如何清晰的解析JSON数据结构

时间：2016-07-25 15:07:36 阅读：699 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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如果我们仅仅是要解析JSON这种数据结构的话，其实用不着很多东西。要知道JSON的流行很大程度上就是因为它是一个轻量级的、简单易读的数据结构。因为我写过JSON，所以这里就用JSON实战来给大家讲一下吧。
object = {}
   | { members }

members = pair
      | pair , members

pair = string : value

array = []
   | [ elements ]

elements = value
      | value , elements

value = string
   | number
   | object
   | array
   | true
   | false
   | null

string = ""
   | " chars "

chars = char
   | char chars

char = any-Unicode-character-except-"-or-\-or- control-character
   | \"
   | \\
   | \/
   | \b
   | \f
   | \n
   | \r
   | \t
   | \u four-hex-digits

number = int
   | int frac
   | int exp
   | int frac exp

int = digit
| digit1-9 digits
| - digit
| - digit1-9 digits

frac = . digits

exp = e digits

digits = digit
   | digit digits

e = e
  | e+
  | e-
  | E
  | E+
  | E-
JSON的优势除了文法很简单之外，还有一个很重要的地方是，我们逐个字符地解析JSON，在不考虑错误处理的情况下，甚至都不需要前瞻！举个例子，在JSON解析的一开始，如果发现是字符’n’，可以立马断定是null；是’{’，就是对象。这给我们解析器的编写带来了很大的方便。

其实不管是JSON、XML还是YAML，其核心都是要描绘一种树状类型的结构。原因是生活中的大部分信息都是以这种形式保存的。有树，就会有结点。而不同的标记语言，这个结点里包含的东西也就不同。但是这种树状的结构是基本相同的。把源字符串转换成我们定义好的数据结构的过程，也就是所谓的解析。

那么解析的难点在哪里呢？如果一个JSON字符串里的内容仅仅是“true”四个字符，一次strcmp即可完成，你还觉得难吗？是任意数量的空格吗？貌似也不是。不知道题主初学编程时有没有写过那种“统计输入中空格的数量”的程序。如果有，其实排除空格的原理差不多。

而且请注意，我们写一个JSON解析器的目的是让杂乱的字符串变成C/Java/Python...等语言能够识别的数据结构。我们所做的工作仅仅是“保存”，没有“解释”，更不是“编译”。外加前面说的根本不需要前瞻一个字符的特性，我们编写JSON Parser其实连词法分析都不用。在这里，我们先定义好一个JSON数据结构的结点类型。
struct json_node {
enum {
      NUMBER,
      STRING,
      ARRAY,
      OBJECT,
      TRUE,
      FALSE,
      NUL,
      UNKNOWN
} type;
char *name;
union {
      double number;
      struct json_node *child_head;
      char *val_str;
};};
定义好了这个结构体，我们的工作其实就已经完成一半了。根据上面完整定义的文法，再来写解释基本类型的代码。
struct json_node *parse_json(void){
struct json_node *res = malloc(sizeof(struct json_node));
char ch = getchar();
switch (ch) {
case ’t’:
      while (isalpha(ch)) {
         ch = getchar();
      }
      res->type = TRUE;
      break;
/* 对于null和false也一样 */
case ’\"’:
      res->type = STRING;
      /* 寻找到第一个不是转义字符的双引号 " */
      break;
case ’+’:
case ’-’:
case ’1’:
/* 1-9 */
      res->type = NUMBER;
      /* 缓冲区存储字符直到停止，然后用系统库函数转换 */
default:
      res->type = UNKNOWN;
      break;
}
return res;}
挺容易明白的。

那么为什么JSON解析对于一个之前从未写过的人来说会感觉很难呢？

因为它是递归的。

递归很强大，很直观，很简洁。但对于不懂递归的人来说，递归往往会使人手足无措。我解析一个true可以，但是我要是要解析未知层数的括号包着的内容呢？没关系，我们解析的函数也递归调用就行了。只要系统的输入流一直在向前走，这没关系。

解析object和array的过程类似，只不过我们把词法分析和语法分析弄到了一起，所以跳过空格的过程会比较麻烦：
struct json_node *parse_json(void){
/* 开头的声明 */
switch (ch) {
/* 数字和字符串等的解析 */
case ’{’:
{
      char *tmp_name = NULL;
      struct json_node *tmp_child = NULL;
      struct json_node *tmp_tail = NULL;
      res->type = OBJECT;
      res->child_head = NULL;
      while (ch != ’}’) {
         /* 跳过空格 */
         /* 向后解析字符串 */
         tmp_name = parse_string(ch);
         /* 跳过空格 */
         /* 冒号 */
         ch = getchar();
         current_child = parse_json();
         current_child->name = tmp_name;
         /* 跳过空格 */
         /* 逗号 */
         ch = getchar();
         /* 跳过空格 */
         if (res->child_head == NULL) {
            res->child_head = tmp_tail = tmp_child;
         } else {
            tmp_tail->next = tmp_child;
            tmp_tail = tmp_child;
         }
      }
      break;
}
case ’[’:
{
      /*       * 跟解析对象的过程类似       * 只不过没有名字       */
}
/* 未知情况 */
}
return res;}

原文来自：知乎/邱超凡

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jiangjie190

加入时间：2016-02-19

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