C/C++ json库

news2024/9/20 18:37:38

文章目录

  • 一、介绍
    • 1.1 json 介绍
  • 二、C/C++ json 库选型
    • 2.1 选型范围
    • 2.2 jsoncpp
      • 2.2.2 jsoncpp 编译和交叉编译
    • 2.3 rapidjson
    • 2.4 nlohmann/json
    • 2.5 sonic-cpp
  • 五、常见问题
    • 5.1 jsoncpp 中关于浮点数的控制和中文显示问题
    • 5.2 jsoncpp序列化double类型时精度损失问题的解决办法

一、介绍

1.1 json 介绍

  • 官网：http://www.json.org/json-zh.html
  • JSON是什么？如何正确理解？

二、C/C++ json 库选型

2.1 选型范围

  • 资料
    • 官网：http://www.json.org/json-zh.html
    • 开源库比较：https://github.com/miloyip/nativejson-benchmark
    • C++中json库的选择
    • C/C++ 开源 JSON 程序库性能及标准符合程度评测
  • 开源库
    • Rapidjson、Rapidjson_FullPrec、Rapidjson_AutoUTF
    • nlohmann / json
    • jsoncpp
  • 结论：
    • 注重最佳性能，选 Rapidjson (cereal序列化库使用)
    • 注重易用性，选 jsoncpp （ros 使用）、nlohmann / json

在这里插入图片描述

2.2 jsoncpp

  • 精度控制：precision
    • 15,16,17：原值会变
    • 0-14：原值不变的情况下，四舍五入

2.2.2 jsoncpp 编译和交叉编译

  • jsoncpp 的编译和交叉编译

  • 编译

    mkdir build; cd build
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
-DBUILD_SHARED_LIBS=ON \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=`pwd`/result \
-DJSONCPP_WITH_TESTS=OFF \ ..
make install -j4

  • 交叉编译

    mkdir build; cd build
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
-DBUILD_SHARED_LIBS=ON \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=`pwd`/result \
-DJSONCPP_WITH_TESTS=OFF \ ..
-DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=toolchain.cmake \ ..
make install -j4

# toolchain.cmake 定义交叉编译环境变量
SET(CMAKE_SYSROOT "/opt/fslc-x11/2.4.4/sysroots/armv7at2hf-neon-fslc-linux-gnueabi")
set(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)
set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm)
set(TOOLS /opt/fslc-x11/2.4.4/sysroots/x86_64-fslcsdk-linux/usr/bin/arm-fslc-linux-gnueabi)
set(CMAKE_C_COMPILER "${TOOLS}/arm-fslc-linux-gnueabi-gcc")
set(CMAKE_CXX_COMPILER "${TOOLS}/arm-fslc-linux-gnueabi-g++")
set(CMAKE_AR "${TOOLS}/arm-fslc-linux-gnueabi-ar")

  • include/json

  • lib/cmake/xxx.cmake

  • lib/pkgconfig/jsoncpp.pc

  • pkgconfig

    mayue@PC-MAYUE:/mnt/d/hik/opensource/jsoncpp-1.9.5/build/result/lib$ cat pkgconfig/jsoncpp.pc
prefix=/mnt/d/hik/opensource/jsoncpp-1.9.5/build/result
exec_prefix=/mnt/d/hik/opensource/jsoncpp-1.9.5/build/result
libdir=${exec_prefix}/lib
includedir=${prefix}/include

Name: jsoncpp
Description: A C++ library for interacting with JSON
Version: 1.9.5
URL: https://github.com/open-source-parsers/jsoncpp
Libs: -L${libdir} -ljsoncpp
Cflags: -I${includedir}

指定连接静态库

g++ jsoncpp-test.cpp -I./include -L ./lib -l:libjsoncpp.a

2.3 rapidjson

  • http://rapidjson.org/

2.4 nlohmann/json

  • https://github.com/nlohmann/json
  • nlohmann入门使用总结

2.5 sonic-cpp

  • 当前仅支持amd64
  • 开源 C++ JSON 库 sonic-cpp解析性能为 rapidjson 的 2.5 倍
  • 性能提升 2.5 倍！字节开源高性能 C++ JSON 库 sonic-cpp

五、常见问题

5.1 jsoncpp 中关于浮点数的控制和中文显示问题

  • jsoncpp 中关于浮点数的控制和中文显示问题

5.2 jsoncpp序列化double类型时精度损失问题的解决办法

  • jsoncpp序列化double类型时精度损失问题的解决办法

解决办法1：此法不需要改源码，使用StreamWriterBuilder进行序列化

#include <json/json.h>
#include <json/writer.h>
#include <iostream>
#include <string>

void test_precision(int precision)
{
    Json::Value root;
    root["pi"] = 3.1415926;
    root["count"] = 43.32558674566;

    Json::StreamWriterBuilder builder;
    //设置精度 注意这个默认设置的是数字总长度 
    //如果想设置小数点后的位数需设置precisionType为decimal
    builder.settings_["precision"] = precision;
    //设置精度类型 只可设置2种字符串 significant精度位数为数字总长度（jsoncpp默认为此类型） decimal精度位数为小数点后的长度
    builder.settings_["precisionType"] = "decimal";
    // 设置输出为紧凑格式，不带换行和空格
    builder["commentStyle"] = "None";   // 防止输出注释，默认就是none
    builder["indentation"] = "";        // 空字符串表示不缩进
    std::unique_ptr<Json::StreamWriter> writer(builder.newStreamWriter());
    std::ostringstream oss;
    writer->write(root, &oss);
    std::string jsonText = oss.str();

    // 输出 JSON 字符串
    std::cout << "specified precision: " << precision << ", content:" << jsonText << std::endl;
}

int main() {

    for(int i=17; i>=0; i--)
    {
        test_precision(i);
    }
    return 0;
}

specified precision: 17, content:{"count":43.32558674565999723,"pi":3.14159260000000007}
specified precision: 16, content:{"count":43.3255867456599972,"pi":3.1415926000000001}
specified precision: 15, content:{"count":43.325586745659997,"pi":3.1415926}
specified precision: 14, content:{"count":43.32558674566,"pi":3.1415926}
specified precision: 13, content:{"count":43.32558674566,"pi":3.1415926}
specified precision: 12, content:{"count":43.32558674566,"pi":3.1415926}
specified precision: 11, content:{"count":43.32558674566,"pi":3.1415926}
specified precision: 10, content:{"count":43.3255867457,"pi":3.1415926}
specified precision: 9, content:{"count":43.325586746,"pi":3.1415926}
specified precision: 8, content:{"count":43.32558675,"pi":3.1415926}
specified precision: 7, content:{"count":43.3255867,"pi":3.1415926}
specified precision: 6, content:{"count":43.325587,"pi":3.141593}
specified precision: 5, content:{"count":43.32559,"pi":3.14159}
specified precision: 4, content:{"count":43.3256,"pi":3.1416}
specified precision: 3, content:{"count":43.326,"pi":3.142}
specified precision: 2, content:{"count":43.33,"pi":3.14}
specified precision: 1, content:{"count":43.3,"pi":3.1}
specified precision: 0, content:{"count":43,"pi":3}

  • 精度控制：precision

    • 15,16,17：原值会变、四舍五入
    • 0-14：原值不变的情况下，四舍五入

  • 特别注意：精度设置一定要大于你需求的精度位数，比如需要三位可以设置4位或5位，因为最后一位可能会不准（做了四舍五入）

不足之处：
StreamWriterBuilder序列化的字符串是可读形式的，就像上面的输出，是有换行和缩进的（转换效率会比FastWrite低），我的服务端代码里其实不需要转换json为可读的，更需要的是效率，所以还有下面一种方法改FasetWrite源码

解决办法2：此法需要改源码，使用FastWriter进行序列化

  • 注意：需升级jsoncpp到最新版本1.9.5版本

  • 修改源码（writer.h）：FastWriter类新增2个成员变量（precision_和precisionType_）和成员函数(set_precision和set_precisionType)

    #if defined(_MSC_VER)
#pragma warning(push)
#pragma warning(disable : 4996) // Deriving from deprecated class
#endif
class JSON_API FastWriter
    : public Writer {
public:
  FastWriter();
  ~FastWriter() override = default;

  void enableYAMLCompatibility();

  /** \brief Drop the "null" string from the writer's output for nullValues.
   * Strictly speaking, this is not valid JSON. But when the output is being
   * fed to a browser's JavaScript, it makes for smaller output and the
   * browser can handle the output just fine.
   */
  void dropNullPlaceholders();

  void omitEndingLineFeed();

public: // overridden from Writer
  String write(const Value& root) override;

  //设置精度位数
  void set_precision(unsigned int precision) { precision_ = (precision > 17)?17:precision; };
  //设置精度类型 默认为数字总长
  //入参：isDecimal true表示类型为小数点后长度 false表示类型为数字总长
  void set_precisionType(bool isDecimal) { isDecimal ? (precisionType_ = PrecisionType::decimalPlaces) : (precisionType_ = PrecisionType::significantDigits); };


private:
  void writeValue(const Value& value);

  String document_;
  bool yamlCompatibilityEnabled_{false};
  bool dropNullPlaceholders_{false};
  bool omitEndingLineFeed_{false};
  int precision_{ 17 };//精度位数 默认17位
  PrecisionType precisionType_{ PrecisionType::significantDigits };//精度类型 默认为数字总长
};
#if defined(_MSC_VER)
#pragma warning(pop)
#endif

  • 修改源码（json_writer.cpp）：只修改了1行代码，FastWriter::writeValue函数中case realValue的处理中调用的valueToString新增了2个参数传递（源码中没有传递用的函数默认值，现在传了并且可以通过新增的2个成员函数进行设置）

    void FastWriter::writeValue(const Value& value) {
  switch (value.type()) {
  case nullValue:
    if (!dropNullPlaceholders_)
      document_ += "null";
    break;
  case intValue:
    document_ += valueToString(value.asLargestInt());
    break;
  case uintValue:
    document_ += valueToString(value.asLargestUInt());
    break;
  case realValue:
    //这里原先是document_ += valueToString(value.asDouble());
    //因为后2个参数没传，所以用的函数默认值即精度位数=17，精度类型=PrecisionType::significantDigits
    //修改后 现在会传这2个参数，具体值可以通过新增加的2个成员函数设置
    document_ += valueToString(value.asDouble(), precision_, precisionType_);
    break;
  case stringValue: {
    // Is NULL possible for value.string_? No.
    char const* str;
    char const* end;
    bool ok = value.getString(&str, &end);
    if (ok)
      document_ += valueToQuotedStringN(str, static_cast<size_t>(end - str));
    break;
  }
  case booleanValue:
    document_ += valueToString(value.asBool());
    break;
  case arrayValue: {
    document_ += '[';
    ArrayIndex size = value.size();
    for (ArrayIndex index = 0; index < size; ++index) {
      if (index > 0)
        document_ += ',';
      writeValue(value[index]);
    }
    document_ += ']';
  } break;
  case objectValue: {
    Value::Members members(value.getMemberNames());
    document_ += '{';
    for (auto it = members.begin(); it != members.end(); ++it) {
      const String& name = *it;
      if (it != members.begin())
        document_ += ',';
      document_ += valueToQuotedStringN(name.data(), name.length());
      document_ += yamlCompatibilityEnabled_ ? ": " : ":";
      writeValue(value[name]);
    }
    document_ += '}';
  } break;
  }
}

  • 需要重新编译库，然后demo验证，使用的代码：

    #include <json/json.h>
#include <json/writer.h>
#include <iostream>
#include <string>

void test_precision(int precision)
{
    Json::Value obj;
    Json::FastWriter write;
    write.set_precision(precision);
    write.set_precisionType(true);
    obj["d"] = 2.1;
    obj["d2"] = 9.111;
    obj["d3"] = 9.123456789;
    auto rtn = write.write(obj);
    std::cout << "specified precision: " << precision << ", rtn:" << rtn << std::endl;
}

int main() {
    for(int i=17; i>=0; i--)
    {
        test_precision(i);
    }
    return 0;
}

    specified precision: 17, rtn:{"d":2.10000000000000009,"d2":9.11100000000000065,"d3":9.12345678900000046}

specified precision: 16, rtn:{"d":2.1000000000000001,"d2":9.1110000000000007,"d3":9.1234567890000005}

specified precision: 15, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111000000000001,"d3":9.123456789}

specified precision: 14, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.123456789}

specified precision: 13, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.123456789}

specified precision: 12, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.123456789}

specified precision: 11, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.123456789}

specified precision: 10, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.123456789}

specified precision: 9, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.123456789}

specified precision: 8, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.12345679}

specified precision: 7, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.1234568}

specified precision: 6, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.123457}

specified precision: 5, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.12346}

specified precision: 4, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.1235}

specified precision: 3, rtn:{"d":2.1,"d2":9.111,"d3":9.123}

specified precision: 2, rtn:{"d":2.1,"d2":9.11,"d3":9.12}

specified precision: 1, rtn:{"d":2.1,"d2":9.1,"d3":9.1}

specified precision: 0, rtn:{"d":2,"d2":9,"d3":9}

C++ json序列化库有哪些，哪个性能最好

C++中有多种JSON序列化库可供选择，包括但不限于以下几种：

  1. Rapidjson：这是一个非常流行的C++ JSON库，以其高性能著称，由腾讯团队开发 。

  2. nlohmann/json：这是一个现代的、基于C++11的JSON库，以其易用性和直观的接口而受到许多C++程序员的青睐 。

  3. sonic-cpp：由字节跳动STE团队和服务框架团队共同研发的高效JSON库，它利用CPU硬件特性和向量化编程，大幅提高了序列化和反序列化的性能。据报道，其解析性能是rapidjson的2.5倍 。

  4. JsonCpp：这是一个成熟的库，提供了丰富的功能来处理JSON数据。

  5. simdjson：这是一个使用SIMD指令集来加速解析的库，它提供了快速的解析性能，但不支持修改解析后的JSON结构 。

  6. yyjson：这是一个追求解析性能的库，使用链表结构，但在查找数据时性能较差 。

在这些库中，sonic-cpp 被报道为性能最好的库，它不仅提供了高效的解析性能，还解决了其他一些库的缺点，如simdjson和yyjson的问题，并支持高效的增删改查操作 。此外，sonic-cpp已经在字节跳动的多个核心业务中大规模使用，并通过了工程化的考验 。

如果您对性能有极高的要求，sonic-cpp可能是一个不错的选择。然而，选择哪个库还应考虑其他因素，如易用性、社区支持、库的活跃度和维护情况。

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