嵌入式硬件单片机 cJSON(C语言JSON)库(适用于嵌入式序列化和反序列化)

JSON与序列化和反序列化

JSON (JavaScript Object Notation) 是一种轻量级的数据交换格式，它以易于阅读和编写的文本形式表示结构化数据。JSON 格式广泛用于将数据从一个应用程序传输到另一个应用程序，特别是在Web应用程序中，因为它与JavaScript兼容，容易在客户端和服务器之间进行数据交换。

JSON 数据由两种主要结构构成：

对象 (Object)：对象由一对大括号 {} 包围，内部包含一个或多个键值对（key-value pairs）。每个键值对中，键是字符串，值可以是字符串、数字、布尔值、数组、对象或者 null。键和值之间用冒号 : 分隔，键值对之间用逗号 , 分隔。例如： {

"name": "John",

"age": 30,

"isStudent": false

}

数组 (Array)：数组由一对方括号 [] 包围，内部包含一个或多个值，这些值可以是字符串、数字、布尔值、对象、数组或 null。数组中的值之间用逗号 , 分隔。例如： ["apple", "banana", "cherry"]

序列化和反序列化是将数据从一种格式转换为另一种格式的过程：

序列化：序列化是将数据结构（如对象或数组）转换为 JSON 字符串的过程。在编程中，这通常用于将数据转换为可以在网络上传输或存储在文件中的格式。例如，在JavaScript中，使用 JSON.stringify() 方法可以将一个对象或数组序列化为JSON字符串： const data = { name: "John", age: 30 };

const jsonString = JSON.stringify(data);

这将生成以下JSON字符串： {"name":"John","age":30}

反序列化：反序列化是将JSON字符串转换回原始数据结构的过程。这通常用于从网络或文件中读取JSON数据并将其还原为可供程序使用的数据结构。在JavaScript中，使用 JSON.parse() 方法可以将JSON字符串反序列化为原始对象或数组： const jsonString = '{"name":"John","age":30}';

const data = JSON.parse(jsonString);

这将把JSON字符串还原为一个包含相同数据的对象。

总之，JSON 是一种常用的数据格式，序列化和反序列化是将数据转换为JSON格式以及将其还原回原始数据结构的重要过程，用于数据交换和持久化存储。

cJSON（C语言JSON）库介绍

cJSON（C语言JSON）库是一个用于在C语言中解析和生成JSON数据的轻量级开源库。

仓库地址：

https://github.com/DaveGamble/cJSON

它提供了简单而强大的API，使C语言程序能够轻松地处理JSON数据。cJSON库的主要特点包括：

轻量级：cJSON库非常小巧，因此它不会增加太多的内存开销或二进制文件大小，适用于嵌入式系统和资源受限的环境。易于使用：cJSON提供了一组简单的API函数，使用户能够轻松地解析和生成JSON数据。这些API包括创建JSON对象、数组、字符串、数字等，以及将JSON数据解析成C语言数据结构。跨平台：cJSON库是跨平台的，可以在多种操作系统和编译器上运行，因此适用于各种C语言项目。开源：cJSON是开源的，允许用户免费使用和修改它，符合自由软件和开源软件的原则。支持标准的JSON格式：cJSON库支持标准的JSON格式，可以正确处理JSON对象、数组、字符串、数字、布尔值和null等基本JSON数据类型。

以下是cJSON库的一些基本用法示例：

创建JSON对象和添加键值对：

cJSON *root = cJSON_CreateObject();

cJSON_AddStringToObject(root, "name", "John");

cJSON_AddNumberToObject(root, "age", 30);

创建JSON数组和添加元素：

cJSON *array = cJSON_CreateArray();

cJSON_AddItemToArray(array, cJSON_CreateString("apple"));

cJSON_AddItemToArray(array, cJSON_CreateString("banana"));

将JSON数据解析成C语言数据结构：

const char *jsonStr = "{\"name\":\"John\",\"age\":30}";

cJSON *root = cJSON_Parse(jsonStr);

const char *name = cJSON_GetObjectItem(root, "name")->valuestring;

int age = cJSON_GetObjectItem(root, "age")->valueint;

生成JSON字符串：

char *jsonStr = cJSON_Print(root);

需要注意的是，使用cJSON库时，应该小心处理内存分配和释放，以避免内存泄漏。cJSON提供了一些用于释放JSON对象的函数，以确保在使用完JSON数据后正确释放相关内存。

cJSON库通常用于C语言项目中需要与JSON数据进行交互的情况，例如与API通信、配置文件解析和生成等。由于其轻量级和易用性，它在许多C语言应用程序中得到了广泛的应用。

cJSON（C语言JSON）库使用

下载出来的文件会有很多但是真正用到的就是只有cJSON.h cJSON.c

appveyor.yml cJSON.c cJSON_Utils.c CMakeLists.txt fuzzing LICENSE README.md tests

CHANGELOG.md cJSON.h cJSON_Utils.h CONTRIBUTORS.md library_config Makefile test.c valgrind.supp

将文件放到项目目录下包含cJSON.h就可以使用了

序列化

常用函数介绍

cJSON_AddNullToObject(cJSON * const object, const char * const name)：

功能：将一个null值添加到JSON对象中。参数：

object - 目标JSON对象。name - 要添加的键的名称（C字符串）。返回值：无。 cJSON_AddTrueToObject(cJSON * const object, const char * const name)：

功能：将true值添加到JSON对象中。参数：

object - 目标JSON对象。name - 要添加的键的名称（C字符串）。返回值：无。 cJSON_AddFalseToObject(cJSON * const object, const char * const name)：

功能：将false值添加到JSON对象中。参数：

object - 目标JSON对象。name - 要添加的键的名称（C字符串）。返回值：无。 cJSON_AddBoolToObject(cJSON * const object, const char * const name, const cJSON_bool boolean)：

功能：将布尔值添加到JSON对象中。参数：

object - 目标JSON对象。name - 要添加的键的名称（C字符串）。boolean - 要添加的布尔值，非零表示true，零表示false。返回值：无。 cJSON_AddNumberToObject(cJSON * const object, const char * const name, const double number)：

功能：将数字值添加到JSON对象中。参数：

object - 目标JSON对象。name - 要添加的键的名称（C字符串）。number - 要添加的双精度浮点数。返回值：无。 cJSON_AddStringToObject(cJSON * const object, const char * const name, const char * const string)：

功能：将字符串值添加到JSON对象中。参数：

object - 目标JSON对象。name - 要添加的键的名称（C字符串）。string - 要添加的C字符串。返回值：无。 cJSON_AddRawToObject(cJSON * const object, const char * const name, const char * const raw)：

功能：将原始JSON字符串添加到JSON对象中。这个方法允许您将已经是有效JSON的原始字符串添加到对象中，而不会进行额外的解析。参数：

object - 目标JSON对象。name - 要添加的键的名称（C字符串）。raw - 要添加的原始JSON字符串。返回值：无。 cJSON_AddObjectToObject(cJSON * const object, const char * const name)：

功能：创建一个新的JSON对象，并将其添加到父JSON对象中作为子对象。参数：

object - 目标JSON对象。name - 要添加的键的名称（C字符串）。返回值：无。 cJSON_AddArrayToObject(cJSON * const object, const char * const name)：

功能：创建一个新的JSON数组，并将其添加到父JSON对象中作为子数组。参数：

object - 目标JSON对象。name - 要添加的键的名称（C字符串）。返回值：无。

实例代码

#include

#include"cJSON.h"

int main()

{

cJSON* cjson_test = NULL;

cJSON* cjson_address = NULL;

cJSON* cjson_skill = NULL;

char* str = NULL;

/* 创建一个JSON数据对象(链表头结点) */

cjson_test = cJSON_CreateObject();

/* 添加一条字符串类型的JSON数据(添加一个链表节点) */

cJSON_AddStringToObject(cjson_test, "name", "SysBent");

/* 添加一条整数类型的JSON数据(添加一个链表节点) */

cJSON_AddNumberToObject(cjson_test, "age", 22);

/* 添加一条浮点类型的JSON数据(添加一个链表节点) */

cJSON_AddNumberToObject(cjson_test, "weight", 55.5);

/* 添加一个嵌套的JSON数据（添加一个链表节点） */

cjson_address = cJSON_CreateObject();

cJSON_AddStringToObject(cjson_address, "country", "China");

cJSON_AddNumberToObject(cjson_address, "zip-code", 500000);

cJSON_AddItemToObject(cjson_test, "address", cjson_address);

/* 添加一个数组类型的JSON数据(添加一个链表节点) */

cjson_skill = cJSON_CreateArray();

cJSON_AddItemToArray(cjson_skill, cJSON_CreateString( "C/C++" ));

cJSON_AddItemToArray(cjson_skill, cJSON_CreateString( "Java" ));

cJSON_AddItemToArray(cjson_skill, cJSON_CreateString( "Python" ));

cJSON_AddItemToObject(cjson_test, "skill", cjson_skill);

/* 添加一个值为 True 的布尔类型的JSON数据(添加一个链表节点) */

cJSON_AddTrueToObject(cjson_test,"student");

/* 打印JSON对象(整条链表)的所有数据 */

str = cJSON_Print(cjson_test);

printf("JSON String:\n%s\n", str);

return 0;

}

编译并运行

反序列化

常用函数介绍

在cJSON库中，反序d列化是指将JSON字符串解析为C语言数据结构的过程。cJSON库提供了一些函数来实现这个过程，其中最常用的函数是 cJSON_Parse()。以下是关于这个函数的详细解释以及其他相关函数：

cJSON_Parse(const char *value)：

功能：将JSON字符串解析为相应的JSON对象或数组。参数：value - 包含JSON数据的C字符串。返回值：返回一个指向解析后的JSON对象或数组的指针。如果解析失败，返回NULL。示例： const char* json_str = "{\"name\":\"John\",\"age\":30}";

cJSON* parsed_json = cJSON_Parse(json_str);

if (parsed_json != NULL) {

// 解析成功，可以继续操作解析后的JSON数据

// ...

cJSON_Delete(parsed_json); // 释放内存

} else {

// 解析失败，处理错误

// ...

}

cJSON_GetObjectItem(const cJSON *object, const char *string)：

功能：获取JSON对象中指定键的值。参数：

object - 目标JSON对象。string - 要获取值的键的名称（C字符串）。返回值：返回一个指向值的JSON对象或NULL（如果键不存在）。示例： const cJSON* name_item = cJSON_GetObjectItem(parsed_json, "name");

if (name_item != NULL) {

const char* name = name_item->valuestring;

printf("Name: %s\n", name);

}

cJSON_GetArrayItem(const cJSON *array, int index)：

功能：获取JSON数组中指定索引位置的元素。参数：

array - 目标JSON数组。index - 要获取的元素的索引（从0开始）。返回值：返回一个指向元素的JSON对象或NULL（如果索引越界）。示例： const cJSON* skill_item = cJSON_GetArrayItem(parsed_json, 0);

if (skill_item != NULL) {

const char* skill = skill_item->valuestring;

printf("Skill 1: %s\n", skill);

}

cJSON_GetArraySize(const cJSON *array)：

功能：获取JSON数组的大小（元素数量）。参数：array - 目标JSON数组。返回值：返回数组的大小。示例： int array_size = cJSON_GetArraySize(parsed_json);

printf("Array Size: %d\n", array_size);

这些函数使您能够在解析JSON字符串后，轻松地访问和提取JSON数据的值，以便在C语言程序中使用。要确保在使用完JSON数据后，通过 cJSON_Delete() 函数释放相关内存，以避免内存泄漏。

实例代码

#include

#include "cJSON.h"

int main() {

const char* json_str = "{\"name\":\"John\",\"age\":30,\"city\":\"New York\"}";

cJSON* parsed_json = cJSON_Parse(json_str);

if (parsed_json != NULL) {

// 从JSON对象中获取数据

const char* name = cJSON_GetObjectItem(parsed_json, "name")->valuestring;

int age = cJSON_GetObjectItem(parsed_json, "age")->valueint;

const char* city = cJSON_GetObjectItem(parsed_json, "city")->valuestring;

// 打印获取的数据

printf("Name: %s\n", name);

printf("Age: %d\n", age);

printf("City: %s\n", city);

// 释放内存

cJSON_Delete(parsed_json);

} else {

printf("JSON parsing failed.\n");

}

return 0;

}

编译并运行

使用注意事项

在使用cJSON库时，需要特别注意内存管理问题，以避免内存泄漏或内存溢出。以下是在使用cJSON库时可能涉及的一些内存问题和如何处理它们的建议：

内存分配：

cJSON库在创建和操作JSON对象时会涉及内存分配。您需要确保在使用cJSON_CreateObject()、cJSON_CreateArray() 和其他创建函数时分配足够的内存。在嵌入式系统中，资源可能有限，因此要小心分配内存的数量和时机，以避免耗尽内存。释放内存：

在不再需要JSON对象时，应使用cJSON_Delete() 函数来释放内存。否则，可能会导致内存泄漏。确保释放嵌套的JSON对象以及数组元素的内存，以防止漏掉任何子对象。释放序列化后的字符串内存：

使用cJSON_Print() 函数将JSON对象序列化为字符串后，需要负责释放字符串内存，以免出现内存泄漏。使用free() 函数释放这些字符串内存。错误处理：

在分配内存和使用cJSON函数时，始终检查返回的指针是否为NULL。如果分配内存失败或解析JSON字符串失败，及时处理错误情况。栈内存和堆内存：

考虑JSON对象的大小，小型JSON对象可以分配在栈上，而大型对象可能需要在堆上分配内存。要根据实际情况选择合适的内存分配方式。嵌套和循环引用：

当涉及到嵌套JSON对象时，要小心处理循环引用。循环引用可能导致内存泄漏或无限递归。考虑使用引用计数或其他手段来管理嵌套对象的内存释放。内存池：

对于资源受限的嵌入式系统，您可以考虑实现一个内存池来管理cJSON库的内存分配。这可以帮助您更好地控制和优化内存使用。

总之，在使用cJSON库时，良好的内存管理非常重要。要小心处理内存分配、释放和错误处理，以确保您的应用程序在处理JSON数据时不会出现内存问题。同时，根据您的应用需求，考虑使用适当的内存优化策略。以下是一个示例代码，演示了如何使用cJSON库创建和释放JSON对象以及处理可能涉及的内存问题：

#include

#include "cJSON.h"

int main() {

// 创建一个JSON对象

cJSON* cjson_object = cJSON_CreateObject();

if (cjson_object != NULL) {

// 添加键值对到JSON对象

cJSON_AddStringToObject(cjson_object, "name", "John");

cJSON_AddNumberToObject(cjson_object, "age", 30);

// 序列化JSON对象为字符串

char* json_str = cJSON_Print(cjson_object);

printf("Serialized JSON:\n%s\n", json_str);

// 释放序列化后的字符串内存

free(json_str);

// 释放JSON对象内存

cJSON_Delete(cjson_object);

} else {

printf("Failed to create JSON object.\n");

}

return 0;

}

这个示例中，我们首先创建一个JSON对象 cjson_object，然后向它添加键值对。接下来，我们使用 cJSON_Print() 函数将JSON对象序列化为字符串，并使用 free() 函数释放序列化后的字符串内存。最后，我们使用 cJSON_Delete() 函数释放JSON对象的内存。

请注意，这个示例仅用于演示内存管理的基本原则。在实际应用中，您可能会处理更复杂的JSON结构，嵌套对象和数组，因此需要更复杂的内存管理策略来确保没有内存泄漏或错误。

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