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Qt 高效读写JSON文件，玩转QJsonDocument与QJsonObject

news 来源：原创 2025/7/18 17:28:59

一、前言

JSON作为轻量级的数据交换格式，已成为开发者必备技能。Qt框架为JSON处理提供了完整的解决方案，通过QJsonDocument、QJsonObject和QJsonArray三大核心类，轻松实现数据的序列化与反序列化。

JSON vs INI

特性	JSON	INI
数据结构	支持嵌套对象/数组	扁平键值对
数据类型	丰富（含null）	仅字符串
适用场景	复杂配置/网络传输	简单配置

二、环境准备

2.1 项目配置

在.pro文件中添加JSON模块：

QT += core

2.2 包含头文件

#include <QJsonDocument>
#include <QJsonObject>
#include <QJsonArray>
#include <QFile>

三、核心API详解

3.1 QJsonDocument类

方法	说明	示例
`fromJson(jsonData, error)`	解析JSON数据	`QJsonParseError err; doc = QJsonDocument::fromJson(data, &err)`
`toJson(format)`	序列化为字符串	`QByteArray json = doc.toJson(QJsonDocument::Indented)`
`object()`	获取根对象	`QJsonObject root = doc.object()`
`array()`	获取根数组	`QJsonArray arr = doc.array()`
`isObject()`	是否对象类型	`if(doc.isObject())`
`isArray()`	是否数组类型	`if(doc.isArray())`
`setObject(obj)`	设置根对象	`doc.setObject(newObj)`
`setArray(arr)`	设置根数组	`doc.setArray(newArr)`

3.2 QJsonObject类

方法	说明	示例
`insert(key, value)`	插入键值对	`obj.insert("name", "Alice")`
`remove(key)`	删除指定键	`obj.remove("obsoleteKey")`
`contains(key)`	检查键是否存在	`if(obj.contains("timestamp"))`
`value(key)`	安全获取值	`QJsonValue val = obj.value("age")`
`operator[](key)`	直接访问值	`obj["score"] = 95.5`
`keys()`	获取所有键列表	`QStringList keys = obj.keys()`
`size()`	获取键值对数量	`qDebug() << "对象大小：" << obj.size()`
`isEmpty()`	判断是否为空	`if(obj.isEmpty()) return;`

3.3 QJsonArray 类

方法	说明	示例
`append(value)`	追加元素	`arr.append(42)`
`insert(index, value)`	插入元素	`arr.insert(0, "First")`
`removeAt(index)`	删除指定位置元素	`arr.removeAt(3)`
`replace(index, value)`	替换元素	`arr.replace(2, true)`
`at(index)`	获取指定位置值	`QJsonValue val = arr.at(0)`
`size()`	获取元素数量	`for(int i=0; i<arr.size(); ++i)`
`isEmpty()`	判断是否为空	`if(arr.isEmpty()) return;`

3.4 QJsonValue类型处理

方法	说明
`isBool()`	布尔类型
`isDouble()`	数值类型
`isString()`	字符串类型
`isArray()`	JSON数组
`isObject()`	JSON对象
`isNull()`	空值
`isUndefined()`	未定义值

安全转换方法：

QJsonValue val = /* ... */;// 带默认值的转换
int num = val.toInt(0); // 转换失败返回0
QString str = val.toString("default");// 带错误检测的转换
bool ok;
double d = val.toDouble(&ok);
if(!ok) qWarning() << "转换double失败";// 对象/数组转换
if(val.isObject()) {QJsonObject obj = val.toObject();
}
else if(val.isArray()) {QJsonArray arr = val.toArray();
}// 特殊类型处理
QJsonValue nullVal = QJsonValue::Null;
QJsonValue undefinedVal; // 默认构造为Undefined

四、读写JSON

4.1 写入JSON文件，创建复杂JSON结构

void writeJsonFile()
{// 创建根对象QJsonObject rootObj;// 基础数据rootObj["appName"] = "QtConfigManager";rootObj["version"] = "1.2.0";rootObj["debugMode"] = false;// 嵌套对象QJsonObject dbConfig;dbConfig["host"] = "127.0.0.1";dbConfig["port"] = 3306;dbConfig["credentials"] = QJsonArray{"root", "123456"};rootObj["database"] = dbConfig;// 创建数组QJsonArray recentFiles;recentFiles.append("project1.pro");recentFiles.append("mainwindow.cpp");rootObj["recentFiles"] = recentFiles;// 生成JSON文档QJsonDocument doc(rootObj);// 写入文件QFile file("config.json");if(file.open(QIODevice::WriteOnly)){file.write(doc.toJson(QJsonDocument::Indented));file.close();qDebug() << "JSON文件写入成功！";} else {qWarning() << "文件打开失败：" << file.errorString();}
}

4.2 读取JSON文件

void readJsonFile()
{QFile file("config.json");if(!file.open(QIODevice::ReadOnly)) {qCritical() << "文件打开失败：" << file.errorString();return;}// 解析JSONQJsonDocument doc = QJsonDocument::fromJson(file.readAll());if(doc.isNull()){qWarning() << "JSON解析失败！";return;}// 获取根对象QJsonObject root = doc.object();// 读取基础配置QString appName = root["appName"].toString();bool debugMode = root["debugMode"].toBool();// 解析嵌套对象QJsonObject dbConfig = root["database"].toObject();QString host = dbConfig["host"].toString();QJsonArray credentials = dbConfig["credentials"].toArray();// 遍历数组QJsonArray files = root["recentFiles"].toArray();qDebug() << "最近文件列表：";for(const QJsonValue &val : files){qDebug() << "->" << val.toString();}// 安全取值示例int port = dbConfig.value("port").toInt(3306); // 默认值
}

五、实战技巧：处理复杂场景

5.1 动态键名处理

QJsonObject config;
QString dynamicKey = "custom_" + QString::number(QDateTime::currentSecsSinceEpoch());
config[dynamicKey] = "特殊配置项";

5.2 日期时间处理

// 写入
QJsonObject obj;
obj["timestamp"] = QDateTime::currentDateTime().toString(Qt::ISODate);// 读取
QDateTime dt = QDateTime::fromString(obj["timestamp"].toString(), Qt::ISODate);

5.3 二进制数据编码

// Base64编码存储
QByteArray imageData = /*...*/;
obj["avatar"] = QString(imageData.toBase64());// 解码读取
QByteArray restoredData = QByteArray::fromBase64(obj["avatar"].toString().toUtf8());

六、错误处理与调试

6.1 错误检测

QJsonParseError parseError;
QJsonDocument doc = QJsonDocument::fromJson(rawData, &parseError);if(parseError.error != QJsonParseError::NoError){qDebug() << "JSON解析错误：" << parseError.errorString()<< "at offset" << parseError.offset;
}

6.2 调试输出

// 格式化输出JSON
qDebug().noquote() << doc.toJson(QJsonDocument::Indented);

七、性能优化建议

大文件处理：
- 使用流式解析（QJsonDocument不适合GB级文件）
- 考虑第三方库（如RapidJSON）处理超大JSON

内存管理：

// 及时释放不再使用的JSON对象
{QJsonObject tempObj;// 操作临时对象
} // 自动释放内存

缓存机制：
- 对频繁读取的配置进行内存缓存
- 使用QCache实现LRU缓存

八、扩展应用：与QVariant互转

8.1 对象转换

// JSON转QVariantMap
QVariantMap vmap = doc.object().toVariantMap();// QVariantMap转JSON
QJsonObject::fromVariantMap(vmap);

8.2 序列化对象

class UserSettings {
public:void saveToJson(QJsonObject &json) const {json["theme"] = m_theme;json["fontSize"] = m_fontSize;}void loadFromJson(const QJsonObject &json) {m_theme = json["theme"].toString();m_fontSize = json.value("fontSize").toInt(12);}
};

九、实践总结

文件操作规范：
- 使用QSaveFile实现原子写入
- 设置文件权限：QFileDevice::ReadOwner | QFileDevice::WriteOwner

版本兼容性：

{"metadata": {"schemaVersion": "1.1","createdAt": "2023-08-20"}
}

安全建议：
- 校验JSON数据完整性
- 限制最大文件尺寸
- 敏感数据加密存储

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