c语言怎么实现json

C语言如何实现JSON解析与生成：从基础到实践

在软件开发中,JSON（JavaScript Object Notation）因其轻量级、易读性和跨语言兼容性，已成为数据交换的主流格式之一，C语言作为一门贴近底层、缺乏内置高级数据类型的语言，原生并不支持JSON处理，如何在C语言中实现JSON的解析与生成呢？本文将从核心思路、常用工具库、实践案例三个维度，详细拆解C语言操作JSON的完整流程。

JSON与C语言的“天然鸿沟”及解决思路

JSON的本质是一种文本数据格式,其核心结构包括对象（键值对集合）、数组（有序值列表）、值（字符串、数字、布尔值、null），而C语言通过结构体（struct）、联合体（union）、指针和动态内存管理来模拟复杂数据结构，但直接操作JSON文本需要解决两个核心问题：

解析：将文本JSON转换为C语言数据结构

解析过程需要识别JSON的语法（如大括号表示对象，方括号[]表示数组，冒号分隔键值对，逗号分隔元素），并将文本数据映射到C语言变量中。

{"name":"Alice","age":25,"isStudent":false,"courses":["Math","Science"]}

需转换为C语言中的结构体+动态数组组合：

typedef struct {
    char *name;
    int age;
    bool isStudent;
    char **courses;  // 动态数组
    int courseCount;
} Person;

生成：将C语言数据结构转换为JSON文本

生成过程是解析的逆操作,需遍历C语言数据结构，按照JSON语法规则拼接字符串，并处理转义字符（如需转义为\"）、缩进等格式化需求。

直接手动实现解析/生成逻辑虽然可行，但需要处理大量边界情况（如嵌套对象/数组、非法JSON格式、内存泄漏等），开发效率低且易出错。借助成熟的第三方库是更主流的方案。

主流C语言JSON库对比与选择

社区中已有众多成熟的C语言JSON库,按核心设计模式可分为三类：事件驱动型、对象树模型型、绑定型，以下是常见库的对比及适用场景：

cJSON：轻量级对象树模型库（推荐新手）

特点：单文件实现（仅cJSON.h和cJSON.c），无外部依赖，API简单，支持JSON解析、生成、修改、删除等操作。
核心数据结构：cJSON联合体，通过type字段区分JSON类型（对象、数组、字符串等）。
优点：上手快，文档丰富，适合中小型项目；
缺点：内存管理需手动释放（调用cJSON_Delete），不支持流式解析（需完整加载JSON到内存）。
GitHub：https://github.com/DaveGamble/cJSON

Jansson：类型安全的对象树模型库

特点：基于CMake构建，提供严格的类型检查（如json_object、json_array等），支持错误码和异常处理。
优点：内存管理更安全（自动释放循环引用），API设计更规范；
缺点：依赖C标准库，比cJSON稍复杂。
GitHub：https://github.com/akheron/jansson

yajl（Yet Another JSON Library）：事件驱动型库

特点：基于 SAX（Simple API for XML）风格，逐字符流式解析，无需完整加载JSON到内存，适合处理大文件或网络流。
核心API：回调函数机制（如解析到字符串时调用yajl_string回调）。
优点：内存占用低，支持超大JSON；
缺点：仅支持解析，不支持生成（需配合其他库），回调函数使用较复杂。
GitHub：https://github.com/lloyd/yajl

Parson：极简绑定型库

特点：类似cJSON的单文件实现，但API更接近现代C语言（如使用json_value统一类型）。
优点：代码简洁，支持C99；
缺点：功能相对简单，社区较小。
GitHub：https://github.com/kgabis/parson

选择建议：

新手或中小型项目,优先选cJSON；
需要处理大文件或网络流,选yajl；
注重类型安全和错误处理,选Jansson。

实践案例：以cJSON为例实现JSON解析与生成

下面以最常用的cJSON库为例，演示如何解析JSON字符串并生成新的JSON。

环境准备

下载cJSON源码（从GitHub克隆或下载zip），将cJSON.h和cJSON.c放入项目目录；
编译时链接C标准库（如gcc -o json_demo json_demo.c cJSON.c -lm）。

案例目标

解析：将以下JSON字符串解析为C语言结构体：

{"name":"Bob","age":30,"hobbies":["reading","coding"],"address":{"city":"Beijing","zip":100000}}

生成：将结构体数据转换为格式化的JSON字符串，并添加新字段（如"email":"bob@example.com"）。

完现代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "cJSON.h"
// 定义地址结构体
typedef struct {
    char *city;
    int zip;
} Address;
// 定义人员结构体
typedef struct {
    char *name;
    int age;
    char **hobbies;    // 动态数组
    int hobbyCount;
    Address address;   // 嵌套结构体
} Person;
// 解析JSON字符串为Person结构体
Person *parsePersonFromJSON(const char *jsonStr) {
    cJSON *root = cJSON_Parse(jsonStr);
    if (!root) {
        printf("Error: Failed to parse JSON.\n");
        return NULL;
    }
    Person *person = (Person *)malloc(sizeof(Person));
    if (!person) {
        cJSON_Delete(root);
        return NULL;
    }
    // 解析基本字段
    cJSON *name = cJSON_GetObjectItem(root, "name");
    cJSON *age = cJSON_GetObjectItem(root, "age");
    if (cJSON_IsString(name)) person->name = strdup(name->valuestring);
    if (cJSON_IsNumber(age)) person->age = age->valueint;
    // 解析hobbies数组
    cJSON *hobbies = cJSON_GetObjectItem(root, "hobbies");
    if (cJSON_IsArray(hobbies)) {
        person->hobbyCount = cJSON_GetArraySize(hobbies);
        person->hobbies = (char **)malloc(person->hobbyCount * sizeof(char *));
        for (int i = 0; i < person->hobbyCount; i++) {
            cJSON *hobby = cJSON_GetArrayItem(hobbies, i);
            if (cJSON_IsString(hobby)) {
                person->hobbies[i] = strdup(hobby->valuestring);
            }
        }
    }
    // 解析嵌套address对象
    cJSON *address = cJSON_GetObjectItem(root, "address");
    if (cJSON_IsObject(address)) {
        cJSON *city = cJSON_GetObjectItem(address, "city");
        cJSON *zip = cJSON_GetObjectItem(address, "zip");
        if (cJSON_IsString(city)) person->address.city = strdup(city->valuestring);
        if (cJSON_IsNumber(zip)) person->address.zip = zip->valueint;
    }
    cJSON_Delete(root);
    return person;
}
// 将Person结构体生成为JSON字符串
char *generatePersonToJSON(const Person *person) {
    cJSON *root = cJSON_CreateObject();
    // 添加基本字段
    cJSON_AddStringToObject(root, "name", person->name);
    cJSON_AddNumberToObject(root, "age", person->age);
    // 添加hobbies数组
    cJSON *hobbies = cJSON_CreateArray();
    for (int i = 0; i < person->hobbyCount; i++) {
        cJSON_AddItemToArray(hobbies, cJSON_CreateString(person->hobbies[i]));
    }
    cJSON_AddItemToObject(root, "hobbies", hobbies);
    // 添加嵌套address对象
    cJSON *address = cJSON_CreateObject();
    cJSON_AddStringToObject(address, "city", person->address.city);
    cJSON_AddNumberToObject(address, "zip", person->address.zip);
    cJSON_AddItemToObject(root, "address", address);
    // 添加新字段
    cJSON_AddString