ClickHouse/base/common/JSON.h

#pragma once

#include <typeinfo>
#include <Poco/Exception.h>
#include <common/StringRef.h>
#include <common/Types.h>


/** Очень простой класс для чтения JSON (или его кусочков).
  * Представляет собой ссылку на кусок памяти, в котором содержится JSON (или его кусочек).
  * Не создаёт никаких структур данных в оперативке. Не выделяет память (кроме std::string).
  * Не парсит JSON до конца (парсит только часть, необходимую для выполнения вызванного метода).
  * Парсинг необходимой части запускается каждый раз при вызове методов.
  * Может работать с обрезанным JSON-ом.
  * При этом, (в отличие от SAX-подобных парсеров), предоставляет удобные методы для работы.
  *
  * Эта структура данных более оптимальна, если нужно доставать несколько элементов из большого количества маленьких JSON-ов.
  * То есть, подходит для обработки "параметров визитов" и "параметров интернет магазинов" в Яндекс.Метрике.
  * Если нужно много работать с одним большим JSON-ом, то этот класс может быть менее оптимальным.
  *
  * Имеются следующие соглашения:
  * 1. Предполагается, что в JSON-е нет пробельных символов.
  * 2. Предполагается, что строки в JSON в кодировке UTF-8; также могут использоваться \u-последовательности.
  *    Строки возвращаются в кодировке UTF-8, \u-последовательности переводятся в UTF-8.
  * 3. Но суррогатная пара из двух \uXXXX\uYYYY переводится не в UTF-8, а в CESU-8.
  * 4. Корректный JSON парсится корректно.
  *    При работе с некорректным JSON-ом, кидается исключение или возвращаются неверные результаты.
  *    (пример: считается, что если встретился символ 'n', то после него идёт 'ull' (null);
  *     если после него идёт ',1,', то исключение не кидается, и, таким образом, возвращается неверный результат)
  * 5. Глубина вложенности JSON ограничена (см. MAX_JSON_DEPTH в cpp файле).
  *    При необходимости спуститься на большую глубину, кидается исключение.
  * 6. В отличие от JSON, пользоволяет парсить значения вида 64-битное число, со знаком, или без.
  *    При этом, если число дробное - то дробная часть тихо отбрасывается.
  * 7. Числа с плавающей запятой парсятся не с максимальной точностью.
  *
  * Подходит только для чтения JSON, модификация не предусмотрена.
  * Все методы immutable, кроме operator++.
  */


POCO_DECLARE_EXCEPTION(Foundation_API, JSONException, Poco::Exception)


class JSON
{
private:
    using Pos = const char *;
    Pos ptr_begin;
    Pos ptr_end;
    unsigned level;

public:
    JSON(Pos ptr_begin_, Pos ptr_end_, unsigned level_ = 0) : ptr_begin(ptr_begin_), ptr_end(ptr_end_), level(level_)
    {
        checkInit();
    }

    JSON(const std::string & s) : ptr_begin(s.data()), ptr_end(s.data() + s.size()), level(0)
    {
        checkInit();
    }

    JSON(const JSON & rhs)
    {
        *this = rhs;
    }

    JSON & operator=(const JSON & rhs)
    {
        ptr_begin = rhs.ptr_begin;
        ptr_end = rhs.ptr_end;
        level = rhs.level;
        return *this;
    }

    const char * data() const { return ptr_begin; }
    const char * dataEnd() const { return ptr_end; }

    enum ElementType
    {
        TYPE_OBJECT,
        TYPE_ARRAY,
        TYPE_NUMBER,
        TYPE_STRING,
        TYPE_BOOL,
        TYPE_NULL,
        TYPE_NAME_VALUE_PAIR,
        TYPE_NOTYPE,
    };

    ElementType getType() const;

    bool isObject() const        { return getType() == TYPE_OBJECT; }
    bool isArray() const         { return getType() == TYPE_ARRAY; }
    bool isNumber() const        { return getType() == TYPE_NUMBER; }
    bool isString() const        { return getType() == TYPE_STRING; }
    bool isBool() const          { return getType() == TYPE_BOOL; }
    bool isNull() const          { return getType() == TYPE_NULL; }
    bool isNameValuePair() const { return getType() == TYPE_NAME_VALUE_PAIR; }

    /// Количество элементов в массиве или объекте; если элемент - не массив или объект, то исключение.
    size_t size() const;

    /// Является ли массив или объект пустыми; если элемент - не массив или объект, то исключение.
    bool empty() const;

    /// Получить элемент массива по индексу; если элемент - не массив, то исключение.
    JSON operator[] (size_t n) const;

    /// Получить элемент объекта по имени; если элемент - не объект, то исключение.
    JSON operator[] (const std::string & name) const;

    /// Есть ли в объекте элемент с заданным именем; если элемент - не объект, то исключение.
    bool has(const std::string & name) const { return has(name.data(), name.size()); }
    bool has(const char * data, size_t size) const;

    /// Получить значение элемента; исключение, если элемент имеет неправильный тип.
    template <class T>
    T get() const;

    /// если значения нет, или тип неверный, то возвращает дефолтное значение
    template <class T>
    T getWithDefault(const std::string & key, const T & default_ = T()) const;

    double      getDouble() const;
    Int64       getInt() const;    /// Отбросить дробную часть.
    UInt64      getUInt() const;    /// Отбросить дробную часть. Если число отрицательное - исключение.
    std::string getString() const;
    bool        getBool() const;
    std::string getName() const;    /// Получить имя name-value пары.
    JSON        getValue() const;    /// Получить значение name-value пары.

    StringRef getRawString() const;
    StringRef getRawName() const;

    /// Получить значение элемента; если элемент - строка, то распарсить значение из строки; если не строка или число - то исключение.
    double      toDouble() const;
    Int64       toInt() const;
    UInt64      toUInt() const;

    /** Преобразовать любой элемент в строку.
      * Для строки возвращается её значение, для всех остальных элементов - сериализованное представление.
      */
    std::string toString() const;

    /// Класс JSON одновременно является итератором по самому себе.
    using iterator = JSON;
    using const_iterator = JSON;

    iterator operator* () const { return *this; }
    const JSON * operator-> () const { return this; }
    bool operator== (const JSON & rhs) const { return ptr_begin == rhs.ptr_begin; }
    bool operator!= (const JSON & rhs) const { return ptr_begin != rhs.ptr_begin; }

    /** Если элемент - массив или объект, то begin() возвращает iterator,
      * который указывает на первый элемент массива или первую name-value пару объекта.
      */
    iterator begin() const;

    /** end() - значение, которое нельзя использовать; сигнализирует о том, что элементы закончились.
      */
    iterator end() const;

    /// Перейти к следующему элементу массива или следующей name-value паре объекта.
    iterator & operator++();
    iterator operator++(int);

    /// Есть ли в строке escape-последовательности
    bool hasEscapes() const;

    /// Есть ли в строке спец-символы из набора \, ', \0, \b, \f, \r, \n, \t, возможно, заэскейпленные.
    bool hasSpecialChars() const;

private:
    /// Проверить глубину рекурсии, а также корректность диапазона памяти.
    void checkInit() const;
    /// Проверить, что pos лежит внутри диапазона памяти.
    void checkPos(Pos pos) const;

    /// Вернуть позицию после заданного элемента.
    Pos skipString() const;
    Pos skipNumber() const;
    Pos skipBool() const;
    Pos skipNull() const;
    Pos skipNameValuePair() const;
    Pos skipObject() const;
    Pos skipArray() const;

    Pos skipElement() const;

    /// Найти name-value пару с заданным именем в объекте.
    Pos searchField(const std::string & name) const { return searchField(name.data(), name.size()); }
    Pos searchField(const char * data, size_t size) const;

    template <class T>
    bool isType() const;
};

template <class T>
T JSON::getWithDefault(const std::string & key, const T & default_) const
{
    if (has(key))
    {
        JSON key_json = (*this)[key];

        if (key_json.isType<T>())
            return key_json.get<T>();
        else
            return default_;
    }
    else
        return default_;
}