一、JSON概述

1.1 JSON介绍

JSON：JavaScript对象表示法（JavaScript Object Notation）。是一种轻量级的数据交换格式。它基于ECMAScript的一个子集。JSON采用完全独立于语言的文本格式，但是也使用了类似C语音家族的习惯（包括C、C++、C#、Java、JavaScript、Perl、Python等）。这些特性使JSON成为理想的数据交换语言。易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成（一般用于提升网络传输速率）。

JSON解析器和JSON库支持许多不同的编程语言。JSON文本格式在语法上与创建JavaScript对象的代码相同。由于这种相似性，无需解释器，JavaScript程序能够使用内建的eval()函数，用JSON数据来生成原生的JavaScript对象。

JSON是存储和交换文本信息的语法，类似XML。但JSON比XML更小、更快、更易解析；且JSON具有自我描述性、语法简单，易于理解。

1.2 JSON语法

JSON语法是JavaScript对象表示法语法的子集：

数据在键/值对中；
数据由逗号分隔；
花括号保存对象，也称一个文档对象；
方括号保存数组，每个数组成员用逗号隔开，并且每个数组成员可以是文档对象或者数组或者键值对。
JSON的三种语法：

键/值对key:value，用半角冒号分割。比如"name":“Faye”。
文档对象JSON对象写在花括号中，可以包含多个键/值对。比如{“name”:“Faye”, “address”:“北京”}。
数组JSON数组在方括号中书写：数组成员可以是对象、值，也可以是数组(只要有意义)。比如{“love”: [“乒乓球”,“高尔夫”,“斯诺克”,“羽毛球”,“LOL”,“撩妹”]}。
JSON的值可以是：数字（整数或浮点数）、字符串（在双引号中）、逻辑值（true或false）、数组（在方括号中）、对象（在花括号中）、null。

JSON结构有两种：

**对象：**对象在js中表示为“{}”括起来的内容，数据结构为{key：value,key：value,…}的键值对的结构，在面向对象的语言中，key为对象的属性，value为对应的属性值，所以很容易理解，取值方法为 对象.key 获取属性值；
**数组：**数组在js中是中括号“[]”括起来的内容，数据结构为[“java”,“javascript”,“vb”,…]，取值方式和所有语言中一样，使用索引获取。
经过对象、数组2种结构就可以组合成复杂的数据结构了。

二、CJSON介绍

cJSON是一个仅有一个.h文件，一个.c文件组成的JSON解析器，它是由纯C(ANSI C89)实现的，跨平台性较好。cJSON是采用链表存储的。

cJSON库在使用的时候只需要如下两步：将cJSON.c(或者库文件)和cJSON.h添加到项目中即可；如果在命令行中进行链接还需要加上-lm表示链接math库。

源码获取

在GitHub上的地址为：git@github.com:DaveGamble/cJSON.git。通过clone获取：

$ git clone git@github.com:DaveGamble/cJSON.git

三、cJSON数据结构与接口

3.1 数据结构定义

/* cJSON Types: */
#define cJSON_Invalid (0)
#define cJSON_False  (1 << 0)
#define cJSON_True   (1 << 1)
#define cJSON_NULL   (1 << 2)
#define cJSON_Number (1 << 3)
#define cJSON_String (1 << 4)
#define cJSON_Array  (1 << 5)
#define cJSON_Object (1 << 6)
#define cJSON_Raw    (1 << 7) /* raw json */

#define cJSON_IsReference 256
#define cJSON_StringIsConst 512

/* The cJSON structure: */
typedef struct cJSON
{
    /* next/prev allow you to walk array/object chains. Alternatively, use GetArraySize/GetArrayItem/GetObjectItem */
    struct cJSON *next;
    struct cJSON *prev;
    /* An array or object item will have a child pointer pointing to a chain of the items in the array/object. */
    struct cJSON *child;

    /* The type of the item, as above. */
    int type;

    /* The item's string, if type==cJSON_String  and type == cJSON_Raw */
    char *valuestring;
    /* writing to valueint is DEPRECATED, use cJSON_SetNumberValue instead */
    int valueint;
    /* The item's number, if type==cJSON_Number */
    double valuedouble;

    /* The item's name string, if this item is the child of, or is in the list of subitems of an object. */
    char *string;
} cJSON;

next、prev用于遍历数组或对象链的前向后向链表指针；child指向数组或对象的孩子节点；type是value的类型；valuestring是字符串值；valueint是整数值；valuedouble是浮点数值；string是key的名字。还是非常容易理解的。

3.2 cJSON_Parse

/* Supply a block of JSON, and this returns a cJSON object you can interrogate. */
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_Parse(const char *value);

作用：将一个JSON字符串，按照cJSON结构体的结构序列化整个数据包，并在堆中开辟一块内存存储cJSON结构体。

返回值：成功返回一个指向内存块中的cJSON的指针，失败返回NULL。

3.3 cJSON_Delete

/* Delete a cJSON entity and all subentities. */
CJSON_PUBLIC(void) cJSON_Delete(cJSON *c);

作用：释放位于堆中cJSON结构体内存。

返回值：无

注意：在使用cJSON_Parse()获取cJSON指针后，若不再使用了，则需要调用cJSON_Delete()对其释放，否则会导致内存泄漏。

3.4 cJSON_Print

/* Render a cJSON entity to text for transfer/storage. */
CJSON_PUBLIC(char *) cJSON_Print(const cJSON *item);
/* Render a cJSON entity to text for transfer/storage without any formatting. */
CJSON_PUBLIC(char *) cJSON_PrintUnformatted(const cJSON *item);

作用：将cJSON数据解析成JSON字符串，并在堆中开辟一块char*的内存空间存储JSON字符串。cJSON_PrintUnformatted()与cJSON_Print()类似，只是打印输出不带格式，而只是一个字符串数据。

返回值：成功返回一个char*指针该指针指向位于堆中JSON字符串，失败返回NULL。

注意：通过cJSON_Print()可以将cJSON链表中所有的cJSON对象打印出来，但是需要手动去释放对应的资源：free(char *)。

3.5 cJSON_Version

/* returns the version of cJSON as a string */
CJSON_PUBLIC(const char*) cJSON_Version(void);

作用：获取当前使用的cJSON库的版本号。

返回值：返回一个字符串数据。

3.6 cJSON_GetArrayItem

/* Get item "string" from object. Case insensitive. */
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_GetObjectItem(const cJSON * const object, const char * const string);

作用：从object的cJSON链中寻找key为string的cJSON对象。

返回值：成功返回一个指向cJSON类型的结构体指针，失败返回NULL。

与cJSON_GetObjectItem()类似的接口还有(相信不用解释就能看明白)：

/* Returns the number of items in an array (or object). */
CJSON_PUBLIC(int) cJSON_GetArraySize(const cJSON *array);
/* Retrieve item number "index" from array "array". Returns NULL if unsuccessful. */
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_GetArrayItem(const cJSON *array, int index);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(const cJSON * const object, const char * const string);
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_HasObjectItem(const cJSON *object, const char *string);
/* Check if the item is a string and return its valuestring */
CJSON_PUBLIC(char *) cJSON_GetStringValue(cJSON *item);

3.7 类型判断接口

下面的接口用于判断具体cJSON指针指向的item类型：

/* These functions check the type of an item */
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_IsInvalid(const cJSON * const item);
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_IsFalse(const cJSON * const item);
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_IsTrue(const cJSON * const item);
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_IsBool(const cJSON * const item);
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_IsNull(const cJSON * const item);
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_IsNumber(const cJSON * const item);
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_IsString(const cJSON * const item);
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_IsArray(const cJSON * const item);
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_IsObject(const cJSON * const item);
CJSON_PUBLIC(cJSON_bool) cJSON_IsRaw(const cJSON * const item);

3.8 创建cJSON对象接口

下面的接口用于创建指定类型的cJSON数据结构对象：

/* raw json */
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateRaw(const char *raw);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateArray(void);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateObject(void);
/* These calls create a cJSON item of the appropriate type. */
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateNull(void);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateTrue(void);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateFalse(void);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateBool(cJSON_bool boolean);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateNumber(double num);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateString(const char *string);
/* These utilities create an Array of count items. */
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateIntArray(const int *numbers, int count);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateFloatArray(const float *numbers, int count);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateDoubleArray(const double *numbers, int count);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_CreateStringArray(const char **strings, int count);

3.9 添加cJSON对象到链表

下面的接口用于将创建的cJSON对象添加到链表中：

/* Append item to the specified array/object. */
CJSON_PUBLIC(void) cJSON_AddItemToArray(cJSON *array, cJSON *item);
CJSON_PUBLIC(void) cJSON_AddItemToObject(cJSON *object, const char *string, cJSON *item);

3.10 从cJSON对象中删除一个cJSON对象

下面的接口用于从现有的cJSON链表中删除一个对象：

/* Remove/Detatch items from Arrays/Objects. */
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_DetachItemViaPointer(cJSON *parent, cJSON * const item);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_DetachItemFromArray(cJSON *array, int which);
CJSON_PUBLIC(void) cJSON_DeleteItemFromArray(cJSON *array, int which);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_DetachItemFromObject(cJSON *object, const char *string);
CJSON_PUBLIC(cJSON *) cJSON_DetachItemFromObjectCaseSensitive(cJSON *object, const char *string);
CJSON_PUBLIC(void) cJSON_DeleteItemFromObject(cJSON *object, const char *string);
CJSON_PUBLIC(void) cJSON_DeleteItemFromObjectCaseSensitive(cJSON *object, const char *string);

3.11 创建并添加到链表

下面的接口用于创建并添加cJSON对象到指定的链表（简化操作）：

/* Helper functions for creating and adding items to an object at the same time.
 * They return the added item or NULL on failure. */
CJSON_PUBLIC(cJSON*) cJSON_AddNullToObject(cJSON * const object, const char * const name);
CJSON_PUBLIC(cJSON*) cJSON_AddTrueToObject(cJSON * const object, const char * const name);
CJSON_PUBLIC(cJSON*) cJSON_AddFalseToObject(cJSON * const object, const char * const name);
CJSON_PUBLIC(cJSON*) cJSON_AddBoolToObject(cJSON * const object, const char * const name, const cJSON_bool boolean);
CJSON_PUBLIC(cJSON*) cJSON_AddNumberToObject(cJSON * const object, const char * const name, const double number);
CJSON_PUBLIC(cJSON*) cJSON_AddStringToObject(cJSON * const object, const char * const name, const char * const string);
CJSON_PUBLIC(cJSON*) cJSON_AddRawToObject(cJSON * const object, const char * const name, const char * const raw);
CJSON_PUBLIC(cJSON*) cJSON_AddObjectToObject(cJSON * const object, const char * const name);
CJSON_PUBLIC(cJSON*) cJSON_AddArrayToObject(cJSON * const object, const char * const name);

四、使用实例

4.1 简单解析一个JSON数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cjson/cJSON.h"

char text[] = "{\"timestamp\":\"2019-03-03 08:45:57\", \"value\":1}";

int main(int argc, const char *argv[])
{
    cJSON *json, *json_value, *json_timestamp;

    json = cJSON_Parse(text);
    if(NULL == json)
    {
        printf("Error before: [%s]\n", cJSON_GetErrorPtr());
        return -1;
    }

    json_value = cJSON_GetObjectItem(json, "value");
    if(json_value->type == cJSON_Number)
    {
        printf("value: %d\n", json_value->valueint);
    }

    json_timestamp = cJSON_GetObjectItem(json, "timestamp");
    if(json_timestamp->type == cJSON_String)
    {
        printf("%s\n", json_timestamp->valuestring);
    }

    cJSON_Delete(json);

    return 0;
}

输出结果如下：

$ ./parse 
value: 1
2019-03-03 08:45:57

4.2 下面是一个按不同要求解析json的方法

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cjson/cJSON.h"

void printJson(cJSON * root)//以递归的方式打印json的最内层键值对
{
    int i = 0;
    for(; i<cJSON_GetArraySize(root); i++)   //遍历最外层json键值对
    {
        cJSON * item = cJSON_GetArrayItem(root, i);        
        if(cJSON_Object == item->type)      //如果对应键的值仍为cJSON_Object就递归调用printJson
            printJson(item);
        else                                //值不为json对象就直接打印出键和值
        {
            printf("%s->", item->string);
            printf("%s\n", cJSON_Print(item));
        }
    }
}

int main()
{
    char * jsonStr = "{\"semantic\":{\"slots\":{\"name\":\"张三\"}}, \"rc\":0, \"operation\":\"CALL\", \"service\":\"telephone\", \"text\":\"打电话给张三\"}";
    cJSON * root = NULL;
    cJSON * item = NULL;//cjson对象

    root = cJSON_Parse(jsonStr);     
    if (!root) 
    {
        printf("Error before: [%s]\n",cJSON_GetErrorPtr());
    }
    else
    {
        printf("%s\n", "有格式的方式打印Json:");           
        printf("%s\n\n", cJSON_Print(root));
        printf("%s\n", "无格式方式打印json：");
        printf("%s\n\n", cJSON_PrintUnformatted(root));

        printf("%s\n", "一步一步的获取name 键值对:");
        printf("%s\n", "获取semantic下的cjson对象:");
        item = cJSON_GetObjectItem(root, "semantic");//
        printf("%s\n", cJSON_Print(item));
        printf("%s\n", "获取slots下的cjson对象");
        item = cJSON_GetObjectItem(item, "slots");
        printf("%s\n", cJSON_Print(item));
        printf("%s\n", "获取name下的cjson对象");
        item = cJSON_GetObjectItem(item, "name");
        printf("%s\n", cJSON_Print(item));

        printf("%s:", item->string);   //看一下cjson对象的结构体中这两个成员的意思
        printf("%s\n", item->valuestring);
                        

        printf("\n%s\n", "打印json所有最内层键值对:");
        printJson(root);
    }
    return 0;    
}

运行输出：

有格式的方式打印Json:
{
    "semantic": {
        "slots":    {
            "name": "张三"
        }
    },
    "rc":   0,
    "operation":    "CALL",
    "service":  "telephone",
    "text": "打电话给张三"
}

无格式方式打印json：
{"semantic":{"slots":{"name":"张三"}},"rc":0,"operation":"CALL","service":"telephone","text":"打电话给张三"}

一步一步的获取name 键值对:
获取semantic下的cjson对象:
{
    "slots":    {
        "name": "张三"
    }
}
获取slots下的cjson对象
{
    "name": "张三"
}
获取name下的cjson对象
"张三"
name:张三

打印json所有最内层键值对:
name->"张三"
rc->0
operation->"CALL"
service->"telephone"
text->"打电话给张三"

4.3 下面实例用于创建一个JSON

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cjson/cJSON.h"

int main(void)
{
    char *cjson_str = NULL;
    cJSON * root =  cJSON_CreateObject();
    cJSON * item =  cJSON_CreateObject();
    cJSON * next =  cJSON_CreateObject();

    cJSON_AddItemToObject(root, "rc", cJSON_CreateNumber(0));//根节点下添加
    cJSON_AddItemToObject(root, "operation", cJSON_CreateString("CALL"));
    cJSON_AddItemToObject(root, "service", cJSON_CreateString("telephone"));
    cJSON_AddItemToObject(root, "text", cJSON_CreateString("打电话给张三"));
    cJSON_AddItemToObject(root, "semantic", item);//root节点下添加semantic节点
    cJSON_AddItemToObject(item, "slots", next);//semantic节点下添加item节点
    cJSON_AddItemToObject(next, "name", cJSON_CreateString("张三"));//添加name节点

    cjson_str = cJSON_Print(root);
    printf("first json:\n%s\n", cjson_str);
    free(cjson_str);

    cJSON_AddStringToObject(next, "number", "13423452334");
    cJSON_AddNumberToObject(next, "age", 35);
    cJSON_AddBoolToObject(next, "man", 1);

    cjson_str = cJSON_Print(root);
    printf("second json:\n%s\n", cjson_str);
    free(cjson_str);

    cJSON_Delete(root);

    return 0;
}

运行输出：

first json:
{
    "rc":   0,
    "operation":    "CALL",
    "service":  "telephone",
    "text": "打电话给张三",
    "semantic": {
        "slots":    {
            "name": "张三"
        }
    }
}
second json:
{
    "rc":   0,
    "operation":    "CALL",
    "service":  "telephone",
    "text": "打电话给张三",
    "semantic": {
        "slots":    {
            "name": "张三",
            "number":   "13423452334",
            "age":  35,
            "man":  true
        }
    }
}

4.4 下面实例用于创建一个Array的JSON

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "cjson/cJSON.h"

char *makeArray(int iSize)
{
    int i;
    char *out = NULL;

    cJSON *root = cJSON_CreateArray();
    if(NULL == root)
    {
        printf("create json array failed!");
        return NULL;
    }

    for(i = 0; i < iSize; i++)
    {
        cJSON_AddNumberToObject(root, "hehe", i + 1);
    }

    out = cJSON_Print(root);
    cJSON_Delete(root);
    return out;
}

void parseArray(char *pJson)
{
    int i = 0;
    int iSize = 0;
    cJSON *root = NULL;

    if(NULL == pJson)
        return;

    root = cJSON_Parse(pJson);
    if(NULL == root)
        return;

    iSize = cJSON_GetArraySize(root);
    for(i = 0; i < iSize;i++)
    {
        cJSON *psub = cJSON_GetArrayItem(root, i);
        if(NULL == psub)
            continue;
        printf("value[%2d] : %d\n", i, psub->valueint);
    }

    cJSON_Delete(root);
}

int main(void)
{
    char *json = NULL;
    
    json = makeArray(10);
    printf("create json: %s\n", json);
    parseArray(json);
    free(json);

    return 0;
}

执行运行结果如下：

create json: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
value[ 0] : 1
value[ 1] : 2
value[ 2] : 3
value[ 3] : 4
value[ 4] : 5
value[ 5] : 6
value[ 6] : 7
value[ 7] : 8
value[ 8] : 9
value[ 9] : 10