以下是一个使用 Python 语言手写实现一个简单 JSON Parser（解析器）的基本步骤示例，主要聚焦于解析基本的 JSON 数据结构，如对象、数组、字符串、数字、布尔值和 null 等。
整体思路
JSON 数据本质上是一种文本格式，我们的目标是读取这个文本，按照 JSON 的语法规则解析出相应的数据结构。实现的思路大致是通过逐字符读取输入的 JSON 字符串，根据不同的字符和语法规则来构建对应的 Python 数据结构（因为最终要把 JSON 解析成 Python 里能处理的数据形式）。
具体实现步骤
- 去除空白字符（可选）
首先，可以编写一个函数来去除 JSON 字符串中多余的空白字符（空格、制表符、换行等），这不是必需的，但可以让后续解析过程更简洁。例如：
def remove_whitespace(json_str): return json_str.replace(" ", "").replace("\t", "").replace("\n", "")
- 解析基础数据类型（数字、布尔值、null）
这些基础类型相对简单，可以通过识别特定的字符组合来进行解析。
- 数字解析：
可以使用正则表达式或者通过判断字符是否是数字相关字符（0 - 9、小数点等）来解析数字。例如，简单的数字解析函数如下：
def parse_number(token): try: return float(token) if '.' in token else int(token) except ValueError: raise ValueError("Invalid number format")
- 布尔值和 null 解析：
识别特定的字符串来判断，比如true、false、null：
def parse_literal(token): if token == "true": return True elif token == "false": return False elif token == "null": return None raise ValueError("Invalid literal")
- 解析字符串
字符串在 JSON 中有特定的格式，是以双引号"开头和结尾，中间包含各种字符（需要对一些特殊字符进行转义处理）。以下是一个简单的字符串解析函数示例：
def parse_string(json_str): if json_str[0]!= '"': raise ValueError("Invalid string format") end_index = 1 buffer = "" while end_index < len(json_str): if json_str[end_index] == '"': return buffer elif json_str[end_index] == '\\': end_index += 1 if end_index < len(json_str): buffer += json_str[end_index] else: buffer += json_str[end_index] end_index += 1 raise ValueError("Unclosed string")
- 解析数组
数组是以方括号[开头，以]结尾，中间包含多个元素（元素可以是各种 JSON 数据类型），用逗号,分隔。实现解析数组的函数如下：
def parse_array(json_str): if json_str[0]!= '[': raise ValueError("Invalid array format") elements = [] json_str = json_str[1:-1] # 去除方括号 i = 0 while i < len(json_str): element, length = parse_value(json_str[i:]) elements.append(element) i += length if i < len(json_str) and json_str[i] == ',': i += 1 return elements
这里调用了一个parse_value函数，它会根据不同的起始字符判断要解析的是哪种数据类型，后续会定义这个函数。
- 解析对象
对象是以花括号{开头，以}结尾，中间是键值对，键和值之间用冒号:分隔，键值对之间用逗号,分隔。解析对象的函数示例如下：
def parse_object(json_str): if json_str[0]!= '{': raise ValueError("Invalid object format") result = {} json_str = json_str[1:-1] # 去除花括号 i = 0 while i < len(json_str): key = parse_string(json_str[i:]) i += len(key) + 2 # 跳过键和后面的冒号 value, length = parse_value(json_str[i:]) result[key] = value i += length if i < len(json_str) and json_str[i] == ',': i += 1 return result
同样，这里也依赖parse_value函数来解析对象中的值。
- 核心的
parse_value函数
这个函数根据传入的 JSON 字符串片段的第一个字符来判断要解析的数据类型，然后调用相应的解析函数：
def parse_value(json_str): if json_str[0] == '"': return parse_string(json_str), len(parse_string(json_str)) elif json_str[0].isdigit() or json_str[0] == '-': num_end_index = 0 while num_end_index < len(json_str) and (json_str[num_end_index].isdigit() or json_str[num_end_index] in ['.', '-']): num_end_index += 1 return parse_number(json_str[:num_end_index]), num_end_index elif json_str[0] == '[': return parse_array(json_str), len(json_str) elif json_str[0] == '{': return parse_object(json_str), len(json_str) elif json_str[:4].lower() in ["true", "false", "null"]: return parse_literal(json_str[:4].lower()), 4 raise ValueError("Invalid JSON value")
- 完整的 JSON 解析器主函数
将上述函数整合起来，创建一个可以接收 JSON 字符串并返回解析后数据结构的主函数：
def json_parser(json_str): json_str = remove_whitespace(json_str) return parse_value(json_str)[0]
这样，通过调用json_parser函数，传入一个 JSON 字符串，就可以尝试解析并返回对应的 Python 数据结构了，例如：
json_data = '{"name": "John", "age": 30, "is_student": false}' result = json_parser(json_data) print(result)
请注意，这个手写的 JSON Parser 只是一个简单的示例，并没有涵盖 JSON 所有的复杂特性和严格的错误处理情况（比如处理 Unicode 字符更复杂的转义、严格的语法错误提示等），但可以作为理解 JSON 解析原理的一个基础实现。
如果要用其他编程语言，如 Java、JavaScript 等，思路类似，但代码实现细节会根据语言特性有所不同，比如在 Java 中要处理字符读取和字符串操作就需要借助不同的类和方法等。
