C++ 中的 YAML 解析器

YAML 的缩写是 YAML Ain't Markup Language（YAML 不是标记语言），常用于数据序列化。它易于阅读和编写。与 JSON 或 XML 等其他格式不同，YAML 更注重简洁性。因此，它被用于配置文件、系统间数据交换以及注重可读性的场合。YAML 是一种简洁的语言，没有诸如大括号和逗号之类的奇怪字符，这使得这种语言的设计非常直观。

• YAML 是一种同时能被人类和机器理解的结构化表达技术。在 DevOps 等领域，与 Kubernetes、Docker、Ansible 等工具结合使用时，主要利用 YAML 进行配置。它具有通用性强的优点，能够轻松地在应用程序中表示简单和复杂的数据模型；这些模型包括但不限于分层列表和字典。
• 在 C++ 中，YAML 在处理配置文件、结构化数据或其他应用程序时非常有用。与其编写自己的配置文件解析器或使用不再人类可读的属性文件，YAML 是处理数据的标准解决方案。C++ 采用现代编程范式，能够很好地适应 C++ 应用程序，用于设置存储、数据交换和处理应用程序状态。
• YAML 在 C++ 开发中的核心价值在于其简洁、无冗余的语言特性。例如，它允许开发人员以有限的冗余来建模复杂结构，而这在 JSON 或 XML 中是常见问题。此外，其易于理解的结构使其灵活易用，不仅仅限于开发人员，也便于非技术人员进行应用程序调整和 YAML 文件调试。
• YAML 还有许多优点，例如其提供的锚点（anchor）和别名（alias）功能，可以用来表示任何复杂的关联。这些功能使得 YAML 文件的配置可重用、高效且避免了在不同配置中重复数据。对于开发大型应用程序的开发人员来说，这在配置管理方面非常有用，而不是成为错误的根源。
• 然而，YAML 的书写也有其局限性，因为它使用缩进来使文件易于人类阅读。在此过程中也可能出错，特别是如果没有得到妥善处理。事实上，诸如缩进不当、使用空格而非制表符（反之亦然）等情况会导致解析失败，并且正确的诊断可能非常困难。此外，YAML 可以用不同的方式表达相同的指令，问题在于当使用不同的工具或库处理 YAML 文档时，这些版本可能不兼容。

因此，YAML 是数据序列化和配置存储的更好、更有效的解决方案，其语法提供了与当前软件开发方法相匹配的清晰结构。对于 C++ 开发人员来说，它提供了一种可能更快地处理结构化数据的方法，同时有望带来更好的协作并减少代码的复杂性。

理解 YAML 语法

YAML 的基本方面在于其自然清晰的结构，这使其非常吸引人。YAML 文件是缩进的，缩进级别定义了数据项之间的关系。这种基于缩进的方法意味着无需使用 JSON 或 XML 等格式中常见的括号、引号或其他分隔符，这使得解决方案看起来整洁明了。

缩进

缩进是 YAML 格式化的基础。它声明了文件中结构化方面的组织，并定义了它们在文件中的位置。缩进意味着比某个设置更深层级的所有数据都比后者缩进更多。例如，表示用户配置文件的 YAML 文件可能如下所示：

在此示例中，abstract object address 由 street、city 和 zip 组成，由行缩进分隔。缩进必须始终一致；否则，缩进的差异会导致解析器出现问题，因为 YAML 解析器在解释结构时对缩进很敏感。

键值对

YAML 中的数据表示在键和值或属性和值方面很强大。字典的键部分始终是字符串，而值部分可以是任何数据类型，包括字符串、整数和其他结构。例如：

在这里，language 和 version 是键，它们的值分别是“C++”和 17。在分层级别中，键应唯一或重叠较少，以最大限度地减少因使用相同或相似术语而可能产生的混淆。

列表

YAML 支持列表，它们最好通过使用连字符（-）来表示。列表可以只包含基本类型，如字符串或数字，也可以包含更复杂的类型，如对象或甚至其他列表。例如：

此列表反映的框架规定了做事的方式，尤其是在组织中。列表还可以嵌套，以方便开发人员表示分层信息。

注释

YAML 的一个关键特性是注释，使用“#”符号是实现注释的最常见方式。它允许在 YAML 文件中包含注释，这使得在团队协作的上下文中处理文件更加容易，因为不同的员工可以处理配置文件。例如：

锚点和别名

YAML 中一个突出的特点是锚点和别名的使用，这使得重复数据成为可能。锚点（&）允许我们保存一个数据块，而别名（*）帮助我们在同一个文件中引用它。它减少了项目配置信息的依赖性和冗余，并保持了配置之间的一致性。例如：

在这种情况下，production 块扩展了 default_settings: retries 的值，但覆盖了 timeout。

多行字符串

YAML 被设计成在多行 字符串 的表示方式上非常灵活；多行字符串使用管道符（|）或大于号（>）定义。管道符保留换行符，而大于号将行折叠成一个字符串。

C++ 中的 YAML 解析器如何工作？

YAML 解析器 在读取 YAML 文件并将人类可读的标记语言转换为 C++ 中可编程的形式方面发挥着至关重要的作用。从根本上说，YAML 解析器负责将给定的 YAML 文本分解为语法组件，然后将所引用的语法与合适的 C++ 数据结构关联起来。这个过程包括几个步骤，以确保在 C++ 应用程序中正确读取、验证和使用 YAML 系统中的信息。

正如语法分析过程在语法上下文中的作用一样，YAML 文件的解析过程从词法分析步骤开始。这些块包括带有键值对的对象、列表项以及块语句的缩进级别；列表元素是标记。在标记之后，流程转向将标记布局成某种结构化格式，最可能是一个抽象语法树（AST）。这棵树反映了 YAML 文件中的分层自底向上关系，这使得解析器能够理解诸如字典和列表之类的结构。

• 构建完语法树后，解析器会将 YAML 数据映射到 C++ 结构中，例如 std::map 或其他基于模板的容器，将键值数据结构（类似于 Python 字典）转换为 C++ 的类型系统。对于列表，它通常使用 std::vector，但对于更专业的用例，它可以使用 std::array、std::deque 或其他容器，具体取决于生成代码所需的目标容器。这个称为数据映射的步骤是使开发人员能够安全有效地处理 YAML 数据的基础。此外，YAML 标准中用于“指向”数据内部的锚点和别名也需要由解析器进行处理。这些功能对解析器提出了很高的要求，因为必须解析引用以避免对 StatsML 获得的数据产生负面影响。
• YAML 解析中的最后一个但非常重要的概念是错误处理。YAML 文件是人们容易理解的格式。但是，它容易出现诸如制表符错误或其他字符错误等问题。因此，当这些错误被传递给解析器之前，一个好的解析器会在解析过程中检测到它们，并向开发人员提供有助于纠正问题的错误消息。此解析器还会根据预定义的规则检查 YAML 数据，以确保解析的数据对于特定应用程序是正确的。
• 当前 C++ 的 YAML 解析器旨在用于解析一系列常见的现代任务，例如配置文件管理、数据表示和数据序列化。在简化最佳 YAML 功能的同时，它们有助于设定主要应用程序优先级并利用 YAML 的优势，如清晰的语法和灵活性。

C++ 中流行的 YAML 解析器

几乎所有的 C++ 开发人员在处理 YAML 数据时都有多种选择，因为有许多 YAML 解析器可供使用，它们提供极其可靠且易于使用的 API。这些库可以满足任何需求，从简单的 YAML 文件解析到复杂的锚点和复合结构的利用。最广泛使用的库可以分为以下几类：YAML-CPP、libyaml 和 Boost.PropertyTree，它们各有优点，具体取决于特定应用程序。

目前 YAML-CPP 是 C++ 中最常用且最好的 YAML 解析库。它是一个开源项目，提供易于使用的 API 来解析/读取/写入 YAML 文档。它目前支持基本的 YAML 构造，包括键值对、列表和嵌入式结构，以及锚点和别名构造。其用户友好的 API 使开发人员能够轻松地将 YAML 文件加载到本地 C++ 数据结构（如 std::map 或 std::vector）中，并轻松获取该集合的值。此外，YAML-CPP 还配备了各种错误描述，例如语法错误或缺失的键。尽管它不是最“闪电般快速”的库，但它提供了丰富的 数组 功能且易于使用，因此成为大多数 C++ 项目的标准。

但是，对于需要高性能和内存效率的目标的应用，还有 libyaml。Libyaml 是一个快速轻量级的解析器。它是一个用 C 语言实现的底层库。它提供了一个极其基础的接口，为开发人员提供了极大的控制权，可以按自己意愿处理 YAML 数据。与 YAML-CPP 相比，libyaml 没有额外的包装，因此开发人员必须自行实现基本操作，如类型转换和嵌套结构的 [处理]。然而，其面向性能的方法在需要立即解析大型 YAML 文件或可用资源受限的情况下可能非常有用。

代码：使用 YAML-CPP 解析和修改 YAML

输出

Terminal:
Server Host: 127.0.0.1
Server Port: 8080
Database Name: test_db
Database User: admin
Database Password: secret
Database Retries: 3
Enabled Features:
 - logging
 - caching
 - backup
Added 'analytics' to features.
Modified YAML saved to 'modified_config.yaml'.
Modified YAML File (modified_config.yaml)
server:
  host: "127.0.0.1"
  port: 8080
database:
  name: "test_db"
  user: "admin"
  password: "secret"
  retries: 3
features:
  - logging
  - caching
  - backup
  - analytics   

结论

然而，用 C++ 编写的YAML 解析器一直存在短缺。这种 对象 对于配置管理、数据交换以及使用人类可读数据格式（YAML）的代理至关重要。所有这些解析器都有助于解析或处理 YAML 数据，将看起来像语法数据的东西呈现为读写 API。通过将 YAML 内容转换为本地 C++ 数据结构，例如 std::map 和 std::vector，这些结构类似于其他数据结构或对象，允许开发人员处理形成分层或嵌套结构的数据对象。

在 C++ 中使用 YAML 的机会很少且多样，其中我们可以提到 YAML-CPP、libyaml 和 Boost.PropertyTree。YAML-CPP 比大多数其他选项更受欢迎，因为 YAML-CPP 具有更多功能，并且操作起来更简单。但是，libyaml 在高负载应用程序的上下文中很有用，如果我们只需要支持多种格式的基本 YAML，Boost.PropertyTree 将非常适合我们。每个库都服务于不同的需求。因此，在大多数情况下，仍然有可能实现高度灵活的度量。

出于这个原因，YAML 解析器可以从词法分析点一直学习到数据映射点。此外，结合使用 YAML 的实际场景和不同的错误处理策略，YAML 解析器简化了 YAML 的使用，同时保持了高质量的代码和高性能。在当代软件开发过程中，它们的作用日益凸显，是 C++ 开发人员手中重要的工具。