详解Qt中的JSON操作

JSON（JavaScript Object Notation）作为一种轻量级的数据交换格式，因其简洁的结构、易读性以及与多种编程语言的良好兼容性，在现代Web服务、API交互以及数据持久化场景中得到了广泛应用。Qt作为一款功能强大的跨平台应用开发框架，自Qt 5.0起便内置了对JSON的支持，提供了方便的C++ API供开发者进行JSON数据的生成、解析、操作与序列化。本篇博文将首先回顾JSON的基础知识，随后详细介绍Qt中如何对复杂JSON进行组织与读写，并辅以详细的C++示例代码。

一、JSON基础知识

1. JSON对象

JSON对象是由一组键值对构成的数据结构，每个键（key）是字符串，值（value）可以是以下几种类型之一：

字符串（string）
数字（number）
布尔值（boolean）
null
另一个JSON对象
JSON数组

JSON对象以花括号 {} 包裹，键值对之间用逗号 , 分隔，键与对应的值之间以冒号 : 分隔。例如：

json">{"name": "John Doe","age": 30,"isEmployed": true,"address": {"street": "123 Main St.","city": "Anytown","country": "USA"}
}

2. JSON数组

JSON数组是一系列有序的值的集合，其元素可以是上述提到的任何JSON类型，包括其他数组或对象。数组以方括号 [] 包裹，元素之间用逗号 , 分隔。例如：

json">["Apple","Banana","Cherry",{"id": 1,"color": "Red"},[x1, x2, x3]
]

注：复杂的json中，数组的元素也可以是JSON对象，然后层层嵌套。

二、Qt中JSON的组织与读写

Qt提供了以下几个关键类来处理JSON数据：

QJsonObject: 表示JSON对象，封装了键值对的管理。
QJsonArray: 表示JSON数组，实现了动态大小的值列表。
QJsonValue: 封装了JSON支持的数据类型，包括字符串、数字、布尔值、null、对象和数组。
QJsonDocument: 代表整个JSON文档，负责从/向UTF-8文本或Qt内部二进制格式进行序列化与反序列化。

1. 生成JSON数据

以下示例展示了如何使用Qt创建一个复杂的JSON对象，包含嵌套对象和数组：

#include <QJsonDocument>
#include <QJsonObject>
#include <QJsonArray>QJsonObject createComplexJSONObject() {QJsonObject personObject;personObject["name"] = "John Doe";personObject["age"] = 30;personObject["isEmployed"] = true;QJsonObject addressObject;addressObject["street"] = "123 Main St.";addressObject["city"] = "Anytown";addressObject["country"] = "USA";personObject["address"] = addressObject;QJsonArray hobbiesArray;hobbiesArray.append("Reading");hobbiesArray.append("Gaming");personObject["hobbies"] = hobbiesArray;return personObject;
}int main() {QJsonObject person = createComplexJSONObject();QJsonDocument document(person);// 输出JSON字符串QString jsonString = document.toJson(QJsonDocument::Indented);qDebug() << "Generated JSON:\n" << jsonString;return 0;
}

2. 解析JSON数据

给定一个JSON字符串，我们可以使用Qt轻松将其解析为相应的对象或数组结构：

#include <QJsonDocument>
#include <QJsonObject>
#include <QJsonArray>
#include <QDebug>void parseAndPrintJSON(const QString &jsonString) {QJsonParseError error;QJsonDocument document = QJsonDocument::fromJson(jsonString.toUtf8(), &error);if (error.error != QJsonParseError::NoError) {qCritical() << "JSON parsing error: " << error.errorString();return;}if (document.isObject()) {QJsonObject object = document.object();for (auto it = object.begin(); it != object.end(); ++it) {const QString key = it.key();qDebug() << "Key: " << key;}qDebug()<<"name:"<<object.value("name").toString();qDebug()<<"age:"<<object.value("age").toInt();qDebug()<<"skill:"<<object.value("skills").toArray();qDebug()<<"projects:"<<object.value("projects").toArray();}
}int main() {const QString jsonString = R"({"name": "Jane Smith","age": 35,"skills": ["Programming", "Design"],"projects": [{"title": "Project A", "status": "ongoing"},{"title": "Project B", "status": "completed"}]})";parseAndPrintJSON(jsonString);return 0;
}

3. 访问与修改JSON数据

Qt提供的类提供了丰富的接口来访问和修改已解析的JSON数据。以下示例展示了如何查询、添加、更新和删除JSON对象中的键值对：

#include <QJsonDocument>
#include <QJsonObject>
#include <QJsonArray>
#include <QDebug>void manipulateJSON(QJsonObject &person) {// 查询值bool isEmployed = person["isEmployed"].toBool();qDebug() << "Is employed: " << isEmployed;// 添加键值对person["favoriteColor"] = "Blue";// 更新现有值person["age"] = 31;// 删除键值对person.remove("hobbies");// 修改嵌套对象QJsonObject address = person["address"].toObject();address["city"] = "New City";person["address"] = address;
}int main() {QJsonObject personObject;personObject["name"] = "John Doe";personObject["age"] = 30;personObject["isEmployed"] = true;QJsonObject addressObject;addressObject["street"] = "123 Main St.";addressObject["city"] = "Anytown";addressObject["country"] = "USA";personObject["address"] = addressObject;QJsonArray hobbiesArray;hobbiesArray.append("Reading");hobbiesArray.append("Gaming");personObject["hobbies"] = hobbiesArray;manipulateJSON(personObject);QJsonDocument updatedDoc(personObject);QString updatedJson = updatedDoc.toJson(QJsonDocument::Indented);qDebug() << "Updated JSON:\n" << updatedJson;return 0;
}

三、总结

Qt框架通过QJsonObject、QJsonArray、QJsonValue和QJsonDocument类为开发者提供了完整的JSON处理能力。无论是构建复杂的JSON结构，解析来自外部源的JSON数据，还是对已有的JSON进行查询、更新与删除操作，Qt的API都提供了直观且高效的解决方案。掌握这些工具将极大地简化Qt应用程序中与JSON数据相关的任务，使其能够无缝地与其他系统和服务进行数据交换。