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Boost的1.75版本新库
12月11日,Boost社区发布了1.75版本,相比较于原定的12月9日,推迟了两天。这次更新带来了三个新库:JSON
,LEAF
,PFR
。
其中JSON
自然是json格式的解析库,来自Vinnie Falco
和Krystian Stasiowski
。
LEAF
是一个轻量的异常处理库,来自Emil Dotchevski
。
PFR
是一个基础的反射库,不需要用户使用宏和样版代码(由于还未仔细阅读此库,可能翻译有一些不准确),来自Antony Polukhin
。
JSON库简介
其实在之前,Boost
就已经有能够解析JSON的库了,名字叫做Boost.PropertyTree
。Boost.PropertyTree
不仅仅能够解析JSON
,还能解析XML
,INI
和INFO
格式的文件。但是由于成文较早及需要兼容其他的数据格式,相比较于其他的C++
解析库,其显得比较笨重,使用的时候有很多的不方便。
Boost.JSON
相对于Boost.PropertyTree
来所,其只能支持JSON
格式的解析,但是其使用方法更为简便,直接。华丽胡哨的东西也更多了。
JSON的简单使用
有两种方法使用Boost.JSON
,一种是动态链接库,此时引入头文件boost/json.hpp
,同时链接对应的动态库;第二种是使用header only模式,此时只需要引入头文件boost/json/src.hpp
即可。两种方法各有优缺点,酌情使用。
编码
最通用的方法
我们要构造的json如下,包含了各种类型。
{
"a_string" : "test_string",
"a_number" : 123,
"a_null" : null,
"a_array" : [1, "2", {"123" : "123"}],
"a_object" : {
"a_name": "a_data"
},
"a_bool" : true
}
构造的方法也很简单:
boost::json::object val;
val["a_string"] = "test_string";
val["a_number"] = 123;
val["a_null"] = nullptr;
val["a_array"] = {
1, "2", boost::json::object({{"123", "123"}})
};
val["a_object"].emplace_object()["a_name"] = "a_data";
val["a_bool"] = true;
首先定义一个object
,然后往里面塞东西就好。其中有一个emplace_object
这个比较重要,后面会提到。
结果:
使用std::initializer_list
Boost.JSON
支持使用std::initializer_list
来构造自己的对象。所以也可以这样使用:
boost::json::value val2 = {
{"a_string", "test_string"},
{"a_number", 123},
{"a_null", nullptr},
{"a_array", {1, "2", {{"123", "123"}}}},
{"a_object", {{"a_name", "a_data"}}},
{"a_bool", true}
};
结果如下:
json对象的输出
生成了json
对象以后,就可以使用serialize
对对象进行序列化了。
std::cout << boost::json::serialize(val2) << std::endl;
结果如前两图。
除了直接把整个对象直接输出,Boost.JSON
还支持分部分进行流输出,这种方法在数据量较大时,可以有效降低内存占用。
boost::json::serializer ser;
ser.reset(&val);
char temp_buff[6];
while (!ser.done()) {
std::memset(temp_buff, 0, sizeof(char) * 6);
ser.read(temp_buff, 5);
std::cout << temp_buff << std::endl;
}
结果:
如果缓存变量是数组,还可以直接使用ser.read(temp_buff)
。
需要注意的是,ser.read
并不会默认在字符串末尾加\0
,所以如果需要直接输出,在输入时对缓存置0,同时为\0
空余一个字符。
也可以直接使用输出的boost::string_view
。
两种对比
这两种方法对比的话,各有各的优点。前一种方法比较时候边运行边生成,后者适合一开始就需要直接生成的情形,而且相对来说,后者显得比较的直观。
但是第二种方法有一个容易出现问题的地方。比如以下两个json
对象:
// json1
[["data", "value"]]
//json2
{"data": "value"}
如果使用第二种方法进行构建,如果一不小心的话,就有可能写出一样的代码:
boost::json::value confused_json1 = {{"data", "value"}};
boost::json::value confused_json2 = {{"data", "value"}};
std::cout << "confused_json1: " << boost::json::serialize(confused_json1) << std::endl;
std::cout << "confused_json2: " << boost::json::serialize(confused_json2) << std::endl;
而得到的结果,自然也是一样的:
如果需要消除这一歧义,可以直接使用Boost.JSON
提供的对象构建有可能产生歧义的地方:
boost::json::value no_confused_json1 = {boost::json::array({"data", "value"})};
boost::json::value no_confused_json2 = boost::json::object({{"data", "value"}});
结果为:
解码
JSON
的解码也比较简单。
简单的解码
auto decode_val = boost::json::parse("{\"123\": [1, 2, 3]}");
直接使用boost::json::parse
,输入相应的字符串就行了。
增加错误处理
boost::json::error_code ec;
boost::json::parse("{\"123\": [1, 2, 3]}", ec);
std::cout << ec.message() << std::endl;
boost::json::parse("{\"123\": [1, 2, 3}", ec);
std::cout << ec.message() << std::endl;
结果:
非严格模式
在这个模式下,Boost.JSON
可以选择性的对一些不那么严重的错误进行忽略。
unsigned char buf[4096];
boost::json::static_resource mr(buf);
boost::json::parse_options opt;
opt.allow_comments = true; // 允许注释
opt.allow_trailing_commas = true; // 允许最后的逗号
boost::json::parse("[1, 2, 3, ] // comment test", ec, &mr, opt);
std::cout << ec.message() << std::endl;
boost::json::parse("[1, 2, 3, ] // comment test", ec, &mr);
std::cout << ec.message() << std::endl;
结果如下:
可以看到,增加了选项的解释器成功的解析了结果。
流输入
和输出一样,输入也有流模式。
boost::json::stream_parser p;
p.reset();
p.write("[1, 2,");
p.write("3]");
p.finish();
std::cout << boost::json::serialize(p.release()) << std::endl;
结果:
进阶应用
对象序列化
有时候我们需要将对象转换为JSON
,对对象进行序列化然后保存。Boost.JSON
提供了一个非常简单的方法,能够使我们非常简单的将一个我们自己定义的对象转化为JSON
对象。
我们只需要在需要序列化的类的命名空间中,定义一个重载函数tag_invoke
。注意,是类所在的命名空间,而不是在类里面定义。
使用示例:
namespace MyNameSpace {
class MyClass {
public:
int a;
int b;
MyClass (int a = 0, int b = 1):
a(a), b(b) {}
};
void tag_invoke(boost::json::value_from_tag, boost::json::value &jv, MyClass const &c) {
auto & jo = jv.emplace_object();
jo["a"] = c.a;
jo["b"] = c.b;
}
}
其中,boost::json::value_from_tag
是作为标签存在的,方便Boost.JSON
分辨序列化函数的。jv
是输出的JSON
对象,c
是输入的对象。
boost::json::value_from(MyObj)
使用的话,直接调用value_from
函数即可。
结果:
序列化还有一个好处就是,可以在使用std::initializer_list
初始化JSON
对象时,直接使用自定义对象。譬如:
boost::json::value val = {MyObj};
注意,这里的val
是一个数组,里面包含了一个对象MyObj
。
反序列化
有序列化,自然就会有反序列化。操作和序列化的方法差不多,也是定义一个tag_invoke
函数,不过其参数并不一致。
MyClass tag_invoke(boost::json::value_to_tag<MyClass>, boost::json::value const &jv) {
auto &jo = jv.as_object();
return MyClass(jo.at("a").as_int64(), jo.at("b").as_int64());
}
需要注意的是,由于传入的jv
是被const
修饰的,所以不能类似于jv["a"]
使用。
使用也和上面的类似,提供了一个value_to<>
模板函数。
auto MyObj = boost::json::value_to<MyNameSpace::MyClass>(vj);
无论是序列化还是反序列化,对于标准库中的容器,Boost.JSON
都可以直接使用。
Boost.JSON
的类型
array
数组类型,用于储存JSON
中的数组。实际使用的时候类似于std::vector<boost::json::value>
,差异极小。
object
对象类型,用于储存JSON
中的对象。实际使用时类似于std::map<std::string, boost::json::value>
,但是相对来说,它们之间的差异较大。
string
字符串类型,用于储存JSON
中的字符串。实际使用时和std::basic_string
类似,不过其只支持UTF-8
编码,如果需要支持其他编码,在解码时候需要修改option中相应的选项。
value
可以储存任意类型,也可以变换为各种类型。其中有一些特色的函数比如as_object
,get_array
,emplace_int64
之类的。它们的工作都类似,将boost::json::value
对象转化为对应的类型。但是他们之间也有一定的区别。
as_xxx
返回一个引用,如果类型不符合,会抛出异常get_xxx
返回一个引用,不检查类型,如果类型不符合,可能导致未定义行为is_xxx
判断是否为xxx
类型if_xxx
返回指针,如果类型不匹配则返回nullptr
emplace_xxx
返回一个引用,可以直接改变其类型和内容。
总结
大致的使用方法就这些了。如果还要更进一步的话,就是涉及到其内存管理了。
纵观整个库的话,感觉其对于模板的使用相当克制,能不使用就不使用,这在一定程度上也提高了编译的速度。