json库的initializer_list创建问题

dustchens

用c++17 variant实现的json库，想实现用 {} 大括号快速构建一个嵌套的json对象，但是加入了initializerlist后出现了灾难性的构造问题，无法构造数组、对象类型，更无法构建复杂的嵌套类型。如果去掉其中一个列表初始化，只保留构建数组的初始化列表，也不能实现匹配的问题，除非在构造时手动标明类型，但这和列表初始化的初衷完全背离了

main

#include "include/json/json.h"
#include <iostream>

using myjson::Json;
using std::cin, std::cout, std::endl;
int main(int, char **) {
  // 数组也无法用initializer_list构造，除非将部分单参数构造变为隐式，但这本质就是错误的，可能导致一系列问题
  Json json_1 { 3.141, 2, 17};
  // Json json2
  // {
  //     {"pi", 3.141},
  //     {"happy", true},
  //     {"name", "Niels"},
  //     {"nothing", nullptr},
  //     {
  //         "answer", {
  //             {"everything", 42}
  //         }
  //     },
  //     {"list", {1, 0, 2}}
  // };
  cout<<json_1.is_array()<<endl;
  cout<<json_2.is_object()<<endl;
  return 0;
}

json.h

#pragma once

#include <cstddef>
#include <initializer_list>
#include <stdexcept>
#include <string>
#include <unordered_map>
#include <utility>
#include <variant>
#include <vector>

namespace myjson {
class Json;

template <typename... Ts> struct overload : Ts... {
  using Ts::operator()...;
};
template <typename... Ts> overload(Ts...) -> overload<Ts...>;

using JsonArray = std::vector<Json>;
using JsonObject = std::unordered_map<std::string, Json>;

class Json {
public:
  using ValueType = std::variant<std::nullptr_t, bool, int, double, std::string,
                                 JsonArray, JsonObject>;
public:
  Json() : m_value(nullptr) {}
  Json(const Json &) = default;
  Json(Json &&) = default;
  ~Json() = default;
  // 从基本类型构造
  Json(std::nullptr_t) : m_value(nullptr) {}
  explicit Json(bool value) : m_value(value) {}
  // 防止 bool 构造为 int
  template<typename Int, typename = std::enable_if_t<std::is_integral_v<Int>
  && !std::is_same_v<Int, bool>>> 
  explicit Json(int value) noexcept : m_value(static_cast<int>(value)) {} 
  explicit Json(double value) : m_value(value) {}
  explicit Json(const std::string& value) : m_value(value) {}

  //const char* 是否需要构造存疑
  // explicit Json(const char* value) : m_value(std::string(value)) {}
  explicit Json(JsonArray value) : m_value(std::move(value)) {}
  explicit Json(JsonObject value) : m_value(std::move(value)) {}

  
    Json(std::initializer_list<Json> init){
      JsonArray array;
      for (const auto& element : init) {
          array.emplace_back(element);
      }
      m_value = std::move(array);
  }
  // object initializer_list构造
  // Json(std::initializer_list<std::pair<const std::string, Json>> init) {
  //     JsonObject dict;
  //     for (const auto& p : init) {
  //         dict.insert(p);
  //     }
  //     m_value = std::move(dict);
  // }

  Json &operator=(const Json &other) = default;
  Json &operator=(Json &&other) = default;

public:
  [[nodiscard]] constexpr bool is_boolean() const noexcept {
    return std::holds_alternative<bool>(m_value);
  }
  [[nodiscard]] constexpr bool is_integer() const noexcept {
    return std::holds_alternative<int>(m_value);
  }
  [[nodiscard]] constexpr bool is_null() const noexcept {
    return std::holds_alternative<nullptr_t>(m_value);
  }
  [[nodiscard]] constexpr bool is_double() const noexcept {
    return std::holds_alternative<double>(m_value);
  }
  [[nodiscard]] constexpr bool is_string() const noexcept {
    return std::holds_alternative<std::string>(m_value);
  }
  [[nodiscard]] constexpr bool is_array() const noexcept {
    return std::holds_alternative<JsonArray>(m_value);
  }
  [[nodiscard]] constexpr bool is_object() const noexcept {
    return std::holds_alternative<JsonObject>(m_value);
  }

  template <typename T> const T &get() const {
    if (!std::holds_alternative<T>(m_value))
      throw std::runtime_error("type mismatch");
    return std::get<T>(m_value);
  }

  template <typename T> T &get() {
    if (!std::holds_alternative<T>(m_value))
      throw std::runtime_error("type mismatch");
    return std::get<T>(m_value);
  }
JsonArray as_array() {
  if (!is_array())
    throw std::runtime_error("Not an array");
  return get<JsonArray>();
}

JsonObject as_dict() {
  if (!is_object())
    throw std::runtime_error("Not an dict");
  return get<JsonObject>();
}

private:
  ValueType m_value;
};

} // namespace myjson

dustchens

可能给每个类型都加一个构造函数也是有问题的设计，也许需要一个模板替代

SPeak

@dustchens 可以尝试从最简单的方式先满足Json风格初始化, 然后再这个基础看看怎么调整比较适合解析。可能是一些思路

可以对 initializer_list类型复用即是数组也是 key-value, 内部再解析到对应的类型
- size = 2 时是 kv
- size > 2 时
  - 所有子元素size=2 -> kv对象
  - 数组
  - 或也可以增加一些类型信息辅助解析
Vector 本质也是间接使用 initializer_list

#include <iostream>
#include <initializer_list>

struct Json {
    Json() = default;
    Json(std::initializer_list<Json> init) { std::cout << "initializer_list of Json with size: " << init.size() << std::endl; }
    Json(double value) { std::cout << "double: " << value << std::endl; }
    Json(int value) { std::cout << "int: " << value << std::endl; }
    Json(bool value) { std::cout << "bool: " << std::boolalpha << value << std::endl; }
    Json(std::nullptr_t value) { std::cout << "null" << std::endl; }
    Json(const char* value) { std::cout << "const char*: " << value << std::endl; }
    Json(std::string value) { std::cout << "string: " << value << std::endl; }
};

int main() {
    Json json_1 { 3.141, 2, 17 };
    std::cout << "----" << std::endl;
    Json json_2 {
        {"pi", 3.141},
        {"happy", true},
        {"name", "Niels"},
        {"nothing", nullptr},
        {
            "answer", {
                {"everything", 42}
            }
        },
        {"list", {1, 0, 2}}
    };

    return 0;
}

SPeak

至于为什么 initializer_list 和数组冲突, 因为数组Vector 他本质是间接 initializer_list, 并且当一个对象有 initializer_list 构造函数时优先匹配 initializer_list

具体可以参考mcpp-stand的在线电子书的initializer_list章节: https://sunrisepeak.github.io/mcpp-standard/cpp11/09-list-initialization.html

dustchens

@SPeak
按照这个思路，只保留一个列表初始化，用了一个辅助函数检测了每个元素是否是数组，如果是数组就检测长度是否是2，然后首元素是否是string，如果初始化列表里全部元素都符合就判定为object。这个代码运行成功了，感谢大佬

  Json(std::initializer_list<Json> init) {
    if (is_object_list(init)) {
      JsonObject dict;
      for (const auto &el : init) {
        auto pair = std::get_if<JsonArray>(&el.m_value);
        // 必须是长度为2的数组
        assert(pair && pair->size() == 2);
        auto key = std::get_if<std::string>(&(*pair)[0].m_value);
        // 第一个元素必须是字符串
        assert(key);
        dict.emplace(*key, (*pair)[1]);
      }
      m_value = std::move(dict);
    } else {
      m_value = JsonArray(init);
    }
  }

  bool is_object_list(std::initializer_list<Json> init) {
    return std::all_of(init.begin(), init.end(), [](const Json &el) {
      auto pair = std::get_if<JsonArray>(&el.m_value);
      if (!pair || pair->size() != 2)
        return false;
      return std::holds_alternative<std::string>((*pair)[0].m_value);
    });
  }

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