c中如何使用json数据格式

在C语言中使用JSON数据格式：从入门到实践

JSON（JavaScript Object Notation）作为一种轻量级的数据交换格式，因其易读、易解析的特性，已成为现代软件开发中数据交互的主流选择，C语言作为一门接近底层的系统编程语言，本身并未内置JSON支持，如何在C语言中高效处理JSON数据呢？本文将介绍常用的JSON库、数据解析与生成方法,并通过实例展示完整的使用流程。

选择合适的JSON库

在C语言中处理JSON，通常依赖第三方库，以下是几款主流库的对比，可根据需求选择：

cJSON

• 特点：轻量级、单文件（仅cJSON.h和cJSON.c）、无依赖、API简单易用。
• 适用场景：嵌入式系统、小型项目，对内存和依赖敏感的场景。
• GitHub地址：https://github.com/DaveGamble/cJSON

Jansson

• 特点：功能丰富（支持JSON标准全特性）、类型安全、提供迭代器接口。
• 适用场景：中大型项目，需要复杂JSON操作（如流式解析、动态类型处理）。
• 官网：https://github.com/akheron/jansson

yajl (Yet Another JSON Library)

• 特点：高性能、支持流式解析（适合大文件或网络数据）、绑定多种语言。
• 适用场景：需要处理大规模JSON数据或实时数据流（如API响应解析）。
• 官网：https://github.com/lloyd/yajl

本文以cJSON为例，因其简单易学,适合快速上手。

安装与配置cJSON

源码编译

从GitHub克隆cJSON仓库，或直接下载cJSON.h和cJSON.c文件，将其放入项目中。

集成到项目

• GCC编译：

  gcc your_program.c cJSON.c -o your_program -lm

  （注意：-lm链接数学库，部分操作可能需要）

• CMake集成（推荐）：
  在CMakeLists.txt中添加：

  add_executable(your_program your_program.c cJSON.c)

解析JSON数据

JSON数据的核心结构包括对象（Object）、数组（Array）、字符串（String）、数字（Number）、布尔值（Boolean）和NULL，cJSON通过链表结构表示这些对象，每个节点（cJSON*）包含类型和值信息。

解析JSON字符串

使用cJSON_Parse()函数解析JSON字符串，返回根节点指针：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"
int main() {
    const char* json_str = "{\"name\":\"Alice\",\"age\":25,\"is_student\":true,\"courses\":[\"Math\",\"Physics\"]}";
    // 解析JSON字符串
    cJSON* root = cJSON_Parse(json_str);
    if (!root) {
        printf("JSON解析失败: %s\n", cJSON_GetErrorPtr());
        return 1;
    }
    // 提取数据（按类型处理）
    cJSON* name = cJSON_GetObjectItem(root, "name");
    cJSON* age = cJSON_GetObjectItem(root, "age");
    cJSON* is_student = cJSON_GetObjectItem(root, "is_student");
    cJSON* courses = cJSON_GetObjectItem(root, "courses");
    printf("Name: %s\n", name->valuestring);      // 字符串
    printf("Age: %d\n", age->valueint);            // 整数（注意：JSON数字可能是浮点数，需用`cJSON_IsNumber()`判断）
    printf("Is Student: %s\n", is_student->valueint ? "true" : "false"); // 布尔值
    // 解析数组
    printf("Courses: ");
    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：

Name: Alice  
Age: 25  
Is Student: true  
Courses: Math Physics  

处理复杂嵌套结构

假设JSON包含嵌套对象和数组：

{
    "user": {
        "id": 101,
        "profile": {"city":"Beijing","hobby":["Reading","Coding"]}
    },
    "status": "active"
}

解析代码：

cJSON* root = cJSON_Parse(nested_json_str);
cJSON* user = cJSON_GetObjectItem(root, "user");
cJSON* id = cJSON_GetObjectItem(user, "id");
cJSON* profile = cJSON_GetObjectItem(user, "profile");
cJSON* city = cJSON_GetObjectItem(profile, "city");
printf("User ID: %d, City: %s\n", id->valueint, city->valuestring);

生成JSON数据

cJSON提供了cJSON_CreateXXX系列函数构建JSON节点，并通过cJSON_AddItemToObject或cJSON_AddItemToArray组合成完整结构。

构建简单JSON

#include "cJSON.h"
int main() {
    // 创建根对象
    cJSON* root = cJSON_CreateObject();
    // 添加键值对
    cJSON_AddStringToObject(root, "name", "Bob");
    cJSON_AddNumberToObject(root, "age", 30);
    cJSON_AddBoolToObject(root, "is_married", 0);
    // 创建数组并添加到对象
    cJSON* courses = cJSON_CreateArray();
    cJSON_AddItemToArray(courses, cJSON_CreateString("History"));
    cJSON_AddItemToArray(courses, cJSON_CreateString("Art"));
    cJSON_AddItemToObject(root, "courses", courses);
    // 生成JSON字符串（格式化输出）
    char* json_str = cJSON_Print(root);
    printf("Generated JSON:\n%s\n", json_str);
    // 释放内存
    free(json_str);  // cJSON_Print返回的字符串需手动释放
    cJSON_Delete(root);
    return 0;
}

输出：

{
    "name": "Bob",
    "age": 30,
    "is_married": false,
    "courses": [
        "History",
        "Art"
    ]
}

生成嵌套JSON

cJSON* root = cJSON_CreateObject();
cJSON* user = cJSON_CreateObject();
cJSON_AddNumberToObject(user, "id", 102);
cJSON_AddStringToObject(user, "name", "Charlie");
cJSON_AddItemToObject(root, "user", user);

错误处理与内存管理

错误处理

• 解析失败：cJSON_Parse返回NULL，可通过cJSON_GetErrorPtr()获取错误位置：

  if (!root) {
      fprintf(stderr, "JSON解析错误: %s\n", cJSON_GetErrorPtr());
      return 1;
  }

• 类型不匹配：使用cJSON_IsString()、cJSON_IsNumber()等函数检查节点类型，避免直接访问未定义字段：

  if (cJSON_IsNumber(age)) {
      printf("Age: %d\n", age->valueint);
  }

内存管理

• 释放资源：cJSON_Delete(root)会递归释放所有子节点，避免内存泄漏。
• 字符串释放：cJSON_Print()和cJSON_PrintUnformatted()返回的动态分配字符串需用free()释放。

实战案例：解析网络API响应

假设从HTTP API获取以下JSON响应（模拟）：

{
    "code": 200,
    "message": "Success",
    "data": {
        "total": 2,
        "items": [
            {"id": 1, "name": "Item A", "price": 10.99},
            {"id": 2, "name": "Item B", "price": 20.50}
        ]
    }
}

解析代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cJSON.h"
void parse_api_response(const char* json_str) {
    cJSON* root = cJSON_Parse(json_str);
    if (!root) {
        printf("API响应解析失败\n");
        return;
    }
    // 检查状态码
    cJSON* code = cJSON_GetObjectItem(root, "code");
    if (code->valueint != 200) {
        cJSON* msg = cJSON_GetObjectItem(root, "message");
        printf("API错误: %s\n", msg->valuestring);
        cJSON_Delete(root);
        return;
    }
    // 提取数据
    cJSON* data = cJSON_Get