1. RapidJSON简介

RapidJSON是一个C++编写的JSON解析和生成库，以其高性能、易用性和低内存消耗而闻名。它是Tencent开源的项目，遵循MIT协议，被广泛应用于各类C++项目中。

1.1 主要特点

• 高性能：采用SAX和DOM风格API，解析速度极快
• 标准兼容：完全支持JSON RFC 7159标准
• 跨平台：支持主流编译器和操作系统
• 自包含：无需外部依赖
• 内存友好：可自定义内存分配器，支持堆栈分配
• Unicode友好：支持UTF-8、UTF-16、UTF-32编码
• 模板友好：广泛使用C++模板进行优化

2. 核心模块详解

2.1 文档对象模型（DOM）

DOM是RapidJSON最常用的API，它将JSON解析为内存中的树状结构。

 #include "rapidjson/document.h"
 #include "rapidjson/writer.h"
 #include "rapidjson/stringbuffer.h"
 using namespace rapidjson;
 
 // 基本DOM操作示例
 void domExample() {
     // 1. 解析JSON字符串
     const char* json = "{\"project\":\"rapidjson\",\"stars\":10000}";
     Document document;
     document.Parse(json);
 
     // 2. 访问值
     assert(document["project"].IsString());
     assert(document["stars"].IsNumber());
     
     // 3. 修改值
     document["stars"].SetInt(document["stars"].GetInt() + 1);
 
     // 4. 输出修改后的JSON
     StringBuffer buffer;
     Writer<StringBuffer> writer(buffer);
     document.Accept(writer);
 }

2.2 SAX解析器

SAX（Simple API for XML）风格API提供了更高的性能和更低的内存使用。

 #include "rapidjson/reader.h"
 #include "rapidjson/stringbuffer.h"
 
 class MySAXHandler : public BaseReaderHandler<UTF8<>, MySAXHandler> {
 public:
     bool Null() { return true; }
     bool Bool(bool b) { return true; }
     bool Int(int i) { return true; }
     bool Uint(unsigned u) { return true; }
     bool Int64(int64_t i) { return true; }
     bool Uint64(uint64_t u) { return true; }
     bool Double(double d) { return true; }
     bool String(const char* str, SizeType length, bool copy) { return true; }
     bool StartObject() { return true; }
     bool EndObject(SizeType memberCount) { return true; }
     bool StartArray() { return true; }
     bool EndArray(SizeType elementCount) { return true; }
 };

2.3 写入器（Writer）

Writer用于生成JSON文本，支持多种输出格式。

 #include "rapidjson/writer.h"
 #include "rapidjson/stringbuffer.h"
 
 void writerExample() {
     StringBuffer s;
     Writer<StringBuffer> writer(s);
     
     writer.StartObject();
     writer.Key("name");
     writer.String("rapidjson");
     writer.Key("version");
     writer.String("1.1.0");
     writer.Key("features");
     writer.StartArray();
     writer.String("fast");
     writer.String("efficient");
     writer.EndArray();
     writer.EndObject();
 }

2.4 Schema验证器

Schema验证器用于验证JSON数据是否符合指定的格式。

 #include "rapidjson/schema.h"
 
 void schemaValidationExample() {
     // 定义Schema
     const char* schemaJson = R"({
         "type": "object",
         "properties": {
             "name": {"type": "string"},
             "age": {"type": "integer", "minimum": 0}
         },
         "required": ["name", "age"]
     })";
     
     Document sd;
     sd.Parse(schemaJson);
     SchemaDocument schema(sd);
     SchemaValidator validator(schema);
     
     // 验证JSON
     const char* json = "{\"name\":\"John\",\"age\":30}";
     Document d;
     d.Parse(json);
     bool valid = d.Accept(validator);
 }

3. 高级功能与应用场景

3.1 自定义内存分配

 #include "rapidjson/document.h"
 #include "rapidjson/memorybuffer.h"
 
 class CustomAllocator {
 public:
     static const bool kNeedFree = true;
     void* Malloc(size_t size) {
         return malloc(size);
     }
     void* Realloc(void* originalPtr, size_t originalSize, size_t newSize) {
         return realloc(originalPtr, newSize);
     }
     static void Free(void* ptr) {
         free(ptr);
     }
 };
 
 typedef GenericDocument<UTF8<>, CustomAllocator> DocumentWithCustomAllocator;

3.2 序列化与反序列化

 struct Person {
     std::string name;
     int age;
     
     // 序列化到JSON
     void Serialize(Writer<StringBuffer>& writer) const {
         writer.StartObject();
         writer.Key("name");
         writer.String(name.c_str());
         writer.Key("age");
         writer.Int(age);
         writer.EndObject();
     }
     
     // 从JSON反序列化
     void Deserialize(const Value& obj) {
         name = obj["name"].GetString();
         age = obj["age"].GetInt();
     }
 };

3.3 性能优化技巧

 // 使用原地解析（in-situ parsing）减少内存分配
 char buffer[1024];
 memcpy(buffer, json, strlen(json) + 1);
 Document document;
 document.ParseInsitu(buffer);
 
 // 使用预分配内存
 Document document;
 document.SetObject();
 Document::AllocatorType& allocator = document.GetAllocator();
 document.AddMember("key", "value", allocator);

4. 常见应用场景

4.1 配置文件处理

 void configurationExample() {
     Document config;
     config.Parse(ReadFile("config.json"));
     
     // 读取配置
     std::string host = config["server"]["host"].GetString();
     int port = config["server"]["port"].GetInt();
     bool debugMode = config["debug"].GetBool();
 }

4.2 API数据处理

void apiDataExample() {
    // 处理API响应
    const char* response = fetchAPIResponse();
    Document document;
    document.Parse(response);
    
    // 提取数据
    if (document.HasMember("data") && document["data"].IsArray()) {
        const Value& data = document["data"];
        for (Value::ConstValueIterator itr = data.Begin(); itr != data.End(); ++itr) {
            // 处理每个数据项
            processItem(*itr);
        }
    }
}

4.3 数据库结果序列化

void databaseExample() {
    // 将数据库结果转换为JSON
    Document document;
    document.SetArray();
    Document::AllocatorType& allocator = document.GetAllocator();
    
    while (DatabaseResult* row = getNextRow()) {
        Value rowObject(kObjectType);
        rowObject.AddMember("id", row->id, allocator);
        rowObject.AddMember("name", Value(row->name, allocator).Move(), allocator);
        document.PushBack(rowObject, allocator);
    }
}

5. 最佳实践与注意事项

内存管理

0. 使用自定义分配器控制内存使用
1. 合理使用原地解析减少内存拷贝
2. 注意字符串的生命周期管理

性能优化

0. 对于大型JSON，优先考虑SAX API
1. 使用StringBuffer预分配内存
2. 避免不必要的对象复制

错误处理

0. 始终检查解析结果
1. 使用Schema验证确保数据有效性
2. 妥善处理异常情况

编码处理

0. 统一使用UTF-8编码
1. 注意处理特殊字符和转义

6. 总结

RapidJSON是一个功能强大、性能优异的JSON处理库，适合各种规模的C++项目使用。通过合理使用其提供的DOM、SAX、Schema验证等功能，可以高效地处理JSON数据。在实际应用中，需要根据具体场景选择合适的API和优化策略，同时注意内存管理和错误处理。