第24章配置文件解析

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24、配置文件解析：INI文件解析、CSV文件解析、JSON解析（cJSON库简介）

做嵌入式开发这些年，我处理过各种各样的配置文件。说实话，最头疼的不是写代码，而是跟各种格式的文件格式打交道。INI、CSV、JSON，这三种格式几乎覆盖了从简单到复杂的全部场景。今天我就把这三板斧的用法，掰开了揉碎了讲给你听。

24.1 INI文件解析——最朴素的配置格式

INI文件长什么样？你肯定见过：

; 这是一个注释
[network]
ip = 192.168.1.100
port = 8080
timeout = 30

[logging]
level = debug
file = /var/log/app.log

结构很简单：节（Section）、键（Key）、值（Value）。我在一个物联网网关项目里，就用INI文件来存设备参数。为什么选它？因为嵌入式工程师用记事本就能改，不需要任何额外工具。

24.1.1 手写一个INI解析器

其实不用第三方库，我们自己就能写一个轻量级的解析器。核心思路就三步：

按行读取文件
识别节名（用方括号括起来的）
解析键值对（用等号分隔）

来看代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_LINE 256
#define MAX_SECTION 64
#define MAX_KEY 64
#define MAX_VALUE 256

typedef struct {
    char section[MAX_SECTION];
    char key[MAX_KEY];
    char value[MAX_VALUE];
} INIEntry;

int parse_ini(const char* filename, INIEntry* entries, int max_entries) {
    FILE* fp = fopen(filename, "r");
    if (!fp) return -1;

    char line[MAX_LINE];
    char current_section[MAX_SECTION] = "";
    int count = 0;

    while (fgets(line, sizeof(line), fp) && count < max_entries) {
        // 去掉换行符
        line[strcspn(line, "\n")] = 0;

        // 跳过空行和注释
        if (line[0] == '\0' || line[0] == ';' || line[0] == '#') continue;

        // 检查是否是节
        if (line[0] == '[') {
            char* end = strchr(line, ']');
            if (end) {
                *end = '\0';
                strncpy(current_section, line + 1, MAX_SECTION - 1);
            }
            continue;
        }

        // 解析键值对
        char* eq = strchr(line, '=');
        if (eq) {
            *eq = '\0';
            strncpy(entries[count].section, current_section, MAX_SECTION - 1);
            strncpy(entries[count].key, line, MAX_KEY - 1);
            strncpy(entries[count].value, eq + 1, MAX_VALUE - 1);
            count++;
        }
    }

    fclose(fp);
    return count;
}

小技巧：我习惯在解析时去掉键值对两端的空格。用while(isspace(*p)) p++;这种手法，能避免很多因为手抖多打空格导致的bug。

24.2 CSV文件解析——表格数据的轻骑兵

CSV（Comma-Separated Values）说白了就是用逗号分隔的表格数据。我在做数据采集项目时，传感器日志就存成CSV格式，每行一条记录，用Excel直接能打开看，调试起来特别方便。

一个典型的CSV文件：

id,temperature,humidity,time
1,25.3,60.1,2024-01-15 10:00:00
2,26.1,58.7,2024-01-15 10:01:00
3,24.8,62.3,2024-01-15 10:02:00

24.2.1 解析CSV的坑

你以为CSV就是简单按逗号分割？太天真了。我曾经在一个项目里被坑惨了——某个字段里居然有逗号，比如地址字段"北京市,朝阳区"。直接按逗号分割，数据全乱了。

正确的做法是：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int parse_csv_line(char* line, char** fields, int max_fields) {
    int count = 0;
    char* p = line;
    int in_quotes = 0;
    char* start = p;

    while (*p && count < max_fields) {
        if (*p == '"') {
            in_quotes = !in_quotes;
        } else if (*p == ',' && !in_quotes) {
            *p = '\0';
            fields[count++] = start;
            start = p + 1;
        }
        p++;
    }

    // 处理最后一个字段
    if (count < max_fields) {
        fields[count++] = start;
    }

    return count;
}

注意：CSV解析时，引号内的逗号不能作为分隔符。另外，如果字段本身包含引号，需要用两个引号转义（""）。这些边界情况，写代码时一定要考虑到。

24.3 JSON解析——现代配置的标配

JSON现在几乎成了配置文件的通用语言。结构清晰，支持嵌套，比INI灵活，比CSV强大。在嵌入式领域，cJSON是最流行的轻量级JSON解析库，整个库就一个.c和一个.h文件，移植起来特别方便。

24.3.1 cJSON库简介

cJSON的核心数据结构就一个：

typedef struct cJSON {
    struct cJSON *next, *prev;   // 链表指针
    struct cJSON *child;         // 子节点（用于数组和对象）
    int type;                    // 类型：对象、数组、字符串、数字等
    char *valuestring;           // 字符串值
    int valueint;                // 整数值
    double valuedouble;          // 浮点值
    char *string;                // 键名
} cJSON;

你看，它用链表来组织数据，每个节点可以指向子节点，天然支持嵌套结构。我当初第一次看到这个设计时，觉得挺巧妙的——既节省内存，又方便遍历。

24.3.2 实战：解析JSON配置文件

假设我们有这样一个JSON配置文件：

{
    "device": {
        "name": "sensor_node_01",
        "type": "temperature",
        "enabled": true
    },
    "network": {
        "wifi": {
            "ssid": "iot_network",
            "password": "12345678"
        },
        "mqtt": {
            "broker": "mqtt.example.com",
            "port": 1883,
            "topics": ["sensor/data", "sensor/status"]
        }
    },
    "sampling": {
        "interval": 5,
        "units": "seconds"
    }
}

用cJSON解析的代码：

#include "cJSON.h"
#include <stdio.h>

void parse_config(const char* json_str) {
    cJSON* root = cJSON_Parse(json_str);
    if (!root) {
        printf("JSON解析失败: %s\n", cJSON_GetErrorPtr());
        return;
    }

    // 读取设备名称
    cJSON* device = cJSON_GetObjectItem(root, "device");
    if (device) {
        cJSON* name = cJSON_GetObjectItem(device, "name");
        if (cJSON_IsString(name)) {
            printf("设备名称: %s\n", name->valuestring);
        }
    }

    // 读取采样间隔
    cJSON* sampling = cJSON_GetObjectItem(root, "sampling");
    if (sampling) {
        cJSON* interval = cJSON_GetObjectItem(sampling, "interval");
        if (cJSON_IsNumber(interval)) {
            printf("采样间隔: %d %s\n", 
                   interval->valueint,
                   cJSON_GetObjectItem(sampling, "units")->valuestring);
        }
    }

    // 读取MQTT主题列表
    cJSON* network = cJSON_GetObjectItem(root, "network");
    if (network) {
        cJSON* mqtt = cJSON_GetObjectItem(network, "mqtt");
        if (mqtt) {
            cJSON* topics = cJSON_GetObjectItem(mqtt, "topics");
            if (cJSON_IsArray(topics)) {
                printf("MQTT主题:\n");
                cJSON* topic = NULL;
                cJSON_ArrayForEach(topic, topics) {
                    if (cJSON_IsString(topic)) {
                        printf("  - %s\n", topic->valuestring);
                    }
                }
            }
        }
    }

    cJSON_Delete(root);
}

核心要点：

解析前先检查cJSON_Parse的返回值，NULL表示解析失败
用cJSON_IsString、cJSON_IsNumber等函数做类型检查，别直接访问成员
用完记得调用cJSON_Delete释放内存，否则会有内存泄漏
遍历数组用cJSON_ArrayForEach宏，比手动遍历链表更安全

24.4 三种格式怎么选？

我个人的经验是这样的：

格式	适用场景	优点	缺点
INI	简单配置，少量参数	人类可读性好，解析简单	不支持嵌套，表达能力有限
CSV	表格数据，批量记录	Excel可直接打开，结构紧凑	不支持复杂类型，转义规则麻烦
JSON	复杂配置，树形结构	表达能力强，生态完善	解析开销稍大，文件体积较大

嗯，这里要注意：在资源受限的MCU上，如果配置项不超过20个，我建议用INI。如果数据量很大且需要嵌套结构，那就上JSON。CSV嘛，主要用在数据导出和日志记录上。

避坑指南：我曾经在一个项目里，用JSON存了上千条传感器校准数据。结果MCU的堆空间只有8KB，cJSON解析到一半就崩了。后来改成CSV格式，逐行解析，问题就解决了。所以啊，选格式不光要看功能，还得看硬件资源。

好了，这三种格式的解析方法就讲到这里。实际项目中，你可能会遇到混合使用的情况——比如用JSON做主配置，用CSV存数据日志。灵活运用就好，没有银弹。

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24、配置文件解析：INI文件解析、CSV文件解析、JSON解析（cJSON库简介）

24.1 INI文件解析——最朴素的配置格式

24.1.1 手写一个INI解析器

24.2 CSV文件解析——表格数据的轻骑兵

24.2.1 解析CSV的坑

24.3 JSON解析——现代配置的标配

24.3.1 cJSON库简介

24.3.2 实战：解析JSON配置文件

24.4 三种格式怎么选？