使用nlohmann-json时出现随机异常行为的技术问询

我实现了一个可处理nullptr的模板函数：

// get-function that can handle nullptr.
template <typename T>
static const T get(const nlohmann::json& json, const T& retOnNull = T())
{
    return json.is_null() ? retOnNull : json.get<T>();
}

调用方式如下：

nlohmann::json j;

// ...
// Load json from file into j

auto ret = get<std::string>(j["SomeKey"], "");

我预期会出现以下三种情况之一：

• 若"SomeKey"存在且为字符串，则返回对应值；
• 若"SomeKey"不存在，则会以null为默认值创建该键，传入函数后返回空字符串；
• 若"SomeKey"存在但非字符串，则抛出json.exception.type_error.302异常。

但实际情况是，即使"SomeKey"不存在，有时会随机抛出json.exception.type_error.302异常。经排查，传入get函数的数据并非null，而是类型为105的未定义数据。请问：

• 为何会出现未定义数据？
• 是否因新json条目因引用指针超出作用域导致？
• 为何异常是随机而非持续出现？
• 这种访问新键的方式是否无效？

1. 未定义数据的成因 #

你用j["SomeKey"]访问不存在的键时，nlohmann/json的默认行为确实会插入一个默认构造的json对象，但这个对象不是null——它是一个空的json对象（类型标识为7），而非你预期的null类型（类型标识为1）。你看到的类型105是无效的垃圾值，本质是因为你错误假设不存在的键会被初始化为null，实际插入的是空对象，后续如果该对象的内存被其他操作意外篡改，就会出现随机的无效类型值。

2. 关于引用指针超出作用域的疑问 #

不是引用指针超出作用域导致的。j["SomeKey"]返回的是对j内部新增元素的引用，只要j本身在作用域内，这个引用就是有效的。问题核心在于新增元素的类型和你预期的完全不符。

3. 异常随机出现的原因 #

异常随机是因为空对象的内存状态可能被后续json操作意外改写。比如当你后续对j进行插入、删除等操作时，内存布局变化可能导致这个空对象的类型标识被篡改，变成无效的105；而有时候内存没被改动，空对象的类型还是7，此时调用get<std::string>会因为类型不匹配抛出type_error.302——这时候你误以为是null传入函数，但实际是object类型，json.is_null()返回false，会执行json.get<T>，自然触发类型错误。

4. 这种访问新键的方式是否无效？ #

这种访问方式本身是nlohmann/json允许的，但完全不符合你的预期逻辑。如果你想访问不存在的键时得到null（或直接返回默认值）而非新增空对象，应该改用find方法检查键是否存在：

// 直接在调用处处理的写法
auto it = j.find("SomeKey");
auto ret = (it != j.end() && !it->is_null()) ? it->get<std::string>() : "";

或者修改你的get函数，内置键存在性检查：

template <typename T>
static const T get(const nlohmann::json& json, const std::string& key, const T& retOnNull = T())
{
    auto it = json.find(key);
    if (it == json.end() || it->is_null()) {
        return retOnNull;
    }
    return it->get<T>();
}

调用时直接传入j和键名：

auto ret = get<std::string>(j, "SomeKey", "");

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DaedalusAlpha