從零開始的 JSON 庫教程

02-04

也許有很多同學上過 C/C++ 的課後，可以完成一些簡單的編程練習，又能在一些網站刷題，但對於如何開發有實際用途的程序可能感到束手無策。本教程希望能以一個簡單的項目開發形式，讓同學能逐步理解如何從無到有去開發軟體。

為什麼選擇 JSON？因為它足夠簡單，除基本編程外不需大量技術背景知識。JSON 有標準，可按照標準逐步實現。JSON 也是實際在許多應用上會使用的格式，所以才會有大量的開源庫。

這是一個免費、開源的教程，如果你喜歡，也可以打賞鼓勵。因為工作及家庭因素，不能保證每篇文章的首發時間，請各位見諒。

（題圖 Photo by Carl Cerstrand）

對象與目標

教程對象：學習過基本 C/C++ 編程的同學。

通過這個教程，同學可以了解如何從零開始寫一個 JSON 庫，其特性如下：

符合標準的 JSON 解析器和生成器
手寫的遞歸下降解析器（recursive descent parser）
使用標準 C 語言（C89）
跨平台／編譯器（如 Windows／Linux／OS X，vc／gcc／clang）
僅支持 UTF-8 JSON 文本
僅支持以 double 存儲 JSON number 類型
解析器和生成器的代碼合共少於 500 行

除了圍繞 JSON 作為例子，希望能在教程中講述一些課題：

測試驅動開發（test driven development, TDD）
C 語言編程風格
數據結構
API 設計
斷言
Unicode
浮點數
Github、CMake、valgrind、Doxygen 等工具

教程大綱

本教程預計分為 9 個單元，第 1-8 個單元附帶練習和解答。

啟程（2016/9/15 完成）：編譯環境、JSON 簡介、測試驅動開發、解析器主要函數及各數據結構。練習 JSON 布爾類型的解析。啟程解答編（2016/9/17 完成）。
解析數字（2016/9/18 完成）：JSON number 的語法。練習 JSON number 類型的校驗。解析數字解答篇（2016/9/20 完成）
解析字元串（2016/9/22 完成）：使用 union 存儲 variant、自動擴展的堆棧、JSON string 的語法、valgrind。練習最基本的 JSON string 類型的解析、內存釋放。解析字元串解答篇（2016/9/27 完成）
Unicode（2016/10/2 完成）：Unicode 和 UTF-8 的基本知識、JSON string 的 unicode 處理。練習完成 JSON string 類型的解析。Unicode 解答篇（2016/10/6 完成）
解析數組（2016/10/8 完成）：JSON array 的語法。練習完成 JSON array 類型的解析、相關內存釋放。解析數組解答篇（2016/10/13 完成）
解析對象（2016/10/29 完成）：JSON object 的語法、重構 string 解析函數。練習完成 JSON object 的解析、相關內存釋放。解析對象解答篇（2016/11/15 完成）
生成器：JSON 生成過程、注意事項。練習完成 JSON 生成器。
訪問：JSON array／object 的訪問及修改。練習完成相關功能。
終點及新開始：加入 nativejson-benchmark 測試，與 RapidJSON 對比及展望。

關於作者

葉勁峰（Milo Yip）現任騰訊 T4 專家、互動娛樂事業群魔方工作室群前台技術總監。他獲得香港大學認知科學學士（BCogSc）、香港中文大學系統工程及工程管理哲學碩士（MPhil）。他是《遊戲引擎架構》譯者、《C++ Primer 中文版（第五版）》審校。他曾參與《天涯明月刀》、《斗戰神》、《愛麗絲：瘋狂回歸》、《美食從天降》、《王子傳奇》等遊戲項目，以及多個遊戲引擎及中間件的研發。他是開源項目 RapidJSON 的作者，開發 nativejson-benchmark 比較 41 個開源原生 JSON 庫的標準符合程度及性能。他在 1990 年學習 C 語言，1995 年開始使用 C++ 於各種項目。