Массивы JSON: итерация по элементам

Сервис влажности для теплицы отдавал три значения за утро: {"city":"Omsk","h24":[54,62,71]}. Я разложил их тремя строками — int h0 = doc["h24"][0]; int h1 = doc["h24"][1]; int h2 = doc["h24"][2]; — и на месяц успокоился: график строился по индексам 0, 1 и 2 — ровно как в коде. В сентябре сервис добавил четвёртый час: скетч молча продолжал строить по трём, а четвёртое значение ложилось на пол.

Через неделю ударило вторым: ночью сервис начал слать и два значения вместо трёх. Чтение doc["h24"][2] за пределами длины вернуло ноль — а ноль для влажности значение легитимное, график честно нарисовал сухой час в два часа ночи. Две недели журнал показывал росу при влажности ноль процентов, и я искал подвох в датчике, пока не открыл сырой ответ сервера: длина массива — не моя константа, а решение сервера. Правильная версия скетча, как я понял позже, вообще не должна знать длину заранее: границу цикла даёт сам документ.

Разберём устройство JSON-массива и нумерацию с нуля, как узнать длину на плате через size() и чем полезен range-for, что вернёт чтение за границей массива и почему ноль за границей опаснее всего там, где он легитимен. В симуляторе итерация настоящая — цикл переберёт значения из разобранного ответа, а монитор порта позволит спросить конкретный час. Порядок такой: сначала механика ряда на плате, потом те же движения в симуляторе — совпадают они до последнего символа, кроме одного места, где движок короток, и это место я покажу честно.

Массив JSON — значения в квадратных скобках через запятую: [54,62,71]. Нумерация с нуля: [0] — первое, [2] — третье. Массив сам — значение ключа: doc["h24"] — ряд целиком, а doc["h24"][0] — выбор места в ряду. Запятых внутри значений не бывает — разделитель ряда виден сразу, и при чтении ответа глазами это единственная пунктуация, о которой стоит помнить. Элементом может быть что угодно из синтаксиса: число, строка, булево, а на следующем уровне — объект; общую структуру формата мы рисовали в уроке про JSON без боли.

Длина — вопрос к документу, не к памяти. На плате её даёт doc["h24"].size(): сколько значений сервер положил в этот раз. Второй способ обхода — range-for: for (JsonVariant v : doc["h24"].as<JsonArray>()) — элемент за элементом без индексов и без ручной границы. Когда нужны только значения — сумма, максимум, среднее — он короче; когда нужен номер часа — остаётся индексный цикл. В шестой версии библиотеки обход выглядел так же, только документ был StaticJsonDocument с ручной ёмкостью — переезд на седьмую ничего не ломает, мы его разбирали в уроке про JsonDocument v7.

Граница — главная грабля ряда. Индекс за длиной возвращает null-прокси: молчаливый ноль для числа, пустоту для строки. Для температуры за окном это сразу заметно, для влажности, осадков и счётчиков — нет: ноль легитимен, и отличить «сервер прислал два значения» от «третье значение равно нулю» по чтению невозможно. Поэтому цикл я всегда веду до size(), а не до числа, которое помню со вчерашнего запуска; сравнение соседних элементов — doc["h24"][i] с doc["h24"][i-1] — живёт в том же цикле, так ищут рост и падение между часами. Правила запасных значений — в уроке про оператор |.

Типовой обход складывается из трёх частей: граница от size(), чтение элемента в переменную с понятным типом и накопление итогов. int sum копится в цикле, максимум ищется сравнением — if (v > mx) mx = v; — и всё это живёт на локальных переменных итерации, как в любом цикле из урока про for и while. Максимум до цикла я ставлю не нулём, а первым элементом ряда: ряд отрицательных температур с максимумом-нулём даёт неверный ответ, старт с первого элемента снимает вопрос.

Среднее считаю с точкой: float avg = sum / 3.0 — литерал с точкой делает деление вещественным. Записать sum / 3 — значит отбросить хвост: 187 / 3 на целых даст 62 вместо 62.33, и график уедет на треть процента. Правила приведения — в уроке про типы переменных, здесь достаточно точки. На плате это проверяется одной строкой: Serial.println(sum / 3) против Serial.println(sum / 3.0) — 62 и 62.33 на одном и том же ряду значений.

Порядок печати тоже часть отладки: пары имя=значение (v=63) читаются в логе лучше голых чисел — графики и фильтры Serial-монитора цепляются за имена. На 9600 бод строка в двадцать символов стоит около двадцати миллисекунд, поэтому в горячем цикле печать каждого элемента я оставляю только на отладке: обход без печатей молчит, зато с печатями видно и порядок, и пропуски.

В симуляторе итерация по массиву настоящая: doc.h24[i] с переменной i внутри for перебирает значения разобранного ответа, сумма и сравнения считаются честно. Скобочная форма чтения в движке не эмулируется — doc["h24"][i] вернёт ноль; точечная doc.h24[i] соответствует плате, где чаще пишут скобки, — оговорка стоит в комментарии скетча. Размер массива движок не замеряет, поэтому граница цикла задана константой: на плате её место занимает size(), и это место отмечено.

Данные для цикла берутся из настоящего разбора: строка ответа лежит прямо в скетче, deserializeJson наполняет документ, и doc.h24 после этого — честный ряд из трёх значений. Поменяли строку — поменялся ряд; в этом вся сила работы через документ: цикл не знает, откуда пришёл ряд, ему важна граница и значения.

Скетч интерактивен: после печати обхода и среднего пошлите в монитор порта 0, 1 или 2 — скетч ответит влажностью конкретного часа и не полезет за границу: на 5 ответит списком допустимых часов. Проверка границы стоит до чтения — тот же порядок, что на плате. Поменяйте значения в строке ответа — среднее и вердикты пересоберутся; добавьте четвёртое значение и поправьте границу — так вручную повторяется работа size(). И второе: запрос несуществующего часа — лучший способ убедиться, что проверка границы стоит до чтения, а не после.

Приём «спросить элемент из порта» собирается из двух навыков: чтение строки по ограничителю — из урока про команды по Serial, перевод в число — из урока про parseInt. Движок понимает оба, поэтому интерактив в симуляторе настоящий: строка из поля ввода приходит с переводом строки, чтение и сравнение отрабатывают как на плате. Команды можно слать подряд — чтение до ограничителя съедает и терминатор, фантомных повторных чтений нет.

Ряд значений перебирается осознанно: длина — из документа, граница — до чтения, среднее — с точкой. Дальше по разделу — самый частый формат списков у API: массив объектов, где каждый элемент несёт свой набор полей, — прогноз на три дня раскладывается по переменным за один цикл. Приём из этого урока — вопрос конкретного элемента через порт — собирается из навыков командных скетчей и пригодится и там: спрошу день, получу вердикт.