Json-1: A C++ repository from Amphetaminewei

轻量级Json库

依赖：

C++ 11
跨平台/编译器
使用现代C++、STL，不依赖第三方库

特性:

符合标准的JSON解析器和生成器
仅支持UTF-8 JSON文本
仅支持以 double 存储 JSON number 类型
JSON object 类型不支持重复键

实现：

头文件和API设计

为降低文件间的编译依赖关系，把接口从从实现中分离，Json类只提供接口，Value类负责实现该接口，Json类通过一个std::unique_ptr实现对Value的访问。
解析一个JSON字符串的一般用法是：

    Json json;
    std::string str("......");
    json.parse(str);
    json.get_type();    //获取其类型

JSON的数据类型声明为一个枚举类型:

enum type : int{ Null, True, False, Number, String, Array, Object};

单元测试

如果解析出现异常，会返回一个错误信息给可选的string引用参数status。

    json.parse(content, status);

因为函数以及inline函数无法正确定位到__LINE__的具体行数，而是跳转到函数定义处的行数，所以这里使用宏代替函数。反斜线表示该行未结束，串接下一行。因为花括号后通常不接分号，加分号表示两条语句（代码块和一条空语句），使用do while语句接分号可以完美代替花括号代码块。

#define EXPECT_EQ_BASE(expect, actual) \
    do {\
        ++test_count;\
        if (expect == actual)\
            ++test_pass;\
        else {\
            std::cerr << __FILE__ << ":" << __LINE__ << ": expect: " << expect << " actual: " << actual << std::endl;\
            main_ret = 1;\
        }\
    } while(0)

使用宏EXPECT_EQ_BASE(expect, actual)判断两个参数(支持所有实现了operator==的类型)的值是否相等, 如果expect != actual(预期值不等于实际值)遍会输出错误信息，可根据错误信息定位错误到具体行。对于不支持operator==的类型需要实现特例化版本(如C风格字符串)：

#define EXPECT_EQ_STRING(expect, actual) EXPECT_EQ_BASE(0, memcmp(expect, actual.c_str(), actual.size()));

JSON对象的各类型表示

一个值不可能同时为多种类型，所以可以使用union(C++17可使用std::variant代替union)来节省内存。由于bool类型足够简单，可以把bool的两个值true和false视为两个单独的类型来处理，所以无需在union中声明bool类型。C++的早期版本规定，在union中不能含有定义了构造函数或拷贝控制成员的类类型成员（如本例中的string和vector）。C++11标准取消了这一限制。不过，如果union的成员类型定义了自己的构造函数或拷贝控制成员，则该union的用法要比只含有内置类型的union更复杂。

namespace json {
    enum type : int{
        Null,
        True,
        False,
        Number,
        String,
        Array,
        Object
    };
}
class Value {
    json::type type_ = json::Null;
    union {
        double num_;
        std::string str_;
        std::vector<Value> arr_;
        std::vector<std::pair<std::string, Value>> obj_;
    };
};

使用类管理union成员

对于union来说，要想构造或销毁类类型的成员必须执行非常复杂的操作，因此我们通常把含有类类型成员的union内嵌在另一个类当中。这个类可以管理并控制与union的类类型成员有关的状态转换。为了追踪union中到底存储了什么类型的值，我们通常会定义一个独立的对象，该对象称为union的判别式（discriminant）。我们可以使用判别式来辨认union存储的值。

我们使用Value类来管理union成员，我们将判别式type_也作为Value的成员，我们将判别式定义为JSON数据类型的枚举类型来追踪其union成员的状态。在我们的类中定义了一些函数，这些函数可以将union的某种类型的值赋给union成员以及销毁union的值：

class Value {
    void init(const Value &rhs);
    void free();
    void set_type(type t);
    void set_number(double d);
    void set_string(const std::string& str);
    void set_array(const std::vector<Value> &arr);
    void set_object(const std::vector<std::pair<std::string, Value>> &obj);

    json::type type_ = json::Null;
    union {
        double num_;
        std::string str_;
        std::vector<Value> arr_;
        std::vector<std::pair<std::string, Value>> obj_;
    };
};

管理判别式并销毁类类型成员

因为我们的union含有定义了析构函数的成员，所以必须为union也定义一个析构函数以销毁类类型成员。和普通的类类型成员不一样，作为union组成部分的类成员无法自动销毁。因为析构函数不清楚union存储的值是什么类型，所以它无法确定应该销毁哪个成员。我们的析构函数首先检查被销毁的对象中是否存储着类类型，如果是，则类的析构函数显式地调用相应的析构函数释放该类型使用的内存;反之，如果union存储的值是内置类型，则类的析构函数什么也不做。

    void Value::free()      //析构函数调用该函数
    {
        using std::string;
        switch (type_) {
            case json::String: str_.~string();      //显式调用相应析构函数
                break;
            case json::Array:  arr_.~vector<Value>();
                break;
            case json::Object: obj_.~vector<std::pair<std::string, Value>>();
                break;
        }
    }

实现解析器

解析器封装在Parser类中，Parser类有两个成员变量，分别是解析后所得的Json对象引用val_和一个指向json字符串当前解析位置的char指针cur_。解析在Parser的构造函数中进行：

    Parser::Parser(Value &val, const std::string &content)
        : val_(val), cur_(content.c_str())
    {
        val_.set_type(json::Null);
        parse_whitespace(); //跳过空字符
        parse_value();
        parse_whitespace();
        if(*cur_ != '\0'){
            val_.set_type(json::Null);
            throw(Exception("parse root not singular"));
        }
    }

若解析失败，Parser会把val设为null类型，所以先把它设为null，让parse_value()写入解析出来的值。由于JSON语法的类型简单，只需要检测首个字符便可知道它是哪个类型的值，然后调用相关类型的解析：

    void Parser::parse_value()
    {
        switch (*cur_) {
            case 'n' : parse_literal("null", json::Null);  return;
            case 't' : parse_literal("true", json::True);  return;
            case 'f' : parse_literal("false", json::False); return;
            case '\"': parse_string(); return;
            case '[' : parse_array();  return;
            case '{' : parse_object(); return;
            default  : parse_number(); return;
            case '\0': throw(Exception("parse expect value"));
        }
    }

解析数字

从 JSON 数字的语法：

number = [ "-" ] int [ frac ] [ exp ]
int = "0" / digit1-9 *digit
frac = "." 1*digit
exp = ("e" / "E") ["-" / "+"] 1*digit

我们可能直观地会认为它应该表示为一个浮点数（floating point number），为了简单起见，我们仅使用double表示JSON number 类型，我们只需要进行简单的格式校验，然后使用标准库的strtod()将字符串转换为double类型。

Amphetaminewei/Json-1