Практическая работа №19. Работа с JSON в Qt

Цель работы

• Изучить формат JSON и его применение в C++ приложениях на базе фреймворка Qt.
• Познакомиться с основными классами для работы с JSON: QJsonObject, QJsonArray, QJsonDocument.
• Научиться реализовывать механизмы сохранения и загрузки настроек приложения (сериализация и десериализация).
• Разработать текстовый редактор с функционалом запоминания состояния интерфейса.

---

1. Теоретические сведения

1.1 Что такое JSON

JSON (JavaScript Object Notation) — это легковесный текстовый формат обмена данными, основанный на подмножестве языка JavaScript. Несмотря на название, он является языконезависимым и поддерживается практически всеми современными языками программирования.

Преимущества JSON:

• Читаемость: данные представлены в текстовом виде, понятном человеку.
• Структурированность: поддержка иерархических структур (вложенные объекты и массивы).
• Компактность: меньший объем по сравнению с XML.

1.2 Основные типы данных в JSON

Тип данных	Описание	Пример
Объект	Набор пар “ключ: значение”, заключенный в {}	{"key": "value"}
Массив	Упорядоченный список значений в []	[1, 2, 3]
Строка	Текст в двойных кавычках	"Hello Qt"
Число	Целое или дробное число	42, 3.14
Логический	Значения истина или ложь	true, false
Null	Пустое значение	null

1.3 Классы Qt для работы с JSON

Для работы с JSON в Qt (начиная с версии 5.0) используется модуль QtCore. Основные классы:

1. QJsonValue: Инкапсулирует любое значение JSON (строку, число, объект и т.д.).
2. QJsonObject: Представляет собой ассоциативный массив (объект JSON). Ключи всегда являются строками.
3. QJsonArray: Представляет собой список значений (массив JSON).
4. QJsonDocument: Позволяет преобразовывать JSON-структуры в текстовое (UTF-8) или бинарное представление и обратно.

---

2. Примеры реализации на C++

2.1 Запись данных в JSON

Для сохранения данных необходимо создать объект, заполнить его и обернуть в документ.

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

void saveSettings() {
    QJsonObject settings;
    settings["windowWidth"] = 800;
    settings["windowHeight"] = 600;
    settings["fontSize"] = 12;
    settings["lastFile"] = "C:/Documents/report.txt";

    QJsonDocument doc(settings);
    QFile file("settings.json");
    if (file.open(QIODevice::WriteOnly)) {
        file.write(doc.toJson()); // Преобразование в текстовый формат
        file.close();
    }
}

2.2 Чтение данных из JSON

Процесс восстановления данных требует проверки корректности формата.

void loadSettings() {
    QFile file("settings.json");
    if (!file.open(QIODevice::ReadOnly)) return;

    QByteArray data = file.readAll();
    QJsonDocument doc = QJsonDocument::fromJson(data);

    if (!doc.isNull() && doc.isObject()) {
        QJsonObject settings = doc.object();
        int width = settings["windowWidth"].toInt();
        int fontSize = settings["fontSize"].toInt(10); // 10 - значение по умолчанию
        QString lastFile = settings["lastFile"].toString();
    }
    file.close();
}

---

3. Практическое задание

Вам необходимо разработать приложение “Smart Notepad” на базе QMainWindow.

Основные требования:

1. Интерфейс: Использование QTextEdit в качестве центрального виджета.
2. Файловые операции: Реализовать функции “Открыть” и “Сохранить” для текстовых файлов (.txt).
3. Работа с JSON:
   • При закрытии программы (событие closeEvent) сохранять в файл config.json:
     • Ширину и высоту окна.
     • Текущий размер шрифта.
     • Путь к последнему открытому/сохраненному файлу.
   • При запуске программы загружать эти данные и применять их к интерфейсу.

---

4. Пошаговое руководство

Задание №1: Создание проекта и интерфейса

• Создайте проект Qt Widgets Application.
• В MainWindow.ui добавьте QTextEdit.
• Добавьте меню File с пунктами Open, Save, Exit.

Задание №2: Реализация логики работы с текстом

• Используйте QFileDialog::getOpenFileName для выбора файла.
• Для чтения/записи используйте QFile и QTextStream.

Задание №3: Реализация работы с JSON

• Создайте методы void saveConfig() и void loadConfig().
• Важно: Для получения размера окна используйте this->size().width() и this->size().height().
• Для изменения шрифта используйте QFont и метод setFontPointSize() у QTextEdit.

Задание №4: Обработка завершения работы

• Переопределите метод closeEvent(QCloseEvent *event) в классе MainWindow, чтобы вызывать saveConfig() перед выходом.

---

5. Дополнительные задания (на высокую оценку)

1. Список последних файлов: Храните в JSON массив из 5 последних открытых файлов (QJsonArray) и отображайте их в отдельном подменю.
2. Тема оформления: Добавьте возможность выбора темной/светлой темы и сохраняйте выбор в JSON.
3. Автосохранение: Реализуйте сохранение текста во временный файл каждые 5 минут (используйте QTimer), путь к которому также хранится в JSON.

---

6. Контрольные вопросы

1. В чем разница между QJsonObject и QJsonArray?
2. Какую роль выполняет класс QJsonDocument в процессе сохранения данных?
3. Как обработать ситуацию, если JSON-файл поврежден или имеет неверный формат?
4. Почему для хранения настроек JSON предпочтительнее, чем обычный текстовый файл с произвольной структурой?
5. Какие типы данных C++ автоматически преобразуются в QJsonValue?

---

7. Полезные ссылки

• Официальная документация Qt: JSON Support
• Документация QJsonObject
• Документация QJsonDocument