析游戲配置）。

? 嵌入式開發（存儲和解析 IoT 設備 JSON 數據）。

? 高并發服務器（解析 API 響應，提高吞吐量）。

1.3 下載和安裝 RapidJSON

方法 1：使用 vcpkg安裝（推薦）（Windows / Linux）

#如果使用 vcpkg 作為包管理工具，可以直接安裝：
vcpkg install rapidjson

方法 2：使用系統包管理器

  • Ubuntu/Debian：
sudo apt install rapidjson-dev
  • Mac（Homebrew）：
brew install rapidjson

安裝后，在 CMakeLists.txt 中添加：

find_package(RapidJSON CONFIG REQUIRED)

然后在代碼中：

#include <rapidjson/document.h>

方法 2：手動下載

1.從 RapidJSON GitHub 下載源碼。

訪問該頁面，點擊綠色的 Code 按鈕，選擇 Download ZIP，然后解壓縮到你本地的某個目錄，或者使用 Git 命令進行克隆：

git clone https://github.com/Tencent/rapidjson.git

2.將 include目錄加入項目：

#include "rapidjson/document.h"
#include "rapidjson/prettywriter.h" // 用于格式化輸出
#include "rapidjson/stringbuffer.h" // 用于緩存輸出

這些頭文件提供了 RapidJSON 主要功能的接口：

  • document.h：用于解析 JSON 數據并創建 JSON 對象。

  • prettywriter.h：用于將 JSON 數據格式化為易讀的字符串。

  • stringbuffer.h：用于將 JSON 數據寫入字符串。

3.RapidJSON 僅包含頭文件，因此無需編譯。

? RapidJSON 是只有頭文件的 C++ 庫。只需把 include/rapidjson 目錄復制至系統或項目的 include 目錄中。

1.4 在 C++ 項目中集成 RapidJSON（CMake / vcpkg）

如果項目使用 CMake，可以這樣安裝：

  1. 在 CMakeLists.txt中添加：

    include(FetchContent)
FetchContent_Declare(rapidjsonGIT_REPOSITORY https://github.com/Tencent/rapidjson.gitGIT_TAG master
)
FetchContent_MakeAvailable(rapidjson)

  2. 然后在代碼中 #include <rapidjson/document.h> 直接使用。

使用示例：

#include <iostream>
#include <rapidjson/document.h>int main() {const char* json = R"({"name": "Alice", "age": 25, "skills": ["C++", "Python"]})";// 解析 JSONrapidjson::Document doc;doc.Parse(json);// 讀取數據if (doc.HasMember("name") && doc["name"].IsString()) {std::cout << "Name: " << doc["name"].GetString() << std::endl;}if (doc.HasMember("age") && doc["age"].IsInt()) {std::cout << "Age: " << doc["age"].GetInt() << std::endl;}if (doc.HasMember("skills") && doc["skills"].IsArray()) {std::cout << "Skills: ";for (auto& skill : doc["skills"].GetArray()) {std::cout << skill.GetString() << " ";}std::cout << std::endl;}return 0;
}

二：使用 RapidJSON 解析 JSON

  • 解析 JSON 字符串為 RapidJSON DOM
  • 訪問 JSON 對象的鍵值對和數組元素
  • 使用 SAX 解析大 JSON 文件（事件驅動方式）
2.1 解析 JSON 對象
2.1.1 解析基本 JSON

? 目標 JSON

{"name": "張三","age": 30,"married": true
}

? C++ 代碼

#include <iostream>
#include "rapidjson/document.h"int main() {const char* json = R"({"name": "張三", "age": 30, "married": true})";rapidjson::Document doc;if (doc.Parse(json).HasParseError()) {cout << "JSON 解析失敗！" << endl;return -1;}std::cout << "姓名: " << doc["name"].GetString() << endl;cout << "年齡: " << doc["age"].GetInt() << endl;cout << "已婚: " << (doc["married"].GetBool() ? "是" : "否") << endl;return 0;
}

? 輸出

姓名: 張三
年齡: 30
已婚: 是
2.1.2 解析 JSON 數據并輸出
#include <iostream>
#include "rapidjson/document.h"int main() {// JSON 字符串const char* json = R"({"name": "John","age": 30,"city": "New York"})";// 創建 RapidJSON 文檔對象rapidjson::Document document;// 解析 JSON 字符串if (document.Parse(json).HasParseError()) {std::cerr << "JSON 解析失敗!" << std::endl;return 1;}// 檢查并輸出每個成員if (document.HasMember("name") && document["name"].IsString()) {std::cout << "Name: " << document["name"].GetString() << std::endl;}if (document.HasMember("age") && document["age"].IsInt()) {std::cout << "Age: " << document["age"].GetInt() << std::endl;}if (document.HasMember("city") && document["city"].IsString()) {std::cout << "City: " << document["city"].GetString() << std::endl;}return 0;
}

代碼說明：

  1. 創建 RapidJSON 文檔對象：
    • rapidjson::Document document;：這是用來解析 JSON 數據的對象。它內部會保存 JSON 數據的結構。
  2. 解析 JSON 字符串：
    • document.Parse(json)：解析給定的 JSON 字符串。如果解析成功，返回值為 true，否則會返回錯誤信息。
  3. 檢查 JSON 成員并輸出：
    • HasMember("name")：檢查 JSON 對象是否包含名為 "name" 的字段。
    • document["name"].GetString()：從 JSON 對象中提取 "name" 字段的值，并作為字符串輸出。
  4. 輸出解析結果：
    • 根據 JSON 中的字段，程序將輸出每個字段的內容，例如 "name": "John" 將輸出 Name: John。

輸出結果：

Name: John
Age: 30
City: New York
2.1.3 進一步擴展

你可以擴展這個示例，處理更多復雜的 JSON 數據，甚至解析嵌套的 JSON 對象或數組。

解析嵌套 JSON 對象

假設我們有一個更復雜的 JSON 字符串，包含嵌套的 JSON 對象：

{"name": "John","age": 30,"address": {"street": "5th Avenue","city": "New York"}
}

你可以如下解析：

#include <iostream>
#include "rapidjson/document.h"int main() {const char* json = R"({"name": "John","age": 30,"address": {"street": "5th Avenue","city": "New York"}})";rapidjson::Document document;if (document.Parse(json).HasParseError()) {std::cerr << "JSON 解析失敗!" << std::endl;return 1;}// 輸出基礎字段std::cout << "Name: " << document["name"].GetString() << std::endl;std::cout << "Age: " << document["age"].GetInt() << std::endl;// 解析嵌套的 JSON 對象 "address"if (document.HasMember("address") && document["address"].IsObject()) {const rapidjson::Value& address = document["address"];std::cout << "Street: " << address["street"].GetString() << std::endl;std::cout << "City: " << address["city"].GetString() << std::endl;}return 0;
}

輸出結果：

Name: John
Age: 30
Street: 5th Avenue
City: New York

總結：

  • 使用 RapidJSON 可以方便地解析 JSON 字符串，提取其中的數據，并進行相應的處理。
  • 解析時需要檢查字段是否存在，避免訪問不存在的字段引發錯誤。
  • 可以解析簡單的 JSON 字符串，也可以處理嵌套的 JSON 對象，甚至是數組等復雜數據結構。
2.2 解析 JSON 數組

?? 示例 2：解析數組

? 目標 JSON

{"cities": ["北京", "上海", "廣州"]
}

? C++ 代碼

const char* json = R"({"cities": ["北京", "上海", "廣州"]})";
Document doc;
doc.Parse(json);const Value& cities = doc["cities"];
for (SizeType i = 0; i < cities.Size(); i++) {cout << "城市 " << i + 1 << ": " << cities[i].GetString() << endl;
}

? 輸出

城市 1: 北京
城市 2: 上海
城市 3: 廣州
2.3 解析并格式化輸出 JSON 數據

RapidJSON 提供了 PrettyWriter 類，允許你對 JSON 數據進行格式化輸出，加入縮進、換行等

代碼示例：解析并格式化輸出 JSON 數據

#include <iostream>
#include "rapidjson/document.h"
#include "rapidjson/prettywriter.h"
#include "rapidjson/stringbuffer.h"int main() {// 原始 JSON 字符串const char* json = R"({"name": "John","age": 30,"city": "New York"})";// 創建 RapidJSON 文檔對象rapidjson::Document document;// 解析 JSON 字符串if (document.Parse(json).HasParseError()) {std::cerr << "JSON 解析失敗!" << std::endl;return 1;}// 創建一個 StringBuffer 用于保存格式化后的 JSON 字符串rapidjson::StringBuffer buffer;// 創建 PrettyWriter 對象，傳入 StringBufferrapidjson::PrettyWriter<rapidjson::StringBuffer> writer(buffer);// 將 JSON 數據格式化并輸出到 StringBufferdocument.Accept(writer);

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