jq語言

jq
	jq官方圖標
編程範型	純函數式, 面向JSON處理, 隱式
設計者	Stephen Dolan
面市時間	2012年8月21日，12年前
當前版本	1.7.1（2023年12月13日；穩定版本）;
實作語言	jq: C; gojq: Go; jaq: Rust; jqjq: jq
系統平台	跨平台
作業系統	跨平台
許可證	MIT
網站	jqlang.github.io/jq
啟發語言
	JSON, sed, Icon

jq是高級領域特定的詞法作用域的函數式編程語言，在其中所有JSON值都是常量。jq支持回溯和管理JSON數據的無限長字串流。它有關於Icon和Haskell程式語言。此語言支持基於名字空間的模塊系統，並對閉包有一定支持。特別是，函數和泛函表達式可以用作其他函數的參數。

jq最初採用Haskell實現^[3]，隨即移植至C語言。

歷史

jq由Stephen Dolan創建並在2012年10月發行^[4]^[5] 。它被設計為「針對JSON數據的sed類似者」^[6]。在jq版本1.5中增加支持了正則表達式。

針對jq的叫做yq的「包裝器」^[7]，增加支持了YAML、XML和TOML。它首次發行於2017年^[8]。

用Go實現的gojq最初發行於2019年^[9]，gojq顯著的擴展jq包括了支持YAML。

用Rust實現的jaq，其項目目標是更快速和更準確的jq實現，仍保持與jq在大多數情況下的兼容性。在2024年3月在其目標中排除了jq的特定高級特徵，比如模塊、SQL風格算子和給非常大JSON文檔的串流解析器^[10]。

用jq實現的jqjq，最初發行於2022年。jqjq顯著的可以運行自身，擁有REPL並支持eval。

用法

命令行用法

jq典型的用於命令行，並可以協作於其他命令行實用工具，比如curl。下面的例子展示如何將curl命令的輸出通過管道接轉到jq過濾器（英語：Filter (software)），從而確定同這個Wikipedia頁面關聯的範疇名字：

$ URL='https://zh.wikipedia.org/w/api.php?action=parse&page=Jq%E8%AF%AD%E8%A8%80&format=json'
$ curl -s ${URL} | jq '.parse.categories[]."*"'

這個流水線產生的輸出，由JSON字符串的串流組成，它們是：

"小寫標題"
"CS1英语来源_(en)"
"动态类型编程语言"
"函数式编程语言"
"2012年建立的程式語言"
"数据查询语言"
"2012年软件"

上述curl命令對這個頁面使用了MediaWiki API來產生JSON響應。管道|允許curl的輸出由jq來訪問，它是標準的Unix shell機制^[11]。

展示的jq過濾器是如下jq流水線的簡寫：

.["parse"] | .["categories"] | .[] | .["*"]

這對應於curl調用所產生的嵌套JSON結構。注意jq流水線的構造方式，同Unix風格流水線一樣，採用|字符。

嵌入式用法

C語言和Go實現二者都提供函數庫，使得jq函數可以嵌入到其他應用和編程環境值中。

例如，gojq已經集成於SQLite，故而jq函數可以在其SQL語句中獲得到^[12]。這些函數被標記為「確定性的」^[13]，故而可以被用在CREATE INDEX命令中^[14]。

運算的模態

jq預設的充當針對JSON輸入的「串流編輯器」，非常像被當作多行文本的「串流編輯器」的sed實用工具。但是jq有一些其他運算模態：

它可以將來自一個或多個來源的輸入當作文本的諸行；
它可以將來自特定來源的輸入的串流收集到一個JSON數組之中；
它可以使用所謂的「串流解析器」解析其輸入，產生針對所有「葉子」路徑的[path, value]數組的串流。

「串流解析器」（streaming parser），在一個或多個JSON輸入太大無法載入內存之時特別有用，因為它需求的內存典型的相當小。例如，對於任意大的JSON對象的數組，峰值內存需求不比處理最大頂層對象所需要的多出很多。

這些運算模態可以在特定限制下組合起來。

語法和語義

類型

所有JSON值自身是jq中的值，它們從而有在下列表格中展示的類型^[15]。gojq和jaq實現區分整數和非整數的數。gojq實現支持無界精度整數算術，同於jq採用Haskell的最初實現。

jq支持的類型總結
類型	例子
"number"	`3` `3.2` `1e6` `nan` `infinite`
"string"	`"Hello"` `"😐"`
"boolean"	`true` `false`
"array"	`[1, "2", {"mixed": "type"}, [3,4]]`
"object"	`{"one": 1, "two": "2", "three": [3]}`
"null"	`null`

null是一個值^[16]，就像任何其他JSON純量一樣；它不是指針或空指針。nan（對應於NaN）和infinite（參見IEEE 754），是僅有的兩個不是JSON值的jq純量。

形式

有用於函數創建、條件、串流歸約和模塊系統的特殊語法形式。

過濾器

jq是面向JSON的程式語言，使用|符號來連接過濾器形成流水線。例如：

$ jq -n '[1,2] | add'
3

這裡的JSON數組是求值為數組的一個jq過濾器。

儘管類似於Unix流水線，jq流水線允許將到來數據如同並行的發送到在|右手端的多於一個接收者。例如，程序add/length將計算數組中數的平均，故而：

$ jq -n '[1,2] | add/length'
1.5
$ jq -nc '[1,2] | [length, add, add/length]'
[2,3,1.5]

點號.可以被用來在右手端定義一個附著點（attachment point），例如：

$ jq -nc '1 | [., .]'
[1,1]
$ jq -n '2 | pow(.; .)'
4

下面例子是隱式編程風格生成斐波那契數列：

$ jq -c '. as $n | [1,0,1] | [recurse(select(.[0] < $n) | [.[0]+1, .[2], .[1]+.[2]]) | .[2]]'
1
[1]
2
[1,1]
3   
[1,1,2]
6   
[1,1,2,3,5,8]

下面將其定義為新的命名過濾器：

def fib: . as $n 
    | [1,0,1] 
    | [recurse(select(.[0] < $n) 
        | [.[0]+1, .[2], .[1]+.[2]])
        | .[2]];

下面的例子展示如何定義命名的參數化的過濾器，它格式化從2到36含二者的任何基數的整數：

# Use gojq for infinite precision integer arithmetic
def tobase($b):
    def digit: "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"[.:.+1];
    def mod: . % $b;
    def div: ((. - mod) / $b);
    def place_values: recurse(select(. >= $b) | div) | mod;
    select(2 <= $b and $b <= 36)
    | [place_values | digit] | reverse | add;

將其保存入tobase.jq文件，接著使用這個函數：

$ jq 'include "./tobase"; tobase(16)'
17
"11"

下一個例子展示使用生成器於經典的「SEND+MORE=MONEY」覆面算遊戲：

def send_more_money:
    def choose(m;n;used): ([range(m;n+1)] - used)[];
    def num(a;b;c;d): 1000*a + 100*b + 10*c + d;
    def num(a;b;c;d;e): 10*num(a;b;c;d) + e;
    first(
      1 as $m
      | 0 as $o
      | choose(8;9;[]) as $s
      | choose(2;9;[$s]) as $e
      | choose(2;9;[$s,$e]) as $n
      | choose(2;9;[$s,$e,$n]) as $d
      | choose(2;9;[$s,$e,$n,$d]) as $r
      | choose(2;9;[$s,$e,$n,$d,$r]) as $y
      | select(num($s;$e;$n;$d) + num($m;$o;$r;$e) ==
               num($m;$o;$n;$e;$y))
      | [$s,$e,$n,$d,$m,$o,$r,$e,$m,$o,$n,$e,$y]);
send_more_money

將其保存入send_more_money.jq文件，接著使用這個函數：

$ jq -nc -f ./send_more_money.jq
[9,5,6,7,1,0,8,5,1,0,6,5,2]

解析表達式文法

在jq和解析表達式文法（PEG）形式化之間有密切關聯^[17]。這種關聯源於下列表格中展示的PEG七個基本運算與jq構造之間的等價性。

在PEG運算和jq等價者值之間的對象
PEG運算名字	PEG表示法	jq運算或def
序列	`e1 e2`	`e1 \| e2`
有序選擇	`e1 / e2`	`e1 // e2`
零或多個	`e*`	`def star(E): (E \| star(E)) // . ;`
一或多個	`e+`	`def plus(E): E \| (plus(E) // . );`
可選	`e?`	`def optional(E): E // .;`
與斷言	`&e`	`def amp(E): . as $in \| E \| $in;`
非斷言	`!e`	`def neg(E): select( [E] == [] );`

移植和變體

gojq是「純Go」實現。還有Rust實現的jq方言叫做jaq^[10]，它規定了指稱語義^[18]。

注釋

^ jq的C或Go實現都沒有任何運行時間依賴^[2]。
^ 包括Windows、Linux和macOS。Go實現可以在Go所支持的任何平台上編譯^[2]。
^ jq的C實現，使用了叫做decNumber的十進制浮點數庫，它採用了ICU許可證；和Oniguruma正則表達式庫，它採用了BSD許可證^[2]。

參考書目

Janssens, Jeroen. Data Science at the Command Line. O'Reilly Media. 2021. ISBN 9781492087885 （英語）.
Janssens, Jeroen. Data Science at the Command Line: Facing the Future with Time-Tested Tools. O'Reilly Media. 2014. ISBN 9781491947807 （英語）.
Marrs, Tom. JSON at Work: Practical Data Integration for the Web. O'Reilly Media. 2017. ISBN 9781491982419 （英語）.

引用

^ Release jq 1.7.1.
^ ^2.0 ^2.1 ^2.2 Download jq. jq. [January 6, 2023].
^ Initial · jqlang/Jq@eca89ac. GitHub.
^ Janssens 2014.
^ jq. jq. [January 6, 2023].
^ like sed. （原始內容存檔於2013-04-14）.
^ yq
^ Release v2.0.0 · kislyuk/yq. GitHub.
^ Release v0.0.1 · itchyny/gojq. GitHub.
^ ^10.0 ^10.1 01mf02/jaq: A jq clone focussed on correctness, speed, and simplicity. GitHub. [March 6, 2024].
^ Tutorial. jq. [January 6, 2023].
^ sqlite_jq. GitHub.
^ "deterministic"
^ FAQ. GitHub.
^ Manual. jq. [January 6, 2023].
^ [https://www.json.org/json-en.html null
^ PEG. PEG.
^ Färber, Michael. Denotational Semantics and a fast interpreter for jq. 2023. arXiv:2302.10576  [cs.LO].

外部連結

jq homepage
gojq - the Pure Go implementation
jaq - the Rust implementation
jqjq - the jq implementation
jq FAQ
Awesome jq - curated listing of jq-related resources
The jq Programming Language page on the Rosetta Code comparative programming tasks project site

[3] q的C或Go實現都沒有任何運行時間依賴^[2]。

[4] 包括Windows、Linux和macOS。Go實現可以在Go所支持的任何平台上編譯^[2]。

[5] q的C實現，使用了叫做decNumber的十進制浮點數庫，它採用了ICU許可證；和Oniguruma正則表達式庫，它採用了BSD許可證^[2]。

[wikidata-5ed9338ed4b21e53d443283c93be1a1d1f775995-v3-1] Release jq 1.7.1.

[Download-2] 2.0 ^2.1 ^2.2 Download jq. jq. [January 6, 2023].

[6] Initial · jqlang/Jq@eca89ac. GitHub.

[FOOTNOTEJanssens2014-7] Janssens 2014.

[News-8] q. jq. [January 6, 2023].

[archived-9] sed. （原始內容存檔於2013-04-14）.

[10] yq

[xq_versions-11] Release v2.0.0 · kislyuk/yq. GitHub.

[gojq-12] Release v0.0.1 · itchyny/gojq. GitHub.

[jaq-13] 10.0 ^10.1 01mf02/jaq: A jq clone focussed on correctness, speed, and simplicity. GitHub. [March 6, 2024].

[Tutorial-14] Tutorial. jq. [January 6, 2023].

[Maclean-15] sqlite_jq. GitHub.

[16] "deterministic"

[FAQ-17] FAQ. GitHub.

[Manual-18] Manual. jq. [January 6, 2023].

[19] [https://www.json.org/json-en.html null

[20] PEG. PEG.

[Denotational_Semantics-21] Färber, Michael. Denotational Semantics and a fast interpreter for jq. 2023. arXiv:2302.10576  [cs.LO].

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