C++类结构体与json相互转换

1. 背景与需求

之前写C#的时候，解析json字符串一般使用的是开源的类库Newtonsoft.Json，方法十分简洁，比如：

class Project
{
    public string Input { get; set; }
    public string Output { get; set; }
}
JavaScriptSerializer serializer = new JavaScriptSerializer();
Project test = serializer.Deserialize<Project>(@"{"Input":"1","Output":"2"}");

一行代码就能将json字符串转为相应的类对象。

最近写C++需要处理一下json数据，于是上github找了很多很强大的开源库，像jsoncpp、rapidjson、json，基本上都满足了开发需求，但想要做成像写C#那样子就要做二次开发。于是有了自己写一个简单的json转类 | 结构体的工具的想法(开源地址)。

需求如下：

• 只有头文件，方便使用
• 最多三行代码解决转换
• 支持类|结构体 与 json的相互转换
• 支持多种基本数据类型，如int、float、string、bool等
• 支持STL基本类型，如vector、list、map<string,T>等
• 支持嵌套关系
• 支持成员重命名，比方说json中的关键字是name,成员命名可写成Name或其他。

2. 最终使用的样例代码

class Student
{
public:
    string Name;
    int Age;

    AIGC_JSON_HELPER(Name, Age)//成员注册
    AIGC_JSON_HELPER_RENAME("name","age")//成员重命名，不需要可以删除这条
};

int main()
{
    //json转类对象
    Student person;
    JsonHelper::JsonToObject(person, R"({"name":"XiaoMing", "age":15})");
	//类对象转json
    string jsonStr;
    JsonHelper::ObjectToJson(person, jsonStr);
    return 0;
}

3. 实现方法

因为刚好rapidjson只需要头文件就可以使用，所以选择了rapidjson作为基础库，进行二次开发。

3.1 基础类型的转换

作为最底层的接口，只需要进行一个赋值的操作即可，后续如果想要增加一些其他类型支持，添加起来也比较方便。

static bool JsonToObject(int &obj, rapidjson::Value &jsonValue)
{
    if (jsonValue.IsNull() || !jsonValue.IsInt())
        return false;
    obj = jsonValue.GetInt();
    return true;
}

static bool JsonToObject(unsigned int &obj, rapidjson::Value &jsonValue)
{
    if (jsonValue.IsNull() || !jsonValue.IsUint())
        return false;
    obj = jsonValue.GetUint();
    return true;
}

static bool JsonToObject(int64_t &obj, rapidjson::Value &jsonValue)
{
    if (jsonValue.IsNull() || !jsonValue.IsInt64())
        return false;
    obj = jsonValue.GetInt64();
    return true;
}

//其他类型... ...

3.2 类成员注册

这里使用宏定义方式 + 可变参数模板的方式来实现，即可依次对注册的成员进行赋值

template <typename TYPE, typename... TYPES>
static bool WriteMembers(std::vector<std::string> &names, int index, rapidjson::Value &jsonValue, TYPE &arg, TYPES &... args)
{
    if (!WriteMembers(names, index, jsonValue, arg))
        return false;
    return WriteMembers(names, ++index, jsonValue, args...);
}

template <typename TYPE>
static bool WriteMembers(std::vector<std::string> &names, int index, rapidjson::Value &jsonValue, TYPE &arg)
{
    const char *key = names[index].c_str();
    if (!jsonValue.HasMember(key))
        return true;

    if (!JsonToObject(arg, jsonValue[key]))
        return false;
    return true;
}

#define AIGC_JSON_HELPER(...)  \
bool AIGC_CONVER_JSON_TO_OBJECT(rapidjson::Value &jsonValue, std::vector<std::string> &names) \
{     \
    if (names.size() <= 0)  \
        names = aigc::JsonHelper::GetMembersNames(#__VA_ARGS__); \
    return aigc::JsonHelper::WriteMembers(names, 0, jsonValue, __VA_ARGS__); \
}

3.3 自定义类的转换

自定义类由于并不清楚外界使用时，是否有按规定添加好成员注册接口，所以这里采用enable_if的方式来尝试调用，编译的时候也就不会报错。

template <bool, class TYPE = void>
struct enable_if
{
};

template <class TYPE>
struct enable_if<true, TYPE>
{
    typedef TYPE type;
};

template <typename T>
struct HasConverFunction
{
    template <typename TT> static char func(decltype(&TT::AIGC_CONVER_JSON_TO_OBJECT));
    template <typename TT> static int func(...);
    const static bool has = (sizeof(func<T>(NULL)) == sizeof(char));
};

template <typename T, typename enable_if<HasConverFunction<T>::has, int>::type = 0>
static inline bool JsonToObject(T &obj, rapidjson::Value &jsonValue)
{
    std::vector<std::string> names = LoadRenameArray(obj);
    return obj.AIGC_CONVER_JSON_TO_OBJECT(jsonValue, names);
}

template <typename T, typename enable_if<!HasConverFunction<T>::has, int>::type = 0>
static inline bool JsonToObject(T &obj, rapidjson::Value &jsonValue)
{
    return false;
}

3.4 外部调用接口

/**
 * @brief conver json string to class | struct
 * @param obj : class or struct
 * @param jsonStr : json string
 */
template <typename T>
static inline bool JsonToObject(T &obj, const std::string &jsonStr)
{
    rapidjson::Document root;
    root.Parse(jsonStr.c_str());
    if (root.IsNull())
        return false;

    return JsonToObject(obj, root);
}

最核心的部分也就上面的几个模块，其他的都是一些琐碎的增加类型支持等操作。

4. 学习与引用

1. 腾讯json解析库：Tencent/rapidjson
2. 杨昕: C++ 轻量级对象JSON序列化实现