c中json通讯怎么实现

C语言中JSON通讯的实现方法与实践

在跨平台、跨语言的系统开发中，JSON（JavaScript Object Notation）因其轻量级、易读性强、解析效率高的特点，已成为数据交换的主流格式之一，C语言作为系统级编程的基础语言，常用于后端服务、嵌入式开发等场景，实现JSON格式的数据通讯是许多项目的核心需求，本文将详细介绍C语言中JSON通讯的实现原理、关键步骤及常用工具，并通过代码示例展示完整流程。

JSON通讯的核心原理

JSON通讯的本质是数据的序列化（编码）与反序列化（解码）：

序列化：将C语言中的数据结构（如结构体、数组、基本类型）转换为JSON格式的字符串，便于网络传输或存储。
反序列化：将接收到的JSON字符串解析为C语言可识别的数据结构，供程序逻辑处理。

完整的JSON通讯流程通常包括：

数据封装：在发送端，将业务数据按JSON格式序列化为字符串；
数据传输：通过TCP/IP、HTTP、WebSocket等协议传输JSON字符串；
数据解析：在接收端，解析JSON字符串并还原为原始数据结构；
业务处理：基于解析后的数据进行后续逻辑操作。

选择合适的JSON库

C语言没有内置JSON支持,需依赖第三方库实现序列化与反序列化，以下是几款主流的JSON库及其特点：

cJSON

特点：轻量级、单文件实现（仅cJSON.h和cJSON.c）、API简单、无需依赖其他库。
适用场景：对资源占用敏感的嵌入式系统或小型项目。
GitHub地址：https://github.com/DaveGamble/cJSON

Jansson

特点：功能完善（支持JSON标准全类型）、内存管理自动化、性能较好。
适用场景：中大型项目，需要稳定性和高级功能（如JSON路径查询）。
官网：https://github.com/akheron/jansson

Parson

特点：轻量级、跨平台、API设计直观，支持流式解析（适合大JSON文件）。
适用场景：需要平衡性能与易用性的项目。
GitHub地址：https://github.com/kgabis/parson

本文以cJSON为例，因其“开箱即用”的特性，适合初学者快速理解JSON通讯的实现。

基于cJSON的JSON通讯实现步骤

环境准备

下载cJSON源码（或通过包管理器安装，如apt-get install libcjson-dev），将cJSON.h和cJSON.c添加到项目中，编译时链接cJSON库：

gcc -o app app.c cJSON.c -lm

数据序列化：将C数据转为JSON字符串

假设需要发送一个用户信息数据,包含用户ID、姓名、年龄和爱好列表，定义C结构体如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "cJSON.h"
typedef struct {
    int id;
    char name[50];
    int age;
    char *hobbies[3]; // 动态数组存储爱好
} UserInfo;

通过cJSON的API构建JSON对象并序列化：

char* serializeUserInfo(const UserInfo *user) {
    // 1. 创建JSON对象（对应JSON的{}）
    cJSON *root = cJSON_CreateObject();
    if (!root) {
        fprintf(stderr, "Failed to create JSON object\n");
        return NULL;
    }
    // 2. 添加键值对（cJSON_AddNumber/String/Array等）
    cJSON_AddNumberToObject(root, "id", user->id);
    cJSON_AddStringToObject(root, "name", user->name);
    cJSON_AddNumberToObject(root, "age", user->age);
    // 3. 添加爱好数组（对应JSON的[]）
    cJSON *hobbiesArray = cJSON_CreateArray();
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        if (user->hobbies[i] != NULL) {
            cJSON_AddItemToArray(hobbiesArray, cJSON_CreateString(user->hobbies[i]));
        }
    }
    cJSON_AddItemToObject(root, "hobbies", hobbiesArray);
    // 4. 序列化为字符串（需手动释放）
    char *jsonStr = cJSON_Print(root);
    if (!jsonStr) {
        fprintf(stderr, "Failed to serialize JSON\n");
        cJSON_Delete(root);
        return NULL;
    }
    // 5. 释放JSON对象（避免内存泄漏）
    cJSON_Delete(root);
    return jsonStr;
}

调用示例：

int main() {
    UserInfo user = {
        .id = 1001,
        .name = "Alice",
        .age = 25,
        .hobbies = {"reading", "swimming", "coding"}
    };
    char *jsonStr = serializeUserInfo(&user);
    if (jsonStr) {
        printf("Serialized JSON: %s\n", jsonStr);
        free(jsonStr); // 释放序列化字符串
    }
    return 0;
}

输出结果：

{"id":1001,"name":"Alice","age":25,"hobbies":["reading","swimming","coding"]}

数据反序列化：将JSON字符串转为C数据

假设接收端收到上述JSON字符串,需解析为UserInfo结构体：

int deserializeUserInfo(const char *jsonStr, UserInfo *user) {
    // 1. 解析JSON字符串
    cJSON *root = cJSON_Parse(jsonStr);
    if (!root) {
        fprintf(stderr, "Failed to parse JSON: %s\n", cJSON_GetErrorPtr());
        return -1;
    }
    // 2. 获取键值对（cJSON_GetObjectItem等）
    cJSON *idItem = cJSON_GetObjectItem(root, "id");
    cJSON *nameItem = cJSON_GetObjectItem(root, "name");
    cJSON *ageItem = cJSON_GetObjectItem(root, "age");
    cJSON *hobbiesArray = cJSON_GetObjectItem(root, "hobbies");
    if (!idItem || !nameItem || !ageItem || !hobbiesArray) {
        fprintf(stderr, "Missing required fields in JSON\n");
        cJSON_Delete(root);
        return -1;
    }
    // 3. 填充C结构体
    user->id = idItem->valueint;
    strncpy(user->name, nameItem->valuestring, sizeof(user->name) - 1);
    user->age = ageItem->valueint;
    // 4. 解析数组
    int hobbyCount = cJSON_GetArraySize(hobbiesArray);
    for (int i = 0; i < hobbyCount && i < 3; i++) {
        cJSON *hobbyItem = cJSON_GetArrayItem(hobbiesArray, i);
        if (hobbyItem && hobbyItem->valuestring) {
            user->hobbies[i] = strdup(hobbyItem->valuestring); // 需手动释放
        }
    }
    // 5. 释放JSON对象
    cJSON_Delete(root);
    return 0;
}

调用示例：

int main() {
    const char *jsonStr = "{\"id\":1001,\"name\":\"Alice\",\"age\":25,\"hobbies\":[\"reading\",\"swimming\",\"coding\"]}";
    UserInfo user;
    if (deserializeUserInfo(jsonStr, &user) == 0) {
        printf("Deserialized UserInfo:\n");
        printf("ID: %d\n", user.id);
        printf("Name: %s\n", user.name);
        printf("Age: %d\n", user.age);
        printf("Hobbies: %s, %s, %s\n", user.hobbies[0], user.hobbies[1], user.hobbies[2]);
        // 释放动态分配的字符串
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            if (user.hobbies[i]) free(user.hobbies[i]);
        }
    }
    return 0;
}

网络传输：基于TCP的JSON通讯

JSON字符串本身是文本格式,可直接通过TCP套接字传输，以下是简单的客户端-服务器通讯示例：

服务器端（接收并解析JSON）

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#define PORT 8080
#define BUFFER_SIZE 1024
int main() {
    int server_fd, new_socket;
    struct sockaddr_in address;
    int opt = 1;
    int addrlen = sizeof(address);
    char buffer[BUFFER_SIZE] = {0};
    // 1. 创建socket
    if ((server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == 0) {
        perror("socket failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    // 2. 绑定端口
    if (setsockopt(server