c语言怎么用json写数据

C语言中如何使用JSON：从零开始数据序列化

在现代软件开发中,JSON（JavaScript Object Notation）已成为一种轻量级、跨平台的数据交换格式，无论是配置文件、API通信还是数据存储，JSON都因其简洁性和易读性而备受青睐，C语言作为一门系统级编程语言，本身并没有内置对JSON的原生支持，在C语言中我们该如何高效地读写JSON数据呢？

答案是：借助第三方库，本文将详细介绍在C语言中使用JSON的主流方法，从最基础的手动解析到使用强大的第三方库，带你一步步这项技能。

为什么在C语言中处理JSON有挑战？

C语言的核心优势在于对内存的精细控制和极致的性能,但这在处理JSON这类结构化数据时也带来了挑战：

无内置类型：C语言没有类似JavaScript的Object或Array类型，也没有自动处理字符串和内存分配的机制。
手动内存管理：你需要手动为JSON数据的每个部分（字符串、数组、对象）分配和释放内存，极易导致内存泄漏或悬垂指针。
解析复杂性：一个完整的JSON解析器需要处理字符串转义、数据类型识别、嵌套结构等多种复杂情况，从头实现一个健壮的解析器非常困难。

对于绝大多数项目,使用成熟的第三方库是最佳选择。

主流JSON库对比

在C语言生态中,有几个非常流行的JSON库，它们各有侧重：

库名称	特点	适用场景
cJSON	轻量级、单文件、零依赖，API简单易学，上手快。	资源受限的环境、嵌入式系统、快速原型开发。
Jansson	功能更强大，支持严格的JSON标准，API设计更现代化。	需要更健壮和完整功能的项目。
YAJL (Yet Another JSON Library)	流式解析器，内存占用极低，适合处理超大JSON文件。	解析GB级别的JSON日志或数据流，不要求将整个文档载入内存。

对于初学者和大多数应用场景,cJSON 是一个绝佳的起点，本文将以 cJSON 为例，进行详细讲解。

实战：使用cJSON库读写JSON

第一步：获取和集成cJSON

cJSON最大的优点是它只有两个文件：cJSON.h 和 cJSON.c。

下载：从其GitHub仓库（https://github.com/DaveGamble/cJSON）下载这两个文件。
集成：将它们放入你的项目中，如果你使用CMake或Makefile，只需将cJSON.c添加到编译列表中即可。

第二步：创建和生成JSON数据

cJSON的核心思想是创建一个cJSON对象，然后像链表一样向其中添加键值对。

示例：创建一个表示用户的JSON对象

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"
int main() {
    // 1. 创建一个JSON对象 (对应 JSON 中的 {})
    cJSON *root = cJSON_CreateObject();
    // 2. 向对象中添加键值对
    // 添加字符串
    cJSON_AddStringToObject(root, "name", "张三");
    // 添加数字
    cJSON_AddNumberToObject(root, "age", 30);
    // 添加布尔值
    cJSON_AddBoolToObject(root, "isStudent", cJSON_False);
    // 3. 创建一个JSON数组 (对应 JSON 中的 [])
    cJSON *hobbies_array = cJSON_CreateArray();
    // 向数组中添加元素
    cJSON_AddItemToArray(hobbies_array, cJSON_CreateString("编程"));
    cJSON_AddItemToArray(hobbies_array, cJSON_CreateString("阅读"));
    cJSON_AddItemToArray(hobbies_array, cJSON_CreateString("旅行"));
    // 4. 将数组作为对象的一个字段
    cJSON_AddItemToObject(root, "hobbies", hobbies_array);
    // 5. 将JSON对象转换为格式化的字符串
    char *json_string = cJSON_Print(root);
    if (json_string) {
        printf("--- 生成的JSON数据 ---\n");
        printf("%s\n", json_string);
        printf("----------------------\n");
        // 6. 使用完毕后，释放JSON字符串的内存
        free(json_string);
    }
    // 7. 释放整个JSON对象树所占用的内存
    // 这个函数会递归地释放所有子元素
    cJSON_Delete(root);
    return 0;
}

编译与运行：

gcc -o create_json create_json.c cJSON.c -lm
./create_json

输出结果：

{
    "name":    "张三",
    "age":     30,
    "isStudent": false,
    "hobbies":    ["编程", "阅读", "旅行"]
}

第三步：解析和读取JSON数据

解析是创建的逆过程,我们从一个JSON字符串开始，将其解析为cJSON对象树，然后从中提取数据。

示例：解析上面的JSON字符串

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"
int main() {
    const char *json_string = "{\"name\":\"张三\",\"age\":30,\"isStudent\":false,\"hobbies\":[\"编程\",\"阅读\",\"旅行\"]}";
    // 1. 解析JSON字符串，得到根对象
    cJSON *root = cJSON_Parse(json_string);
    if (!root) {
        printf("解析JSON失败！\n");
        return 1;
    }
    // 2. 从对象中按键提取值
    cJSON *name_item = cJSON_GetObjectItem(root, "name");
    if (cJSON_IsString(name_item)) {
        printf("姓名: %s\n", name_item->valuestring);
    }
    cJSON *age_item = cJSON_GetObjectItem(root, "age");
    if (cJSON_IsNumber(age_item)) {
        printf("年龄: %d\n", age_item->valueint);
    }
    cJSON *is_student_item = cJSON_GetObjectItem(root, "isStudent");
    if (cJSON_IsBool(is_student_item)) {
        printf("是否是学生: %s\n", cJSON_IsTrue(is_student_item) ? "是" : "否");
    }
    // 3. 提取数组
    cJSON *hobbies_array = cJSON_GetObjectItem(root, "hobbies");
    if (cJSON_IsArray(hobbies_array)) {
        printf("爱好: ");
        // 遍历数组
        cJSON *hobby = NULL;
        cJSON_ArrayForEach(hobby, hobbies_array) {
            if (cJSON_IsString(hobby)) {
                printf("%s ", hobby->valuestring);
            }
        }
        printf("\n");
    }
    // 4. 释放解析后的JSON对象树
    cJSON_Delete(root);
    return 0;
}

编译与运行：

gcc -o parse_json parse_json.c cJSON.c -lm
./parse_json

输出结果：

姓名: 张三
年龄: 30
是否是学生: 否
爱好: 编程 阅读 旅行

最佳实践与注意事项

内存管理是关键：
- cJSON_Parse() 分配的内存必须用 cJSON_Delete() 释放。
- cJSON_Print() 和 cJSON_PrintUnformatted() 分配的字符串必须用 free() 释放。
- 忘记释放内存是使用cJSON时最常见的错误。
检查返回值：在调用cJSON函数后，务必检查返回值是否为NULL，以防止因JSON格式错误或内存不足导致的程序崩溃。
选择正确的API：cJSON提供了大量的类型检查宏（如cJSON_IsString, cJSON_IsNumber），在访问数据前使用它们进行判断，可以使代码更健壮。
错误处理：cJSON通过cJSON_GetErrorPtr()函数可以获取解析出错的位置，对于调试非常有用。