C++ rapidjson 基础入门

Posted 2021-03-30 CPP开发者

(给CPP开发者加星标，提升C/C++技能)

来源：众秒之童

https://blog.csdn.net/qq_27385759/article/details/79277434

【导读】：rapidjson是腾讯的开源json解析框架，用c++实现。由于全部代码仅用header file实现，所以很容易集成到项目中。rapidjson的性能是很出色的，其作者Milo Yipz做了28个C/C++ JSON库的评测，正文中我们会贴上性能测试结果图片。rapidjson的另一个特点是对json的标准符合程度是100%的(在开启了full precision选项的情况下)。

以下是正文

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1、基本单元

rapidjson的基本操作单元：Document以及Value

例：当有一个json案例，请让我们称之为test.json

{ "test_int": 100, "test_float": 100.9, "test_string": "asd", "test_float_array": [], "test_object": { "vec_key": [9, 3, 5, 7, 2, 0], "i_key": 789, "f_key": 111.3, "s_key": "qwe" }}

在rapidjson中的Document就相当于test.json本身，而Value就相当于test.json里面的那些key对应的value数据，可以是int、float、string、vector亦或是object类型

2、构建

1）构建document：如果我们手中有test.json所示的字符串数据，我们可以直接将这个数据装载进Document中：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
#include "rapidjson/document.h" //引入rapidjson源文件using namespace rapidjson; //使用rapidjson命名空间，如果没有这个语句，将无法使用Document等数据类型，//除非你想以rapidjson::Document document;这样的方式命名变量// ...Document document; //创建Document变量documentdocument.Parse(json); //将已有的json变量导入document
 
   
   
 

当然你也可以不用Parse方法去装填数据到document，在本篇文章后面会有直接把自己想要的数据装填进document的方法教程。

2）构建Value：构建Value的方法比较多，最简单是利用作者写好的重载方法：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
Value b(true); // 调用 Value(bool)Value i(-123); // 调用 Value(int)Value u(123u); // 调用 Value(unsigned)Value d(1.5); // 调用 Value(double)
 
   
   
 

也可以采用各种set方法，或者是直接赋值的方式进行设置：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
Value v; // Nullv.SetBool(true); //调用set方法进行设置v.SetInt(10);v.SetFloat(12.3);v.SetString("qwe");v = true; // 简写，和上面的相同v = 10;v = 12.3;v = "qwe";
 
   
   
 

以上所示的方法，可以将value设置成各种类型的数据

3、增

需要注意的是，虽然我将普通数据和复杂数据分开讲述，但是对于document来说，无论你添加什么数据进去，使用的都是同一个函数（AddMember（key,value,allocator）），使用者只需要将value设置成想要的数据，然后再调用这个函数就可以了，之所以分开讲述是因为构建的难度稍微有些不同。

1）添加普通类型数据

这里将bool、int、float、string称为普通数据类型，方法如下面的代码3.1所示：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
#include "rapidjson/document.h"#include "rapidjson/writer.h"using namespace rapidjson;//... Document document; // Null document.SetObject(); //如果不使用这个方法，AddMember将会报错 Value value; // Null value.SetBool(true); //调用set方法进行设置//下面就是装填value到document的方法，对于所有数据类型都是一样的 document.AddMember("bool_key",value,document.GetAllocator());//...
 
   
   
 

这里的代码使用bool类型作为例子，其他的类型都是一样的道理，不再举例。代码3.1得到的json数据为：

{ "bool_key": true}

2）添加数组

添加数据的方法，我已经把需要注意的地方都写到代码注释，这里不再赘述，代码3.2：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
#include "rapidjson/document.h"#include "rapidjson/writer.h"using namespace rapidjson;//...Document document; // Nulldocument.SetObject(); //如果不使用这个方法，AddMember将会报错//下面会遇到多次使用allocator的情况，采用这种方式避免多次调用GetAllocator()去获取allocatorDocument::AllocatorType& allocator = document.GetAllocator();Value value(kArrayType); // 创建一个array类型的value数据，如果没有kArrayType这个类型说明，后面使用PushBack方法操作value的时候会报错for (int i = 5; i <= 10; i++) value.PushBack(i, allocator); // 可能需要调用 realloc() 所以需要 allocator// 流畅接口（Fluent interface）直接将相关数据push到value中value.PushBack("Lua", allocator).PushBack("Mio", allocator);//下面就是装填value到document的方法，对于所有数据类型都是一样的document.AddMember("vec_key",value,allocator);//...
 
   
   
 

为什么添加普通类型的时候不用在创建Value类型变量时进行类型说明呢？因为对于普通的数据类型，rapidjson都做了相关的方法覆盖，对于操作者来说，这是不必关心的事情，但是对于复杂数据类型，就不一样了，将添加数组到value也做一样的无差别接口，可能是一件比较困难的事情。

另外，为什么不添加document.SetObject();语句就会报错？

为什么不添加Value value(kArrayType);这样的类型说明就会报错？

这是因为在rapidjson的底层有断言，请看AddMember函数的实现：

很明显的，函数中做了一个IsObject()的断言，只要传入的document不是object类型就会出错。

而调用value.PushBack()方法的时候，请看这个函数的实现：

这里有一个IsArray()的断言，作用类似于IsObject()，判断参数是否是数组类型，如果不是的话就出错。

代码3.2得到的json数据为：

{ "vec_key": [5, 6, 7, 8, 9, 10, "Lua", "Mio"]}

3）添加object类型数据

事实上，rapidjson定义的json数据类型有7种，如下所示：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
//! Type of JSON valueenum Type {     kNullType = 0,      //!< null        kFalseType = 1,     //!< false    kTrueType = 2,      //!< true        kObjectType = 3,    //!< object        kArrayType = 4,     //!< array        kStringType = 5,    //!< string        kNumberType = 6     //!< number};
 
   
   
 

这次用到的是 kObjectType类型，废话不多说，下面请看 代码3.3：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
#include "rapidjson/document.h"#include "rapidjson/writer.h"using namespace rapidjson;//...Document document; // Nulldocument.SetObject(); //如果不使用这个方法，AddMember将会报错//下面会遇到多次使用allocator的情况，采用这种方式避免多次调用GetAllocator()去获取allocatorDocument::AllocatorType& allocator = document.GetAllocator();Value value(kObjectType); // 创建一个array类型的value数据，如果没有kArrayType这个类型说明，后面是用PushBack方法操作value的时候会报错value.AddMember("int_key",123,allocator); //value添加int类型数据value.AddMember("float_key",1.23,allocator); //value添加float类型数据value.AddMember("string_key","Lua",allocator); //value添加string类型数据//下面就是装填value到document的方法，对于所有数据类型都是一样的document.AddMember("obj_key",value,allocator);value.SetInt(123);document.AddMember("i_key",value,allocator); //document添加int类型数据value.SetFloat(1.23);document.AddMember("f_key",value,allocator); //document添加float类型数据value.SetString("Mio");document.AddMember("s_key",value,allocator); //document添加string类型数据//...
 
   
   
 

代码3.3得到的json数据为：

{ "obj_key": { "int_key": 123, "float_key": 1.23, "string_key": "Lua"   }, "i_key": 123, "f_key": 1.23, "s_key": "Mio"}

可以看到，通过上述代码生成了一个含有普通数据以及object数据的json

4、删

rapidjson中提供了两个删除接口，一个是：RemoveAllMembers()，这个函数用来删除document或value中的所有数据，在想要清空json，并添加新数据的时候可以用。

另一个接口是RemoveMember(key)，这个函数的作用是删除掉document或value中键名 == key的数据，这个接口的使用很简单，我就不做演示了。

5、查

终于写到了查询的方法，rapidjson中的查询方法多种多样，涉及到普通value查询、array、object查询等。一般来说，查询数据也分为两种情况，一种是已知数据肯定存在的情况（一般来说这不太严谨），另一种是不清楚数据是否存在的情况，这里举的例子一般为第二种情况，即不清楚数据是否存在，因此查询之前，还会对数据是否存在做一次判断。

1）普通查询

如果只是对普通数据进行查询，那么可以通过HasMember(key) 方法先判断数据是否存在，如果存在，再取出数据：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
if(document.HasMember("i_key")){ printf("%d
",document["i_key"].GetInt());}
 
   
   
 

需要注意的是，HasMember作为判断数据是否存在的方法，事实上已经对数据进行了一次查找。

当然，我们也可以用迭代器的方式来获取普通数据，下面是官网的例子：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
Value::ConstMemberIterator itr = document.FindMember("hello");if (itr != document.MemberEnd()) printf("%s
", itr->value.GetString());
 
   
   
 

2）查询（遍历）array数组

查询数据是否存在，依然采用HasMember方法，查询到这个数据存在之后，如何把数据提取出来呢？方法很简单：我们在代码3.2中曾经构造了一个数组，现在我们要将这个数组的数据提取出来，这里也有多种方法，第一种是考虑数组长度，遍历这个数组，请看代码5.2.1：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
// 使用引用来连续访问，方便之余还更高效。const Value& a = document["vec_key"];assert(a.IsArray());for (SizeType i = 0; i < a.Size(); i++) // 使用 SizeType 而不是 size_t{ if(a[i].IsInt()) { printf("a[%d] = %d
", i, a[i].GetInt()); }else if(a[i].IsFloat()) { printf("a[%d] = %f
", i, a[i].GetFloat()); }else if(a[i].IsString()) { printf("a[%d] = %s
", i, a[i].GetString()); }}
 
   
   
 

第二种方法是采用迭代器去遍历数组，请看代码5.2.2：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
for (Value::ConstValueIterator itr = a.Begin(); itr != a.End(); ++itr){ if(itr->IsInt()) { printf("%d
", itr->GetInt()); }else if(itr->IsFloat()) { printf("%f
", itr->GetFloat()); }else if(itr->IsString()) { printf("%s
", itr->GetString()); }}
 
   
   
 

第三种是利用C++11的特性，使用范围 for 循环去访问 Array 内的所有元素，代码有点冗余，我就贴上官网的例子：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
for (auto& v : a.GetArray()) printf("%d ", v.GetInt());
 
   
   
 
3）查询（遍历）object

查询object，还是采用迭代器的方法，先调用FindMember方法，它能同时检查成员是否存在并返回它的 Value，然后再取出具体数据，就像普通查询的代码一样使用迭代器就可以了：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
Value::ConstMemberIterator itr = document.FindMember("hello");if (itr != document.MemberEnd()) //itr->value就是object的值，itr->name即为object的key的值
 
   
   
 

关于遍历object的方法，感觉官网的例子还是非常适合新手看看的，这里直接贴官网的例子：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
static const char* kTypeNames[] = { "Null", "False", "True", "Object", "Array", "String", "Number" };for (Value::ConstMemberIterator itr = document.MemberBegin(); itr != document.MemberEnd(); ++itr){ printf("Type of member %s is %s
",itr->name.GetString(), kTypeNames[itr->value.GetType()]);}
 
   
   
 

可以看到，迭代器itr里面有两个变量，一个是name（即通常意义上的key），一个是value（如其名），采用迭代器的方法可以轻松遍历object内容，

6、改

1）修改value

修改value的方法其实在创建的那个章节就提到了，直接调用各种set函数，或者赋值语句，都是可以的。特别需要提出来的一点是修改string类型，上面举的例子都是常量，如果你想传入一个string变量，需要使用StringRef函数，官网的说法是：对于字符指针，RapidJSON 需要作一个标记，代表它不复制也是安全的。这里直接贴官网的例子：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
const char * cstr = getenv("USER");size_t cstr_len = ...; // 如果有长度Value s;// s.SetString(cstr); // 这不能通过编译s.SetString(StringRef(cstr)); // 可以，假设它的生命周期安全，并且是以空字符结尾的s = StringRef(cstr); // 上行的缩写s.SetString(StringRef(cstr, cstr_len));// 更快，可处理空字符s = StringRef(cstr, cstr_len); // 上行的缩写
 
   
   
 

2）修改array数组

其实谈不上什么修改，因为数组的修改方法，一共就两种，一个是把数据push进去，一种将数据pop出来。

而且push数据的时候，需要提供key-value键值对，但是pop数据的时候，是不用传参数进去的，默认就是删除数组的最后一个数据，所以如何修改array数组？我的建议是删掉原有数据，并新建一个array。

3）修改object

这里有一个很多人一开始都会犯的错误，那就是以为调用AddMember函数存储相同名字的key时，rapidjson会默认将value覆盖，但实际上并不会。

举个栗子：在代码3.3中我们构建了一个json数据，实际上这个json数据本身就是一个object，如果想要修改这个object中的其中一个数据，如“i_key”，那你可能会想到先为value赋新的值，然后调用document的AddMember将这个value添加进去，key的名称就采用原来的“i_key”。

结果，如果你去尝试了，你会发现你的json数据中出现了两个“i_key”数据。

这是因为rapidjson允许数据出现相同的key名称，尽管传统json并不允许出现相同的key，但是，如果你采用rapidjson去操作json数据，你就不得不遵守rapidjson的规定。

所以，回到原来的问题，如果你想修改object中的数据，有两种方法：

第一种方法比较粗暴，那就是先调用removeValue函数，删除掉原有的key，然后再将新的key添加进去，你甚至可以不用判断这个key是否存在，就调用removeValue函数去删除，因为就算key不存在，removeValue也不会报错。

第二种方法是采用引用的方式，将object中的数据提取到Value数据中，然后修改这个Value数据，从而达到修改数据的目的，代码如下：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
Value& value = document["i_key"];value.SetInt(999);
 
   
   
 

7、输出

如何输出document中的数据？这里用的是rapidjson的write方法，将数据写入到StringBuffer中：

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
StringBuffer jsonBuffer;Writer<StringBuffer> writer(jsonBuffer);document.Accept(writer);printf("%s
",jsonBuffer.GetString());
 
   
   
 

8、拷贝

这一节讨论document和value（kObjectType类型）如何交换各自的object数据。

方法是调用rapidjson的CopyFrom函数

1）从document拷贝到document

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
Document copy_doc;copy_doc.CopyFrom(document,copy_doc.GetAllocator());
 
   
   
 
这样就将document中的所有数据拷贝到了copy_doc中

2）从value拷贝到value

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
Value copy_value(kObjectType);copy_value.CopyFrom(value,document.GetAllocator());
 
   
   
 
 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
   
 
3）从document拷贝到value

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
Value copy_value(kObjectType);copy_value.CopyFrom(document,document.GetAllocator());
 
   
   
 

4）从value拷贝到document

 
   
   
 

  
    
    
  
 
   
 
   
 
  
  
    
    
  
Document copy_doc;copy_doc.CopyFrom(value,copy_doc.GetAllocator());
 
   
   
 
9、附性能测试结果

标准符合程度（越高越好）：

解析和生成JSON的耗时（越低越好）：

解析至DOM后的内存用量（越低越好）：

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